歐陽明高:電動乘用車發展的新階段、新挑戰與新路徑
一、電池材料與技術創新
歐陽明高院士認為,此輪碳酸鋰價格高增的原因主要源于去年以來全球新能源汽車需求飛速增長,在電池和材料領域產生了遞進式需求放大效應,整體與2016~2018年的鋰資源價格上漲原因基本相同,但相較于前一輪波動,此輪疊加疫情影響,價格波動幅度更大一些。
近年來,動力電池行業如果用、兩個關鍵詞來形容,一個是“擴”,瘋狂的擴產;第二個是“漲”,瘋狂的漲價。
“擴”,基于終端市場需求的高歌猛進,國內諸如寧德時代、比亞迪、中航鋰電、蜂巢能源、國軒高科等多家鋰電池企業積極布產,“我國電池產能預計在2023年達至1.5TWh,2025年達到3TWh,可樂觀估計至2025年國內電池年需求量/年出貨量約在1.2TWh,屆時大概率會出現周期性的產能過剩。”歐陽明高院士認為。
關于“漲”,自2020年疫情爆發以來,原材料價格逐漸走高,進入2021年更是如此。作為新能源汽車動力電池的主要原材料,碳酸鋰價格現階段售價更是已超過每噸50萬元,過去一年上漲了十余倍。
對此,歐陽明高院士分析指出,供給端產能釋放延遲也是造成碳酸鋰價格上漲的重要原因。典型礦石生產的碳酸鋰產能釋放周期需要3-5年,鹵水提鋰產能的釋放周期則為6-8年。
而對于需求端,他認為,雖然新能源汽車銷量增長的驅動力將長期存在,但由恐慌性庫存儲備帶來的鋰資源需求放大是暫時的。隨著伴隨碳酸鋰供應能力提升及開采量提升,電池回收產業逐漸壯大,預計2-3年后,鋰資源將恢復供需平衡。
但同時,他也表示,考慮到全球貿易環境惡化,以及由戰爭引發的鎳價炒作,為了供應安全,政府應打擊囤積居奇,抑制價格短期的大幅波動,以免對新能源汽車今年的銷量造成重大影響。
同日,工信部副部長辛國斌在同一場合亦表示相似觀點,他指出,當前動力電池原材料大幅漲價問題需要高度關注,認真研究解決。
辛國斌提到,將適度加快國內資源開發進度,堅決打擊囤積居奇、投機炒作等不正當競爭行為,引導產業鏈上下游企業強化協作,共贏發展,推動關鍵原材料價格回歸理性。
二、底盤技術創新
歐陽明高在會上提出,中國的新造車勢力最需要防控的競爭對手將來可能會來自美國,除了特斯拉,現在又出現了一批滑板底盤的公司、智能汽車的公司、固態電池的公司,都是來自美國的創新企業,這是中國新能源汽車面臨的最大的技術挑戰。
他介紹說,電動汽車的底盤平臺在快速地迭代,從剛開始的改裝車,完全是燃油車底盤,到進一步地優化,到出現電動車的專用底盤,比如大眾的e—golf,然后到C2V,比如特斯拉比較典型。現在最具突破性的就是滑板底盤,對于滑板底盤的出現有兩條技術路線,第一條技術路線是傳統車廠更多采用改進型技術路線,繼續用承載式車身。但是新造車勢力更多采用的是變革型技術路線,一旦滑板底盤就用非承載式底盤,像美國的兩個公司Rivlan,市值近千億美金,所以我們最需要防控的或者是競爭對手將來可能會來自美國,除了特斯拉,現在又出現了一批滑板底盤的公司、智能汽車的公司、固態電池的公司都來自美國的創新企業,這是中國新能源汽車面臨的最大的技術挑戰。
他表示,滑板底盤跟C2V不一樣,是非承載式車身,電池包與底盤一體化,集成式驅動系統,包括五大核心技術,他提到其中的CTC技術及驅動系統。
CTC有兩種方案,一種是電池包整體的吊裝進入底盤,就是C2V。另一種是直接在底盤集成,沒有上面承載式的框架了。這樣一來,真正的C2C就沒辦法換電了,國內已經有些開發動態,比如寧德時代2025年要推出CTC。
另外一個重點是驅動系統。歐陽明高介紹說,驅動系統首先需要控制整個驅動系統的高度,驅動系統要高度集成化、輕量化、小型化。所以,就算是集中驅動,也得三合一,這是必須的。另外,分布式驅動。現在大量采用分布式驅動來做滑板底盤,比方說雙電機、三電機。現在三電機又開始出現集中電機和輪邊電機,還有直接用輪邊電機。分布式驅動又有好幾種方式,最終的顛覆性是用輪轂電機,輪轂電機會給整個底盤的自動驅動轉向帶來更加革命性的變化,國外現在開發所謂的e—corner,所有的都在驅動、懸架、制動、轉向都靠輪轂電機,四個輪子一塊板,上面放車架,這是顛覆性的,國外很多廠家在研發,清華也在做輪轂電機,我們現在輪轂電機在大功率摩托車和商用車上尤其是軍用車都已經開始使用。我們現在用大功率的摩托車是100個千瓦,我們用這個做滑板底盤。
歐陽明高談到這種底盤的好處:第一,空間和能量增加。第二,驅動、制動都靠輪轂電機。第三,靈活,原地打轉,各種各樣的功能。第四,更好地支持全自動駕駛,這是全自動駕駛非常貼切的一種電動化底盤。
三、充電與能源技術創新
歐陽明高談到電動車續航不足、充電緩慢的問題,他說,現在充電方面的問題是慢充普及率跟不上市場的增長速度。長途出行的臨時補電速度太慢,排隊時間長,抱怨電動車變成“電動爹”。大量電動汽車無序充電帶來城市供電的負荷問題,必須進行有序充電。另外,電動車現有的充電標準不大適應新的需求,現在充電需求越來越豐富,比如要350千瓦大功率快充,5分鐘200公里收車,這是將來需要的,是高速公路長途旅行應急必須要的。此外,還有國際貿易的統一需求,因為現在大量出口,要跟國際標準統一。
歐陽明高表示,有兩個戰略性的技術將徹底改變我們的充電系統:
第一,有序充電與車網互動。V2G是指單向有序充電,比如把充電放在后半夜低谷。V2G就是可以反向地供電,可充可放。可以供局域網,可以供大電網。V2X就是車跟車可以供電,跟樓宇可以供電,負載緊急供電、家庭備用電源等等,各種各樣的以車為核心能源互聯網。
“我們實現V2G的前提就是在電動車停止運行的時候要通過雙向充電樁跟電網連接,任何時候停下來必須要聯上才有這個功能,不聯上就沒這個功能。如果用換電,車載電池儲能功能就沒法發揮。”他說。
他表示,發揮車網互動需要用戶、企業、地方政府共同參與構建能源互聯網平臺,三方都有收益,用戶可以通過波峰、波谷的電價來實現收益。有很多企業會來進行聚合,政府通過調控,通過收稅,把燃油稅變成電稅,它也可以取得收益,當然我們還可以共同來推動新能源發展的綠色的效率。既有經濟收益,也有社會效益。
“關鍵是如何把億萬輛的車聚合起來,這是一個問題,聚合是一個典型的市場問題,我們要建的是一個‘炒電’的股市,我們每輛車就是一個散戶,我們來供需撮合入市交易,我們的聚合商就是證券公司,這是一個純粹市場化的行為。”
對此,他表示,中間層的是聚合商干的事,主要是互聯網平臺、信息平臺。現在儲能分三個側:用戶側、電網側、發電側,而車網互動是三個側都可以發揮作用。
歐陽明高預估,從無序充電到有序充電,到車家互動,到車輛跟微網互動,最后到大電網互動,今后五年是孕育突破期,關鍵是要完善有序充電的相關標準、配套機制、運營模式,還有技術標準化相關準備工作,在電動車占比高的重點區域實現V2G商業試點。
“我們現在在深圳準備進行試點,那邊的占有率比較高,城市管理人員的水平也比較高,已經開始準備對V2G進行補貼,我們希望在北京、上海都可以來做這件事。”
第二是快充與快換。一個方面是慢充遍地都是,進行車網互動。另一個方面是干線要快充快換,“沒有快充快換,方便性不行”。
會上還提到了卡車電動化問題。歐陽明高指出,換電模式是重卡電動化的主要產業化路徑,工信部已經開始重卡換電示范工程,已推出13個換電模式試點城市,預測今年換電重卡銷量將達到2~3萬臺。為換電重卡快速可持續增長,覆蓋全國的互換互聯的換電服務網絡是必要條件;中國電動重卡換電聯盟在換電重卡互換性標準方面參與和主導多項汽標和國標的修制定,并有望在今年對換電重卡標準進行修訂。
歐陽明高提出,快充跟快換互補,要建設的是電動汽車時代的加油站,把現有的加油站、休息區進行改造,改造成光、儲、充、換一體化互補型智慧能源系統,重點是卡車快換,快換的電池給轎車快充,因為卡車快換電池是很多的,由光伏給它充電,轎車350千瓦是很難從電網充電,電網是受不了的,350千瓦必須要儲能,儲能主要來自兩種方式,一種是專門用電池;另外一種是卡車的電池,他透露,已經同殼牌合作建設了全球第一個綜合示范平臺。
以下為歐陽明高院士的演講PPT:



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