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“碳中和大家谈”|欧阳明高:新能源汽车助力“双碳”驶入快车道

作者:百人会 2021-10-11 07:53:48 来源:新能源汽车网

  9月22日,清华大学正式成立碳中和研究院。碳中和研究院的成立,是贯彻落实习近平总书记重要讲话精神的重要行动,是将服务国家重大需求与充分发挥清华多学科优势紧密结合的重大举措,是为人类可持续发展贡献智慧与力量的主动担当。

  本文转自清华大学最新推出的系列访谈栏目——“碳中和大家谈”,栏目邀请到中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长、清华大学学术委员会副主任、车辆与运载学院教授欧阳明高,为大家总结新能源汽车发展成果,展望“双碳”目标下新能源汽车发展愿景。

  动力电动化、能源低碳化、系统智能化

  Q:新能源汽车的发展对实现“双碳”目标有何意义?

  欧阳明高:从国际上看,交通领域碳排放仍在持续增长,交通领域减碳在实现“双碳”目标的过程中占有重要地位。

  纵向看,新能源汽车带动了三大革命:动力电动化、能源低碳化、系统智能化。动力电动化指的电动汽车革命,核心是混合动力、纯电动动力和氢燃料电池动力等新能源动力系统。能源低碳化就是向可再生能源转型(新能源汽车使用新能源,新能源汽车推动新能源发展)、集中式发电与分布式能源相结合、用氢气和电池两种主要储能方式储存间歇式能源等。系统智能化的重点内容是将电动汽车作为智能化用能和储能终端,利用能源互联网、区块链等技术,聚合数以亿计的分布式电动汽车,构建虚拟电厂,发展车-网互动的智慧新能源。

  横向看,新能源汽车将会带动交通的全面电动化,不仅仅是汽车,而是包括火车、卡车、轮船、飞机等在内的各种交通工具的全方位电动化。

  总之,在“双碳”背景下,交通和能源将会相互融合,实现一体化发展。

  Q:我国发展新能源汽车的优势在哪里?

  欧阳明高:2011年中国在全球率先确立了“纯电驱动”的新能源汽车发展技术路线,引领了世界新能源汽车发展潮流。十年来,我国新能源汽车产业从无到有,今年前9个月我国新能源汽车销量已经接近200万辆,预计全年销量将达到260-300万辆,呈现爆发时增长态势。我国的新能源汽车保有量和年销量多年保持在全球的一半以上。在新能源汽车的核心技术动力电池方面,世界排名前十的动力电池企业中有六个是中国企业,其中宁德时代和比亚迪分别位居第一和第三。中国动力电池产量占全球60-70%,产品供应全球车企,包括特斯拉。我国动力电池基础研究的团队规模、发表论文数都位于世界领先位置。在氢能燃料电池汽车方面,中国的燃料电池商用车具有明显特色和优势,其产业和产量居于世界领先。总之我国新能源汽车已经发展为全球产业链最完整、产业规模最大、综合水平最高的国际化竞争性战略性新兴产业。

  化潜力为实力

  Q:清华成立碳中和研究院有何优势?

  欧阳明高:碳中和有很多层面,第一层面是宏观的能源经济学分析,比如碳交易、碳市场和电力市场设计等,这对技术人员有指导作用。第二层面是关键技术的研发。第四次工业革命引起所有工业领域的变革,也要求工科学科的转型。清华工科强大,学科齐全,有学科交叉和学科系统集成的潜力,关键是要将潜力变为实力。电机系的新型电力系统、建筑学院的低碳建筑技术、化工系和材料学院的能源材料、化学系的基础研究等等可以相互配合,打破学科界限,破除学术交流和技术创新的障碍。真正实现问题导向、学科交叉,以应用研究倒逼基础研究,用基础研究推动应用研究。

  Q:目前您的团队在新能源核心技术上已经积累了哪些成果?

  欧阳明高:目前我的团队研究方向主要面向碳中和的新能源科学与技术,聚焦电池储能、绿色氢能和氢-电智慧能源三位一体学术体系。

  储能电池既面向车用也面向电网。储能安全是社会关注的热点问题和储能电池瓶颈技术。我们2011年就成立了清华电池安全实验室,从本征安全(电池热失控与热设计)、主动安全(电池监控与充电控制)、被动安全(电池热蔓延与热管理)三个方面做基础研究和技术攻关,系统揭示了高比能量锂离子动力电池热失控机理并针对性地发展了防控技术体系,发文量和研究水平在全球领先,主要成果在国际和国内20多家汽车整车和动力电池企业推广应用,向包括德国奔驰和韩国三星在内的国内外企业许可和转让知识产权超过3000万元。

  在氢能方面,从2001年开始,我们采用“剥洋葱”模式,由表及里,层层深入,至上而下逐步突破氢燃料电池混合动力系统、燃料电池发动机、燃料电池电堆、燃料电池膜电极等核心技术,并转化形成产业体系,培育出我国科创板氢能燃料电池唯一的上市公司,引领了我国氢能燃料电池汽车技术的发展。现在我们进一步把燃料电池技术扩展到电解系统技术,建立起了从风能与光伏制取绿氢的完整技术平台,包括全新一代的金属支撑固体氧化物燃料电池与电解系统平台。

  所谓智能就是基于上述储能和氢能装置,通过网络与控制技术集成为智慧能源系统。我们研发了以新一代长寿命电位传感器为核心的智能电池系统、以电池快速加热技术为核心的全气候智能电池管理系统、轿车快充与卡车快换耦合综合能量补给系统、光-储-充-放一体化车网互动微网系统等创新技术并通过清华大学知识产权转移培育了一系列学生创业企业。

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