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

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(bǔ)性強(qiáng)，共同構(gòu)成主流的動(dòng)力類型和儲能方式，中國實(shí)現(xiàn)零碳經(jīng)濟(jì)需要電氣化和氫能的規(guī)模應(yīng)用。”歐陽明高說，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(rèn)為，正在進(jìn)行的第四次工業(yè)革命是以可再生能源為基礎(chǔ)的綠色化和以數(shù)字網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的智能化。新能源車既是出行的載體，又是智能終端，同時(shí)是新能源革命實(shí)現(xiàn)的重要途徑?；诖耍窈蠖杲煌ㄑb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(fēng)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(dòng)汽車成為融用能、儲能為一體并回饋能源終端。”歐陽明高認(rèn)為，中國風(fēng)電光伏將大幅增長，2030年風(fēng)電、光伏發(fā)電成為發(fā)電裝機(jī)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(shí)。中國光伏發(fā)電和風(fēng)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(dòng)汽車等來解決。

電動(dòng)汽車需在安全、便利、智能三方面下功夫

“十年來，動(dòng)力電池比能量從100瓦時(shí)/公斤提升到300瓦時(shí)/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(dòng)力電池是短周期分布式可再生能源儲存的最佳選擇，預(yù)計(jì)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(jìn)入TW時(shí)代，磷酸鋰鐵電池成本將降到0.3～0.4元/千瓦時(shí)。下一步，電動(dòng)汽車應(yīng)在安全、便利、智能三方面下功夫。

安全方面。電動(dòng)汽車安全性備受業(yè)界、消費(fèi)者關(guān)注。電動(dòng)汽車安全問題是指高比能量鋰離子動(dòng)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(jìn)行預(yù)警、管理。歐陽明高表示，清華大學(xué)自主研制大容量動(dòng)力電池?zé)崾Э販y試系統(tǒng)，可以對電池?zé)崾Э厝^程測試分析，發(fā)現(xiàn)高比能量動(dòng)力電池?zé)崾Э胤磻?yīng)時(shí)序和反應(yīng)機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，研發(fā)了高比能量動(dòng)力電池?zé)崾Э叵到y(tǒng)抑制方法，保障在單體電池設(shè)計(jì)方面徹底解決問題；同時(shí)，在使用過程中進(jìn)行安全監(jiān)控，為此開發(fā)了云控預(yù)警平臺，實(shí)現(xiàn)基于運(yùn)行數(shù)據(jù)的故障電池檢出、低誤報(bào)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(gè)電池包進(jìn)行熱管理，采取“隔熱+降溫”措施，達(dá)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(shí)在家或單位慢充、高速公路長途超快補(bǔ)電實(shí)現(xiàn)便捷最為重要。快充的前提是電量下降達(dá)50%以下，而超級補(bǔ)電不是充滿而是應(yīng)急補(bǔ)電。據(jù)悉，2020年中電聯(lián)公布了大功率快充標(biāo)準(zhǔn)“超級快充”，2025年可全面提供超充服務(wù)。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(fù)極電位傳感器，直接將這種傳感器置入電池內(nèi)，對電池負(fù)極定位檢測（安全問題多由負(fù)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(shí)際要求。

智能方面?！半妱?dòng)汽車充電的技術(shù)路線圖為無序充電-有序充電-車家互動(dòng)（V2H）-車網(wǎng)互動(dòng)（V2G微網(wǎng)）-車網(wǎng)互動(dòng)（V2G大網(wǎng)）。”歐陽明高介紹，回家插上電，不一定能立馬充上電，而是通過后臺APP達(dá)成協(xié)議，在電網(wǎng)負(fù)荷低時(shí)充電；車?yán)锏碾姵乜梢院图依锏碾娖骰?dòng)，家里的電器可以用電動(dòng)汽車電池里的電；實(shí)現(xiàn)車網(wǎng)互動(dòng)。目前，我國有15個(gè)省市建設(shè)了42個(gè)V2G項(xiàng)目、609個(gè)V2G終端，近4000臺電動(dòng)車參與過車網(wǎng)互動(dòng)。車網(wǎng)互動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)削峰填谷、電網(wǎng)調(diào)頻、虛擬慣量等功能。

歐陽明高認(rèn)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?yàn)椤靶履茉雌囀袌鰸摿薮蟆?。根?jù)他的研究預(yù)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(dá)3億輛。以3億輛計(jì)算，每輛車平均儲能65千瓦時(shí)，則車載儲能容量約200億千瓦時(shí)，與中國現(xiàn)在每天消費(fèi)總電量基本相當(dāng)。他還認(rèn)為，未來電動(dòng)汽車可以成為賺錢的工具，新能源汽車可以低價(jià)充電，高價(jià)售電，尤其在風(fēng)光電成為主力后，波峰、波谷之間的差距越來越大，這樣電動(dòng)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(yīng)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(shí)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(jì)性，固定模式化儲氫比電池儲電的成本低一個(gè)數(shù)量級；三是氫能與電池放電互補(bǔ)性強(qiáng)，大容量長周期靈活能源用于燃料電池、燃?xì)廨啓C(jī)；四是氫能制運(yùn)儲方式靈活。

氫能交通是氫能利用的先導(dǎo)領(lǐng)域

當(dāng)前氫能主要用于交通?！皻淠芙煌ㄊ菤淠芾玫南葘?dǎo)領(lǐng)域，其使命是帶動(dòng)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(shí)時(shí)，其能源利用全鏈條技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(yùn)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(shí)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(jì)保有量接近1萬輛，已有一百多座加氫站投入運(yùn)營，近一百個(gè)在建。雖然氫能汽車與純電動(dòng)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(fēng)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(jìn)步氫能運(yùn)用領(lǐng)域會越來越廣。”歐陽明高說。他預(yù)測了綠氫（用風(fēng)光電所制的氫）的成本前景，到2025年前，部分低成本風(fēng)光電制氫達(dá)到化石能源制氫+CCS的成本；2035年前，低成本風(fēng)光電制氫達(dá)到化石能源制氫+CCS的成本；2050年前，一般風(fēng)光電制氫達(dá)到化石能源制氫+CCS的成本。初步結(jié)論，當(dāng)可再生能源發(fā)電成本為0.12元/千瓦時(shí)、過網(wǎng)費(fèi)為0.08元時(shí)，通過特高壓千公里輸電通道，在用戶側(cè)制氫加氫，可實(shí)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(biāo)’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(jìn)，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(shí)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(yīng)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(shí)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(jì)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(yīng)用的先導(dǎo)，催生氫能產(chǎn)業(yè)的起飛。