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【CBIS2020】杨裕生:增程式可以解决纯电动汽车的五大焦虑

2020-10-17 11:16:10来源:盖世汽车

2020年10月16日-17日,“第五届动力电池应用国际峰会(CBIS2020)暨首届中国新能源新材料(宁德)峰会”盛大开幕,在主题论坛4上,中国工程院 院士杨裕生发表了精彩演讲。

电动汽车,电池

以下为演讲实录:

大家上午好!我今天根据大会的要求讲动力电池的变革,题目是《新能源汽车产业发展规划》,这是上个星期国务院常务会议刚通过,与动力电池有些什么联系。

第一个问题想讲《新能源汽车产业发展规划》,里面明确表示要充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,强化企业在技术路线选择等方面的主体地位,更好发挥政府在标准法规制定、质量安全监管等方面的作用。我认为第一个问题是应该按照规划里讲的“充分发挥市场在资源配置中的决定性作用”。中央早就对此有要求,现在的问题是:谁影响了“充分发挥”市场在电动汽车领域的决定性作用?是怎么样影响的?搞清楚这两个问题,才能够知道怎样改正,但是这两个问题我想不该我来回答,应该有人来做。

第二点也是这个规划里面提到的,应该加强企业在技术路线选择等方面的主体地位。企业在技术路线选择等方面的主体地位被什么削弱了?我认为第一个是不断变换的“三纵”内容,发展路线在那里变,科技部提出来“三纵”,最初是纯电动、混合动力、燃料电池,后面混合动力又改成插电式,后来又改成增程式。第二个问题是过高补贴,搅乱了方向和秩序,发生大规模的骗补,甚至还发明谋补,“谋补”这个词在词典上是没有的,是中国人的发明。第三个是补贴与纯电动里程挂钩,诱导了汽车多装电池、电池拼命追求高比能量,忽视安全性,以及烧车事件频发。在这种情况下企业在技术路线选择上是非常被动。电池比能量我认为不是主要的问题,而是要选对路线,把电池用好。丰田用镍氢电池做普瑞斯、雷克萨斯,镍氢电池能量是50Wh/kg,现在节油率40%,销量早就超过一千万辆。用这么低比能量的电池可以做这么大规模的电动汽车,当然说它是混合动力。所以看出来问题不在电池的比能量,而是你选什么技术路线,怎么用好电池。

第三点是按照规划的精神,我觉得应该调整的政策。第一个是政府部门应该真心舍得放权。第二个不再强推长里程纯电动车。第三个正积分不应该再与纯里程挂钩,第四是低速四轮车的标准要赶快出台。第五电池安全性必须放在首位。我觉得政策上面应该做这些调整。

第四点是执行《规划》必须牢记电动汽车节能减排的宗旨,要真正、全过程计算的节能、减排,而不要“表面的不用油、实际的重排放”。特斯拉不用油,但是在新加坡受到一万美元的罚款,就是因为它追求长里程而多装电池、车重、耗电多,而发电中大量排放二氧化碳等有害物。所以新加坡的政策是对的,他们的节能减排意识强过我国的官员。

第二个问题,各种电动汽车节能减排的现实情况。节能减排的计算已经有清华大学等作了详细的研究。简明的方法:就是直接与燃油车比较节能或者节油和减排二氧化碳的量。我们现在对各种汽车做定型的衡量,长里程纯电动车不节能减排,插电式混合动力车,假节能减排,燃料电池电动车,难节能减排,微小型纯电动车,真节能减排。增程式电动车很节能减排。我把车子和电池作个比方,比方它们组成了不同类型的“家庭”,下面我们来看看这些不同类型的家庭。

第一个长里程纯电动车为什么不节能减排,因为装电池多,负重行车、耗电高,在电网的电能主要来自燃煤的情况下,不能减少排放。电池生产链耗能很高,材料生产一直是高温处理,一直到废电池处置也很耗能,都有排放。汽车专家郭孔辉院士曾指出充电一次150公里里程比较合理,现在比能量提高了,可能是200公里比较合理,里程越长,越背离节能减排宗旨,这样的车子应该叫做“高消费家庭”。长里程纯电动车要多装电池,比能量又要高,燃爆的危险性大,是一个“不和睦的家庭”。

第二个是插电式混合动力车,假节能减排,为什么说它假?第一个它有纯电动与内燃机两套完整系统,车子很重,多耗能,比纯电动多耗能,比燃油车也多耗能。第二是50公里内用电,需充电,远距离用内燃机,这时候仍然是大马拉小车,发电机有大量的富余,所以不节能减排。第三点是现在标榜插电式油耗很低,实际上是油耗计算方法造成的假象,计算方法是有问题的。第四是不少用户不充电当燃油车用,不但费油,排放有增无减,有的还把电池卖掉,他拿到补贴又加牌照的优惠,又拿到电池的钱,所以买的人不少。尤其在上海,牌照价钱很高,这样高的优惠就造成了假的热销。车厂卖车盈利,用户买车得利,而政府出了补贴得不到节能减排。所以我把它比成“啃老组家庭”,这个“老”就是政府,就是我们国家。

第三是燃料电池电动车,为什么说它难节能减排?燃料电池是用氢做能源,而氢是没有矿藏的,要解决的问题很多。第一个是高能耗、低排放制氢,现在有种说法,我们的风光发电很多,用这个电制氢,再用这个氢到燃料电池里面发电,这么一转,10度电剩下3度,但电动10度电可以出9度,这是三倍的效率。一般说用副产氢,合格的副产氢很少。我们有一个大专家用炼钢系统的副产气体来制氢,提纯,结果里面一氧化碳太多,项目最后可以说是失败而终。因为氢气在燃料电池里面一氧化碳的含量纯度必须达到千分之二,很难达到这样的标准,要达到这样的标准非常耗能。第二个是氢的安全储存、运输、分布,投资、耗能大。燃料电池寿命不够长,价格高,制作过程中耗能多。第四是膜、纸、泵、高压气罐等等的技术比较差,国产化还没有做好。铂金的资源太少,要研究无铂催化剂,这是世界性难题。所以要长期奋斗,才能解决不节能、不减排、不便宜的“三不”问题。我有一篇文章叫做获取氢能并不那么轻巧,去年发表在中国科学报,请大家可以参考。燃料电池在车上是一个增程器,很难和其他的增程器竞争,它只发电,要靠电池来驱动。现在燃料电池电动车给了非常高的补贴,煽起了一股进口电池部件的装车热,对于我们国家的技术发展有什么好处呢?所以我把它比成“难脱贫的困难户”。

第四是微小型纯电动车是真正节能减排,电池少,安全性高,适应城市、乡镇交通普遍需求,价格便宜,容易推广。这种车子用220V、5A夜间谷电充电,耗电少,真减排,相当于2省油100公里的耗电量。微小型纯电动车可用铅炭电池做低速车,更安全,也可以用锂离子电池做高速车,由市场决定,政府建立低速车交通管理,并尽快出台低速车标准,避免成为节能减排的绊脚石。我把这种车子比做“小康家庭”。

第五是增程式电动汽车,为什么说它很节能减排。从这个图上可以看到,第一代的电池电用完了之后,发电机启动,给电池充电。第二代就有变化,优化了电力系统,发动机的排量可以减少一半,和电池组合起来使用,同时电池也只有纯电动车的30%—40%,所以车子轻了,更加节能。

我归纳了这些优点,主要是破解了纯电动车的里程、安全、充电、价格、电池寿命五大焦虑,在增程车里面这些问题都解决了。增程式是节能减排又安全的电动车,正在加快发展。前面彩色是外国的,后面蓝颜色是中国车的增程式电动车。2018年科技部把增程式列入了“三纵”取代插电式,最近万刚的发言又把增程式和插电式并列在“三纵”里面,可能有些人反对他的意见。2015年发改委把增程式列为电动车,插电式列为燃油车,这是增程车的文件里面规定的。所以路线选对了,前景是很有希望。

第三个问题讲一下增程式电动车与电池融洽地发展。第一点是增程式车很节能,但是有人不相信,他们说内燃机发出的动力要经过机械能转成电能,再转成机械能两次转换,效率大大折扣。这是一种想当然的说法,增程式节油50%,我总结了有五大法宝:第一个是电池和发电机并联互补,是并联关系;内燃机排量可以减少一半。第二点是内燃机转速调节在最节能的窄范围,热效率很高,第三是红灯或者堵车时内燃机就关闭了,而燃油车此时是“0”效率。第四是能够回收刹车、下坡的能量。这部分可以节省油15%到20%,汽车专家王秉刚同志说可以节油20—30%,我还没有查到出处,但是这点很重要。第五是优化能效的电力电子控制,这是一个很重要的技术,两次能量转换,效率折扣并非臆想的那么大,而且只是领头。而且任何电动车用的电都需要经过两次转换,发电机发电,第二次是增程式车电池用量少,这也是节能减排,增程式车电池用量少,耗能排放就少,而且现在发展趋势是电池用量在减少,日产NOTE ePOWER 只装1.5度电池。增城式器与电池组成并联体系,安全性高,电池用量少,不过充、不过放,不追求过高比能量,不必用高镍三元锂离子电池,所以我把它比成“节俭和睦的家庭”。

第四点增程式是未来汽车的助力,《规划里面》里面讲“2021年起,国家生态文明试验区、大气污染防治重点区域新增或更新公交、出租、物流配送等公共领域车辆,新能源汽车比例不低于80%,增程式没有五大焦虑,能够在公交、出租、物流中大显身手。福建省是国家生态文明试验区之一,可以发展增程式,未来的发动机可以专烧乙醇而不烧油,不增加二氧化碳排放,全部由太阳能、增长秸秆、乙醇给发动机发电。

最后讲到“规划”及增程式车需要的新电池。规划要的新电池强调要开发创新,动力电池的开发创新应该从高比能量为主转向全方位的提高。规划要求加快形成快充为主的高速公路和城乡公共充电网络。我认为快速的关键不在充电器,而在电池的充电倍率,最主要的因素是正、负极材料的充电倍率要高。极片工艺、电解液组成,结构设计也很重要。

更加节能减排的增程式也需要快充电池,这要求很全面,我建议发展电容型锂离子电池,负极用软炭(硬炭)+硅,正极用磷酸铁锂+多孔炭,调节四种材料比例和电极厚度,可得不同充放电倍率和比能量,关键是材料与技术,全极耳引流,在于这方面有好几项专利。

最后对政府部门的建议,要强调节能减排是电动汽车宗旨,考核电动汽车真实的节能减排,要按照节能减排的水平评定正积分,不要再将正积分和纯电动里程挂钩,现在的政策有问题。

最后谢谢大家!顺便说一下,首届增程式电动车研讨会21日在北京举行,如果有兴趣欢迎参加。

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅,仅作为参考资料,请勿转载!)