2024.3.20長城工程科技論壇130

面向新質(zhì)生產(chǎn)力的前沿科技展望：新能源歐陽明高.edu習(xí)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。

我

們要順勢而為、乘勢而上，以更大力度推動我國新能源高質(zhì)量發(fā)

展

，為中國式現(xiàn)代化建設(shè)提供安全可靠的能源保障，為

共建清潔美麗的世界作出更大貢獻(xiàn)。能源轉(zhuǎn)型歷程與中國新能源革命面向新質(zhì)生產(chǎn)力的前沿科技展望：新能源◆新能源前沿基礎(chǔ)技術(shù)高比能鋰電池氫能燃料電池光伏疊層電池◆新能源系統(tǒng)集成技術(shù)電動汽車(全固態(tài)電池、全自動駕駛)車網(wǎng)互動(以車網(wǎng)互動為核心、房車能路云)綠色氫能(零碳能源系統(tǒng))新型儲能(前面三個的集成：氫能、電池、車網(wǎng)互動)◆新能源革命前景展望高比能電池□

2022-2025年：高鎳三元等正極，

石墨和硅碳負(fù)極，發(fā)展新型電解液和添加劑，實現(xiàn)車規(guī)級單

體

350

Wh/kg的目標(biāo)□

2025-2030年：

高鎳三元、富鋰

正極和高硅、金屬鋰負(fù)極，液態(tài)

電解質(zhì)或固態(tài)電解質(zhì)(二者其一

或二者都行),實現(xiàn)車規(guī)級400

Wh/kg

的目標(biāo)口

2030-2035年：

高鎳三元和富鋰錳正極、鋰金屬負(fù)極和固態(tài)電解

質(zhì)、金屬/空氣及鋰硫材料體系的成

功

應(yīng)

用，

實

現(xiàn)車

規(guī)級500

Wh/kg

的目標(biāo)低成本電池口磷酸鐵鋰、鎳錳酸鋰、磷酸錳鐵

鋰及其與三元摻混口低成本鈉離子電池、Zn/Al

電池和

其他金屬空氣電池體系等4■

中

國

動

力

電

池

材

料

體

系

研

發(fā)

與

產(chǎn)

業(yè)

化

發(fā)

展

趨

勢能量密度AWh·kg時間/年2023202520302035電池安全實驗室：學(xué)校本部●國內(nèi)第一例電動汽車火災(zāi)發(fā)生后成立電池安全實驗室；●2015年率先提出關(guān)注三元電池電動客車安全，促成工信部開展安全評估和暫停部分電池裝車；●為制定國家動力電池?zé)崧臃ㄒ?guī)提供技術(shù)支撐，保護乘員安全。電池燃燒量熱電池充放電測試儀2005道材料合成與表征基于模型的電池設(shè)計小型電池試制線

電池?zé)岱治鼍蹜B(tài)噴閥測試系統(tǒng)電池模組/系統(tǒng)熱分析加速絕熱量熱失控測試與表征2022年度(全球唯一)

IEEETransportationTechnologies

Award"ForthecontributionstobatterythermalmanagementIEEETransportationTechnologies

AwardMinggaoOuyangJhuleArtldeReductive

gas

manpulotion

at

earfy

self.heatngstogeersbiesconrolatlebatterythermal

lale8二Joule,2022,6(12):2810-2820.電池安全實驗室：研發(fā)概況2

0

1

1

年

以

來，與全球企業(yè)和研究機構(gòu)開展動力電池安全技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，轉(zhuǎn)移及橫向項目金額超過1億元

◆2011年以來，發(fā)表電池安全SCl論文超過300篇，他引22906次，ESI高被引36篇，4位全球高被引科學(xué)家◆

2022年10月，應(yīng)邀成為國家儲能電站安全監(jiān)控平臺專家委員會主任單位，國防特種裝備電池安全測試與咨詢單位；H定到NatureEnergy,2022,7:808-817.Joule,2018,10(2):2047-2064.-=Criginand

regulationcfcaygen

redox

instabilityin

highvoltage

batterycathodes鑫凳…Joule,2020,4(4):743-770.Joule

odmhTherma

Runaway

of

L

thium-lon

Batter

eswthoutIntenalShon

CreutRefeMirgaingTherma

Runavay

of

Uthim-lonBalleriesomeJouleDTest0o100Lengthtime.800sSurtacetnnerSutace-BackHeight1000-90-20

0

0

80

電池?zé)崾Э剡^程電池安全技術(shù)動力產(chǎn)品開發(fā)數(shù)學(xué)建模特性分析

機理研究熱失控誘因熱失控發(fā)生熱失控蔓延—Cel

1—Cel

2—

Cel

3—

Cel

4—

Cel

5Cel

6主動安全與智能電池本征安全與固態(tài)電池被動安全與安全電池應(yīng)用*模型機理rept

Tape

Tnpeo

0

00

00

Time/s機內(nèi)短路不當(dāng)充電瓶t0x

+001400Sutace-FrontTmnp,c電針利鵝athode剛

久A被動安全管理：電池系統(tǒng)先進熱管理設(shè)計——發(fā)明了電池系統(tǒng)分模式量化建模技術(shù)◆不同模式采用特定的物理方程，全面建立電池系統(tǒng)熱失控蔓延模型◆以特征f(T1,T2,T3)查表來簡化產(chǎn)熱運算，模型計算效率提升近20倍根據(jù)仿真，發(fā)現(xiàn)電池殼體有兩處是高危位置，660℃。·系統(tǒng)煙氣流動仿真：仿真結(jié)果eionTime

5.842的Solution

Time

5.842

(s)So/ution

Time

5.842

(s)olation

Time5.842N主動安全監(jiān)控：研發(fā)電池領(lǐng)域首個面向電池時序數(shù)據(jù)的大規(guī)模預(yù)訓(xùn)練模型PERB1.0PERB1.0基于50

GWh

數(shù)據(jù)訓(xùn)練，參數(shù)量達(dá)1

億BatchesofMultiple

BatteryPERB1.0

#v

loss明

創(chuàng)|loss2最長預(yù)警時間EneodaDacserEmeedtdngSampledVeciwK

Neeeupdate'θ.updateManfUacanstnuctadDataTask1Meanlrput

DataAsmallamountof

battery

data技術(shù)

領(lǐng)先以

e.CopyFarameters健康狀態(tài)評估誤差率早期壽命預(yù)測誤差率Update

Parameters

のTask3Task2綜合故障識別率Fine-tuningv

lossupdate誤差率Semplet

Vecsr

K

NulseaoemeeDataleput

Datt=bsddngZthcader9主動安全監(jiān)控：

基于大規(guī)模預(yù)訓(xùn)練模型PERB,開發(fā)了AIBops(AlforBatteryOperationandService)系統(tǒng)

直接覆蓋超過2000種電池類型，實現(xiàn)大規(guī)模、多類型電池全周期安全運維和智能服務(wù)，已在全國大規(guī)模推廣應(yīng)用全國30+城市實現(xiàn)業(yè)務(wù)落地80萬輛新能源汽車20000+充電樁器三

-A

些!

#e200MWh+

儲能平臺

規(guī)模電池安全預(yù)警次數(shù)電池服務(wù)規(guī)模電池檢測次數(shù)數(shù)據(jù)量10反應(yīng)X:

正負(fù)極氣體之間

的串?dāng)_反應(yīng)概豆

NOLC?Joule

2018

3反應(yīng)W:

正負(fù)極固體物質(zhì)

之間的交換hensT?反

應(yīng)I:負(fù)極與電解液反

應(yīng)生成還原性氣體RedicigGasGenerafiancmmeUoule2022本征安全機理：

揭示300瓦時/公斤高比能量高鎳三元811電池?zé)崾Э厝^程機理反應(yīng)V:

正極固相反應(yīng)

CO?

,

固氣液反應(yīng)O?

產(chǎn)生反應(yīng)VI:

反應(yīng)正極氧和

電解液反應(yīng)產(chǎn)熱觸發(fā)于斤

FNano

Energy

2019NatureCom.20

2Joule2018T?T2主要性能性能提升原因潛在應(yīng)用優(yōu)勢高安全性采用無機不可燃電解質(zhì)

熱穩(wěn)定性好簡化系統(tǒng)安全防護設(shè)計減少電池系統(tǒng)布局約束高能量密度可以采用雙極板結(jié)構(gòu)兼容金屬鋰等高容量正負(fù)極提升電池模組能量密度最大可提升2倍并有可能降低制造成本高功率特性固態(tài)電解質(zhì)的離子跳躍輸運機制，離子電導(dǎo)率和鋰離子遷移數(shù)高提升快充性能匹配電動汽車需求好的應(yīng)性-30~100~C寬，固態(tài)電解質(zhì)不凝固不氣化簡化冷卻機構(gòu)拓寬電動汽車應(yīng)用場景材料選型范圍廣電壓窗口寬耐高電壓穩(wěn)定性好減少界面副反應(yīng)拓寬正負(fù)極材料選型范圍降低原料成本及資源緊缺風(fēng)險■高比能鋰電池■

全固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池，具備安全性高、重量/體積能量密度高等優(yōu)點■有望滿足動力電池發(fā)展過程中不斷提高且相互矛盾的技術(shù)要求，是動力電池的重要發(fā)展方向之一■全固態(tài)電池技術(shù)路線各有利弊，國際上多以硫化物全固態(tài)電池為主要技術(shù)路線放電

，4-

⊙充電正極電解液

隔膜

負(fù)極碰離子溶劑化結(jié)構(gòu)陰離子放

電

…

⊙充電

◎-正極

因態(tài)電解質(zhì)膜負(fù)

極………陰離子框架12參考資料：富士經(jīng)濟報告《2020次世代電池関速技術(shù)·市場の全貌》傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池穩(wěn)態(tài)鋰離子亞穩(wěn)態(tài)錘離子全固態(tài)電池。

材料層級：

硫化物電解質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性差，批量生產(chǎn)難；硅碳負(fù)極體積膨脹大、鋰負(fù)極不成熟等。

界面層級：電極材料-固態(tài)電解質(zhì)的界面相容性，包括界面副反應(yīng)、固-固界面機械接觸和體積變化需要加壓

。

電極層級：高面載復(fù)合電極動態(tài)應(yīng)變條件下的電荷輸運緩慢、機械失效；高電流密度下鋰負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性

。

電芯層級：

環(huán)境控制成本高，等靜壓壓制方式的效率低，電芯做大做厚難，車載工況下電芯性能綜合評估等關(guān)鍵材料過波金屬溶出不可迎

相變正極：氧氣釋放，顆粒

開裂，不可逆相變■

全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化科學(xué)技術(shù)難題研究格失度Lit-實發(fā)機械穩(wěn)定性SEI負(fù)極：體積膨脹大，庫倫效率低電芯性能電壓倍率增加動力性固態(tài)電解質(zhì)：空氣穩(wěn)

定性差，電壓窗口窄電荷輸運動力學(xué)緩慢電極/電解質(zhì)界面空間電荷層界面副反應(yīng)復(fù)合電極HgHo中間相Cs,P機械失效網(wǎng)態(tài)電解安全性耐久性循環(huán)收SEaN/格壓

針

利藏粒磚裂4

量積誠里物/v數(shù)控破裂孔潤形成Cxn,ceMu-/u電

極內(nèi)短路時間過熱15

Ah容量350

Wh/kg能量密度2025400

Wh/kg>

200

℃熱箱-40

℃~120

℃高性能全固態(tài)電池歐陽明高苑士工作站四川新能海汽車創(chuàng)新中心全固態(tài)鋰離子電池15

AhSEVC2028500Wh/kg2030600

Wh/kg寬作■高比能鋰電池■

2024年1月21日，歐陽明高院士牽頭，多名院士專家，多家領(lǐng)軍企業(yè)、知名高校、研究機構(gòu)，以

及多個地方政府聯(lián)合發(fā)起，建立了中國全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺

(CASIP)■■■|·00■第二步：

研發(fā)燃料電池發(fā)動機，燃料電池電堆外協(xié)(已突破)■第三步：了研發(fā)燃料電池電堆，燃料電池膜電極外協(xié)(已突破)■-第四步：

研發(fā)燃料電池膜電極(已突破)

燃料電池基礎(chǔ)材料外協(xié)◆歐陽明高團隊建立了氫能燃料電池的技術(shù)體系，開發(fā)出國內(nèi)首輛燃料電池城市，◆

牽頭2008北京奧運燃料電池客車示范和2022年北京冬奧會氫能示范.第一步：

研發(fā)燃料電池混合動力系統(tǒng)與控制，發(fā)動機外協(xié)(已完成)2005年

2013年

2015年

2018年

2020年動力系統(tǒng)

發(fā)動機

電

堆

膜電極剝洋蔥模式IHHIH高度集成化、模塊化設(shè)計：節(jié)省空間、便于維護，降低維護成本120kW

150kWIH80kW◆自主研發(fā)燃料電池發(fā)動機，功率覆蓋30kW-240kW,零部件國產(chǎn)化率達(dá)100%,成果受到總書記檢閱。自主研發(fā)電堆：

-35℃低、-40℃低30kW

50kW

60kW60kW

80kW

100kWH240kWI200kW300kW壽命指標(biāo)膜電極電位循環(huán)10萬圈OCV測試1

0

0

0

小

時單電池單電池耐久驗證

加速因子制定

工況循環(huán)測試電

堆臺架加速驗證：8000小時壽命目標(biāo)：

40000小時◆

高石墨化提升載體穩(wěn)

定性◆

介孔空間限域提升鉑

納米顆粒穩(wěn)定性◆

大

幅

面高速熱質(zhì)均勻

傳輸流場設(shè)計與加工◆電堆高

一

致性裝配與

密封技術(shù)◆

基于柔性傳感技術(shù)的水

熱狀態(tài)觀測方法，開發(fā)

自適應(yīng)水熱管理技術(shù)，

保持電堆水平衡。預(yù)測電堆剩余壽命，實時向系統(tǒng)發(fā)送操作條件需求，實現(xiàn)長時間尺度

健康管理◆

燃料電池科技攻關(guān)重點

—

—

性能衰減解決方案“膜電極-電堆-系統(tǒng)”跨尺度壽命提升策略>操作條件實時調(diào)整>

水熱管理>

健康度管理膜電極及關(guān)鍵材料

燃料電池電堆實施方案>

催化劑、載體多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計>三相界面調(diào)控>

多堆一致性>

面內(nèi)一致性調(diào)控策略干濕循環(huán)5萬圈高

1009℃燃料電池系統(tǒng)Dwbub◆燃料電池科技攻關(guān)重點

—

—

全生命周期智能管理規(guī)劃階段

立項階段

開發(fā)階段

引入期

成長期r()Analysis失效診斷操作參數(shù)自適應(yīng)調(diào)節(jié)Design設(shè)計開發(fā)智能化自動設(shè)計Manufacture生產(chǎn)制造制造工藝自動尋優(yōu)Prediction壽命預(yù)測SOH

評估與視情維護基于先進傳感技術(shù)高精度解耦極化過程打造“會說話的電堆”基于機器學(xué)習(xí)的非線性壽命預(yù)測

實時辨識電堆SOH

并制定維護方案極板加工與密封工藝自動尋優(yōu)

高一致性電堆裝配工藝自動尋優(yōu)基于代理模型快速迭代

尋找最優(yōu)設(shè)計參數(shù)成熟期衰退期1.MNM2

一雷Narist*n0Unde

the

Oame

Wnder

thelnd2.DatabasCanstrectian■氫能燃料電池◆推進氫能燃料電池領(lǐng)域國際合作國際氫能燃料電池協(xié)會International

Hydrogen

Fuel

Cell

Association·

截至2022年7月，會員單位總數(shù)達(dá)72家，

覆蓋11個國家

和地區(qū)?！?/p>

會員單位覆蓋氫能及燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈；·

企業(yè)占比72%,科研院所和社會組織占比28%ROYoTA

x

-

EG

HONDA

BOSCH

Garrett

BALARD

Q=H

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7

N

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力RBvsss2022年6月30日，由中國汽車工程學(xué)會、佛吉亞集團、中石化、上汽集團、現(xiàn)代汽車、豐田汽車及英美資源集團等共同參與發(fā)起成立的國際氫能燃料電池協(xié)會第一屆會員大會暨第一屆理事會一次會議，

在北京成功召開，歐陽明高當(dāng)選首屆理事長。國際氫能燃料電池協(xié)會lnternstlonatHyarogenFuetcellAesociation第一屆會員大會暨第一屆理事會一次會議eAmdee第一屆會員大會暨第一屆理事會一次會議

協(xié)會會員情況1918:

波蘭科學(xué)家Jan

Czochralski

發(fā)明了一種單晶硅

生長方法1905:

愛因斯坦提出光量子假說1883:

美國發(fā)明家

CharlesFritz

創(chuàng)

造了第一個有效的硒太陽能電池1976:

美國RCA實驗

1980:

美國特拉華大學(xué)

室發(fā)明世界上第一研制出世界上第一塊薄

塊非晶硅太陽能電膜電池

(Cu?S/CdS),池，效率2.4%效率10%2022:

我國隆基綠

2022:太陽能電

能突破硅異質(zhì)結(jié)電池效率達(dá)到47.6%

池效率世界紀(jì)錄，

(多結(jié)太陽能電

達(dá)到26.81%

池，聚光條件)2006:

美國科學(xué)家首

次讓太陽能電池轉(zhuǎn)換

效率突破40%(多結(jié)太

陽能電池，聚光條件)1994:

日本三洋公司

研制出p-a-Si:H/i-a|Si/n-c-Si

異質(zhì)結(jié)太陸

能聲油效20.02009:日本科學(xué)家利|

用有機金屬鹵化物鈣|

鈦礦研制出鈣鈦礦電

池，效率3.8%1960:

美國Hoffman|

iElectronics公司將|

單晶硅電池效率提

升到了14%2023:阿卜杜拉國大學(xué)突破鈣

鈦礦/晶硅疊層電池記錄，達(dá)到33.7%1954:“美菌頁樂實驗室制造出了世界

上第一個硅p-n結(jié)，

效率6%1985:澳大利亞

新南威爾士大學(xué)

第一次將晶硅電

池效率提升至20%1994:磷化鎵銦/

砷化鎵太陽能電

池化轉(zhuǎn)換效率首

次突破30%1958:NASA

發(fā)射

了第一顆太陽能

供電衛(wèi)星——先鋒一號1873:英國工程

師

WilloughbySmith

在硒中發(fā)現(xiàn)了光電導(dǎo)效應(yīng)1973:美國特拉

華大學(xué)第一次將

光伏發(fā)電應(yīng)用在

建筑上1839:

法國物

理學(xué)家

EdmondBecquere1

發(fā)現(xiàn)

光伏效應(yīng)2020:

鈣

鈦礦品硅疊層

電池效率達(dá)

到29.1%2012:

鈣

鈦

礦電池效率提升至9.7%光伏電池技術(shù)發(fā)展歷程2023:鈣鈦

礦太陽能電

池效率達(dá)到

26.1%1962:

第

一

輛太陽能載

客汽車誕生PPlei*mnns,ri8cmmains趙*0--F1*Gs汽=-當(dāng)前技術(shù)變革→TOPCon電池HJT電池BC

中臺技術(shù)三代

技術(shù)一代技術(shù)鋁背場電池(

基

本

淘

汰

)PERC電池2.5代

技術(shù)e鈣鈦礦/晶硅疊層電池目前最高效率33.9%

理論效率>40%淘汰技術(shù)當(dāng)前技術(shù)當(dāng)前市場占有率：

PERC:85%發(fā)展技術(shù)當(dāng)前市場占有率：

HJT+TOPCon:13%30%28%26%24%22%20%18%HBC

電油TBC電池HPBC電池◆光伏電池技術(shù)變革路線圖第一次

技術(shù)變革電池效率未來技術(shù)二代

技術(shù)2015202120102023下制備路線與互聯(lián)層優(yōu)化光學(xué)與電學(xué)性能優(yōu)異導(dǎo)電光致相編析拉伸應(yīng)力與壓同類鹵素離子聚合應(yīng)力結(jié)晶動力學(xué)調(diào)控AX+BX?→ABX,到入糖意中用

析制工要等應(yīng)力改善化學(xué)交聯(lián)覆火

應(yīng)力料鏡■光伏疊層電池■

下一代硅鈣疊層電池構(gòu)型、特性與關(guān)鍵問題電極電子傳輸層鈍化/阻擋層鈣鈦礦層空穴傳輸層互聯(lián)層晶硅底電池]4I售級礦頂電明的店合量品副底電池3T何法礦頂電滿復(fù)合E/品建底電池leerf疊層電池面臨

的主要問題：◆

晶格匹配◆

帶隙匹配◆電流匹配◆界面復(fù)合缺陷鈍化體缺陷

表面(晶界)缺隨2D碼試暗屬斯酸硫鈍化聚合物添加劑物建供化，場體

化等等鈣鈦礦/晶硅疊層電池的關(guān)鍵科學(xué)問題與常見解決方案號試礦頂電也(寬帶除)品硅底電池(窄帶院)-0

…○…0

-0缺陷--為載流子復(fù)合提供位點未配位離子

反位缺陷

空位缺陷頂電

池(

寬

帶

隙

吸

收

高

能

光

子

)

與

底電

池

對

光

譜

吸

收

互

補供低礦質(zhì)電池復(fù)合屬品底電池常見疊層電池構(gòu)型Wavelength

(nm)離子遷移LJ2T1.

襯底UV清洗設(shè)備2.TCO-NiOx

磁控濺射一體機

3.C60

蒸鍍設(shè)備4.疊層濕法鈣鈦礦狹縫涂布設(shè)備

5.疊層濕法鈣鈦礦退火設(shè)備6.C60

蒸鍍設(shè)備7.鈣鈦礦蒸鍍設(shè)備8.SnOx

原子層沉積系統(tǒng)9.銀電極蒸鍍設(shè)備10.雙工位手套箱11.測試設(shè)備試制疊層電池樣品，轉(zhuǎn)換效率超過硅基水平2024.06~08鈣鈦礦實驗室交付和調(diào)試寫2024.02設(shè)備和工藝流程確定相關(guān)設(shè)備和工藝流程持續(xù)進行文獻(xiàn)閱速與梳現(xiàn)交流學(xué)習(xí)2024.0;歐陽明高團隊鄂爾多斯新能源研究院鈣鈦礦/晶硅疊層光伏電池實驗室2024.12在關(guān)鍵科學(xué)問題上提出創(chuàng)新點2024.05試制鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)疊層電池樣品(包含面向硅鈣疊層電池的多條工藝路線：兼容不同面積的溶液法、物理氣相沉積法)更衣室

1293m2通日熟悉工藝流程與設(shè)備商企業(yè)合作，熟悉疊層工藝m*sm手2000m2

明

mrim

cm

南—2400—

—004—單重Pe**JeCM1521貨物緩沖通道6.15m25隔大-2423mmam地?zé)?ALD3500翻

塌

指暫存間

20.60m2磁控演射

2鈣

鈦

礦

潔

凈

實

驗

室284.81m2測試室鐘410263182600種GM1521MIO2I機H*面向新質(zhì)生產(chǎn)力的前沿科技展望：新能源◆新能源前沿基礎(chǔ)技術(shù)高比能鋰電池氫能燃料電池光伏疊層電池◆新能源系統(tǒng)集成技術(shù)電動汽車(全固態(tài)電池、全自動駕駛)車網(wǎng)互動(以車網(wǎng)互動為核心、房車能路云)綠色氫能(零碳能源系統(tǒng))新型儲能(前面三個的集成：氫能、電池、車網(wǎng)互動)◆新能源革命前景展望■電動汽車GasolineDieselEngine氫燃料電池動力系統(tǒng)：燃料電池發(fā)動機+電池系統(tǒng)+電機系統(tǒng)+電控系統(tǒng)機電混合動力系統(tǒng)：內(nèi)燃發(fā)動機+電池系統(tǒng)+電機系統(tǒng)+電控系統(tǒng)鋰離子電池動力系統(tǒng)：電池系統(tǒng)+電機系統(tǒng)+電控系統(tǒng)MotorElectronics油電混合

動力汽車可外接充電氫能燃料

電池汽車電-電混合電池組變通路純電動車Fuel

cellBattery內(nèi)m氨瓶控國家：國家新能源汽車核心研發(fā)團隊：從“十一五”開始，團隊負(fù)責(zé)人連續(xù)三個五年計劃擔(dān)任國家新能源汽車重點科技專項首席專家；5次向中央最高領(lǐng)導(dǎo)層當(dāng)面匯報我國新能源汽車研發(fā)進展，提出發(fā)展建議(見某著名企業(yè)22023

年國慶節(jié)晚10點經(jīng)濟大講堂)國際：新能源汽車國際合作牽頭團隊：2011~2021牽頭中美清潔汽車聯(lián)盟，與美國國家實驗室和一流大學(xué)聯(lián)合開展前沿基礎(chǔ)研究國防：國防特種新能源動力支撐團隊：將新能源技術(shù)擴展應(yīng)用與特種電動車輛、特種水下運載工具、特種飛行器新能源汽車動力系統(tǒng)(2001~2021):

推動我國新能源汽車革命，為中國新能源汽車國際領(lǐng)先發(fā)揮了技術(shù)引領(lǐng)作用電動底盤系統(tǒng)集成多合一Sic電機控制器高集成度二合一電氣拓?fù)浠宓妆P電機控制器原理圖高轉(zhuǎn)矩密度電動輪清華面向2030年，全固態(tài)電池、輪轂電機、滑板底盤均將在電動乘用車產(chǎn)業(yè)化彎扭解耦構(gòu)型減速驅(qū)動電動輪當(dāng)前滑板底盤搭載團隊原創(chuàng)彎扭解耦構(gòu)型電動輪，系統(tǒng)

方案兼顧轉(zhuǎn)矩密度提升與承載可靠性◆高槽極數(shù)電磁方案◆8層內(nèi)定子波繞組工藝◆高極對數(shù)Halbach陣列轉(zhuǎn)子◆A

樣機轉(zhuǎn)矩密度超過業(yè)內(nèi)最

前沿電機，面向量產(chǎn)迭代中電機重量峰值轉(zhuǎn)矩

(15s)團

隊

水

平業(yè)內(nèi)

前

沿21.6kg

29.85kg850Nm

700Nm轉(zhuǎn)矩密度

39.4Nm/kg23.5Nm/kg電池、控制器、電動輪一體冷卻高轉(zhuǎn)矩密度外轉(zhuǎn)子直驅(qū)輪轂電機基于輪轂電機的滑板底盤針對滑板底盤定制化設(shè)計強化散熱，提高

峰值功率專屬電池快速

加熱功能國產(chǎn)碳化硅

模組■電動汽車清華-異科能源超充系統(tǒng)研發(fā)及示范極速補能是未來趨勢，自主研發(fā)了下

一代480kW三大核心亮點功能，已開始在全國規(guī)模化落地。智能超充系統(tǒng)，具備“無析鋰快充、冬季脈沖加熱、配儲自增容”---

●

吉林長春智能超充站(450kW)河北

冬奧會智能超充示范(360kW)四川宜賓智能制造基地(籌建)規(guī)劃產(chǎn)能3.6GW脈沖加熱每分鐘7℃湖北武漢殼牌充電站商用超充(360kW)超/快充樁出貨槍數(shù)228北京北汽藍(lán)谷智能超充站(450kW)功

率>350干瓦5分鐘充

200公里電

壓

800V落地場站5個服務(wù)車次1180029■電動汽車清華-智鋰物聯(lián)智能化換電重卡技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化電池安全監(jiān)控和運維平臺總成重量：1.25t換電電池系統(tǒng)：1.25t換電底座：Ot能量密度：160Wh/kg云：大數(shù)據(jù)云控平臺總成重量：2.45t換電電池系統(tǒng)：2.13t換電底座：0.315t0.26t+0.055t(水冷機)邊：云控BMS

終端安全控制指令\云端標(biāo)定指令算力超強，生命周期云端管理實時控制指令算法云端協(xié)調(diào)，自適應(yīng)邊緣計算，冗余安全保護總成重量：2.54t換電電池系統(tǒng)：2.21t換電底座：0.33t能量密度：136Wh/kg電池資產(chǎn)管理平臺算力算法較弱，實現(xiàn)基礎(chǔ)保護端：傳統(tǒng)BMS換電機構(gòu)換電電池BMS運算數(shù)據(jù)通訊高頻數(shù)據(jù)傳輸廣義車網(wǎng)互動概念·V1G:

單向有序充電，僅改變汽車充電時間/速率(例如中午吸收多余太陽能，負(fù)載平衡);

·V2G:

包含反向功率流，可以提供局域微網(wǎng)和配某著名企業(yè)的多種尺度靈活性調(diào)節(jié)功能；·

V2X:

車與車之間供電，樓宇供電，負(fù)載緊急供電，家庭備用電源等；實現(xiàn)V2G

的前提是電動車在停止運行時要通過雙向充電樁與某著名企業(yè)聯(lián)接，如果用換電模式，車載電池的儲能功能難以發(fā)揮車網(wǎng)互動需要用戶、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，還具有推動新能源發(fā)展的綠色效益。V2BV2B(Vehicle

to

Building)樓宇供電V2XN2meV2H

V2H

(Vehicle

to

Home

家庭備用電源V2mG(Vehicle

to

microgrid)局域微網(wǎng)供電”V2L(Vehicle

to

Load)負(fù)載緊急供電V2G(Nehicle

to

Grid)配某著名企業(yè)V1G(單向有序充電)V2vVehicle

to

Vehicle))量V2eV1GV2L31>①V2H:

與家庭分布式光伏協(xié)同(農(nóng)村地區(qū)典型場景)>②V2B:

城市樓宇和停車場互動，集群后可參與V2G>③V2mG(AC):

配合小型火

電機組和可再生能源單元>④V2mG(DC):直流微網(wǎng)系統(tǒng)，集群后可參與V2G>⑤快充站V2G>⑥換電站V2GG500

kV220

kV110

kV中壓配電變電站低壓配電變電站10(6.3)/0.4kVAC◆

某著名企業(yè)接口：城市低壓配網(wǎng)(居民區(qū)等)和

中壓配網(wǎng)(高速路等)◆聚合方式：多個居民區(qū)、多個樓宇、多個

場站、多個充電樁等都可聚合成虛擬電廠V2mC32小型風(fēng)電V2mGV2V智慧能源與車網(wǎng)互動技術(shù)應(yīng)用場景⑤V2G分布式發(fā)電單元③V2B停車場智慧樓宇V2G低壓配某著名企業(yè)中壓配某著名企業(yè)

力

子變換器快充站換電站V2V?V2G◆

車網(wǎng)互動智慧能源軟件平臺技術(shù)車

輛

出

行

預(yù)

測

引

導(dǎo)

(

與自動駕駛相結(jié)合)

負(fù)荷監(jiān)測預(yù)測平臺：設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測預(yù)測與安全預(yù)警傳感數(shù)據(jù)融合A與Al預(yù)

測能源交場服務(wù)平臺：價格機制設(shè)計影響設(shè)備的可調(diào)度狀態(tài)負(fù)荷聚合與虛擬電廠平臺：可調(diào)設(shè)備在

一定范圍的集總管理信息平臺層能量管理、負(fù)荷聚合與虛擬電廠、數(shù)

據(jù)監(jiān)測與預(yù)測、電能量市場交四大平臺通訊和網(wǎng)關(guān)層微網(wǎng)控制器、能源路由器、邊緣網(wǎng)關(guān)

等通訊終端功率/能量設(shè)備層光伏、風(fēng)電、儲能、電動汽車、建筑

負(fù)荷等能源終端能量管理平臺：設(shè)備間的能量流動管理價格機制，影響設(shè)備

和虛擬電廠的狀態(tài)形成虛擬電廠，

連接輸配電系統(tǒng)可調(diào)的能量聚合能■車網(wǎng)互動光伏+儲能+車網(wǎng)互動+智慧能源場站/園區(qū)示范工程視貿(mào)北章低學(xué)件化有單有任公司68824t的24民4#R公

820

21

44在成在取具《體足年的成日(E

米日

)

風(fēng)

日

中

1@深圳：首個規(guī)?；妱悠嘨2G示范@深圳：深圳高技術(shù)創(chuàng)新中心V2B

項目建筑柔性擴容有序充電+V2G、

樓字節(jié)能、

柔性擴容、輔助某著名企業(yè)服務(wù)電力市場交易接入VPP

聚合平臺，接受電

力交調(diào)度指令，參與需求響應(yīng)光儲充放直流微網(wǎng)240kW

共直流母線V2G樁光伏+儲能+V2G+

直流負(fù)荷規(guī)模化V2G

運營15臺15kW

的V2G

樁車網(wǎng)互動規(guī)?；?jīng)濟性驗證|綠電消納光伏+儲能+V2G,多能互補促進綠電消納、降低增容費用能耗精細(xì)化管理園區(qū)能耗精細(xì)化管理能量協(xié)調(diào)控制與智能源荷預(yù)測輔助服務(wù)全周期碳核算，參與廣東省輔助

某著名企業(yè)服務(wù)與綠電交易能效優(yōu)化可視化用能動態(tài)感知，數(shù)據(jù)挖

掘分析與多維立體展示@義烏：智慧低工業(yè)碳園區(qū)V2mG

項目@天津：零碳V2G

場站示范打造@佛山：愛旭光儲充放一體化光伏工廠1AI優(yōu)化降本增效

全周期多能協(xié)調(diào)融入車網(wǎng)互動，投資成本降低6%

多能互補智能管控，實現(xiàn)”車主@福田供電局，大規(guī)模車輛入網(wǎng)、綠色交通先行示范項目可調(diào)負(fù)荷接入虛擬電廠，收益約3.5元/度電示范性低碳建筑園區(qū)智慧能源管理解決方案行業(yè)微網(wǎng)群去中心式綠電交項目新一代低碳場站智慧能源管理解決方案17年IRR

由5.84%提升至9.11%-場站-某著名企業(yè)“多邊收益最大化需它=1創(chuàng)新平臺名稱依托單位首席專家住房城鄉(xiāng)建設(shè)部質(zhì)量評定工

程技術(shù)創(chuàng)新中心某著名企業(yè)(牽頭單位)、中某著名企業(yè)、深圳市房屋安全和工程質(zhì)量檢測鑒定中心、北京科技大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、哈爾濱

工業(yè)大學(xué)、河北某著名企業(yè)、廣西壯族自治區(qū)建筑科學(xué)研究設(shè)

計某著名企業(yè)2住房城鄉(xiāng)建設(shè)部智慧低碳建

筑工程技術(shù)創(chuàng)新中心深圳某著名企業(yè)研究院(牽頭單位)、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部料技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心、深圳市建設(shè)科技促進中心、深圳市龍崗區(qū)住房和建設(shè)局、某著名企業(yè)科工集團有限

公司、某某著名企業(yè)某著名企業(yè)

某著名企業(yè)歐陽明高3住房城鄉(xiāng)建設(shè)部智能建造工

程技術(shù)創(chuàng)新中心某著名企業(yè)工某著名企業(yè)(牽頭單位)、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心、東南大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、某著名企業(yè)、某著名企業(yè)、蘇州柯利達(dá)裝飾股份有限公

司邱奎寧4住房城鄉(xiāng)建設(shè)部生態(tài)與園林

工程技術(shù)創(chuàng)新中心中某著名企業(yè)(牽頭單位)、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化

發(fā)展中心、北京林業(yè)大學(xué)、北京環(huán)丁環(huán)保大數(shù)據(jù)研究院、蒙草生態(tài)環(huán)境(某著名企業(yè)、某著名企業(yè)5住房城鄉(xiāng)建設(shè)部燃?xì)夤こ碳?/p>

術(shù)創(chuàng)新中心同濟大學(xué)(牽頭單位)、上海市燃?xì)夤芾硎聞?wù)中某著名企業(yè)，某著名企業(yè)、中國市政工程某著名企業(yè)秦朝葵■車網(wǎng)互動

建立國內(nèi)首個車網(wǎng)互動與房-車-能-路-云智慧能源系統(tǒng)國家級創(chuàng)新中心一、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部科技創(chuàng)新平臺(工程技術(shù)創(chuàng)新中心)20/30MPa長管50/90MPa站內(nèi)儲罐35/70MPa車載氫瓶液氫槽車1-2MPa

大型球罐20MPa

鹽井液氨LOHCHCOOHMgH2高壓氣氫深冷高壓氣氫液氫物理吸附&并網(wǎng)2直連/離網(wǎng)2微網(wǎng)/儲能堿液PEMECSOECAEM無膜電解光解◆綠色氫能技術(shù)鏈長、環(huán)節(jié)多、應(yīng)用廣、復(fù)雜度高。液氫氣化脫附液氨容器LOHC容

器管束車液氫槽車液氨槽車/

船燃氨船燃?xì)?氨車管道常規(guī)物流箱式貨車氣氫增壓氫儲能：電力氫發(fā)電氨發(fā)電氫動力：交通水

電可再生能源氫原料：化工

氫冶金

儲存某著名企業(yè)轉(zhuǎn)儲轉(zhuǎn)換制氫運輸應(yīng)

用FC發(fā)

電風(fēng)

電光

伏化工FCVA

cD

cA

c面向近中遠(yuǎn)期應(yīng)用，清華團隊面開展三種電解水制氫研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化(AEC\PEMEC\SOEC

)清華堿液制氫設(shè)備TsinghuaAlkalineHydrogenProduction

Equipmen清華PEMEC實驗平臺Tsinghua

PEMEC

Platform清華SOEC實驗平臺TsinghuaSOECPlatform質(zhì)子交換膜電解

(PEMEC)固體氧化物電解(SOEC)堿性電解

(AEC)氫舟”制氫系統(tǒng)搭載云帆“單片及電堆首創(chuàng)標(biāo)準(zhǔn)化可拓展帶壓電解單片技術(shù)首創(chuàng)插片式帶壓電堆技術(shù)首

創(chuàng)單片電壓檢測cvM融合狀態(tài)預(yù)測技術(shù)首創(chuàng)制氫系統(tǒng)在線軟件升級OTA首創(chuàng)制氫系統(tǒng)單片12小時內(nèi)現(xiàn)場升級首創(chuàng)制氫模塊氣體純度實時檢測與控制技術(shù)首創(chuàng)無線智能氫泄漏傳感技術(shù)首創(chuàng)綠電制氫大系統(tǒng)控制方案清華-海德團隊研發(fā)的電解水制氫系統(tǒng)——氫舟高效原準(zhǔn)化插片式電堆智能數(shù)字化云平臺安全海德氫安全科技當(dāng)心照電負(fù)載(用戶側(cè))Hz

LHz化?RE水通間2蒸發(fā)器散熱器膨脹閥電能氫

氣熱水(相對)

一冷水(相對)

—高紙海得

SENSOR

20…

二

=云概——根準(zhǔn)制塞單片-<24h90%氫能熱電聯(lián)供發(fā)電站FielCalStpterey

Pone

Pent發(fā)電·最歷清華團隊開發(fā)分布式氫儲能系統(tǒng)：光伏+制氫+燃料電池?zé)犭娐?lián)供堿性電解制氫系統(tǒng)本加氫站

m數(shù)字化云平臺COMPA5SS佛熱管理

(65-55℃)品效熱索系統(tǒng)運氫車/描限4料電液系院某著名企業(yè)(備用)用戶側(cè)壓縮機冷凝思億華通二

延

閥1水

聚

：硝寫tm=000第一代

第二代

第三代

第四代石棉/聚苯硫醚織物隔膜

多孔隔膜

陰/陽離子交換膜離子溶劑膜通道尺寸：100μm-500nm

150nm

5nm

<1nm熊夠純水運行能否差壓離PH環(huán)塊發(fā)展?fàn)顟B(tài)發(fā)展?jié)摿Α坛墒焐虡I(yè)廣品H?geration/mg實驗室階段中hcm√實驗室階段中，高en中◆以物質(zhì)傳輸通道微觀尺寸變化為核心的制氫膜技術(shù)迭代運行條件厚度面電阻盤金屬催化劑第二代

多孔隔膜30%KOH,80C

500um0.25Ω/cm2不需要第三代陰離子交換膜5%KOH<100um0.14O/cm

2需要0.065%@1000mA/cm2含有陽離子基團聚合物第四代離子溶劑膜

24%KOH,80℃<100um0.17Q/cm2不需要0.05%1000mA/cm2含有親水基團聚

合物氧中氯濃度離分子材料

聚砜Current

density

/mAcmPBI離子溶劑膜與Zirfon多孔隔膜性能對比Emdency"1%Cellpotential/V√

其①抑制負(fù)荷波動

平滑功率輸出有利于某著名企業(yè)的調(diào)度風(fēng)電光伏集中式發(fā)電②火儲聯(lián)合調(diào)頻提高火電廠爬坡能力

提高調(diào)度指令的跟蹤能力火電廠發(fā)電④黑啟動分布式小型光伏/風(fēng)光互補發(fā)電發(fā)電側(cè)③

調(diào)

峰④系統(tǒng)備用：旋轉(zhuǎn)備用/非旋轉(zhuǎn)備用

⑤

減少配某著名企業(yè)投資某著名企業(yè)側(cè)①削峰填谷②配電系統(tǒng)擴容③

應(yīng)急供電④

V2G某著名企業(yè)穩(wěn)定支撐用戶側(cè)頻率穩(wěn)定ZP→CDZg電力系統(tǒng)對各類儲能技術(shù)需求①調(diào)頻(有功功率)

②調(diào)壓(無功功率)③提高新能源消納通信機房、數(shù)據(jù)中心工商業(yè)居民V2G五、電動汽車成為用能，儲能并回饋能源終端；四大集成式智慧能源系統(tǒng)光-儲-充-換-放一體化、

光-儲-充-放-氫一體化車-能-路-云一體化、

房-車-能-路-云一體化五大單項新能源核心技術(shù)一、向可再生能源轉(zhuǎn)型(尤其是光伏與風(fēng)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);四

、發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；氫能中的綠氫儲能

(長周期儲能，如火電廠燃煤替代)、

儲能中的電池儲能

(中周期儲能，如電化學(xué)儲能電站)、

智能中的智慧儲能

(短周期儲能，如車網(wǎng)互動是儲能)?？牡谌?/p>

工業(yè)革命新經(jīng)濟模式如何改變世界

非安院求安據(jù)建大院集中項有康內(nèi)表出金AROaNRC*T*通過新能源技術(shù)的系統(tǒng)整合滿足儲能需求三大主流電力靈活性技術(shù)■新型儲能清華《新能源動力系統(tǒng)》團隊科學(xué)研究-技術(shù)開發(fā)-創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)生態(tài)布局動力電池與電化學(xué)儲能系統(tǒng)1.電池?zé)崾Э嘏c熱蔓延2.智能電池與智能管理3.新體系與全固態(tài)電池氫燃料電池與電解綠氫系統(tǒng)1.PEMFC/PEMEC2.SOFC/SOEC3.堿性電解與氫儲能智能動力與智慧能源