鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:615次 | 2021年09月21日
工程院院士楊裕生:電池和整車投入顛倒
各位朋友上午好,我今天講的題目是以電池為依據(jù),規(guī)劃電動汽車發(fā)展,先把這個題目簡單做一個解釋以電池為依據(jù),并不是說其他的不間不重要,電池有它特殊的用途。第二個要說明的,現(xiàn)在規(guī)劃電動汽車有很多立場,觀點(diǎn),有些是以過去傳統(tǒng)的汽車為依據(jù),有的是以美國或者日本的電動汽車發(fā)展歷史為依據(jù)。我覺得應(yīng)該以我國的電池狀況為依據(jù)。我國工程院院士楊裕生
我要講的內(nèi)容有這么幾個方面,第一部分,工信部牽頭《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》上報國務(wù)院,規(guī)劃是這么講的,要實(shí)現(xiàn)插電式混合動力汽車和純電動汽車的產(chǎn)業(yè)化,同時加快研發(fā)燃料動力鋰電池汽車技術(shù),執(zhí)行過渡轉(zhuǎn)型城市與車型試點(diǎn)。十二五期間的戰(zhàn)略重點(diǎn)是新能源汽車產(chǎn)業(yè)建設(shè)及汽車的節(jié)能減排,重點(diǎn)是發(fā)展純電動汽車,插電式混合動力汽車,重視傳統(tǒng)汽車技術(shù)水平的提升,發(fā)展節(jié)能汽車,跟蹤研究燃料動力鋰電池汽車技度發(fā)展替代燃料汽車,這當(dāng)然是一個比較全面的表述。規(guī)劃長時間擱置,國務(wù)院沒有批,溫總理今年七月份有一個講話,《求實(shí)》雜志發(fā)表,他講新能源汽車發(fā)展方向和最終目標(biāo)是什么,現(xiàn)在重點(diǎn)發(fā)展的混合動力車和純電動汽車是不是最終產(chǎn)品并不十分明確,下面還有一段我就不念了,要討論解決路線問題等等。
發(fā)展路線當(dāng)前要討論三個問題,一個問題是純電動汽車,《規(guī)劃》里面講發(fā)展純電動汽車產(chǎn)業(yè)化。今年有幾輛汽車著火,實(shí)際上去年、前年都有,今年的著火是在街上著的,影響特別大。著火之后,很多官員就講,純電動尚不成熟,就有這樣的問題。純電動汽車產(chǎn)業(yè)化還要不要,怎么樣產(chǎn)業(yè)化,有關(guān)混合動力汽車在規(guī)劃里面是講實(shí)現(xiàn)插電式混合動力產(chǎn)業(yè)化,要實(shí)現(xiàn)。車子著火之后有官員講,要發(fā)展全混合電動汽車,日本普力斯作為典型代表的車子。插電式混合動力或者全混是不是最佳的過渡車?有關(guān)最終目標(biāo),最終產(chǎn)品,在規(guī)劃里面沒有提,但是講到要加快研發(fā)燃料動力鋰電池汽車技術(shù)。現(xiàn)在重點(diǎn)發(fā)展的混合動力和純電動顯然不是總理所問的最終產(chǎn)品,最終產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化之前,是不是要發(fā)展,怎么樣發(fā)展。下面就這些問題談一談自己的看法。
電池和整車投入位置顛倒
第一個問題講對發(fā)展規(guī)劃的建議,電池是決定電動汽車性能的第一要素,電池水平逐步提高,電動汽車相應(yīng)的發(fā)展,總結(jié)十年的教訓(xùn),我總結(jié)了四條。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電池和整車投入位置顛倒,電池投入量很小,而整車的投入很高,有點(diǎn)急功近利的出發(fā)點(diǎn),動力鋰離子電池與燃料動力鋰電池位置顛倒,電池成組技術(shù)的重要性和難度認(rèn)識不足注意力集中在電池單體的生產(chǎn)上。片面強(qiáng)調(diào)追求先進(jìn)性,拒用成熟的鉛酸電池。
所以建議產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的技術(shù)原則以電池為依據(jù),規(guī)劃電動汽車發(fā)展,以不用油,零排放為最終的目標(biāo),恰當(dāng)?shù)睦卯?dāng)前動力鋰離子電池來生產(chǎn)電動汽車,近遠(yuǎn)兼顧,全面規(guī)劃。執(zhí)行階段是利用各個發(fā)展階段的各種電池,生產(chǎn)相應(yīng)的車。
一個題外話,有關(guān)節(jié)能車,我們國家所謂節(jié)能車沒有放到電動汽車?yán)锩妫瑧?yīng)該提升傳統(tǒng)汽車技術(shù),不斷強(qiáng)化節(jié)油減排,這和電動汽車是相輔相成的。有關(guān)十二五,我提出一個3+1工程,第一項(xiàng)工程是大力發(fā)展微小型純電動汽車,第二項(xiàng)是采用增程技術(shù),發(fā)展大種型車,第三項(xiàng)是研究下一代電動汽車及其能源。有關(guān)傳統(tǒng)汽車,傳統(tǒng)汽車改啟停式,并提升技術(shù)。我下面做一些解釋,以不用油,零排放為戰(zhàn)略目標(biāo),是未來實(shí)現(xiàn)的最終目標(biāo),是技術(shù)發(fā)展的依據(jù),必然有過渡產(chǎn)品和階段目標(biāo)。恰當(dāng)?shù)睦卯?dāng)前動力鋰離子電池生產(chǎn)電動汽車,就是要重視利用現(xiàn)有的電池,發(fā)展近期就能節(jié)能減排的車,容忍有逐步提高的過程,不提過高的汽車指標(biāo),我這里用了一個容忍,我們有一些人是不容忍有提高的過程,希望現(xiàn)在馬上就能一步到位。
近遠(yuǎn)兼顧,全面規(guī)劃,認(rèn)識電池發(fā)展的長期性、多樣性、互補(bǔ)性,在電池水平提高的過程中,生產(chǎn)相應(yīng)水平的電動汽車。有關(guān)節(jié)能車,提升傳統(tǒng)汽車技術(shù),不斷強(qiáng)化節(jié)油減排。有關(guān)十二五產(chǎn)業(yè)化任務(wù)做下面的解釋,用好和提高現(xiàn)有的各種電池生產(chǎn)相應(yīng)的車。
3+1工程,大力發(fā)展微小型電動汽車,1、鉛酸電池,鋰離子電池都可以用用小型車?yán)锩妫姵厣伲瑑r格便宜,容易推銷,是電動自行車,摩托車的升級換代產(chǎn)品。2、技術(shù)積累較好,已經(jīng)有小批量出口。3、用220伏民用電,可作為晚間用電的家用電器,甚至無需專門設(shè)置充電樁。立即可大量節(jié)省汽油,減輕城鎮(zhèn)空氣污染。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
2030年前應(yīng)大力發(fā)展鉛酸電池微型車和鋰離子電池微型車
發(fā)展小型電動汽車我們有基礎(chǔ),第一個是廣東、山東、江蘇、浙江這些省研制了實(shí)用小型電動轎車,三萬塊錢左右,鋰離子電池稍微貴一點(diǎn),產(chǎn)品已經(jīng)出口,只要政策放開,即可形成可觀的生產(chǎn)量力。電動自行車,電動摩托車的發(fā)展帶動了電池、電機(jī)、電控核心技術(shù)的發(fā)展,造就我國發(fā)展小型低速電動汽車的特殊環(huán)境和基礎(chǔ)。電動自行車和摩托車產(chǎn)業(yè)兩萬多的經(jīng)銷商構(gòu)成了遍布全國的廢電池有償回收網(wǎng)絡(luò),為徹底解決廢舊電池回收網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。有一種錯誤觀念,認(rèn)為鉛酸電池古老,污染,沒有前途,認(rèn)為鉛酸電池電動汽車是垃圾基礎(chǔ),這是政府官員的發(fā)言,要轉(zhuǎn)變觀念,鉛酸電池本身不污染環(huán)境,是我們政府的環(huán)保部門沒有管好,公司沒有治理好造成的污染,不是鉛酸電池造成的污染。國外這個問題已經(jīng)解決,美國的鉛酸電池生產(chǎn)是在密封條件之下進(jìn)行,鉛不污染環(huán)境,鉛酸電池有新技術(shù)。我們要從我國的實(shí)際出發(fā),放手發(fā)展鉛酸電池電動汽車。
第二點(diǎn)講采用增程技術(shù),發(fā)展大中型車,純電動汽車的結(jié)構(gòu),因?yàn)殡姵啬芰勘扔邢蓿旭偩嚯x不會很長,在車上裝一個內(nèi)燃機(jī)來發(fā)電,這樣變成一個增程式汽車,只有電動汽車一種動力,所以屬于純電驅(qū)動。行駛之前,電池組可以充電,途中小功率發(fā)電機(jī)在最佳工況之下發(fā)電,所以很節(jié)油。高功率電池,儲能電池,超電容組成一個儲能的系統(tǒng),供應(yīng)或者回收電能。在純電動行駛50公里之后,雖然還要用油發(fā)電,但是節(jié)油率在50%以上。現(xiàn)在我們國家已經(jīng)有基礎(chǔ),上面講的是增程式電動公交車,已經(jīng)成功研制多輛,北京科凌,杭州賽思斯,合肥江淮,寧波神馬,浙江青年-巨容。轎車方面最近也有進(jìn)展,廣汽和科凌合作承擔(dān)863的項(xiàng)目,據(jù)說最近又批了兩家。
政策有十大好處,1、不必被太大容量動力鋰離子電池,而且可以遠(yuǎn)行。2、電池組不會缺電和過放電,壽命延長。3、不一定用鋰離子電池而可以用別種電池,鉛酸電池,價格比較低。4、夜間在停車場充電,不要另外建充電站,省了很多地方。5、夜間充電使用電網(wǎng)的谷電。6、不要充電、換電的周轉(zhuǎn)電池,投入比較低。剛才龐總講的一些爭論的問題,這里也可以解決了。7、不要大量的換電設(shè)施和人員,所以運(yùn)行就省了。8、傳統(tǒng)汽車設(shè)施和成就全繼承,因?yàn)檐嚿线€有內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng),雖然很小,容易加工。9、現(xiàn)有技術(shù)可以節(jié)油50%以上。10、較容易過渡到無補(bǔ)貼,政府補(bǔ)貼負(fù)擔(dān)輕。新一代電池使用前,增程式是最佳的過渡車種,這種車還為燃料動力鋰電池進(jìn)程奠定了基礎(chǔ)。
電池處于一種半充半放的狀態(tài)當(dāng)中運(yùn)行,也有它的好處,內(nèi)阻最小,發(fā)熱量小,不過充,安全有保障,不過放,循環(huán)壽命長,可用廉價的鉛酸電池。
增程式比其他的過渡車要好,好在什么地方,比較一下。現(xiàn)在電池條件下的純電動汽車,這種車合理的里程是150公里,要求半路上快充電,帶來很多的麻煩和問題。電池壽命短,車子的壽命長,二次補(bǔ)貼誰來補(bǔ)。電池量大,散熱很困難,安全問題比較嚴(yán)重。和插電式混合動力車比較,遠(yuǎn)距離這種車子還是要用內(nèi)燃機(jī)來推動,耗油仍然很高。內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)兩個系統(tǒng)增程比較復(fù)雜,價格也貴。和中度混合動力車比較,中度混合動力車的節(jié)油不多,前年在杭州的比賽是14.63%,去年在昆明的比賽是15.61%的節(jié)油率。電池壽命也不容樂觀,也有后續(xù)電池補(bǔ)貼的問題。和全混的電動汽車比較,這種車是油電兩個動力,兩個動力機(jī)構(gòu),復(fù)雜,也比較貴,新興的齒輪加工要求高,我們國家沒有優(yōu)勢,日本有很多專利,很難繞過。
研究下一代電動汽車及其能源。下一代電動汽車重要使用核能和可再生能源,核能發(fā)電,與煤電相同以蓄電方式直接使用。有一種說法,電動汽車動力最終是燃料動力鋰電池,也不一定,氫是二次能源,是由一次能源轉(zhuǎn)換過來的,既然是轉(zhuǎn)換,就要講轉(zhuǎn)換效率和轉(zhuǎn)換量,有沒有可能性轉(zhuǎn)換這么多的氫氣。下面做一個分析,電解水來制氫,四度電可以產(chǎn)一立方米的氫氣,每輛車一天是10個立方米,假如將來是2億輛車,這還是保守的估計(jì),一天就要用20億立方米的氫氣。每天耗電80億度,就要再另外用電15%,假如把這92度電充電池,可以放出83億度電,兩億輛車子可以用三天半,一天和三天半哪個效率高。太陽能制氫,比太陽能法電的效率,能量轉(zhuǎn)換效率低一個量級。工業(yè)附產(chǎn)氫,現(xiàn)在據(jù)說有一種方法可以出現(xiàn)相當(dāng)大量的氫,和每天20億立方米相比,這是一個非常小的數(shù),所以不能過于樂觀。
燃料動力鋰電池是電動汽車的可用動力,但并非最好的,最終動力。規(guī)模續(xù)電,規(guī)模儲氫可以做一些優(yōu)缺點(diǎn)的比較,這兩個同時是二次能源,各具長短,各有難度,將來是長期并存,各顯神通,競爭發(fā)展,由市場來評判。另外燃料動力鋰電池要求在穩(wěn)功率條件下發(fā)電,適應(yīng)不了電動汽車在路上行駛當(dāng)中功率波動那么大的工況。所以,燃料動力鋰電池要與動力鋰離子電池融合,形成一種燃料動力鋰電池增程的純電驅(qū)動。
傳統(tǒng)汽車改啟停式并提升技術(shù),所謂啟停式是微混,效果明顯,也能節(jié)油5-8%。傳統(tǒng)汽車微混化的進(jìn)程,每年要新增多少,到什么時候全部改成微混式,國外已經(jīng)有明確的時間表。要發(fā)展鉛酸電池和超級鉛酸電池,這是微混車?yán)镉玫碾姵亍1M早安排專用炭材料的研制和規(guī)模生產(chǎn)。另外傳統(tǒng)汽車量大,大有節(jié)能減排的潛力,引導(dǎo)公司加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新,積極優(yōu)化現(xiàn)有動力系統(tǒng),逐漸嚴(yán)格油耗指標(biāo),不斷的嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)。我覺得不鼓勵,也不禁止生產(chǎn)混合動力車,這一點(diǎn)和我們現(xiàn)在政府部門的觀點(diǎn)不相同。
把剛才講的歸納成一個圖,鉛酸電池微型車和鋰離子電池微型車當(dāng)前可以發(fā)展,可以一直發(fā)展到2030年,都有它的生存空間。增程式大中型汽車,現(xiàn)在的電池就可以很好的應(yīng)用,續(xù)駛里程決定油箱的容量。鋰離子電池還不能很好的發(fā)展,現(xiàn)有的車子都是行程不理想的,隨著鋰能量提高,可能要到2017年以后,發(fā)展到300瓦時每公斤,也許速度里程可以更長。燃料動力鋰電池在2020年以后才有可能產(chǎn)業(yè)化。
最后的結(jié)束語,我們要承認(rèn)電動汽車技術(shù)與國外有差距,其中首先的是電池有差距,安全性有待提高,壽命不夠長,一致性不夠好,成組技術(shù)尚在成熟中。惡性競爭和整車廠壓價,使得電池研發(fā)力弱。國外電池和車輛已經(jīng)打進(jìn)來了,電動汽車是不是又要市場環(huán)技術(shù),這是過去燃油車的相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)或者說教訓(xùn),電動汽車是不是又會走這樣一條路。所以我說要轉(zhuǎn)變觀念,扶持民營公司發(fā)揮補(bǔ)充的用途,認(rèn)清這個危機(jī),推動國企創(chuàng)新,加緊自主研發(fā),不要再走市場換經(jīng)濟(jì)的路子。
第二,建立動力鋰離子電池重大專項(xiàng),我們幾個院士曾經(jīng)提過建議,撥20億設(shè)立這個專項(xiàng),做三件事情,1、提升鋰離子電池和動力鋰離子電池生產(chǎn)和成組技術(shù)水平。2、持續(xù)治理鉛污染同時,支持研制新技術(shù)鉛酸電池。3、開創(chuàng)原創(chuàng)性技術(shù)。