ouymg@2020年中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)化進入規(guī)?；A段習主席提出“碳達峰”“碳中和”雙碳戰(zhàn)略習近平主席自2020年9月提出：“中國力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值、2060年前實現(xiàn)碳中和”。2024年3月習主席指出：我國能源發(fā)展仍面臨需求壓力巨大、供給制約較多、綠色低碳轉(zhuǎn)型任務(wù)艱巨等一系列挑戰(zhàn)。應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，出路就是大力發(fā)展新能源，要順勢而為、乘勢而上，以更大力度推動我國新能源高質(zhì)量發(fā)展。第一次能源革命第二次能源革命(柴薪向煤炭)(煤炭向油氣)美國超越英國英國超越荷蘭新能源天然氣石油煤炭木柴新經(jīng)濟模式如何改變世界4大集成技術(shù)、3大共性技術(shù)五大單項新能源基礎(chǔ)技術(shù)(新能源1.0:分開發(fā)展)一、向可再生能源轉(zhuǎn)型(尤其是光伏與風電);二、集中/分布結(jié)合式系統(tǒng)，建筑變?yōu)槲⑿桶l(fā)電廠；三、氫氣，電池等儲能(存儲間歇式能源)能的60%五、電動汽車成為用能，儲能并回饋能源終端；四大協(xié)同式智慧能源系統(tǒng)(新能源2.0:融合發(fā)展)一、車-能-路-云一體化(交通)二、源-網(wǎng)-荷-儲一體化(電力)三、光-儲-氫-熱一體化(工業(yè))三大共性的關(guān)鍵集成技術(shù)(新能源2.0:融合發(fā)展)一、氫能與綠氫儲能(長周期儲能，如火電廠燃煤替代)二、儲能與電池儲能(中周期儲能，如電化學儲能電站)三、智能與智慧儲能(短周期儲能，如車網(wǎng)互動式儲能)清華新能源動力系統(tǒng)團隊研發(fā)歷程2021-:深化新能源應(yīng)用基礎(chǔ)研究、推動新能源技術(shù)革命，支撐中國新能源產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢電池儲能-綠色氫能-智慧能源氫燃料電池與電解綠氫系統(tǒng)2.固體氧化物共電解與合成燃料3.堿性電解系統(tǒng)與膜電極4.氫儲能與氧安全中國換電重卡聯(lián)盟三位一體研發(fā)體系清華車輛電池安全實驗室清華-豐田燃料電池聯(lián)合研究中心中美電動汽車國家級聯(lián)合研究中心鄂爾多斯新能源研究院智能動力與智慧能源系統(tǒng)1.分布式驅(qū)動系統(tǒng)與特種動力2.鈣鈦礦疊層電池與光伏安全4.車網(wǎng)互動與智慧能源系統(tǒng)5.風光氣儲車與零磁能源系統(tǒng)動力電池與電化學儲能系統(tǒng)2.主動安全與智能型電池3.本征安全與全固態(tài)電池4.超大容量電池儲能系統(tǒng)電池產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新平臺中國電動汽車百人會車網(wǎng)互動伙伴行動V2G——車網(wǎng)互動(車能互動)背景與意義車網(wǎng)互動成為城市已有配電網(wǎng)在不斷增加的風電光伏比例下解決充電容量的關(guān)鍵路徑◆電動汽車保有量大幅上升必然倒逼充電行為從無序充電到有序充電再到雙向充電車網(wǎng)互動◆電動車停止運行時通過雙向充電樁與電網(wǎng)聯(lián)接，通過能源互聯(lián)網(wǎng)調(diào)控，可以實現(xiàn)低谷充電高峰放電5-05V2G——車網(wǎng)互動(車能互動)背景與意義電動汽車將充電免費甚至成為賺錢工具、純電動將占據(jù)市場絕對主體地位用戶、企業(yè)、地方政府共同參與構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)平臺，三方都有收益，還能推動新能源市場發(fā)展；國家四部委全國城市級車網(wǎng)互動示范工程今年在上海等全國9個城市正式開展。V1GV1GV2XV2BV2mGV2mG(單向有序充電)電動汽車充電過程的析鋰反應(yīng)是導致汽車起火事故和電池循環(huán)衰減的主要誘因(V2G避免析鋰)電動汽車無規(guī)律的充放電工況導致析鋰檢測困難；利用車能互動的電流激勵，大幅提升析鋰檢測精度電池處于無規(guī)律動態(tài)放電工況；1狀態(tài)估計孔孔.f,68,+K,開路電壓析鋰檢測電壓A車能互動過程，甚于狀態(tài)估計的在線析鋰檢測結(jié)果eTime/0△e49008cyfcng07%Le*-0caTin4/A2會8000二63△20to在線析鋰檢測算法對不同電池具有普適性Lpa4Ep32Lpa3JD0客量烹減宰1%Eje41OEp42ODp44C安墾衰成率1%電池安全與壽命管控舉例：V2G多工況下電池衰減建模與控制車能互動雙向脈沖——動力電池壽命調(diào)控與健康保養(yǎng)的新手段(存在調(diào)頻無損區(qū))Time02弛豫/反向電流預加熱提升溫度，強化Li+輸運SphericalSphericalLiplatingLiplatingCracks5Non-dostructive2NoFR90DendriticLIplating0.5Litree●GrNCM●LI鋰離子電池存在容量“無損/改善”的雙向工況區(qū)間電池安全與壽命管控舉例：V2G調(diào)控全氣候電池熱管理全氣候車網(wǎng)互動電池管理算法，精細化熱管理、提升收益減小低溫衰減(雙向脈沖用于全氣候電池熱管理)低溫工況40-a二soC,調(diào)頻時長，環(huán)境溫度，申報容量寒冷環(huán)境中，脈沖加熱可使工作溫度提升30度衰減大幅減小外理多段脈沖加熱安全經(jīng)濟二二0.120.060.120.063C—2C+Pulseedheat0eay0eay從嚴重衰減改善至接近無損LLTim_電動汽車長期參與電網(wǎng)服務(wù)獲取收益與電池壽命聯(lián)合優(yōu)化(日歷壽命改善、循環(huán)衰減加大、總體改善)與一日兩充的無序充電工況(電池循環(huán)在90%-100%與一日兩充的無序充電工況(電池循環(huán)在90%-100%SOC區(qū)間)相比，V2G雙向穩(wěn)定性服務(wù)收益用戶收益用戶獲利=穩(wěn)定性服務(wù)收益-用戶獲利=穩(wěn)定性服務(wù)收益-電池衰減+用戶便利度例如：充放電工況每日多放電14kWh,20kWh分別減小了13.8%,10.2%的電池哀減.呂0G-2kWh-8kWh-14KWh結(jié)合日歷壽命(與擱置SOC區(qū)間相關(guān))和循環(huán)壽命的關(guān)系，EV在合適SOC區(qū)間參與V2G反而有望減緩電池老化，延長電池壽命。V2G——車網(wǎng)互動(車能互動)的技術(shù)體系價格機制，影響設(shè)備和虛擬電廠的狀態(tài)出行與負荷的監(jiān)測預測平臺(價格機制，影響設(shè)備和虛擬電廠的狀態(tài)傳感數(shù)據(jù)融合與AI預測能源交易與市場服務(wù)平臺(城市級):負荷聚合與虛擬電廠平臺(區(qū)域級):能量管理平臺(場站級):連接輸配電系統(tǒng)設(shè)備間的能量流動管理能量可調(diào)的能量聚合信息平臺層通訊和網(wǎng)關(guān)層V2G——車網(wǎng)互動(車能互動)的技術(shù)體系anakammfhaietardwteerieeew主網(wǎng)側(cè)一次和二次調(diào)頻等(車難參與)傳輸穩(wěn)定性控制(車難參與)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制多車/多包能量控制與利潤分配策略電力電子-電池耦合特性控制電池雙向工況下的電池EIS在線診斷基于電力市場的潛力測算和互動機制電網(wǎng)潮流分析與遠距離輸運互補系統(tǒng)協(xié)調(diào)性控制與能量管理虛擬電廠功率上報與經(jīng)濟性博弈策略充電樁構(gòu)型/新型電機控制器設(shè)計全氣侯雙向互動經(jīng)濟性優(yōu)化全生命周期雙向無損互動算法V2G下的電力系統(tǒng)碳排放計算季節(jié)性可再生能源消納與互補微電網(wǎng)系統(tǒng)容量配Y空間調(diào)度和用廣行為激勵充電樁選址布局與用戶出行/充電行為影響配電與聚合商V2G——車網(wǎng)互動(車能互動)的應(yīng)用與推廣⑥換電站V2G低壓配電網(wǎng)配電網(wǎng)配網(wǎng)(高速路等)◆聚合方式：多個居民區(qū)、多個樓字、多個場站、多個充電樁等都可聚合成虛擬電廠⑥換電V2G②V2B停車場220kV中壓配電變電站①V2HV2G——車網(wǎng)互動(車能互動)的應(yīng)用與推廣以2025全國城市車網(wǎng)互動為起點，2030年后將逐步成為中國分布式儲能的重要載體儲能電池規(guī)模03億輛9ZRV202220252030200億kWh2億輛80億kWh固定儲能電站容量20億kWh20402035205020402035◆◆2050年，電動汽車保有量至每天消費總電量相當。140億千瓦時?！綦妱悠噷﹄娋W(wǎng)功率支撐的能力可達到29~35億千瓦，約為的一半。綠電：隨著各種儲能的規(guī)?；l(fā)展，預計2030年開始進入可再生能源消費為主體的新能源3.0時代2024~2030年平均每年風電光伏裝機增加約2.7億kW,2030年風光發(fā)電總裝機量將超過30億kW;(2023年和2024年分別新增2.9億和3.7億kW、2025年1-5月新增2.68億kW,2024-2030平均2.7億千瓦具有可行性)按照2030年風電光伏總裝機量達到30億kW,風電光伏發(fā)電量預計達到4.5萬億kW·h左右，按照國家電網(wǎng)預測2030年全社會用電13.3萬億kW·h,則可再生能源發(fā)電量占比將超過50%DSP(CPVLPYCPVLPYof0wH可再生電力可再生電力煤電1no01c0二c0nC2oooEV:隨著綠電逐步成為電力消費主體，電動汽車成為真正的而且能效最高的新能源汽車◆電合成燃料使用端不◆電合成燃料使用端不需要建立新基礎(chǔ)設(shè)施，然而在生產(chǎn)端仍將需要建立大量基礎(chǔ)設(shè)施；燃料2.9~3.6kg獲，需要建大型碳捕集及利用設(shè)施，如果使用煤化工產(chǎn)生的二氧化碳，則不是碳中和燃料；實現(xiàn)2050年成為商用燃料的目標，電合成燃料交付成本應(yīng)約為每升1美元。從油井到油箱WT從油箱到車輪TIW電池可再生能源風能太陽能生物質(zhì)電解池電解永制氫氣態(tài)或液態(tài)燃料HC思興生物燃料電機電力電池電池燃料電池AiAi00油箱1油箱發(fā)動機和變速箱年NOx排放零PM排放等HKC樺放零NOx樣放零PM擠放零影響CO'udddprstopotdsuryW動力總成BEV汽車FCEVEV:基于可再生能源的乘用車能效比較——電動汽車遙遙領(lǐng)先，性價比最高氫能20202050100%可再生電能直接電動化20202050100%可再生電能氫能20202050100%可再生電能直接電動化20202050100%可再生電能20202050100%可再生電能PTL(汽油)20202050100%可再生電能76%76%76%二氧化碳空氣捕捉和FT合成運輸、存儲與加注94%89%72%能源生產(chǎn)效率充電基礎(chǔ)設(shè)施電池充電94%94%95%95%55%氫電轉(zhuǎn)化54%DC/AC95%95%電機效率95%95%36%30%77%81%33%42%20%22%TRANSPORT&ENVIRONMENT.Electrofuels?Yes,wecanifwe'reefficient[R]Transport&Environment,2020.高速公路光伏廊道高速公路光伏廊道景觀提升制加氮站光伏車棚超級快充光伏廊道HH2出光狀影區(qū)族茫內(nèi)信家多#一制氯系統(tǒng)站內(nèi)壓縮租貨用車載儲電動乘4350〔瓦-1飛瓦快充同體15電站空氣然隊康中演電操下家的麻熱九摩5電站續(xù)航200-5在風光資源豐富地區(qū)發(fā)展零碳能源系統(tǒng)—一實現(xiàn)新能源汽車上游供應(yīng)鏈全鏈條低碳化零碗產(chǎn)業(yè)跑場景基T娜多賠員汽播零住購，孵化感-10家量的情業(yè)業(yè)，酒的量V業(yè)餅+要闖時部建立產(chǎn)基基于哪事斯區(qū)優(yōu)勢，集或10余家4態(tài)企業(yè)，發(fā)展沁儲·角/換-年-云(光狀沒噸，印籃樓編，卡，無人站駛，智磨娘),圓向來率嚴大的市空明(每年700億以上)·開放新盟105380U利1300活動麻，計劃年戶清1000-2000臺新續(xù)】K取，G灣形成15億元以上戶魚，閱形動產(chǎn)業(yè)路上下企業(yè)形哦100億元以上年產(chǎn)怕鯤·開為年動林下防限T控駛車，W期15億元以上產(chǎn)館.·π為大帶銨帆憶電系的廣期上的市黑增模。以蘋軸幅+鄂實城料-的旅合雨勿柿式,在本地型d2107以上·構(gòu)規(guī)模城人的兜人駕駛示區(qū)，造形度1042以上的礦山院源運維+020Z以上的送聯(lián)篩規(guī)模。零破哲趨中心場景福于鄰與修斯能漂均氣續(xù)憂協(xié)，發(fā)票%-儲-氯-踏-☆一體化零螺智博中心，愿溝市*快透增長的督博中心沖遇暢年300億以上)。開發(fā)辨算中心零陽師系晚，加地力系垮，電味立國內(nèi)抽個面分面零碗黏即中心智慧障系坑。發(fā)戚斷能海人工暫解疫術(shù)，包結(jié)智敏能量優(yōu)化籃理從納，新能施考軟件系編，智算中心智院運幢系統(tǒng)研究牌回的己域職合萬W數(shù)據(jù)。輝噌情騙物臨2026年計劃肆戰(zhàn)檔個四分口事防韌算中心在風光資源豐富地區(qū)發(fā)展零碳能源系統(tǒng)——實現(xiàn)新能源汽車上游供應(yīng)鏈全鏈條低碳化40 400-13.7%-27.8%-34.0%-46.6%-80.2%-67.5%-64.9%-73.6%-99.2%電動生產(chǎn)濕法物理法電池生產(chǎn)綠電直連濕法物理法電油生產(chǎn)綠電直連濕法物理法2020年2030年電力結(jié)構(gòu)下2050年電力結(jié)構(gòu)下100%綠電綠車用磷酸鐵鋰動力電池全生命周期碳排放下降趨勢上半場中場