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新能源革命将催生多个亿万级大产业

作者:欧阳明高 | 作者单位:中国科学院院士

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我们现在正在经历的是第三次能源革命,这次革命我们将以可再生能源为主体,以各种电池为主要动力,能源载体将会是电和氢,新的交通工具是电动汽车。我认为第四次工业革命将是在此基础上引发的,那就是以可再生能源为基础的绿色化和以数字网络为基础的智能化。

新能源革命的核心有四大要素。《第三次工业革命》提到了五大支柱,其中新能源的五大支柱是:第一,向可再生能源转型,尤其是光伏和风电。第二是集中和分布式结合的发电系统,让建筑变成微型发电厂。第三是用氢气、电池等技术存储间接式能源。第四就是发展能源互联网。第五是使电动汽车成为用能、储能并回馈能源的终端,这就是《第三次工业革命》这本书给我们提出的新能源革命的五大支柱。它有四大要素,就是硅能、氢能、储能、智能。现在在我们国家,光伏风电已经完全具备大规模推广条件,但是它的灵活性调节资源是瓶颈,因为风电光伏是靠天吃饭,是波动的,所以需要靠储能电池、绿色氢能、电动汽车、智慧能源来解决。因此我们新能源的主攻方向就是氢能、储能、智能。

新能源总体是两大系统—动力系统和电力系统,动力系统来自于新能源汽车;电力系统,就是我们现在要改造升级的能源电力系统。这两大新能源系统具有相似性,新能源动力系统和新能源电力系统的共性技术是相似的,共性的瓶颈都是储能技术。同时我们两大新能源系统还有依从性。新能源汽车需要绿电和绿氢才能成为真正的新能源汽车。而新能源的发展又需要新能源汽车的电池和氢能技术,解决发电波动问题。现在新能源汽车已经发展起来了,大规模的产业化进入普通人的家庭,所以可以以新能源汽车来推动新能源革命。

我们在清华的课题组也是这样做的,我们以前是做新能源汽车的动力系统,现在也进入新能源技术领域来推动新能源革命。这就是我们现在的团队面向新能源革命的储能、氢能、智能三位一体的研发体系,我们不仅仅做研究,也有三个板块的产业化推广中心和创新创业的企业群。

纯电驱动汽车与电池储能快速发展

新能源是当下增长最快的行业,自2015年以来,我国新能源车产销量连续8年排名世界第一。2021年创历史新高,达到352万辆,增长1.6倍。2022年我国新能源汽车销售688.7万辆,继续增长一倍以上,渗透率超过20%。在2022年GDP只有3%增长的情况下,新能源汽车再次实现了翻倍增长,这就是趋势的力量,只有20年前的房地产和互联网才能与之相媲美。

我国在“十二五”选择了以纯电动作为新能源汽车产业化的突破口,这是根据我国交通体系的特色和交通电气化的优势来决定的。我们有电气化的高铁,有电气化的城市交通,比如地铁、新能源大客车等。我们广大的农村大部分都采用的是电动自行车,有几亿辆,所以我们可以在这样一个电气化交通优势的基础上,发展新一代的个人轿车,就是小型电动轿车。因此在2009年,我们正式形成了纯电驱动的中国新能源汽车技术转型战略。这就是我国纯电驱动与以丰田为代表的国际模式的区别。他们是从先进的燃油车到混合动力车,再到燃料电池车,而我们是以锂离子电池和纯电动汽车为平台,带动混合动力和燃料电池汽车的全面发展,这就是我们的战略。

我国新能源汽车呈现出市场规模、发展质量双提升的良好局面。从技术角度来看,我国要持续加强新能源汽车关键、核心、基础技术的研发。从纯电动的角度来说,核心是放在电池上面,目标就是进一步提升纯电动汽车的环境适应性、安全性、经济性。下一步,储能也是一个重要方向。新型储能技术包含很多种,其中最重要的两种,一种就是电化学电池储能,目前面临的问题是成本偏高,需要通过技术进步降低成本,其中的关键是延长电池寿命,因为成本计算是单次储存的成本,与循环寿命紧密相关,现在电池大概可以达到5000—8000次,以后可能会达到15000—20000次。

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我国分布式光伏迎来爆发式增长,甚至会超过集中式光伏。今后在东部、中部的经济发达地区肯定要建立大量的分布式光伏,这就需要大量的短周期、分布式储能方式。不同于国外在每家每户的安装家用储能电池,我国的方式可能是电动汽车车载电池储能,我们一般叫车网互动储能技术。随着电动汽车的数量增多,可以与分布式光伏很好配合。预计2040年,我国电动车数量将达到3亿辆,车载电池的总量将会超过200亿千瓦时,只需部分时间用于储能就可以满足需求。

新能源汽车进入革命与深度转型阵痛期

新能源汽车市场仍将保持高速增长态势,2023年国内销量预计可达850—900万辆。寻求从“量”到“质”的蜕变,解决核心痛点是下一步新能源汽车产业工作的重点。

今年我国新能源汽车将进入汽车产业深度转型的阵痛期。新能源汽车正全面挤压燃油车市场。总体看,新能源汽车增长快、利润低,燃油车增长慢、利润高;新能源汽车成本仍然高于燃油车,前者的品牌、影响力和溢价正在上升,合资燃油车品牌溢价正在下降,高品质新能源汽车可与合资燃油车价格竞争。

首先是整车价格竞争与汽车产业链的转型阵痛。一是新能源汽车正在全面挤压燃油车市场,燃油车全产业链承受着巨大的压力,新旧动能竞争已经拉开了“辽沈战役”式的决战序幕,但还没到“淮海战役”。二是总体看新能源车快增长、缺利润,燃油车缺增长、但还有利润。新能源车的成本仍然高于燃油车。三是新能源车的品牌和影响力溢价在上升,而合资燃油车的品牌溢价在下降。虽然高品质的新能源车可以与合资的燃油车价格竞争,但成本还不占优势。四是新能源车阵营的不断扩大,你追我赶,竞争进入了阵地战阶段,市场进入了淘汰赛阶段。

其次是大规模的新能源车普及带来了电动车充电难等能源产业链的转型阵痛。一是大规模的快速普及超出了电力行业的预期,城市配电网的负荷压力大,转型有序充电和车网互动的挑战多。二是石化行业也面临着燃油供应量在减少,不熟悉的快充与快换需求急剧增加,相对熟悉的氢燃料业务发展迟缓三重挑战。三是我们新发展的充换电产业链商业模式还不成熟,标准化、规范化程度还不高,急需要确定新能源行业的战略定位。四是新能源汽车与光伏等新能源产业的大发展倒逼能源产业转型,但能源产业市场化改革仍然任重道远。

再次是电池锂价波动与电池产业链的转型阵痛。一是借助电动交通和储能等多个风口,电池产业突飞猛进,但锂价波动、产业膨胀、竞争加剧、业绩不稳。二是随着对电池的认识加深,更多的整车企业进入电池产业,电池产业链跟整车产业链的结构性矛盾在加剧;三是中长期看,车用电池仍然占到电池应用的70%,储能也就占整个电池产量的百分之十几,如何优化电池企业的定位,是定位成新能源企业、还是定为汽车的零部件商要做出选择,企业定位和创新商业模式成为当务之急。

新能源产业革命催生多个10万亿大产业

汽车产业、信息产业、交通装备、能源化工相关产业将发生百年未有大变局,15—30年内将形成多个亿万级大产业。

首先,锂离子电池引领电动汽车革命。汽车全产业链颠覆性转型已经开始,新能源汽车进入大规模产业化的新阶段,预计2040年左右保有量达到3—4亿辆,具备成为10万亿规模大产业基础。其次,碳中和战略引爆新能源革命。新能源汽车普及将倒逼能源基础设施全面转型和新型储能产业大发展,光伏电池的黄金组合和氢能风电的白银组合预计在15—20年,发展成为10万亿规模的大产业。再次,ChatGPT引发人工智能革命。汽车智能化技术路线将被重塑,智能电动汽车产业化将带动智能机器人、智慧能源、智能低碳建筑、智慧城市的大发展,这20—30年也将形成一个10万亿规模的大产业。

新能源革命已经到来,2022年,比亚迪新能源汽车销量超过200万辆,有望成为新能源汽车时代的丰田和大众,销量占国内一半,是后面所有的和,正在走向全球。现在留给其他新能源车企的时间不多了,随着以长城、吉利为代表的传统车二代下场造新能源车,华为问界横空出世,新势力面临的形势更严峻了。

新能源汽车和锂电池是大赛道,已经诞生了几家世界级、万亿市值的企业,现在两大行业正在面临大洗牌,动力电池实力企业快速崛起。如果未来用10年左右大部分替换成新能源汽车,整车销售一年就是3—5万亿,加上上下游的正负极材料、三电等,再加上风电、光伏、氢能、储能、智能驾驶等领域,整个新能源的产业链将超过10万亿,将成为国民经济的第一大支柱行业,成为最有希望替代房地产的产业。

未来全球新能源行业发展主要包含三大主线赛道趋势:从电动化到智能化,从煤电到绿电+储能,从锂电池到氢能源电池。

一是未来从电动化到智能化,智能驾驶是大势所趋,软件定义汽车时代即将来临。二是未来将从煤电到“绿电+储能”。现在的新能源汽车并非最终解,甚至带有伪新能源的概念,主要以煤电为主,未来“绿电+储能”的模式才算真正的新能源,提高非化石能源在一次能源消费中比重,主要包括可再生发电和电力综合利用领域,比如风电、光伏、新能源友好并网的新一代电网、新型储能等。三是从锂电池到氢能源。现在的氢能就像5—10年前的锂电池和光伏,虽然还未大规模商用,但从底层逻辑上符合人类能源演化的大方向,是人类最清洁的能源解决方案,从技术进步和商用进展上,正处在爆发前夜。

能源安全、能源清洁化是重大国家战略。氢能源是21世纪最清洁能源,元素资源丰富、储能时间长、能量密度大。未来氢能源行业的发展,要从上游制氢、中游储运氢、下游应用氢等各环节持续突破。氢能源产业链正走在发展的快车道上。

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2023年, 第8期
刊出日期:2023.8
单月刊,1984年创刊
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