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清華大學(xué)深圳研究院新能源技術(shù)創(chuàng)新中心主任、全國(guó)政協(xié)常委、中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高在論壇上指出，在電源側(cè)，中國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的可再生能源裝機(jī)容量國(guó)家，其光伏出貨量占全球總量的70%。此外，電力系統(tǒng)的負(fù)荷側(cè)也增加了新的波動(dòng)性負(fù)荷。在過(guò)去的十年里，中國(guó)新能源汽車的數(shù)量從1萬(wàn)輛增加到680萬(wàn)輛。目前，中國(guó)新能源汽車銷量位居世界第一，動(dòng)力電池產(chǎn)量占全球70%。到2030年，中國(guó)新能源汽車保有量預(yù)計(jì)將達(dá)到1億輛。
歐陽(yáng)明高指出，第三次工業(yè)革命實(shí)際上是第三次能源革命，因此有必要關(guān)注新能源汽車和新能源革命的協(xié)同發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)新能源革命，必須保證新能源整體體系的相互協(xié)同。助力儲(chǔ)能、氫能和智能的發(fā)展是解決新能源瓶頸問(wèn)題的出路。
下面是部分發(fā)言實(shí)錄
一、中國(guó)新能源革命的瓶頸技術(shù)
中國(guó)的電力系統(tǒng)正在發(fā)生革命性變化。在電源側(cè)，中國(guó)可再生能源裝機(jī)容量全球第一，光伏出貨量在全球占比70%，大灣區(qū)的風(fēng)電光伏也在迅猛發(fā)展。我們面對(duì)的挑戰(zhàn)則是風(fēng)電光伏“靠天吃飯”，供需無(wú)法平衡。光伏、動(dòng)力電池、電動(dòng)汽車是今年中國(guó)出口增加最大的三個(gè)部分。同時(shí)，電力系統(tǒng)的負(fù)荷側(cè)也增加了新的波動(dòng)性負(fù)荷。過(guò)去十年，中國(guó)新能源汽車從1萬(wàn)輛發(fā)展到680萬(wàn)輛，創(chuàng)造了世界奇跡。當(dāng)前，中國(guó)新能源汽車的銷量全球第一，動(dòng)力電池產(chǎn)量占全球70%。光伏、動(dòng)力電池、電動(dòng)汽車則是今年中國(guó)出口增加最大的三個(gè)部分。
中國(guó)引領(lǐng)全球，深圳引領(lǐng)全國(guó)。目前，比亞迪是全球第一大電動(dòng)汽車企業(yè)，也是第二大動(dòng)力電池企業(yè)。作為比亞迪的首席技術(shù)顧問(wèn)，我為大灣區(qū)有這樣的企業(yè)感到驕傲。同時(shí)我們也應(yīng)看到，當(dāng)前，充電不便利、電網(wǎng)負(fù)荷大、沖擊大等問(wèn)題非常突出。未來(lái)，新能源汽車的規(guī)模還會(huì)大幅增加，今年的年銷量將達(dá)到約1000萬(wàn)輛，2025年的年銷量將達(dá)到1500萬(wàn)輛。到2030年，新能源汽車保有量預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到1億輛。這意味著，中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)面臨著廣闊的受眾，并將在電動(dòng)汽車、電池等方面保持迅猛增長(zhǎng)。
我們既要看到優(yōu)勢(shì)，也要看到挑戰(zhàn)。第三次工業(yè)革命實(shí)際上就是第三次能源革命，要注重新能源汽車與新能源革命的協(xié)同發(fā)展。能源革命的內(nèi)涵豐富，光伏風(fēng)電只是其中的一項(xiàng)，建筑要變成微型發(fā)電廠，還要用氫能電池來(lái)儲(chǔ)能，還要發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)。因此，新能源的整體體系必須要相互協(xié)同，才能實(shí)現(xiàn)新能源革命。
新能源革命將發(fā)展出四個(gè)10萬(wàn)億規(guī)模的大產(chǎn)業(yè)，其中，儲(chǔ)能、氫能、智能是三大需要助力發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)。這三方面既是分開(kāi)的，也是一體的，它們將賦予電力系統(tǒng)靈活性，我們稱之為“廣義的儲(chǔ)能”。這是現(xiàn)在解決新能源瓶頸問(wèn)題的出路。
首先是氫能。氫可以做儲(chǔ)能、動(dòng)力、原料，而它最重要的功能就是儲(chǔ)能。中國(guó)擁有大量的煤電廠，我們不可能把火電廠全部去掉，關(guān)鍵是要對(duì)火電廠進(jìn)行改造，用氫逐步取代煤，使它成為可調(diào)節(jié)的靈活能源。
如何把滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的火電廠變成調(diào)峰的火電廠？可以用富余的風(fēng)電光伏、電解水制氫來(lái)做，也可以把它制成氨運(yùn)輸?shù)綎|部進(jìn)行改造，這叫做集中式氫儲(chǔ)能。此外，還可以在園區(qū)做分布式的氫儲(chǔ)能。分布式與集中式的發(fā)電裝置是不一樣的。
如何對(duì)現(xiàn)有燃?xì)饽軝C(jī)、燃煤鍋爐進(jìn)行改造？答案是發(fā)展摻氫或燃?xì)涞腻仩t。改造不能一蹴而就，而需要分步進(jìn)行。因此，我們的方案是結(jié)合煤電廠摻氫改造，從20%開(kāi)始做，逐步變成氫，可以使低負(fù)荷燃燒穩(wěn)定性大幅改善，還可以大幅降低碳排放的程度。另外，目前的儲(chǔ)能是電池，因?yàn)殡姵卣夹滦蛢?chǔ)能的94%，抽水蓄能現(xiàn)在已經(jīng)降低了，新型儲(chǔ)能還會(huì)持續(xù)上漲。到2050年，抽水蓄能會(huì)降到10%以內(nèi)，其他大量的都是氫儲(chǔ)能和電池儲(chǔ)能。
在所有的儲(chǔ)能方式中，電池儲(chǔ)能占有非常重要的位置。展望未來(lái)，電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池實(shí)際上都是同一種電池，所以從本質(zhì)上而言，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)也是動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)。
電池儲(chǔ)能分為集中式電池儲(chǔ)能和分布式電池儲(chǔ)能。集中式電池儲(chǔ)能面臨的關(guān)鍵問(wèn)題是安全和成本。目前我們的發(fā)電成本很低，但儲(chǔ)能成本要比發(fā)電成本要高出很多。如何解決上述問(wèn)題？我們認(rèn)為，分布式電池用電動(dòng)汽車做儲(chǔ)能，可以解決成本問(wèn)題和安全問(wèn)題，這就是所謂電動(dòng)汽車的雙向充放電，也叫“車網(wǎng)互動(dòng)”。這是我們對(duì)未來(lái)的展望，“車網(wǎng)互動(dòng)”會(huì)逐步成為電池儲(chǔ)能的主體。
電動(dòng)汽車做儲(chǔ)能，還涉及到智慧能源的問(wèn)題，即所謂的智能與車網(wǎng)互動(dòng)。我們現(xiàn)在是無(wú)序沖電的，但是它對(duì)電網(wǎng)的沖擊太大，所以我們接下來(lái)要做有序沖電，也就是V1G單向。我們還要做V2G雙向和V2X多向，讓車跟房子、車跟建筑、車跟局域網(wǎng)、車跟配電網(wǎng)等都能進(jìn)行有益互動(dòng)，從而促進(jìn)電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能的發(fā)展。
到2040年，我們可能會(huì)有3億輛電動(dòng)車，車上的電能能儲(chǔ)多少電？200億度電。這是今天中國(guó)每天消費(fèi)的總電量數(shù)。我們將擁有巨大的儲(chǔ)能容量，但我們不可能利用所有容量進(jìn)行儲(chǔ)能，優(yōu)化儲(chǔ)能就需要智慧能源的控制。
二、清華儲(chǔ)能氫能智能技術(shù)研發(fā)
我的團(tuán)隊(duì)叫新能源動(dòng)力系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)，初期從新能源汽車業(yè)務(wù)開(kāi)始，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了整個(gè)車向，集智能、儲(chǔ)能、氫能“三位一體”。首先是儲(chǔ)能板塊，就是電化學(xué)儲(chǔ)能。二是氫能板塊，包括燃料電池和制氫。然后是智能動(dòng)力和智慧能源板塊，我們將在深圳建立智慧能源創(chuàng)新中心。
1、氫能。經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展，氫能是一個(gè)技術(shù)門檻很高的行業(yè)，我們從上至下“剝洋蔥”式地把燃料電池全鏈條打通形成技術(shù)，并推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，培育出了科創(chuàng)板的上市企業(yè)氫能第一股億華通。作為國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率全國(guó)第一的企業(yè)，億華通即將進(jìn)入大灣區(qū)市場(chǎng)，并已拿到廣東省第一個(gè)大訂單。
另外，我們也做氫能制備電解水，推出了大規(guī)模、低成本、長(zhǎng)壽命的清華-海德制氫系統(tǒng)。目前我們已在北方地區(qū)鄂爾多斯完成裝機(jī)，當(dāng)?shù)仫L(fēng)光資源極其豐富。我們也在鄂爾多斯做氫儲(chǔ)能示范，摻氫20%即可降低二氧化碳排放量的40%，還可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電光伏的季節(jié)性轉(zhuǎn)移，將這些能源都制成氫。
2、儲(chǔ)能。電池安全是整個(gè)電池應(yīng)用的生命線，為此，我們建立了清華大學(xué)電池安全實(shí)驗(yàn)室，在國(guó)際上率先開(kāi)展電池安全研究，研究水平較為領(lǐng)先。電池發(fā)生熱失控之后，會(huì)在整個(gè)電池包蔓延，造成熱事故，所以我們開(kāi)發(fā)了主動(dòng)安全、被動(dòng)安全的技術(shù)。我們正在從電池安全的研究，發(fā)展到安全電池的開(kāi)發(fā)。在本征安全方面，我們做處于全球前沿領(lǐng)域的全固態(tài)電池。在被動(dòng)安全方面，我們重點(diǎn)做儲(chǔ)能電站。在主動(dòng)安全方面，我們發(fā)展下一代的智能電池，并將用人工智能來(lái)做智能電池。
3、智能。面向整個(gè)電池領(lǐng)域，我們研發(fā)了面向電池時(shí)序數(shù)據(jù)的大模型，實(shí)現(xiàn)了人工智能的突破?；谶@個(gè)模型，我們進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了電池安全預(yù)警和壽命預(yù)測(cè)，以滿足“車網(wǎng)互動(dòng)”的安全需求和電池健康需求。目前我們?cè)?0個(gè)城市實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)落地，并計(jì)劃進(jìn)軍中國(guó)香港市場(chǎng)。我們創(chuàng)立了“車網(wǎng)互動(dòng)”的創(chuàng)業(yè)企業(yè)清華鏈宇，開(kāi)發(fā)了全球智慧能源系統(tǒng)“云-邊-端”的全棧式產(chǎn)品矩陣，并面向不同的場(chǎng)景，比如農(nóng)村場(chǎng)景、城市場(chǎng)景、交通場(chǎng)景等分別做了示范項(xiàng)目。
三、新能源革命的技術(shù)路徑展望
2023年4月，國(guó)務(wù)院出臺(tái)了支持新能源下鄉(xiāng)的實(shí)施意見(jiàn)，國(guó)家發(fā)改委也提出了鼓勵(lì)V2G-光儲(chǔ)充的政策。深圳具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，率先提出了電動(dòng)車充換電雙向能量互動(dòng)和車網(wǎng)能源的規(guī)范。在此基礎(chǔ)上，大灣區(qū)將再一次引領(lǐng)全國(guó)、引領(lǐng)全球。
首先，要建立清華深圳研究院智慧新能源創(chuàng)新中心，打造研發(fā)平臺(tái)、推進(jìn)成果轉(zhuǎn)化及國(guó)際合作、加快進(jìn)軍中國(guó)香港市場(chǎng)。同時(shí)，我們也在籌建國(guó)家智慧低碳建筑工程中心，將建筑部門的低碳化、用能的電氣化以及能源的互聯(lián)化作為重點(diǎn)工作。我們的目標(biāo)不僅是技術(shù)研發(fā)，我們還希望能夠拉動(dòng)產(chǎn)值，吸引更多產(chǎn)業(yè)落地，尤其是要孵化的創(chuàng)業(yè)企業(yè)。30多家創(chuàng)業(yè)企業(yè)將在這里設(shè)立分部，共同實(shí)現(xiàn)大灣區(qū)新能源革命的發(fā)展。
原標(biāo)題：《歐陽(yáng)明高院士：以智能、儲(chǔ)能、氫能三大關(guān)鍵點(diǎn)解決新能源瓶頸，注重新能源汽車與新能源革命協(xié)同發(fā)展》
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