2020百人會 | 黃其勵院士:能源轉型與電動汽車發展的思考

2020-01-10 19:07:54 資訊 0 FavoriteLoading收藏

1月10-12日,以“把握形勢聚焦轉型引領創新”為主題的2020中國電動汽車百人會論壇在北京釣魚臺國賓館舉行。在10日下午舉辦的電動汽車基礎設施論壇上,中國工程院院士黃其勵發表了主題演講,以下為其演講實錄:

大會主席、各位專家、各位同仁:

大家下午好!

現在處在由高速發展向高質量發展的轉型階段,對能源口主要解決三個問題:1.化石能源消耗多;2.油氣的進口依存度高,去年油的依存度70%,氣的依存度45%;3.單位產值能耗高。

一、我國能源轉型主要途徑及應用能源

措施很多,主要途徑歸納為一次能源的清潔化、二次能源電氣化、電網發展的智能化,歸納起來是這三個途徑,還有一個途徑就是全社會的節能,節能的全社會化。把能源利用比作一個分數的話,全社會的用能就是分母,一定要把分母做小,把分子的比例給調過來。也就是把清潔能源加上去,把化石能源減下去,這才能使我們對很多的問題實現解決。

一次能源清潔化已經提出來了一個目標,就是到2050年能達到50%,實現第一個在可再生的清潔能源在總的能源消耗中占50%。二次能源電氣化也大概在2050年增至50%左右,實現第二個50%,電氣化和能源有關的,除了清潔以外,當提高一個百分點的時候,單位產值的能耗可以降低4%,所以也是經濟的。

電網的智能化,剛才南網講發展數字電網,國網將是發展“三型兩網”的電網,新型智能電網和泛在電力物聯網這兩個說法雖然不太一樣,但是內涵應該是并不矛盾的,只是敘述方式、表達的內容略有差別而已。堅強的智能電網是靠一個堅強的骨骼肌肉,通過泛在電力物聯網,一個發達的神經系統,這個發達的神經系統首先是泛在的,第二是無所不在的,而且是和外部相連的,這個聯系不是僅僅的物理相連,是智慧相連,是高級的一種智能相連。

這三個途徑或者加第四個就是全社會的節能,電動汽車這個位置雖然小,但是它連接了四個方面,它既可以提高一次能源的清潔化,也可以提高二次能源的電氣化,還可以提高和加強電網的智能化,還有一個節能化,因此在電動汽車的發展上,應該說是符合系統的觀點,在大的系統上,1+1大于2,可能大于3,也可能大于4。

到去年10月份全國有2.6億輛保有量的汽車,其中新能源385萬輛,電動汽車是314萬輛,大概占全社會用電量總的數量還是比較少的,一點幾,在這種情況下,汽車用柴油和用汽油的量分別是1.24億噸和1.27億噸,如果說我們測算一下,現在是300多萬輛,如果發展到1億輛的時候會有什么樣好的結果呢?如果以乘用車為例,每輛車百公里耗油8升,電動車每百公里消耗20kWh,每年行駛按1萬公里,在這樣一個條件下咱們考慮,發展到1億輛的時候將要減少汽油的消耗量0.6億噸,就是占目前汽油消耗量的48%,因為這是油,不是原油,如果折成原油,就相當于2-3個大慶,大慶年產量原來是5000萬噸,現在已經下降到3000萬噸。

大電網的發展可以為電動車的發展提供巨大的支撐,經過70年的努力,我們可以看到我們國家電網在規模上世界最大,技術上世界最高,不論從電網還是從發電。在安全上世界最安全,很多國家有很多的事情,在中國電網很少,至少沒有大事故,小事故可能有過。這個電網是可以支撐電動汽車發展的,如果發展1億輛,年充電量按照2000億kWh,僅占2018年全社會用點量的2.9%,占2035年用電量的1.7%,因此從電量來說沒有問題,可以甩開膀子發展,因為不愁可再生的清潔電力,是足夠的。如果加上可再生電力能源有多少呢?風電技術裝機可以達到42億千瓦,現在裝了1.8億千瓦,太陽能有1.86萬億噸標準煤,可以裝55億千瓦,現在我們裝了1.7億千瓦。如果談棄風能和光能的角度考慮問題的話,我們可再生能源的量就非常多。而這些正好是我們將來可發展的、可利用的清潔能源資源,它的發展應該說電動車和清潔交通工具的發展應該是同步進行,當然一側的電源要稍微超前一些,至少可以同步發展。但是在復合上,電動車快速發展的話會產生一些影響的,特別是一些老的居民小區,當然并沒有考慮到這些問題,如果電動車少的時候無所謂,如果到多的時候,假如現在是百分之一點幾,如果50%的小區都是電動汽車的話,如果大家的充電都是無序的話將加大配電網的壓力,怎么辦?從電網公司來講,應該對于老的小區,在城網、能網加強規劃下應該予以加強。另外就是如何把電網的資源利用好,剛才幾位專家都講得很清楚了,把電動車不僅做一個充電,還可以放電,是雙向的,它是一個很巧妙、很靈活的資源,當無序充電達到55%,配電網就難以接受,我們通過從需求側響應或者綜合能源服務系統,甚至電動車的智能平臺等手段來解決。

二、電動汽車充電設施發展現狀及趨勢

燃油車發展得很快,但是歷史走到了轉型階段,現在不轉早晚得轉,因為石油是幾億年大自然形成的,早晚會用光,這是一個概念,還有一個概念,石油是屬于全人類的,沒有說就屬于我們這一代人,我們沒有理由把石油全用光,讓子孫后代一滴油都沒有,這樣的長輩是不負責任的,因此應該盡量減少,少用,最好是不用。美伊戰爭,國際上這樣的緊張形勢,大部分都來自于打仗的中東地區,經過海盜頻出的馬六甲海峽,因此石油的安全就是一個國家能源的安全。日本有一個詞匯,叫作“油斷”,什么意思?我們國家危險就講危險,很危險,非常危險,危險極了,危險得不得了,危險到極端了,我們這樣形容危險,日本兩個字:油斷,當這個國家油沒有的時候,這個國家的能源供應大概能維持一個月左右。

電動車談得很多,它作為小精靈,也發展得非常快,有些問題我們都可以想辦法解決,因此它作為今后20年到30年的方向應該是一個成長期,還有一種氫燃料汽車,它也是一個未來的方向之一,但是目前還有一些技術需要突破,制氫、儲氫、輸氫都是問題,制氫用什么制?用水制的話,我們國家淡水資源人均占世界第84位,被列入世界貧水國家。如果用海水制氫怎么樣?還有輸氫,我們國家建了很多西氣東輸的管道,再建管道,在現在西氣東輸的管道里加氫氣可以加10%左右,理論上來講是可以的,可是怎么分離呢?以及儲氫怎么儲呢?汽車上裝一個高壓的氣瓶嗎?那個氣瓶在特殊的情況下就可能是一個不安全的因素,因此這個問題還需要解決以后才能面臨著更快發展,現在還應該算是一個培育期,要把力度放到關鍵技術突破上。

剛才談到了,新能源汽車在短期和長期發展面臨挑戰,由于退坡的關系,所以說去年下半年銷售量減少了,行業處于政策驅動向市場驅動轉變。但是長遠來看,剛才我已經說了這個含義了,從長遠來看,它的發展趨勢是不會變的,這是和整個的化石能源的發展趨勢,新能源的發展趨勢都是相關的。按照國家出臺的征求意見稿發展規劃,新能源汽車新車銷量力爭到2025年占25%,2035年成為主流。

充電設施進展也比較快,到去年是117萬臺,公共樁49.6萬臺,私人樁67.8萬臺,我們國家人多,什么都是世界第一,當然這個也是世界第一。但是現在發生了一些問題,充電的時候或者在運行的時候出現了火災事故,這個問題大家比較關心,也可以說這個電車里面坐的是人,所以它的不安全就是人的不安全,因此這個問題必須關注。對充電設備來講,它應該是一個全產業鏈的,它既涉及到本體的安全,也涉及到接口的安全,也涉及到整車和電池的安全,就BMS系統,以及信息的安全。從本體安全里面還包括了設施本體,以及包括信息、制造、施工,現在因為新興產業,大家都比較著急,都想占據一席之地,除了像國網、南網這樣的大公司大家不會懷疑,它們是肯定以安全為第一,把價格放在第二位,一定是最好的充電樁,但是不一定都這樣,有的可能是價錢便宜些,可能快點上一些,就造成了一些隱患,而現在的隱患有的時候不太可測,不太知道,所以這個就引起了一些問題,需要我們加強,必須再進一步發展。將來發展很快,但是一定把安全問題首先給它解決好,通過各種方法,管理措施、政策措施以及技術措施等等。

還有就是互聯互通,電動汽車本來是到處跑的,可是我到一個城市,到電動公司去參觀,他說我們一個司機有20多個App,在電動汽車的行業上發展到現在還是小農經濟,這樣就不能享受共享,和當代的信息共享是違背的,所以這些問題,互聯互通結算,費用的支付能夠做到即插、即充、即付,而且到哪兒都一樣,這樣就方便多了。

上面專家也談到了,在互聯網當中,電源、電網肯定是一個紐帶,它和汽車的關系就是母親和孩子的關系,就是一個紐帶,充電設備是一個接口,是一個重要端口。它的來源呢?現在是以煤為主的國家,充的電都是煤電,怎么保證干凈?可以用兩句話簡單說一下:第一句話,我們國家的煤電現在已經是世界上最干凈的了,標準世界最嚴格的,除了二氧化碳以外,其他比如粉塵,一氧化氮、二氧化硫,標準使用每立方米10、30、50毫克是最好的。即使這樣,我們也不能把電動汽車的動力來源寄托在已經很干凈的煤電身上,因為煤電的歷史發展趨勢和能源轉型的必然規律,它必然是越來越少,它的功能必然是另外的功能。所以今天我們不談這個問題。因此我們把目標要放到可再生的清潔能源電力,這個可以說咱們國家有的是。另外,智能化、網聯化、共享化是電動車發展的方向。

車和網之間經歷了幾個階段,現在是第一階段V0G,是無序充電,大概有電動車的人誰也不會考慮什么時候充電最合適,這樣考慮的人現在幾乎沒有。但是這樣會產生很多的問題,下面就要開始V1G,就是有序充電,現在已經這樣做了,剛才南網的領導已經講得很清楚了,上海的電力公司領導也講得很清楚了,到下一步是V2G,是既充電又儲電,將來到車網一體,這個車網一體不是單網,是整個社會的網,交通網、電動車網、電網成為一體的時候,是它不可分割的組成部分的時候,就可以做到在科學可控的時間,在靈活便利的地點進行正確的雙向充放電,既實現了電動車的發展,也支持了可再生能源發展,當然也滿足了電動車用戶的使用需求。

這樣的話,在電動車的發展上就可以通過綠電交易、輔助服務以及需求響應來做到讓我們的電能夠真正充的是綠色電。舉兩個例子說明:

例一:去年6月份華北公司牽頭在國內率先實現了調度側對電動汽車和分布式儲能的實時泛在感知和控制,并通過AGC進行彈性負荷控制。這個系統經過半年的努力,接入充電站2000多個,充電樁2萬多個,最大功率到90兆瓦,最大可控功率15兆瓦。雖然這個數覺得很小,和整個電網的電相比,是小數點后面的小數點。但是我們一定要看到這個實驗是0到1,從無到有的實驗,這個怎么辦?就是和車主商量,他本來充電30千瓦,商量好以后,車主說我不管了,你8點鐘給我用車就好了,電網利用他的手段,他對各方面的感知是很厲害的,可以充5千瓦,也可以充6千瓦,也可以充30千瓦,反正8點前給充完就是了,雙方都有好處,肯定是共享的方式,通過這種方式實現了大家關注的削峰平谷問題,這是第一個實驗,很小,但是是從0到1的過程。

例二:綠電交易試點,是利用車聯網平臺,從青海的扶貧電力買了7000萬千瓦時的電,送到了北京對電動汽車充電,有很多好處,能夠幾乎像淘寶和京東一樣,不管后面的種類有上百個、上千個,你只需要其中一個,最后給你送來的還是一個,電網就可以做到這一條。

一輛電動車和電網互動,2020年如果車載電池50千萬時,到2030年續航里程會增加,而且可以和電網進行互動,一年就可以將近1萬到2萬千萬時和電網進行互動,這是一輛車,1億輛車呢?這個作用就很大了,本身行駛1萬公里消耗的能量隨著技術進步也是越來越少的,成本也是越來越降低的。年互動電量大概相當于三個三峽。把用電的東西,在不用的時候變成發電廠,通過管理就可以不投資,又產生了若干個三峽電站。

三、有關建議

1.堅持新能源汽車發展路線不動搖,推動新能源汽車與能源轉型融合發展。建議近20-30年純電車為主,盡快實現規模化,新能源充電要充綠色電,充可再生能源的綠色電,加大氫燃料電池的科技攻關力度,其他國家已經開始建設氫能小鎮,現在呼聲非常高,國內一般是一呼百應的,現在需要冷靜一下,現在應該做什么?十年以后、二十年以后達到什么樣的目標,做一個規劃,確保我們的投資不能投到沒有用的地方。

2.加強充換電的總體布局,讓科學互聯、有序互聯構成一個良性的生態圈。現在當電動汽車需要充電的時候,找不到充電站,找到充電站充電樁是壞的,或者別人停車停在那兒,不好辦,這個問題司機很苦惱,因此這樣應該做一個由上到下的納入城網規劃的這樣一個充電規劃,什么地方放什么充電站、充電樁,辦公地區,在辦公區的停車場如果都建充電樁當然很好了,家屬區也能建就好了。以市場化手段,很多的運營商聯合起來,用戶就是上帝,不能以自己為中心,圍繞這方面,能夠使充電設備能夠互聯互通,提高體驗能力,另外就是要安全,一定是要安全,打消大家的安心。

3.加強關鍵技術攻關,包括即充即插即付,大功率充電時間可以縮短,移動充電技術、車聯互動技術等。電動行業,大家都是專家了,我就不談了,關鍵對我們充電行業一定能夠智能化、便捷化、多元化、安全性。發展以后,就能夠發展綠色電,大家都能非常愉快地、安全地享受技術進步給我們帶來的好處。

我就講這些,不對的地方請大家批評指正,謝謝。

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