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刘科院士:不靠国家补贴的电动车技术,才有生命力

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科学大师 2021-06-20 09:03

作者|章剑锋

出品|网易科技《科学大师》栏目

新能源汽车的发展被确立为国家战略之后,对于风口的追逐势头显露,越来越多的主体入局造车。放在传统燃油车时代,这是不可想象的事情,因为进入的造车新势力,很多都是外行,此前并没有干过汽车。

国家政策的扶持鼓励,碳中和、碳达峰等目标的实现需要,加之又有特斯拉等新势力在前铺垫蹚路,这许多的因素都有可能促使投资主体纷纷选择入场一搏。

“现在的这些造车新势力,肯定会有一批早晚被淘汰掉的,行业容纳不了那么多主体”,澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学清洁能源研究院院长刘科告诉网易科技《科学大师》,目前的新能源造车热是否有持续性,还很难讲。

刘科被誉为全球知名能源专家,是南方科技大学清洁能源研究院院长、澳大利亚国家工程院外籍院士,此前在美国工作了20余年,曾带领UTC、尼桑、壳牌石油三大跨国公司的工程师团队,耗资上亿美金研发了全球第一辆“车载汽油制氢的燃料电池汽车”。在通用电气工作期间,作为首席科学家承担美国能源部项目,研发一系列技术用于加氢站建设,连续三届担任美国氢能与燃料电池峰会主席。

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在刘科眼里,新能源汽车的发展并不是一片坦途,需要克服许多挑战才能行稳致远,比如动力电池研发及回收、充电站或加氢站等基础设施建设,就是制约着新能源汽车发展的两大命门所在。而这两大命门对应的,是电动车的电池耐候性(指应用于室外经受气候的考验)、污染及安全、技术自主、以及电动车续航里程不行等困扰行业的短板。

刘科喜欢向人们普及一个历史常识,在一百多年前,电动车在美国就已经被发明出来了,而且受到大发明家爱迪生的推崇,但之后的发展却不如燃油车,究其原因,主要是电池的能量密度、回收技术、电动车的量产成本等不如燃油驱动技术和液体燃料的特性所致。

人们在试图突破电池技术的同时,发现了氢能的优越性,比之于锂电池,它无污染、发电效率高、量产成本也低,但氢能最低体积能量密度导致它的存储和运输成为难题, 4-74%的爆炸范围宽度也使它遇到空气在封闭空间内也会发生爆炸,隐患大。至于建设成本上,刘科估算,不计及土地成本,单个加氢站的建设在1500万人民币以上到2000万人民币左右,在全球建设加氢站需要数万亿美元的投资。这也都制约着新能源汽车的快速发展。

中国目前已投入使用的加氢站只有数十个。而中国氢能联盟称,2050年全国加氢站数量将达10000个。图源:中国石化

在去年国家发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中,明确提到,要“鼓励多种技术路线并行发展,支持各类主体合力攻克关键核心技术”,并把纯电动汽车、插电式混合动力(含增程式)汽车、燃料电池汽车列为“三纵”研发布局中,而高强度、轻量化、高安全、低成本、长寿命的动力电池和燃料电池系统成为需要攻关的核心技术。

刘科及其团队这些年根据中国的能源结构和页岩气革命契机,开发了甲醇氢能技术,用甲醇作为氢能载体,解决氢气储运问题。通俗来说,甲醇溶液可以从煤、天然气、太阳能等能源中制取,而甲醇制氢、储氢和运氢,不需要大面积建设加氢站,它的储运技术也比较成熟,能够利用已有的液体燃料基础设施(如加油站等),既降低了成本,也能够化解电动车的里程焦虑和冬天续航短板。

刘科的团队利用甲醇氢能技术,在广州为5G基站做供电示范,据说示范站已经稳定运行6年。他告诉《科学大师》,这类分布式能源技术是通用的,能够替代所有使用柴油机的场景,也可以做成醇氢增程式混合动力,用到车上,实现清洁、便携的绿色发电,也能解决困扰人们的电动车里程焦虑。

刘科给自己的定位是,要为新能源汽车发展赋能。

希望新能源汽车投资步入良性和理性轨道

《科学大师》: 新能源造车领域目前很热,各路人马陆续宣布要造车,怎么看这个现象?

刘科:确实,这个领域看起来有些过热了,我担心出现泡沫。问题就在于,大家是不是真的相信新能源汽车领域存在投资机遇,或者看准了这一领域的技术发展趋势。

资本市场有时候是盲目的,特斯拉现在变成了全球汽车领域市值最大的公司,中国本土也有自己的市值最大的新能源汽车公司。但一定不要忘记,历史往往是在重演的。100年前,美国也有好多造车厂,到现在只剩三家了,规模效应,赢者通吃。同一个道理,到最后鹿死谁手现在还不知道。因为造车成本投入太高了,没有100亿美元你没法玩下去。

如果这真是一个高技术的领域,它的门槛不应该这么低,什么外行主体都能挤进去,连房地产公司都想去分杯羹。有些造车新势力可能并不真正是要造车,而有可能是打着造车的概念想去拿补贴、拿贷款、拿土地。虽然这话说起来未免得罪人,但我希望行业能步入良性和理性的发展轨道,这对大家都有好处。

我们政府的补贴政策和投资政策要相应反思和警惕。你私人公司愿意砸钱造车,你尽管去砸,但政府别拿纳税人的钱去给他们补贴,你私人企业愿意砸钱投项目,赢了是你的,输了也是你的,这就叫市场经济。你判断对了你是英雄,判断错了你就得当韭菜。

但如果政府去砸钱,这个行为面临的不确定性风险又一不样了,砸对了你还好办,一旦砸错了,那就要我们每个老百姓来买单。

《科学大师》: 你同意不同意一个有关于趋势的表述:未来的汽车市场一定是以新能源汽车为主流的市场?

刘科:媒体上说,燃油车再过10年就要退出历史舞台了,这种说法显然是不科学的,而且也不可能。我举个例子,2000年美国时任总统小布什就说了,到2015年以后美国人开的全是氢燃料电池汽车。到现在实现了吗?没有。

我跟你再讲一个例子,现在我们乘坐的这种燃油车,每辆车子上都有一块电池,就是万一燃油车没油了,你启动它用什么电池?铅酸电池,而不是锂电池。现在只有电动车上装的是锂电池。按道理,你这个锂电池技术要是真取得革命性进步了,性价比好了,中国现在一年生产2900万辆燃油汽车,你应该赶紧把这些铅酸电池先换成2900万块锂电池,再进一步去大力推广专门的电动车,去应用到公共汽车上,但是从来都没有。因为这种车换成锂电池,他们是拿不着补贴的,只有放到电动车上面,才能拿补贴。

1858年发明的铅酸电池,到现在研究了100多年,花了上千亿美金的研发经费,这个电池技术进展一直很缓慢,到现在没有革命性的突破,所以任何一个产业的发展,就像人成长一样的,我要先学会爬行,再学会慢慢走,再学会慢跑,再去学马拉松,对吧?

另外,还有一个概念我认为要搞清楚,后面要发展的智能网联汽车,其实不是只有新能源汽车才能往这个方向发展,燃油车也可以成为智能网联汽车。我把燃油车的电池放大一点,把5G通信、导航技术、物联网等科技都用上,照样也是可以的。

当然,今后不管是高档的燃油车,还是新能源汽车,要实现智能网联化,电池的研发是一个永恒的主题,因为都需要性能更好的电池,包括电池的研发和回收。

《科学大师》: 那新能源汽车发展起来,是不是意味着传统的燃油车市场必然会萎缩?

刘科:我想不会的。你的车子如果由烧油换成了烧甲醇燃料,这个车原来所有的部件结构,基本上都可以不用动它,你只是换一种燃料来烧。不同的地方是,你烧什么样的燃料,能源效率会更高的问题,而不是车子本身的构造。

另外,燃油车本身现在也发展出了尾气净化的技术,这种技术的不断发展,帮助燃油车的环保性能也会相应提升,也就是燃油车也可以随着生态发展需要而实现技术进化与迭代,所以很难讲燃油车就一定会被新能源汽车大比例取代。

目前来看,燃油车是没有里程焦虑的,因为跑到哪里都有加油站,而电动车的里程焦虑则普遍存在,开出去往往跑不了太远。如果在电池技术和充、换电基础设施不能取得突破的前提下,凭空设想燃油车会被新能源汽车取代,不太现实。我之前就反复提到过,前一百年在西方国家就已经发展出了电动车,但一百多年以来,电动车却没能在和燃油车的竞争中胜出,反而燃油车一跃成为主流,就在于电池和汽柴油等液体燃料的密度、运输成本、安全性等方面相比,都不如后者。这也是当前发展新能源汽车仍然需要面对的固有挑战。如果这些挑战没有被很好地解决到位,新能源汽车取代燃油车的提法,也还是一句空话。

从我的角度,我不希望大家感觉我是在反对电动车,我的研究,恰恰是在赋能电动车。

电动车续航里程如何提升,是众所关注的技术焦点/图源:视觉中国

政府切莫强推技术路线,要尊重市场的选择

《科学大师》: 对于新能源汽车,现在政府鼓励的是多种技术路线并存并进发展,你认为是纯电好、混合动力好,还是用燃料电池好?

刘科:我个人觉得新能源汽车有各种技术路线,比如说我用内燃机烧绿色的甲醇来发电,这也是新能源的一种。至于说到底哪种新能源技术可以胜出,我想谁都不要过早下结论,让市场去选择,因为市场的选择是公平的,政府不要去强推哪一条技术路线。

政府要做的就是各种赛道上的研发我都支持,但是我不支持产业化,不在市场上给补贴,因为研发你花再多的钱,都是有限的,政府花钱搞科研,在全世界也都是天经地义的事,你慢慢去研发,至于有没有市场,有没有生命力,那就让市场说了算。

产业化你一旦补贴错了,那就是无底洞。我一向认为,不需要国家补贴的技术才是好技术,对需要国家补贴的技术,大家要三思而行。

你不要说现在我就使劲儿往里砸钱,寄希望于某一个东西的突破,或者能出现一个魔术般的储能技术。你使劲砸钱希望它有突破,但未来的技术又有很大的不确定性,很难预测。100年前大发明家爱迪生在电动车上就赌错了,难道今天我们大家比爱迪生还要聪明吗?所以希望政府不要去选择技术,企业选错了他自己破产就行了。

爱迪生与电动车/图片源自网络

《科学大师》: 这些年燃料电池很被看好,有一种说法是氢能源是终极能源和理想能源,是不可或缺的,这也是新能源汽车发展的重点方向之一。作为能源专家,你怎么看?

刘科:终极能源和理想能源这种提法是不对的,首先,氢只是一个能源载体,它本身不是能源。世界上的能源比如气、油、煤、风能、太阳能,这些都是能源。氢是从天然气、太阳能、煤、核电等各种能源中转制过来的一种能源的形式载体。

其次,目前来看,它还不是一种理想的能源载体,虽然它是洁净的,发电效率高,量产成本也低,但它有安全储存的问题,易爆炸,而且运输成本也高,加氢站的建设成本也很高,需要大面积占地。这都是它的缺陷。它的四个“最”(体积能量密度最低的物质、最小的分子、最易泄漏、最宽爆炸范围),我认为技术上很难突破。你这些问题不解决,再砸个上百亿美金还是什么也做不出来。

应该说,燃料电池发电效率高,这是人类追求的方向,也是共识,但是对于汽车来说,车上装一个大的高压加氢罐,这种方式不合适。我们的研究发现,用甲醇这种液体形式把能源储存起来,需要氢的时候可以随时释放,随时发电,也便于运输,能够解决氢能的各种痛点。

《科学大师》: 听你这么说,现在包括燃料电池在内的新能源电动车,在发展上仍然面临很大的技术瓶颈有待解决,这条路并不是外人所想象的那么平坦和美好。

刘科:是的。我想强调一点,电动车包括氢能车,目前在出租车、公共汽车,或者小区内的物流运送车,这都是可以应用的场景,因为它有固定的线路,只要不下地下车库都可以,这些应用场景,也有足够的市场可以让它们去慢慢探索。

但如果想要大面积产业化、商业化,你就需要考虑相应的基础设施怎么建设,尤其是你的电池技术包括电池回收技术发展得怎么样,这从根本上决定了新能源汽车的发展速度。

《科学大师》: 那目前普遍存在的电动车里程焦虑,车子跑不了多远的问题,按现有的电池技术来讲,是可解项还是无解项?

刘科:你今天开燃油车不用担心里程焦虑,是因为到处都有加油站,可以不顾虑车子能开多远。新能源汽车是同样的道理,要解决里程焦虑,你除非有足够的充电桩,或者加氢站,但这都是需要占地的,你不可能无穷大地铺开。像北上广深杭这些城市,哪有那么多地方再让你重建加氢站和充电站?

现在我们已有的充电桩建设,是有问题的,由于市区占地太贵,很多是建设在偏僻的郊区,平均利用率不到4%,北京、上海这种城市,利用率可能还不到1.5%。市中心没地,就往郊区建,建了可以拿补贴,但对实用性往往欠考虑。我就担心充电站和加氢站也这样来建,大家为了充个电加个氢,还得开半小时车子去郊外,来回就一小时,这都是成本。

我认为未来的方向,还是要借助已有的加油站体系,让新兴的技术有一个缓慢的发展过渡。加油站到处都是,人类花了几万亿美金建好的,我们不要因为发展新能源汽车就把它全给废掉,再另花多少万亿去建加氢站和充电站。现在的加油站,你完全可以把地下油桶中某一两桶汽油或柴油改成液体甲醇,这就很便宜了。燃油车可以去加油,新能源汽车可以去加氢,各取所需。现在中国不少城市,很多加油站已经在重新改建,并不难。

这之外,在工作或生活的场所,每个停车位上花点小钱装一个小的慢充桩,这对电网的冲击也不是那么大,你在睡觉或者长时间停留的时候(如上班),就像手机一样,插上就可以充电或加氢。

车上,也可以备有一个“充电宝”,就是在车上装50升甲醇,利用甲醇和水制氢发电,你跑远距离的路程,也可以一边开车一边加氢充电。这都是可以尝试的方向。

特斯拉目前在技术上领先于本土造车新势力

《科学大师》: 你怎么评价中国本土的造车新势力和国外巨头如特斯拉的不同?他们之间有差异么?

刘科:这么多人来造车,真的要实打实来比拼和竞争,无非就是电池技术和电控技术,还有一个数据。但中国的造车新势力,和特斯拉还是有差距的,光电池这一块,性能方面就存在差距。我认为中国的造车新势力目前还拼不过特斯拉,技术上特斯拉是领先的。

我们有些新势力,老实说并没有什么核心的东西,电池都是用宁德时代的或者是比亚迪的,电控系统也是买别人的,数据也都不是自己能够研发出来的。而这些就是特斯拉的创新所在,他们的创新能力还是很强的。像埃隆.马斯克这种人,你不得不承认他是天才型的人物,中国造车新势力在这方面相对就缺乏。

2020年1月,在中国特斯拉Model 3首批社会车主交付仪式上,马斯克即兴起舞。/图源自第一财经

《科学大师》 一个老问题,为什么中国出不了马斯克?

刘科:我觉得是美国那种文化决定的,美国人讲究个人英雄主义,这一点欧洲也拼不过他,前苏联也拼不过他,日本也拼不过他,他们是很特殊的一种创新文化,他们的文化能产生一帮类似偏执狂的企业家。你知道,创新不是所有人都能做到的,创新不能搞群众运动。

有时候我做演讲,在现场就问大家,我说你们都想创新,但是当飞机刚刚发明的时候,你愿意让你的儿子成为第一个试飞的人吗?因为大家都不愿意冒风险,莱特兄弟发明飞机那会儿,大家都质疑比空气重的东西怎么能在天上飞呢?但是就有这种人敢冒这个险。而我们都是羊群思维,都急功近利。中国有多少研究所、多少大学、多少企业,怎么就出不了几个雷军,而像微软研究院就走出了不少的人才,而且都是中国人。

当初李开复和张亚勤在办微软中国研究院,我在上海办GE中国研究院,我们GE也出了很多人,只是在传统工业里边,比如飞机发动机,还有像青藏高原的火车头,医疗的核磁共振,这些都是我们GE的人干的。当时两大跨国公司研究院给中国培养了一大批人。现在这些人在各自的领域里面都成为顶梁柱了。同样是中国人,怎么跑到外企就能出头,在国内企业反而出不了头,这就是文化的不同。

马斯克在上海工厂 图源自特斯拉官微

《科学大师》: 你怎么看特斯拉在中国的发展?尤其是他们进来后,所带来的影响?

刘科:我觉得是一把双刃剑,市场主体多一点,有竞争总是好事情,如果大家是站在同一条起跑线上,利好等同,最后交由市场来选择,这种竞争肯定有利于行业的发展。但是现在特斯拉的车子大降价,据说目标是要降到18万,这就很难有良性竞争。

从成本结构来看,这种价格,特斯拉这么好的车子也没钱赚,根本没有利润,他不光自己赚不到钱,其他中国的同行像理想、蔚来这一下也都挣不到钱了。你想,我是消费者,能花18万就买到特斯拉,我肯定不会花几十万再去买蔚来和理想对吧?那这对中国的新能源汽车市场是什么样的影响?

因为媒体报道特斯拉和上海市政府有对赌协议,他们的降价行为,是不是另有用意:我把销量做上去,先把你们其他竞争对手都干倒。他有贷款、有地,可以靠那些来维持。三年前他们还有100万的车,现在是18万,哪怕你成本再降,也降不到这么低的价格。

当你一台汽车卖18万,这就等于是定位大众化开的车了,高端用户这时候反而不买了,他觉得没档次了。降得这么厉害,只能把它理解成是一种市场策略,否则说不通的(作者注:特斯拉试图在大众汽车市场站稳脚跟,大众化和平民化是其战略转型的一种尝试)。

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责任编辑:王凤枝_NT2541
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