近日，中國科學院院士歐陽明高工作站落戶張家口，并在第一屆中國張家口氫能與可再生能源論壇上闡述了對氫能與再生能源發(fā)展前景的展望，他認為儲能是能源革命的核心，而氫能就是集中式儲能的最佳載體，電池和電動汽車是分布式儲能的最佳選擇。隨著電池成本的下降，2030年電池儲能的容量相當于接近一天全國的用電量。

2018年11月15日-16日，以“協同發(fā)展 推動能源革命”為主題的第一屆中國•張家口氫能與可再生能源論壇在張家口舉辦。來自政府、科研機構、高校、企業(yè)、各大主流媒體等多方共270余名嘉賓出席本次論壇，圍繞京津冀地區(qū)氫能和燃料電池汽車產業(yè)鏈協同創(chuàng)新發(fā)展，以及如何推動新能源汽車與可再生能源協調發(fā)展進行了深入交流。以下為歐陽明高的發(fā)言實錄。

歐陽明高 中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長、中國科學院院士：

剛才聽李宏司長的介紹很激動，所以今天產業(yè)對接算是我來到張家口第一個成果，待會兒還有院士工作站揭牌。我的主旨演講是介紹一下我們的工作以及我們的理念，題目是“新能源動力系統研發(fā)進展與發(fā)展前景”，分三個部分：第一，介紹一下我的團隊；第二，介紹其中一項工作；第三，講一下我們對氫能與可再生能源的愿景。

第一部分，我們團隊的介紹。我們清華汽車新能源動力系統團隊的研發(fā)目標就是建設新能源汽車能源動力系統技術平臺。大家知道，不管是混合動力汽車、純電動汽車還是燃料電池汽車，背后的技術實際上是動力系統，動力系統往前就是能源，所以我們其實是立足在動力系統，現在是往能源方向發(fā)展。

這是動力系統的實驗平臺，包括電池安全實驗室、動力系統集成、燃料電池實驗平臺等等。電池安全方面，我們有一個清華大學電池安全實驗室，我們也建成了清華光、電、氫一體化微網試驗系統，這也是表達我們對未來的一個愿景。因為我們研究了電池，也研究了燃料電池，下面我們還要研究光伏，把三種不同的電池結合起來，往能源方向發(fā)展，這是我們正在做的，這是我們清華已經建的一個示范基地。

我們這些年來也取得了一系列的成果，同時也孵化了一批企業(yè)，這里的億華通、海珀爾都是我們孵化的。我們是學術界，也參與主編國際雜志的文章，也發(fā)表論文、培養(yǎng)人才。

介紹一下我的研發(fā)團隊。我們聚焦新能源動力系統這三個科學問題和技術瓶頸。對動力電池系統來講主要是安全問題，動力電池或者說純電動汽車目前的核心問題是安全問題，所以我們專門建有電池安全實驗室來研究背后的科學問題和技術問題。安全問題的科學本質是電池的熱失控。燃料電池地核心問題是壽命問題，其他部分應該說都是優(yōu)勢。現在要降低成本，從技術角度來講，科學和技術問題主要是壽命問題，其實壽命延長了成本也將降低了，因為用的時間長了。還有混合動力系統，重點是嚴重排放問題。其實做新能源也是從發(fā)動機做起的，最開始我們是學發(fā)動機的，因為以前還沒有新能源，發(fā)動機的問題主要是排放問題。這是我們針對三個問題進行的一些工作，取得的一些成果。

首先，在混合動力方面，我們重點是做控制。我們建立了內燃動力系統分頻段、分層次、系統化的控制方法，并且進行技術轉移。目前國內在動力系統控制方面最有名的公司易控是目前我們在汽車行業(yè)的一個品牌，就是我們孵化的企業(yè)。

第二，關于電池安全。我們從引起電池安全的各種誘因，到它發(fā)生的機理和電池的安全設計方法，從一個電芯發(fā)生安全事故之后如何在整個電池系統內部蔓延從而引起整車事故的完整過程的研究。合作伙伴包括奔馳、寶馬、日產、三星、寧德時代等等，主要的大型公司都在跟我們合作，我們也培育出了相應的企業(yè)。

今天重點說的是燃料電池，也是從一步一步發(fā)展，做了十幾年。首先是做燃料電池動力系統，做車，那個時候發(fā)動機我們是自己不做的，一步一步深入到我們自己研發(fā)燃料電池發(fā)動機。因為燃料電池發(fā)動機實際上是我前面講到的動力電池和內燃機的一種結合，所以我們把那些技術發(fā)展出來做燃料電池，當然那個時候燃料電池電堆還是從外面買的。第三步我們又研發(fā)燃料電池電堆。現在我們的電堆也突破了，但是這個時候膜電極還是采購全球最好的，下一步我們將重點攻關膜電極。這是我們在三個方面工作的一個簡況。

第二部分，我們在氫能燃料電池方面的研發(fā)進展。

首先，在動力系統層次，十五年前，當時國際上主要還是純燃料電池汽車的時候，我們提出了燃料電池跟動力電池混合動力，這樣可以減少燃料電池功率，提高燃料電池壽命，這是我們當時的第一個成果。用我們的系統可以使城市公交在大范圍變化的工況下，真正加載到燃料電池的是一個恒定功率，這對燃料電池壽命提升大有幫助，可以提升壽命超過一倍，這也是在北京公交經過一年跟國外純燃料電池對比考察之后得到的結果。現在國際上都采用這種方法。我們也在十幾年前就開始氫安全的研究工作。我們做了世界上第一例氫瓶耐壓碰撞實驗，也做了氫瓶的燃料、槍擊等實驗，現在我們的企業(yè)也具備氫瓶有關資質。

最后，我們把所有技術集成起來形成了燃料電池混合動力系統，包括燃料電池發(fā)動機控制系統、電池系統、電機驅動系統等，整套技術都是我的團隊做的，現在已經在國內推廣。比如，福田2006年開始跟我們合作這套系統，現在他們完全可以自己生產。這是我們從示范考核、應用推廣到最后真正實現產業(yè)化的一個過程，經歷了十幾年的時間。

我們建立了中國第一個加氫示范站—北京永豐加氫站。這是2008年配合北京奧運建立的，應該說奧運跟我們關聯度還是很高的，這次為了冬奧會我們將在張家口跟中石化等等合作，大規(guī)模建立加氫站。

在發(fā)動機層面，我們開展了一系列的核心技術攻關，包括總的研究、仿真、端板設計等各方面；我們也在零部件研發(fā)方面大力開展工作，在整機匹配方面、實驗考核方面建立了系列化的實驗基地；整個系統的控制方面，也把在電池、發(fā)動機方面的控制技術轉移過來進行燃料電池系統的控制。這是億華通公司和清華團隊一塊開發(fā)的幾代燃料電池發(fā)動機的過程，現在已經開始批量生產。這是最新一代的2018款的30千瓦燃料電池發(fā)動機，這是60千瓦的，這些都已經過相關國家檢測機構的檢測。

在電堆層面，我們也開展了一系列的工作，包括長壽命電堆的設計與制造以及雙極板的批量生產供應。因為以前雙極板非常貴，現在通過自動化生產線已經把這個成本大大降低，所以今后主要是膜電極的規(guī)模生產。這是我們在電堆層面的一些工作，一些比較深入的理論研究工作。現在學校的博士生基本上做實驗都在公司，這樣形成緊密的產、學、研結合模式，博士生大量時間都在企業(yè)，因為企業(yè)的測試設備比學校的要更好，所以學生也愿意在這里做實驗，這樣就可以把理論和實際緊密結合。這是系列化電堆，功率密度在2千瓦/升，這是持續(xù)功率密度，而且我們的壽命要比他們的長，因為他們是用轎車的，我們重點用商用車的，他們是金屬極板，我們是碳板，我們強調長壽命，他們強調高功率密度，兩者是不一樣的。

億華通公司已經在張家口落戶，這是上海神力的電堆生產基地，這是在張家口的發(fā)動機生產基地，這是在加拿大的研發(fā)基地，這是我們已經在張家口進行示范的車，現在74輛，年底還要增加，現在已經是全球單一城市最大的車隊。跟純電動汽車相比，燃料電池汽車更適用于北方低溫城市。因為在低溫環(huán)境下電池由于極化原因會使里程大大下降，同時還有取暖問題；而燃料電池更容易實現，純電動相對來說難度就比較大。所以我們選擇張家口是有各種各樣的原因，這也是其中一個原因。

我們將來會在連接北京和張家口的這條路上建立相應的加氫站，長途運輸也能實現。

這是產業(yè)化模式，除了燃料電池之外，還有整車、發(fā)動機和電堆，進一步擴展就是氫燃料。因為本質來講，氫能和燃料電池是一個完整的產業(yè)鏈，光燃料電池汽車是不可能實現產業(yè)化的，因為車之外的東西很麻煩、很復雜，所以我們一直延伸到氫能，也就是為什么要到張家口的另外一個原因。現在我們建立了基于可再生能源的制氫廠。我們的理念是氫能的主要來源應該是可再生能源，而可再生能源也需要氫能來進行儲能，所以兩者是相互需要的，只有這樣氫能才真正具有戰(zhàn)略意義。我們選擇的是跟可再生能源結合。在加氫站建設方面，跟原有的加油站結合，同時我們選擇北方城市，這都是我們對氫燃料電池長期研究之后的一些體會然后做出的選擇，所以我們也希望大家一塊都能到張家口來把這個產業(yè)鏈建起來，因為這是最有希望成功的一個地區(qū)。

這是除了風能之外，還有水電和副產氫。目前制氫的主要可行有幾種方式，棄風、棄光、棄水加上工業(yè)副產氫，這是目前低成本制氫的主要來源，這是我們將來能夠進行擴展的一種方式。

第三部分，重點說一下我們對氫氣與再生能源發(fā)展前景的展望。

現在進行電動汽車的革命，應該說已經是真正的在革命，而不是一個泡沫，已經實現產業(yè)化，在全球不可逆轉。跟現在特時髦的無人駕駛汽車完全是不一樣的，因為它還在很早期，還很不確定，還有很多泡沫，但是電動汽車不是這樣的，已經不可逆轉。

我們認為下一步最重要的是新能源革命，可能比人工智能革命來的要更加早一點。一般意義的車聯網和輔助駕駛不算革命，那是傳統汽車電子的一個發(fā)展。要實現真正革命，無人駕駛汽車可能是基于人工智能革命的。但是人工智能革命現在還在初期，而無人駕駛汽車是人工智能革命中最難的一個領域，所以我們認為在電動汽車革命之后馬上要帶動的是新能源革命，就是可再生能源革命。中國太需要能源革命，就是轉型為以可再生能源為主體的多元能源結構，我們不能從以煤為主轉向以油氣為主，這對中國也不大好。油氣為主，就要依賴國外，這是風險非常高的。我們最有可能的是轉向以可再生能源為主的煤、油、氣多元并舉的一個局面，這是我們的理念。而電動汽車革命可以促進能源革命，能源革命也可以使電動汽車真正做到零污染，所以又是相互促進的過程。能源革命中間就有智慧能源，也是人工智能革命的一個組成部分。還有制造的智能化也是人工智能革命的一個組成部分，最后才有可能是無人駕駛，這是我個人對這三場革命的一個基本看法。
總書記已經提出要推動能源生產與消費的革命，我們這里有一本很著名的書就是《第三次工業(yè)革命》，它說實現能源革命的五大支柱是什么呢？第一，向可再生能源轉型，尤其是發(fā)電，要全面實現可再生能源發(fā)電，這個在中國不會太晚，應該說推進起來速度會很快。不能說所有的都是可再生能源，但是至少發(fā)電很快就會實現以可再生能源為主，很多專家在這方面是一致的，我個人對這塊是非常樂觀的。第二，把建筑轉化為微型發(fā)電廠，就是分布式的。可再生能源除了集中式可再生能源，更多的是分布式的。用氫氣、電池技術來儲存能源，這也是很重要的。可再生能源大規(guī)模使用的瓶頸就是儲能，儲能真正會帶來能源革命，不僅是可再生能源需要儲能，大電網也需要儲能，就像我們剛才說的燃料電池混合動力一樣。

如果有了儲能，剛才說到的燃料電池汽車，能夠發(fā)電，相當于發(fā)電廠，車的工況相當于電網的一個終端負荷，這個負荷是經常變化的，但是傳統上由于沒有儲能，必須按照最大的負荷來設計它的容量，就像城里的公交車，最大功率200千瓦，發(fā)動機就得選200千瓦，電網也是這么干的。而且為了防止電網出現問題，還得有保險的容量，所有的電廠都需要儲備發(fā)電機組，隨時應對可能出現的波峰。但是如果有了儲能，就像燃料電池系統里加上儲能電池之后，發(fā)電機就不需要按照最大負荷來設定，只需要設定平均負荷，也就是說發(fā)電主要是提供能量，不是提供功率，就是對發(fā)電機來講是提供能量平衡，而功率平衡主要是靠儲能。因為儲能的功率可以很大，電池的峰值功率很大，可以1C、2C、4C放電。但是如果有儲能就不需要搞那么多的電網，也不需要搞那么多的配電網，它會大大的降低成本，就像燃料電池最大功率是200千瓦，但是平均功率50千瓦就夠了。所以電網也是一樣的道理，儲能是能源革命的核心，而氫能其實就是集中式儲能的最佳載體，電池和電動汽車是分布式儲能的最佳選擇，這是我們的理念，也是我們?yōu)槭裁匆龅摹０堰@些分布式的能源通過智慧能源的方式連起來，形成能源互聯網。電動汽車既是終端用能的一個負荷，又可以往電網回饋能源，它們是互動的。

這是我們對未來能源體系的一個基本理念，所以新能源汽車需要清潔能源，也可以推動能源變革。

首先說氫能和氫燃料電池。氫能可以有各種各樣的方式制氫，但是我個人認為，對中國而言，氫能的來源主體應該是可再生能源。各個國家的國情是不一樣的。比方日本，氫能的主要來源就是進口，因為它沒有地方搞分布式能源。大家去過日本，到處都是密密麻麻的房子，根本就沒有地方。而進口能源對日本來講，進口氫能是最好的方式，是無碳的精品能源，所以日本要搞氫能社會。但是基礎是基于從國外進口，這是他們的選擇。我們是要因地制宜制氫的，氫能是依靠我們自身的可再生能源，這是不一樣的。

可再生能源大規(guī)模應用瓶頸在儲能，傳統的儲能方式已經不能滿足可再生能源發(fā)展的需要。現在有各種各樣的儲能方式，壓縮空氣的、抽水蓄能的等。我個人認為最終的集中儲能就是氫能，現在全世界都在這么做。氫能制取之后也可以直接進入天然氣管道，這是集中式、大規(guī)模、長時間可再生能源儲存的最佳方式。而電池是支撐分布式可再生能源大規(guī)模發(fā)展的一個重要途徑。這是我們的看法。

氫能燃料電池前面，我們現在已經有2000多輛燃料電池車和12座加氫站。下面幾年里，我估計會大力發(fā)展，張家口在冬奧會之前就會建幾十座。這是我們對未來氫能燃料電池車的展望，因為我們認為主要會是商用，比方出租、公交、物流、長途卡車，這是主要的應用方式。

氫能是整個能源技術的前沿領域，而不僅僅是汽車技術前沿領域。如果僅僅把氫能理解為汽車技術，就比較狹窄了，我們必須把它理解為整個能源技術革命的一個前沿技術，這也是國家發(fā)改委在能源技術革命行動計劃中對氫能的規(guī)劃。我認為必須從能源革命的層次來看氫能，而不是從電動汽車革命的角度，那只是它的一個分支和一個突破口，這也是我們?yōu)槭裁窗褮淠芎涂稍偕茉醋鳛檫@次論壇的主題。

第二個是太陽能光伏電池。太陽能光伏電池的成本在快速下降，平價已經不遠了，其實電網側已經可以平價了，只是在用戶側還不能實現平價，這也主要是中國煤電規(guī)模太大了，新舊動能轉化的時候遇到的阻力，我個人認為是非技術原因造成的。在太陽能方面，中國制造是其中最大的優(yōu)勢，現在國外沒辦法在光伏方面跟中國競爭， 70%以上份額都是中國的。這是中國優(yōu)勢，我們必須要發(fā)揮的。近兩年，分布式光伏又成為一股新的力量。我認為光伏最好是分布式的，而且分布式光伏和分布式儲能結合是最好的一種方式。現在分布式光伏發(fā)電很快，因為分布式光伏是直接跟用戶打交道，是市場化的，跟集中式光伏不一樣。集中式光伏上網必須通過國家電網，而分布式光伏是用戶側，很多是市場因素，可以走進千家萬戶，而不是一個企業(yè)所能壟斷的。只要有壟斷，成本一定會高，而且應用的規(guī)模就一定不大。如果我們面對的是千家萬戶，是市場化、國際化、競爭性的，那么成本一定快速下降，而且應用規(guī)模就像車一樣迅速擴大。

光伏還會進一步發(fā)展。從理論上講，下一步是30%的效率，以前都是10%，現在已經都是20%了，理論是33%。現在我們要把這兩種比較高的，單晶25%和鈣鈦礦22%，結合起來往30%走。這是我們下一步即將進入光伏研究的目標，就是要做到30%。如果能達到30%的效率，那么車上也可以用光伏，衣服可以用光伏，這個用量是非常大的，這就是下一步的新一代光伏技術。

下一個就是鋰離子電池。鋰離子電池跟光伏電池一樣，也是中國的優(yōu)勢。我們從“十五”、“十一五”、“十二五”到“十三五”，比能量不斷提升，成本在不斷降低，只要是汽車用成本就不可能高，所以成本下降的速度超出了我們的想象，同時中國已經在這方面處于國際的前列。比如說2017年全球動力電池裝機前10名有7名在中國，中國優(yōu)勢已經凸顯。動力電池方面，現在中、日、韓是第一的，美國和歐洲基本上沒有電池產業(yè)，現在光伏也沒有，鋰離子電池產業(yè)也沒有，這是我們的優(yōu)勢。
同時電池成本下降是這么一個趨勢，最終會到100美元/千瓦時。100美元/千瓦時也就是三五年的時間，100美元/千瓦時只是指高性能電池，現在經濟性電池已經達到這個目標，而大家看電池的應用規(guī)模是這樣上取得，我們還有十幾倍、幾十倍的潛力，大家想象一下這是多大一個空間。這是電池成本下降的速度，這是它達到這個成本的一個時間，2025年之前將會全面的達到這個目標，這將不僅在車上使用得到迅速的發(fā)展，而且在儲能方面將會全面的取代其他儲能方式，因為成本方面其他儲能方式沒法跟化學電池競爭。由于車的應用，使這種電池的成本大幅度下降，這是其他的儲能方式無法比擬的。大家知道，現在美國和澳大利亞，大型儲能電站也都是鋰離子電池，主要是特斯拉在那兒做，都是儲能電池。我們現在最便宜的電池是磷酸鐵鋰電池，磷酸鐵鋰也是中國特色。三元電池因為鈷要進口，而磷酸鐵鋰全都是中國資源，現在的成本已經是7毛/瓦時，也就是說它已經接近100美元/千瓦時了，就算是三元電池由于材料漲價進口會有些問題，但是磷酸鐵鋰電池一定可以保我們的底。在智慧能源的發(fā)展方面，特斯拉是先鋒。特斯拉既做電動汽車、也做儲能，它已經在這方面開出一條路。

如果展望一下中國2030年，分布式光伏、儲能電池、氫燃料電池、電動汽車將會相互需要、四位一體，簡單就儲能電池來看，2030年車上的儲能電池會達到50億瓦時以上。因為大概是1億輛車，再加上車下的，因為充電也要儲能電池等等，100億瓦時沒有問題。現在全國一天電的消費量是140億瓦時，就是說電池儲能的容量相當于接近一天全國的用電量。如果從功率的角度來講就更不得了了。100億瓦時，就算1C放電也是100億千瓦，而現在中國的裝機容量只有17億千瓦，所以大家想想這是什么概念。我們很快在10年之內就會看到這樣的景象，所以必須從源頭來抓這個東西。正是基于這樣的理念，我們才建設了清華汽車樓的光、電、氫一體化微網試驗系統。我們?yōu)槭裁匆阄㈦娋W呢？因為車下的微網系統跟車上燃料電池系統是一樣的，都是直流微網；因為車和電池都是直流的，所以電網可以極大地簡化。同時車網可以互通，車既可以充電也可以放電。因為燃料電池可以作為發(fā)電站，燃料電池車可以作為移動發(fā)電站，所以交通能源跟固定能源已經一體化了，所以不再區(qū)分是車還是能源，車和能源是一個大系統。

與此同時，智能化方面還會有智能制造和工業(yè)互聯網等，現在也是風起云涌，這方面的人工智能比無人駕駛會簡單得多，因此會首先展開。我想首先可能是智慧能源，比如現在區(qū)塊鏈都已經在智慧能源中使用，然后是工業(yè)互聯網。生產過程比無人駕駛簡單一個數量級以上，肯定會率先獲得突破。

將來的車由于工業(yè)互聯網和智能制造會徹底的改變。比方燃料電池汽車和電動汽車就是這樣一個平臺，材料會越來越輕量化，使車身可以有五花八門的變化，同樣一輛車可以有五個車身，可以隨意在家里更換，能夠帶來一場車的革命。所以將來開的車，人人開的車可能都不一樣，不是批量生產而都是個性化的，根據不同的場合可能會換不同的車身。

接下來是自動駕駛與車輛互聯網，初期可能還是輔助駕駛、自動泊車、緊急制動以及自動避撞這樣的功能會。無人駕駛汽車在中國的場景是最復雜、最難的，相比歐美是最難的。無人駕駛汽車在人工智能革命中又是最難的，無人駕駛汽車在中國，短途會遇到城市交通復雜問題，長途會遇到高鐵的競爭。因為長途無人駕駛不就像坐高鐵一樣嘛，所以會遇到這樣的問題，這是我們對未來的一個展望。

最后我做一下總結。現在電動化在持續(xù)地進步，下一步要盯的是新能源，就算智能化也盯的是智慧能源，最后才是真正的自動駕駛。時間節(jié)點會在哪里呢？我們認為全球2030年、中國2025年會是一個關鍵節(jié)點。現在的新能源汽車是1.0版，新能源汽車結合可再生能源是2.0版，再結合人工智能革命是3.0版，我們估計在2035年左右這些都將會產生，所以我們剛剛召開了“政協雙周座談會”，座談會之后新華網已經發(fā)布文章，“面向2035年制定新能源汽車長期規(guī)劃”，而且分車型、分地區(qū)制定禁止燃油車銷售的時間表。這是我們的一個基本理念，在這次會上也達成了一些共識。

這就是我向大家介紹的。謝謝各位！