近日，《水木清華》雜志與《汽車觀察》雜志一起走進清華大學(xué)汽車研究所，對中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高進行了專訪。作為從“十一五” 開始連續(xù)三個五年計劃的國家節(jié)能與新能源汽車科技重點專項首席專家，我們采訪的重點自然落在了我國新能源汽車戰(zhàn)略與技術(shù)路線的抉擇上。聽了歐陽院士娓娓道來的生動故事，記者感觸最深的就是，中國新能源汽車的戰(zhàn)略方向和技術(shù)路線的選擇，不是靠什么先見之明、更不是靠拍腦袋決策的，而是經(jīng)過了長期的技術(shù)探索、理性思考、實踐驗證和不斷調(diào)整，才有了今天清晰的路線圖。

　　首進國家規(guī)劃：節(jié)能與新能源雙重戰(zhàn)略

　　上世紀(jì)八十年代，日本汽車大舉進入美國市場，讓美國汽車業(yè)在市場競爭中失利。為應(yīng)對日本車廠的挑戰(zhàn)，同時提高汽車的燃料效率，減少排放，1993年，美國克林頓政府與三大汽車制造商宣布進行一項推動美國汽車技術(shù)革命的合作計劃，即新一代汽車合作伙伴計劃(PNGV)。1997 年，PNGV計劃完成新一代汽車的技術(shù)選擇，確定了輕質(zhì)材料、混合動力、高性能引擎和燃料電池為主要技術(shù)方向。

　　在這樣的國際大背景下，汽車產(chǎn)業(yè)競爭力、城市空氣污染、石油安全等事關(guān)國家戰(zhàn)略的重大話題在國內(nèi)也逐漸受到各界關(guān)注。2001年，科技部組織召開了“十五”國家863 計劃電動汽車重大專項可行性研究論證會，確立了“三縱三橫”(燃料電池汽車、混合動力汽車、純電動汽車三種整車技術(shù)為“三縱”，多能源動力總成系統(tǒng)、驅(qū)動電機、動力電池三種關(guān)鍵技術(shù)為“三橫”)的研發(fā)布局。

歐陽明高與馬斯克

　　歐陽明高介紹，2003年至2006年期間，經(jīng)過國家中長期科技規(guī)劃能源領(lǐng)域和交通領(lǐng)域?qū)＜医M以及行業(yè)專家的推動，國家正式提出了節(jié)能與新能源汽車的雙重發(fā)展戰(zhàn)略。低能耗與新能源汽車、氫能及燃料電池技術(shù)分別被納入《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》中的優(yōu)先主題和前沿技術(shù)，中國新能源汽車首次進入到國家戰(zhàn)略層面，并由此拉開了中國新能源汽車高速發(fā)展的序幕。

　　彼時，我國新能源汽車的發(fā)展方向還不明晰，各方持有不同的意見。“一汽、東風(fēng)、長安等大國企都偏向于推動混合動力汽車，專家組部分人員則傾向于燃料電池，純電動汽車反而不被看好。當(dāng)時大家對純電動汽車的信心不足，最主要的原因是當(dāng)時的電池技術(shù)不好。所以專家組成立后的第一件事情就是到全國去考察電池企業(yè)。”歐陽明高回憶。

　　霧里看花：純電驅(qū)動后來居上

　　“十一五”期間，我國的新能源汽車從打基礎(chǔ)進入到示范推廣階段。2008年的北京奧運會是中國電動汽車走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵節(jié)點，也是全球第一次大規(guī)模的示范。

　　而在大洋彼岸，奧巴馬于2008年成功當(dāng)選美國總統(tǒng)，開始了對包括電動汽車在內(nèi)的新能源產(chǎn)業(yè)的大力扶持。在奧巴馬任期內(nèi)，光伏企業(yè)、電動汽車企業(yè)和電池企業(yè)等獲得了大量資金支持。

　　同樣在2008年，特斯拉推出純電動跑車Roadster，最大續(xù)航里程可達到393公里。隨后的2010年，日產(chǎn)Leaf問世，具備200公里的續(xù)航能力。當(dāng)年這些高續(xù)航車型的出現(xiàn)讓大家看到了純電動汽車普及的可能性。在此期間，國內(nèi)也相繼出現(xiàn)了更好的動力電池，錳酸鋰、磷酸鐵鋰電池開始被應(yīng)用到汽車上。

　　但另一方面，國際上包括豐田在內(nèi)的國際大型車企則采用了“燃油車-混合動力汽車-燃料電池汽車”的發(fā)展思路，美國三大汽車公司也已經(jīng)放棄研發(fā)純電動汽車。與燃料電池汽車所具有的超前概念和混合動力汽車已有的成功先例相比，純電動汽車面臨著進退兩難的尷尬局面，也受到了社會輿論和行業(yè)專家的更多關(guān)注。

 歐陽明高在 2021 年“中國電動汽車百人會論壇”上發(fā)言

　　歐陽明高回憶：“在這一背景下，中國開始布局“十二五”的規(guī)劃，當(dāng)時電動轎車雖然續(xù)航里程還不長，國際上也對純電動汽車還存在爭議，但是我們研究之后認(rèn)為，以純電動汽車為突破口是非常好的產(chǎn)業(yè)化路徑。”

　　2009年3月，國家最高領(lǐng)導(dǎo)人第一次提出新能源汽車代表著汽車工業(yè)的發(fā)展方向，并于8月在北戴河召開了高層研討會，會上首次提出了純電驅(qū)動(包含純電動、插電式混合動力和燃料電池動力)的技術(shù)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，并在“十二五規(guī)劃”中得到明確。當(dāng)年的“兩會”上，歐陽明高首次提出轎車要以純電動為重點發(fā)展方向，以鋰離子電池和純電動汽車為技術(shù)平臺突破口，帶動新能源汽車全方位發(fā)展。經(jīng)過多年的發(fā)展，中國鋰離子電池出現(xiàn)了歷史性的進步和革命性的突破，成為全球鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈最全、規(guī)模最大、水平最高的國家。

　　歐陽明高強調(diào)：“2014 年，習(xí)近平總書記在上?？疾鞎r提出，發(fā)展新能源汽車是汽車大國邁向汽車強國的必由之路。中國新能源汽車從此迎來最強推動力，市場急速拉升，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)化也從此進入規(guī)?；l(fā)展階段。”

　　與時俱進：碳中和倒逼新思路

　　無論是在市場層面，還是在技術(shù)層面，中國新能源汽車的發(fā)展都走在了世界前列，但關(guān)于新能源汽車技術(shù)路線和戰(zhàn)略方向的爭論從未停止。2016-2020年期間，行業(yè)發(fā)生了多次關(guān)于新能源戰(zhàn)略和技術(shù)路線的討論，聚焦點是純電動汽車和燃料電池汽車的技術(shù)路線之爭。

　　歐陽明高指出，當(dāng)時傳統(tǒng)汽車巨頭更喜歡混合動力和燃料電池汽車，外行業(yè)反而喜歡純電動汽車，這與傳統(tǒng)汽車的 產(chǎn)業(yè)形態(tài)和文化都有一定的關(guān)系?；旌蟿恿腿剂想姵仄嚠a(chǎn)業(yè)鏈與傳統(tǒng)汽車基本一脈相承，但是純電動疊加智能化技術(shù)之后，與傳統(tǒng)汽車完全離經(jīng)叛道，這對傳統(tǒng)汽車行業(yè)的人來說更難以接受。

　　“不僅如此，石油、化工、煤炭等傳統(tǒng)行業(yè)都更青睞氫能，因為第二次能源革命以來的這些傳統(tǒng)行業(yè)都能跟氫能掛上鉤，但跟電池不相干。燃料電池是變革性的，傳統(tǒng)行業(yè)都能逐漸過渡到氫能，但純電動+智能化是真正的革命性的。”歐陽明高表示。

　　在不斷的爭論中，純電動技術(shù)路線的弱點既在不斷暴露，也在不斷完善和解決。續(xù)航、壽命、安全、低溫衰減等問題都有了大幅改善，純電動汽車的成本優(yōu)勢也越來越突出。

　　近期，燃料電池汽車再次成為熱點話題，特斯拉CEO埃隆·馬斯克和大眾集團CEO赫伯特·迪斯對燃料電池汽車的炮轟更是將其推向了輿論風(fēng)口。而這一切的根源在于火力發(fā)電,尤其是煤炭發(fā)電仍是全球最主要的發(fā)電類型，單從化石能源的角度來看，無論是純電動汽車還是氫燃料汽車都并非零排放，燃料電池與純電動也難以爭出高下，反倒是混合動力的轉(zhuǎn)化效率更高。

　　“若從碳減排的角度出發(fā)，新能源汽車最終都將轉(zhuǎn)向風(fēng)電、太陽能等可再生能源，而風(fēng)電和光伏發(fā)電用于純電動汽車效率最高、成本最低。反之，通過動力電池儲能又可以解決光伏和風(fēng)力發(fā)電的波動性問題。光伏和風(fēng)電的發(fā)電成本雖然不高，儲能成本卻極高，目前沒有比電動汽車更好的儲能方式了。”歐陽明高表示。

　　但是，動力電池只能作為短周期儲能裝置，跨季節(jié)的長周期儲能就需要利用氫能。“雖然氫能的轉(zhuǎn)化效率不高，但效率的觀點是對化石能源而言的，可再生能源不存在效率問題，只存在成本問題。當(dāng)可再生能源發(fā)電的成本足夠低的時候，氫能就成為了長周期、大規(guī)模儲能的最佳載體。”歐陽明高認(rèn)為。

　　2020年12月21日，國務(wù)院發(fā)布《新時代的中國能源發(fā)展》白皮書，清晰描繪了中國2060年前實現(xiàn)“碳中和”的路線圖。在近期的中央經(jīng)濟會議上，“2030年碳達峰”和“2060 年碳中和”被列為2021年八項重點任務(wù)之一。

　　對于交通部門來說，電動汽車加上完善的交通基礎(chǔ)設(shè)施將是路面交通部門實現(xiàn)脫碳的重要途徑。在“碳達峰”和“碳中和”的目標(biāo)指導(dǎo)下，純電動汽車和燃料電池之間的爭論得到了很好的統(tǒng)一，我國新能源汽車也進一步堅定了戰(zhàn)略方向。長期來看，二者最終將超出汽車行業(yè)本身，成為智慧能源網(wǎng)絡(luò)中不可或缺的一部分，長期共存。

　　產(chǎn)業(yè)發(fā)展：技術(shù)創(chuàng)新空間巨大

　　以2001年確立“三縱三橫”研發(fā)布局為始，我國新能源汽車發(fā)展已經(jīng)歷經(jīng)整整20年。以2009年“十城千輛”為起點，我國新能源汽車的市場化推廣也已超過十年，歷經(jīng)了以公共領(lǐng)域示范為主的萌芽期、財政補貼加大和銷量快速增長的成長期以及政策驅(qū)動走向市場驅(qū)動、行業(yè)競爭加劇的調(diào)整期。如今，中國已成為全球最大的新能源汽車單一市場。

　　經(jīng)過三次重要戰(zhàn)略抉擇和長達十年的市場化推廣，我國新能源汽車的戰(zhàn)略方向已經(jīng)基本明確，市場前景也已逐步明晰。但從技術(shù)發(fā)展角度來看，鋰離子電池技術(shù)還有很大的改進空間，燃料電池技術(shù)經(jīng)濟性還有待提高。

　　歐陽明高認(rèn)為，燃料電池技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用將在十年之后，但其不會與純電動技術(shù)在轎車領(lǐng)域構(gòu)成競爭。“以 70MPa的儲氫瓶為例，儲氫瓶、燃料電池發(fā)動機和輔助電池組成的動力系統(tǒng)比鋰離子電池動力系統(tǒng)的體積要大得多，對于注重體積比能量的轎車而言無疑是最大的硬傷。從目前的全球共識來看，燃料電池技術(shù)將主要應(yīng)用于長途重卡領(lǐng)域。此外，在輪船、火車、飛機等非汽車類交通上，燃料電池將擁有更高的市場占有率。”

　　據(jù)歐陽明高介紹，對于燃料電池汽車，當(dāng)前的主要挑戰(zhàn)是氫能技術(shù)落后于燃料電池發(fā)動機技術(shù)。傳統(tǒng)氫能技術(shù)，如堿性電解水制氫、壓縮制冷氫液化等效率偏低，成本偏高，只能作為近中期過渡性方法，液氫方案還涉及加氫站、液氫設(shè)備、液氫運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)，是一個浩大的工程，需要全鏈條科學(xué)技術(shù)的突破。另外，燃料電池的成本會快速降低，但儲氫瓶因為需要使用高強度炭纖維材料，短期內(nèi)并沒有太大的降成本空間。

　　相比而言，已經(jīng)取得階段性突破的鋰離子電池汽車將率先大規(guī)模應(yīng)用。歐陽明高指出，如果與內(nèi)燃機類比，現(xiàn)在的鋰離子電池和燃料電池就像上世紀(jì)二三十年代的汽油機和柴油機，創(chuàng)新的空間還非常大。

　　“在電池安全方面，以前源頭沒有得到有效控制，只能通過在后端的使用過程中去監(jiān)測和控制?，F(xiàn)在鋰離子電池的安全機理已經(jīng)研究清楚，以材料創(chuàng)新來改善電池的本征安全，利用全生命周期無損檢測與預(yù)警提升主動安全，通過熱管理技術(shù)保證電池不起火提升被動安全，三者結(jié)合將解決當(dāng)前鋰離子電池最大的安全問題。”歐陽明高表示。

寧德時代新能源動力電池展

　　此外，電池的使用壽命也已經(jīng)可以通過補鋰技術(shù)得到解決，冬季續(xù)航衰減問題也已經(jīng)有了新的解決方案，可在冬季對電池進行快速升溫(8℃/min)，相比原有陶瓷片加熱和摻雜技術(shù)方案，新技術(shù)擁有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高的優(yōu)勢。

　　純電動汽車的另外一大痛點充電效率問題也已有新的突破。對于續(xù)航600km的車輛目前可以達到充電5分鐘續(xù)航 200km的水平，充電10分鐘續(xù)航400km的快充技術(shù)也已經(jīng)在量產(chǎn)的路上。新技術(shù)的推出將解決長途應(yīng)急充電的問題，與日常家用慢充形成有效互補。“我們目前正在與國家電網(wǎng)合作在高速公路布置‘快充快換綜合站’，推行‘卡車快換、轎車快充’的補能模式，利用綜合站里的卡車備用電池為轎車充電。”歐陽明高指出，雖然行業(yè)比較看好全固態(tài)電池，但鋰離子電池本身的巨大創(chuàng)新空間讓其足以滿足轎車的使用需求。至于未來是否會切換到全固態(tài)電池，目前還 存在很大的不確定性。

　　國際競爭：中國的狀態(tài)和趨勢更好

　　在中國市場的影響下，汽車電動化熱潮一浪高過一浪。大眾、通用、福特等國際汽車巨頭紛紛加速電動化轉(zhuǎn)型，就連一直對純電動汽車不夠重視的豐田也將發(fā)展重點轉(zhuǎn)向了電動汽車。

　　在市場層面，歐洲去年反超中國成為最大的新能源汽車市場，美國特斯拉的銷量也遠超同行，國產(chǎn)后的特斯拉對中國車企形成巨大擠壓。隨著國外政府對電動汽車的重視以 及國際汽車巨頭的持續(xù)發(fā)力，中國新能源車企正面臨越來越激烈的市場競爭。

　　對于中國電動汽車所面臨的的挑戰(zhàn)，歐陽明高并不擔(dān)心：“我們不用畏懼國際巨頭，市場強勢、技術(shù)弱勢的局面在電動汽車領(lǐng)域已經(jīng)得到了根本性改變。中國當(dāng)前的狀態(tài)更好，趨勢也更好。對于電池、電機、電控幾大核心部件的技術(shù)掌握，中國也都已經(jīng)達到了國際領(lǐng)先水平。尤其當(dāng)電動汽車走向智能化以后，或許真能讓中國汽車工業(yè)實現(xiàn)趕超。”

　　按照轉(zhuǎn)型的趨勢來看，汽車最主要的增值部分是數(shù)字化。歐陽明高認(rèn)為，新一輪汽車產(chǎn)業(yè)變革的主導(dǎo)力量將是ICT 行業(yè)，而非傳統(tǒng)汽車行業(yè)。“將來能與中國競爭的或?qū)⒅挥忻绹?，日本和德國更擅長做耐用消費品，在智能化和信息化方面并不占優(yōu)。”

　　但在基礎(chǔ)學(xué)科上，中國與領(lǐng)先國家的差距還很明顯。日本引領(lǐng)著基礎(chǔ)材料科學(xué)，美國掌握基礎(chǔ)軟件和芯片，德國掌握基礎(chǔ)設(shè)備。中國制造從低端走向了中端，但高端制造還沒有實現(xiàn)突破。“例如燃料電池產(chǎn)業(yè)中的質(zhì)子交換膜、離子壓縮機、液化設(shè)備等都掌握在國外手里，全固態(tài)電池與材料科學(xué)關(guān)系密切，中國也與國外存在差距。不過，中國的市場優(yōu)勢是最大亮點，當(dāng)市場走在了前面，就會帶動資本、技術(shù)流入中國。”歐陽明高指出。（王正 李彥 劉小勇 譚晶寶）