
“NEDC續航1000公里、8分鐘充滿80%電量、電動汽車進入月充時代……”
近期,多家車企相繼宣布研發出續航破千公里的電池,隨后有觀點質疑尚未達到商用條件,立即引發熱議。而相關企業則回應稱“今年肯定會推出”,更是增加了這一討論的熱度。
針對新能源汽車相關話題,網易新聞采訪到了世界電動汽車協會創始人及現任主席、中國工程院院士陳清泉談談他的看法。
網易新聞:近期有車企稱石墨烯基電池即將量產,可實現8分鐘充滿80%電并續航1000公里。您認為目前這樣的汽車有可能實現量產嗎?
陳清泉:我僅從科技的角度交流一些意見。石墨烯作為導電添加劑,對提升電池功率特性有一定的作用,但對電池的能量密度似乎沒有什么作用。8分鐘充滿80%電并續航1000公里,就要看裝多少電池,談不上“顛覆”,至于這種電池要量產做到市場可接受的性價比,恐怕挑戰還較大。
我認為電動汽車不需要裝太多的電池,這樣既不利于降成本,也不利于節省資源,一般用途裝載50度電左右應該可以。我認同所提出的充電5分鐘跑200到250公里,不必充滿,裝50度電左右,這是現實可行的。
此外補充一點,石墨烯電池的名稱似乎不太科學,因為目前石墨烯主要作為導電添加劑,提升電池的導電性能和功率特性,但未必能改善電池的能量特性。從專業的角度,電池的命名一般是遵循‘正極-負極活性材料’的規則,鋰離子電池充放電時,成流反應是鋰離子在正、負極材料中的嵌入和脫出的貢獻。電極中添加石墨烯材料時,石墨烯的主要作用是提高電極的導電性,盡管可以提高電池的功率性能,但石墨烯的角色并不是鋰離子電池正負極的活性材料。
網易新聞:有觀點認為,“1000公里”的概念人為制造了里程焦慮,新能源汽車續航問題應當系統性解決。對此您是怎么看的?
陳清泉:首先,我不反對提出“1000公里”的概念,200、300、500、700、1000公里是給消費者的選擇,就像手機有32GB,64GB,128GB,人們各自選擇。其實不少買128GB的,連64GB都用不到。但是從綜合效益考慮,根據目前的電池技術水平,提出充5分鐘跑200到250公里最現實可行。
消除續航焦慮應該從整個我提出的四網(能源網、信息網、交通網、人文網)四流(能源流、信息流、物質流、價值流)融合的理念來解決。從汽車行駛的需求,使用者的方便友好,電池的性能、最佳工況和安全性,電力系統和充換電設施的能力,碳排放指標等綜合考慮解決。在碳達峰和碳中和的目標和政策下,應該出臺單位耗電量的碳排放指標,可以指導電池的發展方向。
網易新聞:您提到了碳排放指標。有觀點認為,電動汽車使用的電力主要也來自煤炭發電,所以推廣新能源汽車究竟能夠為能源轉型帶來多大貢獻?
陳清泉:研發智慧能源是能源轉型的重要措施。能源之所以能“聰明”起來,主要是尊順我提出的人–信息系統–物理系統三位一體的理念,產生智能,通過各種能源的耦合(注:“能源的耦合”描述了一種綜合方法,試圖在需要減少碳排放的幾個關鍵行業之間,進行有效的可再生能源轉移。)將廢棄無用的能源轉換為有用的能源,同時促進碳中和。
比如電網里面有不同的能源發電:水力、太陽能、風能、化石燃料、核電等等。如果有多余的太陽能和風電而電網沒有辦法接受,那就可以通過電解過程,利用太陽能發電和風電,將水電解為氫氣(將能源流轉化物質流)。這些氫氣可以就地利用或運送到距離合理的加氫站,用于驅動使用氫燃料電池的汽車。這里面氫氣在耦合優化各種能源起了很重要的作用。氫氣可以耦合優化電力能源和化工能源,因為氫氣有兩個屬性,氫氣既是能源又是物質,氫氣既是燃料又是材料。
智慧能源和新能源汽車息息相關,因為要實現智慧能源有三個載體。一個是綜合能源服務系統;二是智慧建筑,比如建筑物采用太陽能光伏板,可以利用太陽能發電;三就是電動汽車。電動汽車是一種移動的載體,是一個分布式的能源。
以上所說,“各種能源可以耦合轉換優化,將廢棄無用的能源轉換成有用的能源,同時促進碳中和”,從熱力學的原理就是將開放系統的熵增轉化為熵減。順便一提,我國在太陽能和風能的裝備容量和增長率在世界上是名列前茅,但對我國能源結構改進的貢獻還是小,原因是太陽能、風能的不穩定性及設備閑置率高。還有,為了接納這些太陽能和風能,火電廠做了各種讓步措施,結果火電廠不能在最佳工況工作而帶來附加能耗。所以要綜合思維,采用我提出的四網四流融合從根本上解決。
現在我們的電動汽車已經量產了,今年100多萬,明年有望近200萬。那么多的電動汽車就逐漸發揮能夠平衡電網的作用,是移動的儲能。這樣也就做到了我剛才講的,把原來要廢棄的能源變成有用的能源,同時做到減少碳排放。
雖然今天我們的電廠還是以煤為主,但是到2050年,煤電就降一半了,2060年我們還要達到碳中和。既然國家的能源結構已經逐漸發生變化,自然而然我們的電動汽車的能源也會走向清潔化。就是今天,肯定的說,純電動汽車在市區運行的地點是沒有排放。
電動汽車的綜合能效跟石油車相比是不是更高?這個不好一概而論,但是總體來說,新能源汽車的綜合能源效率比汽油、柴油車要高。所以新能源汽車對能源轉型有所幫助,會為減少碳排放做出貢獻。
我認為,純電動汽車、插電式混合動力汽車、燃料電池汽車是互補而不是互相取代。從動力機械來說,就是電動機和內燃機,從能源來說,就是電力(二次能源),氫氣(二次能源),汽油、柴油(一次能源)。通過我提出的四網四流融合的理論,不同類型的車輛和相應的能源,可以優化互補。加油站、加氫站、充換電站可以適當融合。根據用戶需求和能源及基礎設施情況,用戶可選用一種或兩種類型的汽車。我們的目標是綠色能源、智慧出行,綠色、環保、可持續的能源,無排放、無交通堵塞、無交通傷亡、舒適、高效的出行。實現2030年碳達峰,2060年碳中和。請批評指正!
陳清泉院士一再提倡,我們的創新需要多維思維:創新的思維方式包括多維綜合思維;閉環思維聽取反饋信息;循環思維;環性思維取代線性思維;不僅應用數學模型、也要應用大數據和區塊鏈;不僅分析因果關系、也要分析相關關系;人-信息系統–物理系統三位一體的思維。