欧阳明高：新能源动力系统研发进展与发展前景_重伤_世界十大黑客

2018年11月15-16日，由河北省工业和信息化厅、张家口人民 *** 、中国电动汽车百人会主办，张家口市工业和信息化局承办的主题为“协同发展推动能源革命”的之一届中国张家口氢能与可再生能源论坛在张家口举行。11月16日上午的高层论坛围绕能源消费革命和绿色低碳能源体系发展;可再生能源成为应对能源转型的挑战与机遇;氢能应用国内外发展趋势;氢能 *** 的形成与投资;氢能发展需要的政策及法规;燃料电池大规模产业化的瓶颈展开。来自国内外 *** 与相关部门的领导、氢能产业研究的专家学者以及汽车、能源、等领域的企业代表发表观点并进行了深入交流。

中国电动汽车百人会执行副理事长、中国科学院院士欧阳明高出席大会并发表演讲。以下为演讲实录：


欧阳明高 中国电动汽车百人会执行副理事长、中国科学院院士

刚才听李宏司长的介绍很激动，所以今天产业对接算是我来到张家口之一个成果，待会儿还有院士工作站揭牌。我的主旨演讲是介绍一下我们的工作以及我们的理念，题目是“新能源动力系统研发进展与发展前景”，分三个部分：之一，介绍一下我的团队;第二，介绍其中一项工作;第三，讲一下我们对氢能与可再生能源的愿景。

之一部分，我们团队的介绍。

我们清华汽车新能源动力系统团队的研发目标就是建设新能源汽车能源动力系统技术平台。大家知道，不管是混合动力汽车、纯电动汽车还是燃料电池汽车，背后的技术实际上是动力系统，动力系统往前就是能源，所以我们其实是立足在动力系统，现在是往能源方向发展。

这是动力系统的实验平台，包括电池安全实验室、动力系统集成、燃料电池实验平台等等。电池安全方面，我们有一个清华大学电池安全实验室，我们也建成了清华光、电、氢一体化微网试验系统，这也是表达我们对未来的一个愿景。因为我们研究了电池，也研究了燃料电池，下面我们还要研究光伏，把三种不同的电池结合起来，往能源方向发展，这是我们正在做的，这是我们清华已经建的一个示范基地。

我们这些年来也取得了一系列的成果，同时也孵化了一批企业，这里的亿华通、海珀尔都是我们孵化的。我们是学术界，也参与主编国际杂志的文章，也发表论文、培养人才。

介绍一下我的研发团队。我们聚焦新能源动力系统这三个科学问题和技术瓶颈。对动力电池系统来讲主要是安全问题，动力电池或者说纯电动汽车目前的核心问题是安全问题，所以我们专门建有电池安全实验室来研究背后的科学问题和技术问题。安全问题的科学本质是电池的热失控。燃料电池地核心问题是寿命问题，其他部分应该说都是优势。现在要降低成本，从技术角度来讲，科学和技术问题主要是寿命问题，其实寿命延长了成本也将降低了，因为用的时间长了。还有混合动力系统，重点是严重排放问题。其实做新能源也是从发动机做起的，最开始我们是学发动机的，因为以前还没有新能源，发动机的问题主要是排放问题。这是我们针对三个问题进行的一些工作，取得的一些成果。

首先，在混合动力方面，我们重点是做控制。我们建立了内燃动力系统分频段、分层次、系统化的控制 *** ，并且进行技术转移。目前国内在动力系统控制方面最有名的公司易控是目前我们在汽车行业的一个品牌，就是我们孵化的企业。

第二，关于电池安全。我们从引起电池安全的各种诱因，到它发生的机理和电池的安全设计 *** ，从一个电芯发生安全事故之后如何在整个电池系统内部蔓延从而引起整车事故的完整过程的研究。合作伙伴包括奔驰、宝马、日产、三星、宁德时代等等，主要的大型公司都在跟我们合作，我们也培育出了相应的企业。

今天重点说的是燃料电池，也是从一步一步发展，做了十几年。首先是做燃料电池动力系统，做车，那个时候发动机我们是自己不做的，一步一步深入到我们自己研发燃料电池发动机。因为燃料电池发动机实际上是我前面讲到的动力电池和内燃机的一种结合，所以我们把那些技术发展出来做燃料电池，当然那个时候燃料电池电堆还是从外面买的。第三步我们又研发燃料电池电堆。现在我们的电堆也突破了，但是这个时候膜电极还是采购全球更好的，下一步我们将重点攻关膜电极。这是我们在三个方面工作的一个简况。

第二部分，我们在氢能燃料电池方面的研发进展。

首先，在动力系统层次，十五年前，当时国际上主要还是纯燃料电池汽车的时候，我们提出了燃料电池跟动力电池混合动力，这样可以减少燃料电池功率，提高燃料电池寿命，这是我们当时的之一个成果。用我们的系统可以使城市公交在大范围变化的工况下，真正加载到燃料电池的是一个恒定功率，这对燃料电池寿命提升大有帮助，可以提升寿命超过一倍，这也是在北京公交经过一年跟国外纯燃料电池对比考察之后得到的结果。现在国际上都采用这种 *** 。我们也在十几年前就开始氢安全的研究工作。我们做了世界上之一例氢瓶耐压碰撞实验，也做了氢瓶的燃料、枪击等实验，现在我们的企业也具备氢瓶有关资质。

最后，我们把所有技术集成起来形成了燃料电池混合动力系统，包括燃料电池发动机控制系统、电池系统、电机驱动系统等，整套技术都是我的团队做的，现在已经在国内推广。比如，福田2006年开始跟我们合作这套系统，现在他们完全可以自己生产。这是我们从示范考核、应用推广到最后真正实现产业化的一个过程，经历了十几年的时间。

我们建立了中国之一个加氢示范站—北京永丰加氢站。这是2008年配合北京奥运建立的，应该说奥运跟我们关联度还是很高的，这次为了冬奥会我们将在张家口跟中石化等等合作，大规模建立加氢站。

在发动机层面，我们开展了一系列的核心技术攻关，包括总的研究、仿真、端板设计等各方面;我们也在零部件研发方面大力开展工作，在整机匹配方面、实验考核方面建立了系列化的实验基地;整个系统的控制方面，也把在电池、发动机方面的控制技术转移过来进行燃料电池系统的控制。这是亿华通公司和清华团队一块开发的几代燃料电池发动机的过程，现在已经开始批量生产。这是最新一代的2018款的30千瓦燃料电池发动机，这是60千瓦的，这些都已经过相关国家检测机构的检测。

在电堆层面，我们也开展了一系列的工作，包括长寿命电堆的设计与制造以及双极板的批量生产供应。因为以前双极板非常贵，现在通过自动化生产线已经把这个成本大大降低，所以今后主要是膜电极的规模生产。这是我们在电堆层面的一些工作，一些比较深入的理论研究工作。现在学校的博士生基本上做实验都在公司，这样形成紧密的产、学、研结合模式，博士生大量时间都在企业，因为企业的测试设备比学校的要更好，所以学生也愿意在这里做实验，这样就可以把理论和实际紧密结合。这是系列化电堆，功率密度在2千瓦/升，这是持续功率密度，而且我们的寿命要比他们的长，因为他们是用轿车的，我们重点用商用车的，他们是金属极板，我们是碳板，我们强调长寿命，他们强调高功率密度，两者是不一样的。

亿华通公司已经在张家口落户，这是上海神力的电堆生产基地，这是在张家口的发动机生产基地，这是在加拿大的研发基地，这是我们已经在张家口进行示范的车，现在74辆，年底还要增加，现在已经是全球单一城市更大的车队。跟纯电动汽车相比，燃料电池汽车更适用于北方低温城市。因为在低温环境下电池由于极化原因会使里程大大下降，同时还有取暖问题;而燃料电池更容易实现，纯电动相对来说难度就比较大。所以我们选择张家口是有各种各样的原因，这也是其中一个原因。

我们将来会在连接北京和张家口的这条路上建立相应的加氢站，长途运输也能实现。

这是产业化模式，除了燃料电池之外，还有整车、发动机和电堆，进一步扩展就是氢燃料。因为本质来讲，氢能和燃料电池是一个完整的产业链，光燃料电池汽车是不可能实现产业化的，因为车之外的东西很麻烦、很复杂，所以我们一直延伸到氢能，也就是为什么要到张家口的另外一个原因。现在我们建立了基于可再生能源的制氢厂。我们的理念是氢能的主要来源应该是可再生能源，而可再生能源也需要氢能来进行储能，所以两者是相互需要的，只有这样氢能才真正具有战略意义。我们选择的是跟可再生能源结合。在加氢站建设方面，跟原有的加油站结合，同时我们选择北方城市，这都是我们对氢燃料电池长期研究之后的一些体会然后做出的选择，所以我们也希望大家一块都能到张家口来把这个产业链建起来，因为这是最有希望成功的一个地区。

这是除了风能之外，还有水电和副产氢。目前制氢的主要可行有几种方式，弃风、弃光、弃水加上工业副产氢，这是目前低成本制氢的主要来源，这是我们将来能够进行扩展的一种方式。

第三部分，重点说一下我们对氢气与再生能源发展前景的展望。

现在进行电动汽车的革命，应该说已经是真正的在革命，而不是一个泡沫，已经实现产业化，在全球不可逆转。跟现在特时髦的无人驾驶汽车完全是不一样的，因为它还在很早期，还很不确定，还有很多泡沫，但是电动汽车不是这样的，已经不可逆转。

我们认为下一步最重要的是新能源革命，可能比人工智能革命来的要更加早一点。一般意义的车联网和辅助驾驶不算革命，那是传统汽车电子的一个发展。要实现真正革命，无人驾驶汽车可能是基于人工智能革命的。但是人工智能革命现在还在初期，而无人驾驶汽车是人工智能革命中最难的一个领域，所以我们认为在电动汽车革命之后马上要带动的是新能源革命，就是可再生能源革命。中国太需要能源革命，就是转型为以可再生能源为主体的多元能源结构，我们不能从以煤为主转向以油气为主，这对中国也不大好。油气为主，就要依赖国外，这是风险非常高的。我们最有可能的是转向以可再生能源为主的煤、油、气多元并举的一个局面，这是我们的理念。而电动汽车革命可以促进能源革命，能源革命也可以使电动汽车真正做到零污染，所以又是相互促进的过程。能源革命中间就有智慧能源，也是人工智能革命的一个组成部分。还有制造的智能化也是人工智能革命的一个组成部分，最后才有可能是无人驾驶，这是我个人对这三场革命的一个基本看法。

总书记已经提出要推动能源生产与消费的革命，我们这里有一本很著名的书就是《第三次工业革命》，它说实现能源革命的五大支柱是什么呢?之一，向可再生能源转型，尤其是发电，要全面实现可再生能源发电，这个在中国不会太晚，应该说推进起来速度会很快。不能说所有的都是可再生能源，但是至少发电很快就会实现以可再生能源为主，很多专家在这方面是一致的，我个人对这块是非常乐观的。第二，把建筑转化为微型发电厂，就是分布式的。可再生能源除了集中式可再生能源，更多的是分布式的。用氢气、电池技术来储存能源，这也是很重要的。可再生能源大规模使用的瓶颈就是储能，储能真正会带来能源革命，不仅是可再生能源需要储能，大电网也需要储能，就像我们刚才说的燃料电池混合动力一样。如果有了储能，刚才说到的燃料电池汽车，能够发电，相当于发电厂，车的工况相当于电网的一个终端负荷，这个负荷是经常变化的，但是传统上由于没有储能，必须按照更大的负荷来设计它的容量，就像城里的公交车，更大功率200千瓦，发动机就得选200千瓦，电网也是这么干的。而且为了防止电网出现问题，还得有保险的容量，所有的电厂都需要储备发电机组，随时应对可能出现的波峰。但是如果有了储能，就像燃料电池系统里加上储能电池之后，发电机就不需要按照更大负荷来设定，只需要设定平均负荷，也就是说发电主要是提供能量，不是提供功率，就是对发电机来讲是提供能量平衡，而功率平衡主要是靠储能。因为储能的功率可以很大，电池的峰值功率很大，可以1C、2C、4C放电。但是如果有储能就不需要搞那么多的电网，也不需要搞那么多的配电网，它会大大的降低成本，就像燃料电池更大功率是200千瓦，但是平均功率50千瓦就够了。所以电网也是一样的道理，储能是能源革命的核心，而氢能其实就是集中式储能的更佳载体，电池和电动汽车是分布式储能的更佳选择，这是我们的理念，也是我们为什么要做的。把这些分布式的能源通过智慧能源的方式连起来，形成能源互联网。电动汽车既是终端用能的一个负荷，又可以往电网回馈能源，它们是互动的。