清华大学教授、博士生导师 陈全世：《新能源汽车换电技术的应用与前景展望》

点击数：2112021-12-31 04:02:53　来源: 2024中国国际换电模式产业大会-中国国际重卡换电产业大会官网

12月23-24日，由中国充电桩网、充换电百人会、电动交通换电产业技术创新联盟、联联充电联合主办，国家电投&启源芯动力、国什能源协办，中国充电桩网承办的2021第二届中国国际换电模式产业大会（简称：金砖换电论坛）在上海大华虹桥假日酒店顺利召开。本届大会设置“论坛峰会+展览展示”，以“紧抓换电产业发展机遇，助力实现‘双碳’目标”为主题，既有企业细致入微的分析，也有行业专家为市场发展提出的设想与方案，共商强国大计，落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求，积极助力构建“双循环”新发展格局。

清华大学教授、博士生导师 陈全世出席论坛并发表主题演讲——《新能源汽车换电技术的应用与前景展望》。 

以下为演讲实录：

各位领导，各位专家，女士们、先生们，上午好！

有机会再一次和大家在一起交流我对电动汽车、新能源汽车的看法还是非常激动的。今年正好是我从事电动汽车研究三十周年，从1991年开始到现在，因此，我觉得还有很多事情和大家说。

今天我讲的题目是“新能源汽车换电技术应用及前景展望”，我讲的问题可能多一点，是我昨天晚上思考的问题，今天早上5点钟起来把PPT重新修改了一下，把问题讲得比较清楚，把问题摆出来和大家一起商量怎么去做。

主要讲几个问题：

第一，充换电设施是新能源汽车推广应用的瓶颈

第二，国家相关部门大力支持充换电设施建设

第三，换电技术的应用

第四，换电技术市场应用的难点及前景

第五，结束语

2020年，新能源汽车销售136.7万辆，同比增长将近10.9%。2021年，1-11月，新能源汽车销量299万辆，环比增长190%（1.9倍），全年预计销售接近350万辆，这是大跃进，成倍增长。

我国新能源汽车发展得到世界承认，拜登总统在2021年5月18日在福特密歇根州工厂里讲电动汽车是“汽车工业的未来”，而中国在这场竞赛中“领先”，拜登呼吁美国快速行动，拜登说“我们过去在研发方面的投入比世界上任何国家都多，中国排名第九。现在我们排第八，中国排第一，不能让这种情况持续下去。”“中国现在领先电动汽车竞赛，这是事实。他们还想在未来继续领先，但我要告诉他们，他们不会赢的，我们不允许这种事情发生。”

美国摆出老大的姿势，但他已经承认自己落后了。

拜登的电动汽车计划于今年3月31日首次发布1740亿美元电动车扶持计划，主要包括1000亿美元的消费者电动车退税，150亿美元的电动车基建（充电桩、换电站）等。拜登还提议到2030年投资150亿美元，建设50万个充电桩站。《华盛顿邮报》称，下一场对华贸易战可能会围绕电动汽车展开。

也就是说，新能源汽车不是我们自己的问题，是国际问题，从反面证明我们工作做得比较好。

简单列了国家对新能源汽车的支持，就不讲了，大家都比较清楚。

充电问题是普遍的问题，纯电动汽车就不用提了，一定是以充电为主的，能源主要是从外电网补充的电能。

讲一下混合动力，插电式也好、增程式也好，最大的问题是要插电，从外接电网充电，这样就可以省油、省气、省化石能源，而增加电能的消耗。

（如图所示）上面是并联式，如果电池组大的话就要插电，底下是增程式，是串联式混合动力改过来的。

讲一下燃料电池，有人把燃料电池和动力电池对立起来，这是错误的。燃料电池汽车电力系统是典型的电-电混合（增程式）结构，既有氢燃料通过燃料电池产生的电，也有电池组。这种方案是我们率先应用的，以前国外搞燃料电池汽车都是纯是燃料电池，不用蓄电池。

但我们做燃料电池为什么会有电池组合的负荷呢？

给大家讲个故事，2002年我们和戴姆勒-奔驰公司合作燃料电池大客车，我们要采购他的大客车，请燃料电池大客车总工程师到清华讲课，我和他交流，他一开始说你们底下坐的都是学生研究生，我说你们不太懂什么是燃料电池吧，我给你们科普一下。

我一想他太不了解我们的情况，我说你休息一下，底下看看，我们做了一台燃料电池大巴。他一看是Fuel Cell City-bus，他说是燃料电池车？我说是，打开给他看了看，里面有燃料电池和蓄电池，他说这个车能走吗？我说当然能走，不能走不叫车。他坐了一圈，他没想到这个车这么好。

他说你们怎么做的？我说有一套蓄电池组，他说为什么要用蓄电池？我说一开始做纯电动的，后来做混合动力，觉得混合动力很好，就用在燃料电池上了。

其次我们当时的燃料电池很糟糕，按国际标准根本不够上车的标准，经常就无法快速启动燃料电池，整车没电就无法运行，这个问题经常发生，不是偶然的问题，没有电池的话车就是“死车”，小车还好办，一拖就回来了，一个12米的大巴在马路上往回拖，这个很丢人。

这种混合结构确实不错，既省了氢气，也提高了效率，电池组可以吸收制动能量，在低速和怠速的时候燃料电池不能马上关掉要发电，发电往哪儿走？德国戴姆勒公司搞电阻丝烧掉了，我说这多浪费，我们就回到电池里了。

因此，燃料电池汽车离不开动力电池，两者协调发展。另外电池比较便宜，一个KWh的电池和一个KW的燃料电池价格相差好几倍，我们的价格便宜，氢耗也比较少。

因此，燃料电池和动力电池不是对立的。燃料电池不是终极的，有人说燃料电池是终极的，这是错误的结论，可能听了错误的言论，因为他们不懂专业，是媒体的人讲的。

前面讲了国家关于充电桩和换电站的建设问题，这是我从充电联盟促进委员会拿到的最新公布的数字，是中国充电设施促进联盟的统一数据，私人桩、公共桩、换电站，没有进入联盟的就没统计上，各省市的也有，总共是1192座，北京市245，广东164，浙江省112，上海市87，江苏省84，四川省44，福建省42，山东省41，河北省39，重庆市36。

公司的统计是蔚蓝、奥动和伯坦。

这是电网的分时负荷问题，是美国电力研究院给到我的数据，电网真正负荷比较大的是早上9点到下午的21点，其他从0点到7点负荷率很低，低于40%，这时候电网还有相当多的能量可以利用，这就是宝藏宝库可以挖，因此提出来了“能源互联网”的问题，把电动汽车和能源有机结合起来，才能真正节能减少二氧化碳排放。

可以说，晚上低谷电充分利用，不增加发电量就可以保证我们国家1000万辆电动车的使用，这才是最后要做的。

交通运输部门对二氧化碳排放的贡献数据，交通运输业是中国第三大碳排放行业，占比达28%，仅次于电力行业（主要是火电）的41%、建筑和工业的31%。其中，在交通运输行业快速增长的二氧化碳排放中，道路交通占比高达75%。

能源基金会交通项目高级项目主任龚慧明强调：大规模普及新能源汽车，扩大交通电力消费规模，全面电动化是落实交通减排的最根本措施。

到底电动汽车节碳不节碳，能不能减少二氧化碳排放？很大意义上决定了电网的清洁度，如果67%还是煤电的话，那电动汽车的碳排放就是有限的。因此，电网公司也在不断地吸收清洁能源，以煤为主的能源结构是中国向低碳发展模式转变的一个长期制约因素。

关于新能源汽车对碳达峰的贡献、安全性什么的我就不讲了。

国家对换电标准，尤其是要强调安全性，有两个问题：

第一个问题，国家标准《电动汽车换电安全要求》，主要是换电技术的安全性，换电系统的安全问题主要在于所有连接部分，包括机械连接、电连接、热管理连接。

机件连接就是固定得牢固一点，固定得太牢固将来不好拆，这是个矛盾，固定不牢固以后一震动一走就出问题了。

电连接是强电、弱电，强电是动力电，弱电走控制线的。

热管理连接，通风、散热、液冷，把管路要连接好，不然就跑气了。但重要的问题是要解决安全问题，插头问题。