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黄其励 | 能源转型及应用
2020-01-10 10086 来源:本站 作者:管理员 车型:

 

2020年1月10日,中国电动汽车百人会论坛(2020)论坛于北京钓鱼台国宾馆如期召开,以“把握形势 聚焦转型 引领创新”为主题,试图帮助业界人士梳理分析产业形势,探讨及回应产业关切的问题,寻找今后3-5年产业调整的方向及路径。


在10日下午电动汽车基础设施论坛上,多位专家学者献言献策。其中有中国工程院院士黄其励就带来精彩演讲。


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黄其励称: 现在汽车行业正处在由高速发展向高质量发展的转型阶段,对能源口主要解决三个问题:1.化石能源消耗多;2.油气的进口依存度高,去年油的依存度70%,气的依存度45%;3.单位产值能耗高。


 一、我国能源转型主要途径及应用能源


措施很多,主要途径归纳为一次能源的清洁化、二次能源电气化、电网发展的智能化,归纳起来是这三个途径,还有一个途径就是全社会的节能,节能的全社会化。把能源利用比作一个分数的话,全社会的用能就是分母,一定要把分母做小,把分子的比例给调过来。也就是把清洁能源加上去,把化石能源减下去,这才能使我们对很多的问题实现解决。


一次能源清洁化已经提出来了一个目标,就是到2050年能达到50%,实现第一个在可再生的清洁能源在总的能源消耗中占50%。二次能源电气化也大概在2050年增至50%左右,实现第二个50%,电气化和能源有关的,除了清洁以外,当提高一个百分点的时候,单位产值的能耗可以降低4%,所以也是经济的。


电网的智能化,刚才南网讲发展数字电网,国网将是发展“三型两网”的电网,新型智能电网和泛在电力物联网这两个说法虽然不太一样,但是内涵应该是并不矛盾的,只是叙述方式、表达的内容略有差别而已。坚强的智能电网是靠一个坚强的骨骼肌肉,通过泛在电力物联网,一个发达的神经系统,这个发达的神经系统首先是泛在的,第二是无所不在的,而且是和外部相连的,这个联系不是仅仅的物理相连,是智慧相连,是高级的一种智能相连。


这三个途径或者加第四个就是全社会的节能,电动汽车这个位置虽然小,但是它连接了四个方面,它既可以提高一次能源的清洁化,也可以提高二次能源的电气化,还可以提高和加强电网的智能化,还有一个节能化,因此在电动汽车的发展上,应该说是符合系统的观点,在大的系统上,1+1大于2,可能大于3,也可能大于4。


到去年10月份全国有2.6亿辆保有量的汽车,其中新能源385万辆,电动汽车是314万辆,大概占全社会用电量总的数量还是比较少的,一点几,在这种情况下,汽车用柴油和用汽油的量分别是1.24亿吨和1.27亿吨,如果说我们测算一下,现在是300多万辆,如果发展到1亿辆的时候会有什么样好的结果呢?如果以乘用车为例,每辆车百公里耗油8升,电动车每百公里消耗20kWh,每年行驶按1万公里,在这样一个条件下咱们考虑,发展到1亿辆的时候将要减少汽油的消耗量0.6亿吨,就是占目前汽油消耗量的48%,因为这是油,不是原油,如果折成原油,就相当于2-3个大庆,大庆年产量原来是5000万吨,现在已经下降到3000万吨。


大电网的发展可以为电动车的发展提供巨大的支撑,经过70年的努力,我们可以看到我们国家电网在规模上世界最大,技术上世界最高,不论从电网还是从发电。在安全上世界最安全,很多国家有很多的事情,在中国电网很少,至少没有大事故,小事故可能有过。这个电网是可以支撑电动汽车发展的,如果发展1亿辆,年充电量按照2000亿kWh,仅占2018年全社会用点量的2.9%,占2035年用电量的1.7%,因此从电量来说没有问题,可以甩开膀子发展,因为不愁可再生的清洁电力,是足够的。如果加上可再生电力能源有多少呢?风电技术装机可以达到42亿千瓦,现在装了1.8亿千瓦,太阳能有1.86万亿吨标准煤,可以装55亿千瓦,现在我们装了1.7亿千瓦。如果谈弃风能和光能的角度考虑问题的话,我们可再生能源的量就非常多。而这些正好是我们将来可发展的、可利用的清洁能源资源,它的发展应该说电动车和清洁交通工具的发展应该是同步进行,当然一侧的电源要稍微超前一些,至少可以同步发展。但是在复合上,电动车快速发展的话会产生一些影响的,特别是一些老的居民小区,当然并没有考虑到这些问题,如果电动车少的时候无所谓,如果到多的时候,假如现在是百分之一点几,如果50%的小区都是电动汽车的话,如果大家的充电都是无序的话将加大配电网的压力,怎么办?从电网公司来讲,应该对于老的小区,在城网、能网加强规划下应该予以加强。另外就是如何把电网的资源利用好,刚才几位专家都讲得很清楚了,把电动车不仅做一个充电,还可以放电,是双向的,它是一个很巧妙、很灵活的资源,当无序充电达到55%,配电网就难以接受,我们通过从需求侧响应或者综合能源服务系统,甚至电动车的智能平台等手段来解决。


 二、电动汽车充电设施发展现状及趋势


燃油车发展得很快,但是历史走到了转型阶段,现在不转早晚得转,因为石油是几亿年大自然形成的,早晚会用光,这是一个概念,还有一个概念,石油是属于全人类的,没有说就属于我们这一代人,我们没有理由把石油全用光,让子孙后代一滴油都没有,这样的长辈是不负责任的,因此应该尽量减少,少用,最好是不用。美伊战争,国际上这样的紧张形势,大部分都来自于打仗的中东地区,经过海盗频出的马六甲海峡,因此石油的安全就是一个国家能源的安全。日本有一个词汇,叫作“油断”,什么意思?我们国家危险就讲危险,很危险,非常危险,危险极了,危险得不得了,危险到极端了,我们这样形容危险,日本两个字:油断,当这个国家油没有的时候,这个国家的能源供应大概能维持一个月左右。


电动车谈得很多,它作为小精灵,也发展得非常快,有些问题我们都可以想办法解决,因此它作为今后20年到30年的方向应该是一个成长期,还有一种氢燃料汽车,它也是一个未来的方向之一,但是目前还有一些技术需要突破,制氢、储氢、输氢都是问题,制氢用什么制?用水制的话,我们国家淡水资源人均占世界第84位,被列入世界贫水国家。如果用海水制氢怎么样?还有输氢,我们国家建了很多西气东输的管道,再建管道,在现在西气东输的管道里加氢气可以加10%左右,理论上来讲是可以的,可是怎么分离呢?以及储氢怎么储呢?汽车上装一个高压的气瓶吗?那个气瓶在特殊的情况下就可能是一个不安全的因素,因此这个问题还需要解决以后才能面临着更快发展,现在还应该算是一个培育期,要把力度放到关键技术突破上。


刚才谈到了,新能源汽车在短期和长期发展面临挑战,由于退坡的关系,所以说去年下半年销售量减少了,行业处于政策驱动向市场驱动转变。但是长远来看,刚才我已经说了这个含义了,从长远来看,它的发展趋势是不会变的,这是和整个的化石能源的发展趋势,新能源的发展趋势都是相关的。按照国家出台的征求意见稿发展规划,新能源汽车新车销量力争到2025年占25%,2035年成为主流。


充电设施进展也比较快,到去年是117万台,公共桩49.6万台,私人桩67.8万台,我们国家人多,什么都是世界第一,当然这个也是世界第一。但是现在发生了一些问题,充电的时候或者在运行的时候出现了火灾事故,这个问题大家比较关心,也可以说这个电车里面坐的是人,所以它的不安全就是人的不安全,因此这个问题必须关注。对充电设备来讲,它应该是一个全产业链的,它既涉及到本体的安全,也涉及到接口的安全,也涉及到整车和电池的安全,就BMS系统,以及信息的安全。从本体安全里面还包括了设施本体,以及包括信息、制造、施工,现在因为新兴产业,大家都比较着急,都想占据一席之地,除了像国网、南网这样的大公司大家不会怀疑,它们是肯定以安全为第一,把价格放在第二位,一定是最好的充电桩,但是不一定都这样,有的可能是价钱便宜些,可能快点上一些,就造成了一些隐患,而现在的隐患有的时候不太可测,不太知道,所以这个就引起了一些问题,需要我们加强,必须再进一步发展。将来发展很快,但是一定把安全问题首先给它解决好,通过各种方法,管理措施、政策措施以及技术措施等等。


还有就是互联互通,电动汽车本来是到处跑的,可是我到一个城市,到电动公司去参观,他说我们一个司机有20多个App,在电动汽车的行业上发展到现在还是小农经济,这样就不能享受共享,和当代的信息共享是违背的,所以这些问题,互联互通结算,费用的支付能够做到即插、即充、即付,而且到哪儿都一样,这样就方便多了。


上面专家也谈到了,在互联网当中,电源、电网肯定是一个纽带,它和汽车的关系就是母亲和孩子的关系,就是一个纽带,充电设备是一个接口,是一个重要端口。它的来源呢?现在是以煤为主的国家,充的电都是煤电,怎么保证干净?可以用两句话简单说一下:第一句话,我们国家的煤电现在已经是世界上最干净的了,标准世界最严格的,除了二氧化碳以外,其他比如粉尘,一氧化氮、二氧化硫,标准使用每立方米10、30、50毫克是最好的。即使这样,我们也不能把电动汽车的动力来源寄托在已经很干净的煤电身上,因为煤电的历史发展趋势和能源转型的必然规律,它必然是越来越少,它的功能必然是另外的功能。所以今天我们不谈这个问题。因此我们把目标要放到可再生的清洁能源电力,这个可以说咱们国家有的是。另外,智能化、网联化、共享化是电动车发展的方向。


车和网之间经历了几个阶段,现在是第一阶段V0G,是无序充电,大概有电动车的人谁也不会考虑什么时候充电最合适,这样考虑的人现在几乎没有。但是这样会产生很多的问题,下面就要开始V1G,就是有序充电,现在已经这样做了,刚才南网的领导已经讲得很清楚了,上海的电力公司领导也讲得很清楚了,到下一步是V2G,是既充电又储电,将来到车网一体,这个车网一体不是单网,是整个社会的网,交通网、电动车网、电网成为一体的时候,是它不可分割的组成部分的时候,就可以做到在科学可控的时间,在灵活便利的地点进行正确的双向充放电,既实现了电动车的发展,也支持了可再生能源发展,当然也满足了电动车用户的使用需求。


这样的话,在电动车的发展上就可以通过绿电交易、辅助服务以及需求响应来做到让我们的电能够真正充的是绿色电。举两个例子说明:


例一:去年6月份华北公司牵头在国内率先实现了调度侧对电动汽车和分布式储能的实时泛在感知和控制,并通过AGC进行弹性负荷控制。这个系统经过半年的努力,接入充电站2000多个,充电桩2万多个,最大功率到90兆瓦,最大可控功率15兆瓦。虽然这个数觉得很小,和整个电网的电相比,是小数点后面的小数点。但是我们一定要看到这个实验是0到1,从无到有的实验,这个怎么办?就是和车主商量,他本来充电30千瓦,商量好以后,车主说我不管了,你8点钟给我用车就好了,电网利用他的手段,他对各方面的感知是很厉害的,可以充5千瓦,也可以充6千瓦,也可以充30千瓦,反正8点前给充完就是了,双方都有好处,肯定是共享的方式,通过这种方式实现了大家关注的削峰平谷问题,这是第一个实验,很小,但是是从0到1的过程。


例二:绿电交易试点,是利用车联网平台,从青海的扶贫电力买了7000万千瓦时的电,送到了北京对电动汽车充电,有很多好处,能够几乎像淘宝和京东一样,不管后面的种类有上百个、上千个,你只需要其中一个,最后给你送来的还是一个,电网就可以做到这一条。


一辆电动车和电网互动,2020年如果车载电池50千万时,到2030年续航里程会增加,而且可以和电网进行互动,一年就可以将近1万到2万千万时和电网进行互动,这是一辆车,1亿辆车呢?这个作用就很大了,本身行驶1万公里消耗的能量随着技术进步也是越来越少的,成本也是越来越降低的。年互动电量大概相当于三个三峡。把用电的东西,在不用的时候变成发电厂,通过管理就可以不投资,又产生了若干个三峡电站。


三、有关建议


1.坚持新能源汽车发展路线不动摇,推动新能源汽车与能源转型融合发展。建议近20-30年纯电车为主,尽快实现规模化,新能源充电要充绿色电,充可再生能源的绿色电,加大氢燃料电池的科技攻关力度,其他国家已经开始建设氢能小镇,现在呼声非常高,国内一般是一呼百应的,现在需要冷静一下,现在应该做什么?十年以后、二十年以后达到什么样的目标,做一个规划,确保我们的投资不能投到没有用的地方。


2.加强充换电的总体布局,让科学互联、有序互联构成一个良性的生态圈。现在当电动汽车需要充电的时候,找不到充电站,找到充电站充电桩是坏的,或者别人停车停在那儿,不好办,这个问题司机很苦恼,因此这样应该做一个由上到下的纳入城网规划的这样一个充电规划,什么地方放什么充电站、充电桩,办公地区,在办公区的停车场如果都建充电桩当然很好了,家属区也能建就好了。以市场化手段,很多的运营商联合起来,用户就是上帝,不能以自己为中心,围绕这方面,能够使充电设备能够互联互通,提高体验能力,另外就是要安全,一定是要安全,打消大家的安心。


3.加强关键技术攻关,包括即充即插即付,大功率充电时间可以缩短,移动充电技术、车联互动技术等。电动行业,大家都是专家了,我就不谈了,关键对我们充电行业一定能够智能化、便捷化、多元化、安全性。发展以后,就能够发展绿色电,大家都能非常愉快地、安全地享受技术进步给我们带来的好处。