“每次能源革命都是先發(fā)明了新動力裝置和交通工具，然后再帶動對能源資源的開發(fā)利用?！睔W陽明高認為，要實現(xiàn)碳中和目標，離不開新能源汽車和氫能的規(guī)模應用。只有實現(xiàn)新能源汽車大規(guī)模發(fā)展才能順利實現(xiàn)新能源革命（第三次能源革命），只有實現(xiàn)新能源革命才能順利實現(xiàn)中國碳中和目標。

新能源車與新能源革命的共性載體是電和氫

“新能源車與新能源革命的共性載體是電和氫，電池和氫能兩者互補性強，共同構(gòu)成主流的動力類型和儲能方式，中國實現(xiàn)零碳經(jīng)濟需要電氣化和氫能的規(guī)模應用?！睔W陽明高說，面向碳中和，中國氫氣用量需從目前每年2500萬噸增加到8100萬噸以上。他認為，正在進行的第四次工業(yè)革命是以可再生能源為基礎的綠色化和以數(shù)字網(wǎng)絡為基礎的智能化。新能源車既是出行的載體，又是智能終端，同時是新能源革命實現(xiàn)的重要途徑?；诖?，今后二三十年交通裝備與能源化工相關(guān)產(chǎn)業(yè)將發(fā)生百年未有的大變局。

“第三次能源革命有五大支柱。一是向可再生能源轉(zhuǎn)型，尤其是向光伏與風電轉(zhuǎn)型；二是集中式轉(zhuǎn)向分布式轉(zhuǎn)型，如建筑將成為微型發(fā)電廠；三是氫、電池等技術(shù)存儲間歇式能源；四是發(fā)展能源（電能）互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；五是電動汽車成為融用能、儲能為一體并回饋能源終端?！睔W陽明高認為，中國風電光伏將大幅增長，2030年風電、光伏發(fā)電成為發(fā)電裝機主體，成本將不斷下降，2035年光伏發(fā)電成本將降至0.1元/千瓦時。中國光伏發(fā)電和風電技術(shù)與成本完全具備大規(guī)模推廣條件，但儲能是瓶頸，需要靠電池、氫能、電動汽車等來解決。

電動汽車需在安全、便利、智能三方面下功夫

“十年來，動力電池比能量從100瓦時/公斤提升到300瓦時/公斤，成本從4元/瓦降到1元/瓦以內(nèi)，成本大幅下降?！睔W陽明高說，未來以鋰離子為代表的動力電池是短周期分布式可再生能源儲存的最佳選擇，預計到2025年，電池儲能將從現(xiàn)在的1億千瓦增加到10億千瓦，從而進入TW時代，磷酸鋰鐵電池成本將降到0.3～0.4元/千瓦時。下一步，電動汽車應在安全、便利、智能三方面下功夫。

安全方面。電動汽車安全性備受業(yè)界、消費者關(guān)注。電動汽車安全問題是指高比能量鋰離子動力電池因熱失控而造成的燃燒事故。避免事故發(fā)生，就要對熱失控進行預警、管理。歐陽明高表示，清華大學自主研制大容量動力電池熱失控測試系統(tǒng)，可以對電池熱失控全過程測試分析，發(fā)現(xiàn)高比能量動力電池熱失控反應時序和反應機理。在此基礎上，研發(fā)了高比能量動力電池熱失控系統(tǒng)抑制方法，保障在單體電池設計方面徹底解決問題；同時，在使用過程中進行安全監(jiān)控，為此開發(fā)了云控預警平臺，實現(xiàn)基于運行數(shù)據(jù)的故障電池檢出、低誤報和基于事故數(shù)據(jù)的溯源分析。一旦事故發(fā)生可以對整個電池包進行熱管理，采取“隔熱+降溫”措施，達到最多是冒煙，但絕對不著火的管控結(jié)果。

便捷方面。便對于私家乘用車而言，平時在家或單位慢充、高速公路長途超快補電實現(xiàn)便捷最為重要。快充的前提是電量下降達50%以下，而超級補電不是充滿而是應急補電。據(jù)悉，2020年中電聯(lián)公布了大功率快充標準“超級快充”，2025年可全面提供超充服務。但快充容易出現(xiàn)安全問題，“為了解決快充安全問題我們開發(fā)了負極電位傳感器，直接將這種傳感器置入電池內(nèi)，對電池負極定位檢測（安全問題多由負極熱失控引發(fā)）?！睔W陽明高說，這種傳感器具備全生命周期無析鋰充電開發(fā)能力，支持30萬公里車用的實際要求。

智能方面。“電動汽車充電的技術(shù)路線圖為無序充電-有序充電-車家互動（V2H）-車網(wǎng)互動（V2G微網(wǎng)）-車網(wǎng)互動（V2G大網(wǎng)）?！睔W陽明高介紹，回家插上電，不一定能立馬充上電，而是通過后臺APP達成協(xié)議，在電網(wǎng)負荷低時充電；車里的電池可以和家里的電器互動，家里的電器可以用電動汽車電池里的電；實現(xiàn)車網(wǎng)互動。目前，我國有15個省市建設了42個V2G項目、609個V2G終端，近4000臺電動車參與過車網(wǎng)互動。車網(wǎng)互動可以實現(xiàn)削峰填谷、電網(wǎng)調(diào)頻、虛擬慣量等功能。

歐陽明高認為，新能源汽車將是規(guī)模最大、成本最低、安全性最好的分布式長周期儲能系統(tǒng)。之所以有這樣的結(jié)論是因為“新能源汽車市場潛力巨大”。根據(jù)他的研究預測，“2025年新能源汽車占汽車總銷量20%，2030年占比40%，保有量8000萬輛；2035年占比50%，保有量16000萬輛；2040年保有量將達3億輛。以3億輛計算，每輛車平均儲能65千瓦時，則車載儲能容量約200億千瓦時，與中國現(xiàn)在每天消費總電量基本相當。他還認為，未來電動汽車可以成為賺錢的工具，新能源汽車可以低價充電，高價售電，尤其在風光電成為主力后，波峰、波谷之間的差距越來越大，這樣電動汽車完全可以成為賺錢工具。

氫能是集中式可再生能源大規(guī)模長周期儲存的最佳途徑

歐陽明高表示，氫能在新能源革命中的戰(zhàn)略意義在于可再生能源轉(zhuǎn)型中的大規(guī)模能量儲存與多元化利用需求。氫能是眾多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)包括化石、煤炭、核能、電力、鋼鐵等轉(zhuǎn)型升級的理性選擇，其技術(shù)延續(xù)性好，又不完全顛覆。除此之外，氫能產(chǎn)業(yè)鏈長、產(chǎn)值高、吸收就業(yè)人口多，應用覆蓋面廣，有“氫能社會”之稱。

“氫能是集中式可再生能源大規(guī)模長周期儲存的最佳途徑。”歐陽明高說，之所以有這樣的結(jié)論，一是氫能的利用充分性，大容量、長時間儲能模式對可再生電力利用更充分；二是氫能規(guī)模儲能的經(jīng)濟性，固定模式化儲氫比電池儲電的成本低一個數(shù)量級；三是氫能與電池放電互補性強，大容量長周期靈活能源用于燃料電池、燃氣輪機；四是氫能制運儲方式靈活。

氫能交通是氫能利用的先導領(lǐng)域

當前氫能主要用于交通?！皻淠芙煌ㄊ菤淠芾玫南葘ьI(lǐng)域，其使命是帶動氫能的全面發(fā)展。河北張家口正在做的氫能利用示范表明，可再生能源發(fā)電成本低于0.15元/千瓦時時，其能源利用全鏈條技術(shù)經(jīng)濟性將凸顯?！睔W陽明高介紹，張家口有350輛氫燃料大客車，最近在做北京冬奧會氫燃料車示范。張家口和北京將運行2000輛氫燃料電池汽車，二十多座加氫站正在加緊施工，北京冬奧會主場區(qū)都將是氫燃料電池車。

“未來十年，氫能成本將下降80%以上，與過去十年鋰離子電池成本下降過程相似?！睔W陽明高說，自2015～2020年氫燃料電池技術(shù)實現(xiàn)大幅跨越，氫燃料汽車已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，大部分技術(shù)難題已經(jīng)克服，目前FCEV累計保有量接近1萬輛，已有一百多座加氫站投入運營，近一百個在建。雖然氫能汽車與純電動乘用汽車相比不占優(yōu)勢，但在大客車、冷藏車等方面有有明顯優(yōu)勢。

“同風光電一樣，氫儲能技術(shù)、成本目前還不理想，但隨著技術(shù)進步氫能運用領(lǐng)域會越來越廣?！睔W陽明高說。他預測了綠氫（用風光電所制的氫）的成本前景，到2025年前，部分低成本風光電制氫達到化石能源制氫+CCS的成本；2035年前，低成本風光電制氫達到化石能源制氫+CCS的成本；2050年前，一般風光電制氫達到化石能源制氫+CCS的成本。初步結(jié)論，當可再生能源發(fā)電成本為0.12元/千瓦時、過網(wǎng)費為0.08元時，通過特高壓千公里輸電通道，在用戶側(cè)制氫加氫，可實現(xiàn)加氫槍口30～40元/千克，比柴油具有競爭力。

“面向‘雙碳目標’和能源革命重大戰(zhàn)略，新能源汽車與新能源革命將突飛猛進，產(chǎn)業(yè)格局將發(fā)生百年未有的大變局?！睔W陽明高表示，新能源汽車與新能源革命的共性核心是儲能，氫能與智能、新能源汽車的規(guī)模推廣將有力破解新能源革命的瓶頸；鋰離子電池實現(xiàn)蓄電池領(lǐng)域百年來的重大突破，其科技創(chuàng)新、產(chǎn)品性能、應用領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)規(guī)模正處于爆發(fā)性增長期；氫能是實現(xiàn)全球碳中和的戰(zhàn)略性能源載體，但綠色氫能的技術(shù)經(jīng)濟性還不能完全滿足市場需求，氫能燃料電池交通將是氫能應用的先導，催生氫能產(chǎn)業(yè)的起飛。