“芯片短缺、電池漲價、充電難”成為2022年開年中國乃至全球新能源汽車產業(yè)的熱門話題和現實挑戰(zhàn)。這種狀況,何時才能改善?
3月26日,中國電動汽車百人會副理事長、中國科學院院士歐陽明高在百人會論壇上發(fā)表了演講。他論及新能源汽車銷量預期、電池價格和產能上漲、電池技術路線演進和目標標準、理想的充電體系建設等一系列關鍵行業(yè)問題。
他預測:
兩三年后碳酸鋰等原材料有可能恢復完全的供需平衡;
2025年中國動力電池產能可能達到3000GWh,而電池出貨量2025年預計會達到1200GWh。產能會大幅過剩;
另外他還表示:
2050年前后,原始礦產資源和回收資源的供給量將達到相當水平;
在動力電池技術演進方面,2025年電池能量密度產業(yè)化目標為350瓦時/公斤,2030年的目標是達到400瓦時/公斤;2035年的目標是達到500瓦時/公斤;
循環(huán)壽命的目標是1萬次,磷酸鐵鋰和三元都有望達到;
能夠支持大功率快充的Chaoji充電標準預計三季度報批;
隨著電動汽車保有量提升,能夠參與電網調峰調頻的電量和功率都非常可觀;
乘用車的碳排放總量預計會在2030年之前提前達峰。新能源車在2030年左右銷量與燃油車基本持平。
01
電池材料預計兩三年后恢復供需平衡
歐陽明高認為,今年電池材料漲價原因一方面是整車需求增長,電池預期走高,(導致)企業(yè)擴大產能、增加儲備;
另一方面,由于另外的影響原因是供給延遲,因為典型的礦石生產的碳酸鋰產能釋放周期是3-5年,鹵水提鋰周期更長,疊加疫情沖擊生產運輸,導致供給延遲所致。
從供應側來看,全球鋰資源經濟可采儲量2005-2010年提升400%,現在全球經濟可采儲量2200萬噸,可裝22.7億輛(以NCM811電池為例,可以生產227TWh動力電池,每輛車100千瓦時電池計算)。且新的勘探量和可采儲量還在繼續(xù)增加。
從需求側來看,恐慌性庫存儲備帶來的需求放大是暫時的,隨著碳酸鋰供應能力的提升,將逐步回歸基本需求面。預計兩三年后有可能恢復完全的供需平衡。
02
預估2025年會出現電池產能過剩
基于產業(yè)投資信息預測,我國電池產能在2023年可能達到15億千瓦時(1500GWh),2025年可能達到30億千瓦時(3000GWh),電池出貨量2025年預計會達到1200GWh。
其中百分之七八十會用于國內市場,還會有百分之二三十出口海外市場。
預估2025年會出現電池產能過剩。
03
2030年之后電池材料回收將形成規(guī)模
預計2025年將有1.25億千瓦時的回收量,2030年之后電池材料回收將形成規(guī)模;2050年前后,原始礦產資源和回收資源的供給量將達到相當水平;
更長期來看,回收資源將逐步完全替代原始資源需求。
04
2025-2035,從液態(tài)體系到全固態(tài)電池
在動力電池技術演進方面,歐陽明高也做了預測。
2025年電池能量密度產業(yè)化目標為350瓦時/公斤(目前不到300瓦時/公斤)。這個階段還是液態(tài)電解質體系,主要包括常規(guī)鋰離子電池材料、固液混合材料、還有鈉離子、未來的鉀離子等液態(tài)電池材料體系。
2030年的目標是達到400瓦時/公斤,全方位實現產業(yè)化。該階段是液態(tài)到固態(tài)的過渡,包括液態(tài)高電壓、厚電極、少電解液;正極高鎳如Ni95,負極硅碳;以及準固態(tài)電池體系。
2030年應該是轉向全固態(tài)電池發(fā)展的一個關鍵節(jié)點。在2030年,他估計國內全固態(tài)電池占比不會超過1%。
2035年的目標是達到500瓦時/公斤,實現產業(yè)化。包括全固態(tài)電池,鋰硫電池以及高容量富鋰錳基材料,而且電壓窗口會提高到5伏。
05
電池壽命目標:一萬次循環(huán)
基于大規(guī)模儲能功能的考慮,電池壽命的要求也會越來越長,目標是一萬次。
歐陽明高把比能量和壽命作為兩根軸,可以看清楚未來多元技術路線:
高比能量和低成本液態(tài)技術路線,正極高鎳三元到富鋰錳基,負極從高比例硅碳到鋰金屬,比能量目標為500wh/kg,但壽命偏低;
液態(tài)折中路線,兼顧比能量、安全和成本和壽命,高鎳正極體系,壽命不降比能量增加50%,或者比能量不降壽命增加3倍以上逼近10000次循環(huán);
基于鐵鋰的高安全液態(tài)路線,成本最低、長壽命可到10000次循環(huán)以上。近年來的研究表面,液態(tài)三元也可以做到一萬次循環(huán)。
06
Chaoji充電標準預計三季度報批
破解充電難,首先充電創(chuàng)新標準要先行。Chaoji是中國首創(chuàng)并主導的一套具有自主知識產權的直流充電解決技術方案,它兼顧過去(可直接匹配現有GB系統(tǒng))、面向未來(350千瓦大功率快速充電,小功率充電直流化與車網互動V2G)、引領世界(與IEC國際標準同步,推動中國企業(yè)走出去,推動國際接口標準統(tǒng)一)。
第一階段Chaoji示范項目已完成:2019年先后在北京等8個城市建成投運大功率充電示范工程。
第二階段Chaoji示范項目今年投運:正在京滬高速建設ChaoJi充電站,預計2022年2季度建成投運。
Chaoji國家標準正在制定中,包括GB/T 20234.4(連接組件), GB/T 27930(通信協(xié)議), GB/T 18487.1(充電系統(tǒng))。GB/T 18487.1和27930已兩輪征求意見,GB/T 20234.4已征求一輪意見,預計今年三季度形成報批。
這一充電標準升級將給超級快充與充換互補和有序慢充與車網互動的發(fā)展帶來巨大機遇。
07
有序充電前景廣闊
隨著電動汽車保有量上升,巨量充電需求必然導致電網供應能力,解決方案是有序充電。
歐陽明高介紹,有序充電與車網互動技術包括單向有序充電V1G、車網能量雙向流動V2G,車聯萬物V2X。
V1G是單向有序充電,如充電放到后半夜用電谷底;V2G是車輛可以反向供電,可充可放,給局域網供電和大電網供電;V2X包括車給車供電、給樓宇供電、緊急供電、家庭備用電源等。
按照中國節(jié)能新能源汽車路線圖,2040年有3億輛新能源車保有量。車輛帶電量規(guī)模與2020年中國每天消費的總電量相當(以65千瓦/輛計算,車載電池儲能容量有200億千瓦時)。
不過,考慮出行需求后,乘用車每日可靈活參與電網調度的平均電量為100億千瓦時。
更為有意義的是車輛的功率調節(jié)潛力。如果雙向充電樁按照功率按照15千瓦計算,根據日出行概率分布,3億輛新能源汽車對電網功率支撐的能力達到30億千瓦左右,甚至高于全國裝機容量的23.8億千瓦。
僅僅有序充電就可以把新能源汽車用電從無序到有序,大幅下降電網負荷。
2030年,電動汽車保有量將達到8000萬至1億輛。歐陽明高預計,到2030年之后,隨著V2G普及發(fā)展,其容量將超過電網的電化學電池儲能容量,在未來的電力系統(tǒng)中電動汽車將與儲能電站共同擔負穩(wěn)定電網的重要責任,并有望成為分布式儲能的主體。
08
2030年,新能源與燃油車銷量持平
2021年,中國新能源汽車產業(yè)已經實現了從成長期到爆發(fā)增長期的過渡,比以前的預測提前了五年。而且電動汽車對我國實現“雙碳”目標的作用已愈發(fā)凸顯。
首先,電動汽車將保障汽車的碳達峰在2030年前實現。歐陽明高的測算表明,2021年電動汽車每公里的碳排放大約為70克,與燃油車每公里170克的碳排放相比,純電動車的排放基本上只是燃油車的40%。
以此為依據并考慮車輛規(guī)模的發(fā)展趨勢,乘用車的碳排放總量預計會在2030年之前提前達峰,峰值低于6億噸。
其次,2030-2035年后,電動車將開始成為負碳排放的單元。
基于車網互動技術(V2G),電動車作為一種儲能裝置實現對風力和光伏等零碳新能源波動電力的儲能,抑制火電廠的碳排放,帶來減排效應,這具有標志意義。
新能源汽車的負碳效果會得到一系列的政策支持方面的利好。
歐陽明高團隊的預測結果表明,燃油車銷量的峰值會出現在2022-2023年,之后燃油車銷量會持續(xù)下降,而新能源車在2030年左右銷量與燃油車基本持平,占汽車總銷量的一半,與中國節(jié)能與新能源汽車技術路線圖的目標大體相當。
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來源:第一電動網
作者:電動汽車觀察家
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