想要如期实现碳达峰和碳中和的目标，新能源技术的研发是强有力的支撑。那么新能源具体是指什么呢？新能源对于我们未来的生活会有哪些影响？我国现在面临哪些影响新能源技术升级的瓶颈？中国科学家又提出了哪些解决问题的办法？氢能源又会发挥怎样的作用？我们专访到了汽车动力系统专家欧阳明高院士。
专家介绍
欧阳明高
欧阳明高，中国科学院院士、清华大学教授，校学术委员会副主任，国际交通电动化期刊eTransportation创刊主编。1993年在丹麦技术大学能源工程系获博士学位， 2007－2021年任国家新能源汽车科技专项首席专家，2010－2022任中美电动汽车研究联盟中方首席科学家。先后从事混合动力与电控系统、燃料电池与氢能系统、动力电池与储能系统、电动汽车智慧能源与V2X系统等新能源动力系统相关研究与教学工作。
（本文根据专访内容整理）
什么是新能源？
问：新能源具体是指什么？
答：新能源目前主要是风电、光伏以及二次能源，比如氢能等。我们传统的可再生能源，比如水电也没包含在新能源里，因此并非全部的可再生能源都是新能源，主要是现在正在新兴发展的非化石清洁能源。
问：新能源和清洁能源是一个概念还是两个不同的概念？
答：清洁能源可能包含的范围要更广一点，比如传统的化石能源，其中也有一些是清洁的化石能源，也称为清洁能源。比如天然气，它是清洁能源；甚至还有清洁煤技术等，所以清洁能源可能是更广泛的一个概念，我们可能会用排放的标准来界定它，满足什么样的排放标准，我们就叫清洁能源。
问：我国在新能源领域的资源现状是怎样的？
答：我国其实新能源资源是很丰富的，因为国土面积大，在西部有大片人口稀少的沙漠干旱地区，开发得也不够。
光伏发电 图片来源：人民日报
如果按照年光照2200小时的标准，我国2／3的地区都满足标准，适合发展光伏。利用1％的国土面积，就可以安装30亿千瓦的光伏。另外我国的房屋面积也非常大。我国房屋满足装光伏条件的屋顶大概有250亿平方米，如果按照70％来装的话，可以装20亿千瓦的光伏，此类资源量在全世界也是最大的。
就风电而言，陆地风电加上近海100米高度以内的能装资源量大概是30亿千瓦。虽然风电不如光伏多，但也足够了。预计2060年达到碳中和的时候，我们的风电大约会达到15亿千瓦，集中式光伏大约也能达到15亿千瓦。
风电都是集中式。所谓的集中式，比方说近海风电，以及北部的内蒙古、新疆、青海地区会做一些集中式的风电和光伏。基本上风电光伏集中式的大概有30亿千瓦，另外还会有超过30亿千瓦是分布式的光伏，比方屋顶等。
问：我国在新能源领域具备一定的先天优势。请问在优势转化过程中，有什么可能欠缺或者不足的地方？
答：我国新能源的风电光伏开发，在全世界都处于先进地位，尤其是光伏，差不多全球70％的光伏都是中国做的。另外我国风电机组近年来取得了重大的技术进步，与国际的差距急剧缩小。以前风电基本上都是欧洲的厂商，现在国内大踏步地追赶上来。
总体看中国新能源的资源开发和利用技术，放眼全球并不差，而且表现相当亮眼。但是我们不能盲目自信，需要进一步提高创新能力，以免在下一阶段的竞争中处于被动地位。
海上风电 图片来源：中国能源报
新能源对个人、国家、世界会产生哪些影响？
问：“双碳”目标对新能源的具体要求是什么？
答：中国碳排放的总量净排放大概是100亿吨，如果将100亿吨细分一下，会发现发电大概占了40％，其他非发电的能源活动要占接近60％。
所以在减碳的过程中，我想首先是发电的碳排放要降下来，这就需要发展新能源发电，即风电光伏，但是还有很多领域如交通、建筑，尤其是工业的碳减排完全靠发电也不行。
到2060年碳中和的时候，估计终端电气化接近80％，余下的20％需要其他能源，这部分中百分之十几的能源需求要靠氢能来解决，剩余一些可能就是化石能源。想要实现近零排放以及碳中和，绿色的电占主体，绿色的氢作为补充。
问：新能源要达到一个什么样的效果，才能更加切实的满足国民生活的基本需求？
答：下一步我们肯定要推进绿色智能建筑。比如说我们取暖原先可能用煤，那么现在我们都在煤改电。电从哪里来？我们屋顶铺上光伏。而且我们电动汽车跟屋顶的光伏会结合起来，这样人们的生活就跟原先完全不一样了。同时，整个城市的污染也将大幅降低，这些都会给人们的生活带来幸福感，满足感。未来农村的农具也会是电动。以前化肥是化石能源做的，以后我们可能是用光伏风电发的电制出氢，氢再加上氮就变成绿色的氨。新能源会给我们带来绿色智能的生活方式。
问：我国现在面临哪些影响新能源技术升级的瓶颈？未来又会用什么技术去突破呢？
答：在新能源方面，储能、氢能加智能是现在需要攻克的最重要的技术。
虽然风电光伏已经比较成熟，可以大规模推广，但是由于其波动性，整个电力系统是不平衡的。负载波动，发电波动，为了实现二者的平衡必须要装备储能，目前新型储能技术的研发和推广正处于起步阶段，成本还不够低。除此之外，绿色氢能技术和智慧能源技术还需要进一步成熟并提高经济性。
新型的储能技术包含很多种，其中最重要的两种，一种就是电化学电池储能，目前面临的问题是成本偏高，需要通过技术进步降低成本，其中的关键是延长电池寿命，因为成本计算是单次储存的成本，与循环寿命紧密相关，现在电池大概可以达到5000～8000次，以后可能会达到15，000～20，000次。
我国分布式光伏的量将会越来越大，甚至会超过集中式光伏。今后在东部、中部的经济发达地区肯定要建立大量的分布式光伏，这就需要大量的短周期、分布式储能方式。不同于国外在每家每户的安装家用储能电池，我国的方式可能是电动汽车车载电池储能，我们一般叫车网互动储能技术。随着电动汽车的数量增多，可以与分布式光伏很好配合。估计到2040年，我国电动车数量将达到到达3亿辆，车载电池的总量将会超过200亿千瓦时，只需部分时间用于储能就可以满足要求。
图片来源：人民日报
另外一种是针对集中式的光伏和风电的氢储能。我国在西部地区要建设了大型的风光基地。但风电具有季节性，完全靠电池储能是不够的。传统的解决办法是在大型风光基地旁边建煤电厂作为调节电厂，将来要逐步地减少煤的用量以降低二氧化碳，这并不等于要把火电厂全部去掉，而是要对火电厂进行灵活性改造，在改造的过程中，很重要的一条就是在可再生能源多余时把它制成氢，以此实现储存。当风电光伏不够的时候，再把氢掺烧到煤电厂发电，并逐步的增加掺烧的比例，由此将火电厂的二氧化碳降下来，这种储能方式就是氢储能。氢不仅可以长周期储存，而且仅仅就储存环节而言，储氢比电池储电的成本要低至少一个数量级。当然，氢储能全链条的技术还需要攻关，经济性还需要提高。
电化学储能技术、氢储能技术、电动汽车车网互动智慧储能技术其实都是来解决电网的灵活性以适应新能源的随机性和波动性，以便实现从传统能源向新能源的转型。能源转型既是一次技术革命，又是一个经济模式的全方位转型，不仅会遇到技术问题，还有很多非技术问题，政策问题、理念问题、组织模式、商业模式问题，这些都是我们前进的道路上需要扳开的绊脚石。
问：您预计新能源技术在什么时间会进行大规模的推广？
答：中国现在大致分为两个阶段，一个叫碳达峰，一个叫碳中和。2030年之前是第一个阶段，2030年之后是第二个阶段。上述技术估计在2030年前会实现全方位突破和产业化，2030年之后全面进入大规模推广阶段。这样才能实现2060年碳中和的目标。
同时，碳中和跟中华民族伟大复兴目标在时间上基本上是重合的。能源转型可以说是第三次能源革命。实际上，以新能源为主体的绿色化与以网络和人工智能为基础的智能化就是第四次工业革命的主体。在2030～2060年期间，应该是第四次工业革命的一个爆发期，到本世纪中叶我国能够完成进入完全发达国家行列，实现中华民族伟大复兴的宏伟目标。
问：新能源以及“双碳”对整个世界和人类是不是有更深远更重大的意义？
答：全球气候变化是全人类面临的一个共同挑战，虽然欧洲现在短期好像有点回潮，但是推进能源转型和碳中和的总体目标是没有变的，甚至变得更加激进。我们不能只看表面现象，欧洲的长期计划是要推进可再生能源，甚至很激进的氢能计划。
像德国是以风电为主，要把风电变成氢，德国的碳排放法规、碳税比我国推进的更激进。比如说他们进口关税都是要加碳足迹，现在往欧洲出口电池，如果碳足迹超过标准，欧洲是不要的。而且欧洲的碳税差不多是我国碳税的5～8倍，是很严格的。
另外一个方面就是通过生态文明建设来实现我国的快速转型，由此既可以引领全球的经济发展，也可以引领全球文明的进程。所以我觉得我们现在所说的双碳战略、生态文明思想和“绿水青山就是金山银山”等思想实际上是具有重大战略意义的，我国既可以占据道义制高点，也可以带动经济的转型，实现和平地崛起。我们应该坚定地推行这样的战略。
未来氢能在能源领域将扮演怎样的角色？
问：北京冬奥会投入了800多辆的氢燃料汽车，这是迄今为止在国际赛事中是规模最大的。请问我国为什么会投入如此多的氢燃料汽车？
答：首先冬奥会使用燃料电子汽车具有一定的示范意义，对燃料电子汽车的发展会起到非常大的促进作用。同时因为冬奥会温度低，就实际运行环境而言，燃料电池汽车更有优势，而且燃料电池汽车的技术已经达到完全可以满足要求的阶段。综合各项因素，北京冬奥会期间，我国选择燃料电池汽车作为绿色交通的主要工具。
北京冬奥会使用的氢燃料汽车 图片来源：新华社
问：未来新能源汽车如何解决低温造成的影响呢？
答：现在的纯电动车也在持续改进低温环境的性能，比如说冬天供暖、电池加热等技术，现在都陆续出现。通过使用热泵空调，电动车冬天供暖的能耗会大幅下降，可以有效降低的续航里程减少的问题。另外一个电池的加热，以前车载加热是比较落后的技术，现在可以用电池电机作为一个回路进行加热。还有就是如果充电时温度太低会充不进电，现在开发了充电之前快速升温的技术。
相比之下，如果在纯电路技术还没有优化之前，燃料电池的低温性能相对来说要更好一些，因为燃料电池在零下30摄氏度可以直接启动。燃电池的效率只有百分之五十几，还有一半的能量以废热的形式散发到大气，这完全是可以回收的。
总体而言，燃料电池在冬季运行的性能是不比纯电动差的，具有一定的优势。一个方面，纯电动现在的状态不能令人满意，需要持续的改进。另外一个方面，燃料电池在北方地区冬季环境中会显示一定的优势，虽然优势正在慢慢减小，但是它不会比纯电动差。
当然随着纯电动低温性能各方面的优化和改进，我相信在轿车领域纯电动在未来将更具优势，但是在商用车领域，我认为燃料电池车在北方地区冬季环境长途续航方面会显示一定的优势。至于运行费用就很难说了，因为氢燃料的价格很难估计，每个地方的电费不完全一样，所以从总的运行成本角度，燃料电池是否一定会比纯电动要低，答案是不一定。
所以我们要客观地看待两种技术，既要看到现状，也要看到今后改进之后的状态；既要看到性能方面的情况，也要看成本方面的情况，要进行综合的考虑。
问：可以理解为新能源和燃料电池不是一种竞争的关系，而是相对互补的关系，在不同应用场景下会体现各自的优势？
答：不能说完全没有竞争，二者既是竞争的也是互补的。比如说轿车领域，二者是竞争关系，刚开始国外厂家基本上还是以燃料电池为主攻方向，纯电动轿车主要是由中国引领。究其原因，主要是因为我国在混合动力、燃料电池两种技术门槛都非常高的情况下，发挥了中国电池的基础相对比较好的优势，回避了整车制造和相关基础技术薄弱的弱势，实现了换道超车了。
在初期电池技术并不令人满意，而且电池技术在长时间内都没有获得突破。发达国家曾经做过好几轮的纯电动汽车，20世纪70年代能源危机的时候，美国、欧洲、日本都开发过纯电动汽车，均未能取得突破。这一次锂离子电池出现，基本上就实现了储能电池百年以来的技术革命性突破，这是谁都无法事先预料到的。
在研发过程中，虽然冒了一定风险，但是我们坚定地执行了下去，有两个原因。第一，如果走国外先进汽车发达国家同样的路，我们永远都没有出头之日。第二，中国在手机电池，即锂离子电池工业基础方面并不比国外差。根据中国的国情和技术基础，我们走出了一条独一无二的电动轿车开发之路。
从国家的角度，中国率先实施纯电驱动战略。2009年确定该战略时，正好是全球金融危机之后，中国政府推出4万亿的经济复苏计划，制定了战略性新兴产业的计划，其中就包括了新能源汽车，从此中国新能源汽车开始了以纯电驱动为战略的转型。从2007年到2021年，作为国家新能源汽车的首席专家，我参与并主持了整个规划和具体组织过程，对各个环节是比较清楚的。
经历了大概十几年的时间，我国走到了世界的前列，应该说这一次的成功是党中央和国务院的英明决策，我们在所有的过程中都得到了最高领导层的坚决地支持和战略的引领。比如说新能源汽车从示范到真正的大规模产业化的一个转折点，就是2014年，这一年，习主席指示新能源汽车是中国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。从此中央和各级政府推出了各种各样的政策，使得新能源汽车开始异军突起。
问：在利用氢能的过程中，如何安全地利用它进行一个储存运输过程？
答：氢安全是大家很关注的一个话题。这次冬奥会的示范，我们团队最担心的也是氢安全，为此专门建立了国际氢安全专家咨询委员会，来帮助我们把关。氢安全、氢泄露等问题，一般不会出现在车上，主要是出现在运输、加注过程中，因为国外也有先例，所以我们比较担心的是加氢站和氢气的运输。
北京冬奥会布置了十几个加氢站，而且第一次采用了70兆帕，即700个大气压的高压氢瓶，对方方面面技术的考核是非常认真的。除了加氢站，车本身也有保障，高压气瓶都放置在车顶，在上车之前都经历了严格的国家认证。另外氢瓶上有安全阀，一旦超压会打开。在加氢站储存和从制氢厂运到加氢站过程有全过程安全监控，迄今为止中国氢能发展过程还没出过事故。
问：您认为氢能在未来会推广开来吗？
答：氢能在未来碳中和、新能源革命中占有重要的战略地位。第三次能源革命发展出的一个重要的能源载体是氢。能源资源最终要在终端应用，它需要一个中间载体，例如柴油、汽油、电、氢等，其并不是能源资源而是能源的载体，或者叫做二次能源，可以把能源变成动力。
作为新一代最重要的燃料，氢占有重要的战略地位。除此之外就是电，电会占主体。只要电能解决的，当然用电去解决，但是电解决不了的问题，就必须要用氢，氢不仅用途很广，而且产业链很长。
集加油、充电、加氢为一体的综合站 图片来源：南方周末
问：有人说氢能是21世纪的终极能源，您如何评价这种观点？
答：从能源的角度出发，很难说氢是终极能源，其本身属于二次能源，与电一样。如果从一次能源角度出发，氢本来就不是一次能源，更谈不上是终极能源。
如果现在可再生能源发展起来，再下一步第四次能源革命可能会到来，届时能源可能是来自核聚变。但是终端还是电气化和氢，不会有太大变化。如果说氢是终极燃料是有可能的。因为最终就是电，然后氢作为补充，如果说氢是一个新型燃料的载体，它可能会永远存在下去，从这种意义上讲，似乎有一部分道理。但如果说氢是终极能源，会很容易误导人们，所以我一般不主张用终极能源的概念。