登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
全球能源格局临近大变革前夜
纵观人类历史,文明的进步本质上就是能量输出强度的进步。早期的农业文明,动力以人畜、木柴等生物能为主,输出功率非常有限,还受到土地承载能力的限制,经济只能在低水平不断循环;18世纪工业革命后,随着蒸汽机和内燃机的推广,基础能源变为以煤炭、石油为代表的化石能源,能量密度提升了上百倍,GDP也终于突破了“马尔萨斯陷阱”的束缚,呈现了指数型的增长。目前全球能源结构为原油33%,天然气24%、煤炭30%,核电4%、水电7%和新能源2%,化石能源居于绝对主导地位。但展望未来,我们判断人类能源结构已经到了再次大变革的前夜,石油将有望在30年内被全面替代,以燃料电池为代表的氢能源将成为新的主导能源!
石油时代将被全面替代
农耕文明发展后期面临的最大问题就是,有限的土地资源最终无法支撑人口进一步的增长。化石能源作为不可再生资源,同样面临着资源稀缺性的制约。按照过去20年的消费增速线性外推,全球已探明石油储量只能支撑30年,即使技术进步能将石油寿命再延续几十年,但总还是有用光的一天,相对于人类还要持续至少千年的历史,仍然没有意义。而且考虑到目前勘探程度已经很充分,在发现低成本大油田的概率很低,潜在供给的开采成本会越来越高。这最终也会刺激替代能源商业化的大幅提速,如现在锂电池车的发展就已经如火如荼,因此经济意义上的石油枯竭恐怕还会来的更早。未来谁能全面替代石油,成为新一代的车用燃料就成为非常关键的问题。
燃料电池vs锂电池谁将胜出
目前替代石油车的主流技术路线就是锂电池和燃料电池。燃料电池最大优势就是能量密度高,是锂电池的120倍。但锂电池起步早,商业化程度更高,整车成本也更低,且充电可以利用现有的电网系统,相比燃料电池整个加氢和供氢的配套网络都要从头建设,成本也要更低。因此这两者的竞争核心就是能量密度vs成本的竞争。成本下降是个工程问题,可以通过商业化来解决,而能量密度面对的却是基础科学领域的瓶颈,基本上是无解。因此本质上两者的区别是“道与术”的区别,长期看,燃料电池无疑潜力更大,也最有望成为下一代车用基础能源。
能量密度提升是主线逻辑
人类历史上每一次成功的能源变革,都有一个清晰的主线逻辑,就是能量密度出现数量级上的跃升。如煤炭比木柴高160倍,石油比煤炭也要高2倍。新能源只有具备能量密度上碾压性的优势,才有能力颠覆传统能源凭借着长期发展建立起来的完善的基础网络和工业配套,并逆转其巨大的使用惯性。这也有些类似英尔特创始人格鲁夫在IT领域提出的10倍速原理,即能够成功颠覆的新技术一旦出现,基本就是星火燎原、势不可挡。如汽油车比电动汽车出现要晚20年,早期技术也更为不成熟,但还是凭借着能量密度高的优势,摧枯拉朽般的替代了电动车。
近几十年虽然各国都在大力推广电动车,但其占比依然很低,尚不足1%,核心就在于过往的电动车都违反了能量密度提升这个能源变革的主线逻辑。哪怕是最新一代的锂电池车,其能量密度极值也只有汽油的1/40,行业自然迟迟无法出现10倍速的改进。但燃料电池的出现却彻底改变了这一现状。其以氢气为原料,基础能量密度是汽油的3倍,电动机的做功效率还是内燃机的2倍,实际密度是汽油的6倍,优势明显。而且从人类过去百年的能源进化史看,其本质上就是碳氢比的调整史,氢含量越高,能量密度越高,未来从碳能源转向氢能源是大势所趋,因此采用氢能源的燃料电池无疑更能代表历史发展的方向,最有望成为下一代的基础能源。
机动车性能主要为续航能力、充电/充氢时间、输出功率和安全性等。燃料电池能量密度远高于锂电池,相应电池容量,快充能力和续航里程就具备了天然的优势,即使是和锂离子电池的顶级豪车Tesla相比也是大幅领先。但其功率密度不高,最大输出功率取决于辅助的动力电池系统,相应最高时速和百公里加速指标和锂电池相差不大。为了便于比较,我们下文选取目前主流的2L排气量汽油车,对应45度锂电池车和输出功率100KW燃料电池车作为分析基准。
能量密度比较
锂电池作为蓄电池的一种,是个封闭体系,电池只是能量的载体,必须提前充电才能运行,其能量密度取决于电极材料的能量密度。由于目前负极材料的能量密度远大于正极,所以提高能量密度就要不断升级正极材料,如从铅酸、到镍系、再到锂电池。但锂已经是原子量最小的金属元素,比锂离子更好的正极材料理论上就只有纯锂电极,但能量密度其实也只有汽油的1/4,而且商业化的技术难度极大,几十年内都无望突破。因此锂电池能量密度提升受制于理论瓶颈,空间非常有限,最多也就是从目前的160Wh/KG提高至300Wh/KG,即使达到也只有燃料电池的1/120,可谓输在起跑线上。
体积能量密度比较
燃料电池的原料氢气主要缺点就是体积能量密度不高,现在基本上是采用加压来解决这个问题。按照现行的700个大气压的加压模式,其体积能量密度是汽油1/3。同样跑300公里,燃料电池储氢罐体积为100L,重量为30KG,对应汽油车油箱为30L,但电动机体积比内燃机小80L,总体积相差不大。锂电池车分为三元和磷酸铁锂两种主流技术路线,代表企业为Tesla和比亚迪。三元能量密度更高,但安全性差,需要辅助的安全保护设备,跑300公里所需的两种电池体积分别为140L和220L,重量为0.4吨和0.6吨,都远高于燃料电池。展望未来如果储氢合金和低温液态储氢技术能够突破,燃料电池体积能量密度将分别增加1.5倍和2倍,优势会更为明显。
功率密度比较
燃料电池本质上可以理解为以氢气为原料的化学发电系统,因此输出功率比较稳定,为了最大提高放电功率必须附加动力电池系统,如丰田Mirai就是配套镍氢电池。但作为一个开放的动力系统,其能量来自于外部输入,附加的镍氢电池不需要考虑储能的问题,只要5-8度就能满足需求,对电池寿命的要求也不高,在真实工况下的使用限制很少。锂电池虽然理论放电效率很高,但为了不伤害电池寿命,使用限制很多。在充满电的情况下不能大倍率放电,快速放电只适用0-80%这个区间。即使如此,以5C倍率放电,实验室中的电池循环寿命也会缩短到只有600次,真实工况下会进一步降至400次,如Telsa即使最大功率可达310KW,但实际放电倍率也只有4C。而且锂电池作为能量密度不高的封闭储能体系,高功率放电和高续航里程基本很难兼容,除非大幅提升电池重量。即使Tesla采用了目前能量密度最好的三元电池,其电池组件重量都接近半吨。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星储能网获悉,3月14日,山东省地方标准《锂离子电池储能性能测试及评价规范》(以下简称《规范》)正式实施。该标准是全国首个锂离子电池储能地方标准。《规范》发布于2月24日,由山东省能源标准化技术委员会归口上报,主管部门为山东省市场监督管理局。主要起草单位包括:单位国网山东省电力公司
北极星储能网获悉,3月17日,国家市场监管总局发布关于征求《点火枪安全规范》等26项拟立项强制性国家标准项目意见的通知。其中包含《锂离子电池系统能效限定值及能效等级》标准计划。《锂离子电池系统能效限定值及能效等级》由国家标准委提出,委托全国能源基础与管理标准化技术委员会执行。主要起草
作者:陈峥彭月胡竞元申江卫肖仁鑫夏雪磊单位:昆明理工大学交通工程学院引用:陈峥,彭月,胡竞元,等.基于短期充电数据和增强鲸鱼优化算法的锂离子电池容量预测[J].储能科学与技术,2025,14(1):319-330.DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0686本文亮点:1.仅利用前30分钟充电数据且采样间隔为30秒的数
北极星储能网获悉,近日,贵州大龙开发区北部工业园区的贵州嘉尚新能源材料有限公司年产25万吨锂离子电池正极材料产业园项目二期的厂房钢结构主体已全部完工,项目整体综合完成率达96%左右,现正在做一些收尾工作,室内在进行吊顶装修、地坪硬化等,室外在进行附属设施施工,包含室外管网、室外绿化、
3月19日,湖北省市场监管局关于做好2025年度锂离子动力电池碳计量工作的通知(鄂市监量函〔2025〕44号)。其中提到,全力推进碳计量技术规范体系建设。紧紧围绕锂电池产品全生命周期碳管理需求,着眼企业碳足迹管理中长期需求,协同产业链龙头企业,借鉴相关行业工作经验,系统编制碳计量器具配备及管理、
作者:周洪1,2(),俞海龙3,王丽平4,黄学杰3()单位:1.中国科学院武汉文献情报中心;2.中国科学院大学经济与管理学院信息资源管理系;3.中国科学院物理研究所;4.电子科技大学材料与能源学院引用:周洪,俞海龙,王丽平,等.基于BERTopic主题模型的锂电池前沿监测及主题分析研究[J].储能科学与技术,2025,14(
作者:张文婧肖伟伊亚辉钱利勤单位:长江大学机械工程学院引用:张文婧,肖伟,伊亚辉,等.锂离子电池安全改性策略研究进展[J].储能科学与技术,2025,14(1):104-123.DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0579本文亮点:1.根据锂离子电池热失控机制,总结了在电池部件集流体上最具有创新性的改进方法:将集
北极星固废网获悉,3月4日,为推动再生资源循环利用,规范锂离子电池用再生黑粉原料、再生钢铁原料的进口管理,生态环境部研究制定锂离子电池用再生黑粉原料进口管理要求,并对《关于规范再生钢铁原料进口管理有关事项的公告》(公告2020年第78号)进行修订,形成《关于规范锂离子电池用再生黑粉原料、
作者:刘通1,3杨瑰婷1毕辉4梅悦旎1刘硕1宫勇吉3罗文雷2单位:1.空间电源全国重点实验室,上海空间电源研究所;2.军事科学院国防科技创新研究院;3.北京航空航天大学材料科学与工程学院;4.中国科学院上海硅酸盐研究所引用:刘通,杨瑰婷,毕辉,等.高能量密度与高功率密度兼顾型锂离子电池研究现状与展望[
近日,研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布了《中国锂离子电池回收拆解与梯次利用行业发展白皮书(2025年)》。EVTank数据显示,2024年中国废旧锂离子电池实际回收量为65.4万吨,同比仅增长5.0%,其中回收的磷酸铁锂电池及废料达到40.0万吨,占比继续提升至61.2%,三元锂电池及废料为24.3万吨,
北极星储能网获悉,3月4日,生态环境部公开征求关于规范锂离子电池用再生黑粉原料、再生钢铁原料进口管理有关事项的意见。其中提出,符合要求的锂离子电池用再生黑粉原料不属于固体废物,可自由进口。
据北极星氢能网不完全统计,2025年2月,国家以及各地方共出台16条氢能政策。从国家层面来看,在国家能源局印发《2025年能源工作指导意见》中指出,加强氢能、绿色液体燃料等领域标准供给,稳步发展可再生能源制氢及可持续燃料产业,稳步推动燃料电池汽车试点应用,有序推进全国氢能信息平台建设,稳妥
据北极星氢能网不完全统计,2025年1月,国家以及各地方共出台20条氢能政策。其中,国家级政策就有5条提及氢能,涉及氢能各个领域。此外,氢能免高速费的省份在添一军,河南连续发布两条政策明确了氢货车和电动货车减免高速费的一系列流程。值得注意的是,在北京发布的汽车以旧换新实施方案中也指出氢能
据外媒报道,当地时间3月20日下午1时20分许,韩国蔚山市南区乐天SK能源氢燃料电池发电厂建筑工地在施工过程中突发爆炸,两名工人因面部和腿部二度烧伤被送往医院,目前正在专科医院接受治疗。据当地相关部门透露,爆炸发生时,现场工人称听到“巨响。当时工人正在给一条直径15厘米、长40米的输氢管道进
北极星氢能网获悉,有投资者在投资者互动平台提问和顺电气,贵公司氢燃料电池项目进展如何?氢燃料电池投产了没有?氢燃料电池还是局限于PPT?和顺电气3月17日在投资者互动平台表示,公司已建成氢燃料电池研发实验室和中试产线,具备燃料电池关键部组件、电池堆及系统集成研发和批量生产能力,所开发出
北极星氢能网获悉,近日,国家知识产权局信息显示,深圳市氢瑞燃料电池科技有限公司和深圳市雄韬电源科技股份有限公司联合申请了一项发明专利,涉及一种热能自适应循环燃料电池电堆结构。该专利于2025年3月18日公布,旨在提升燃料电池性能一致性及寿命。专利摘要显示,本申请涉及一种热能自适应循环燃
北极星氢能网获悉,3月5日,北京市生态环境局等7部门联合发布《北京市促进国四及以下排放标准老旧货车和大中型客车报废更新实施细则》(以下简称《细则》),鼓励全市国四及以下排放标准老旧货车和大中型客车等报废更新。根据不同报废更新车辆类型,可申领补贴6000元至17万元不等。本实施细则给予补贴
北极星氢能网获悉,3月20日,由中国产业发展促进会氢能分会联合30余家氢能产业龙头企业和科研院校共同编写的《中国氢能技术发展研究报告2024》(简称《报告》)在京发布。《报告》着眼于我国氢能全产业链技术发展现状与趋势,围绕氢能“制储输用”各关键环节,从技术发展现状、不同技术路线对比、核心
北极星氢能网获悉,近日,广东石油下属广东力源有限公司商品检验检测分公司获得CMA认证(中国计量认证),成为销售企业首个具备质子交换膜燃料电池汽车用氢气全项分析检测资质的单位。广东石油加快氢能检测技术攻关,依托中国石化“十条龙”科技攻关项目,联合石科院于2022年12月建成华南地区首座车用
近日,松原市交通运输局与中车长客股份公司就“十五五”氢能交通发展规划和氢能源电子导向列车项目召开座谈会,双方就项目的技术细节、运营模式、配套设施建设等方面进行了研讨。座谈中,中车长客股份公司市场经理详细介绍了氢能源电子导向列车的技术优势、运营案例以及在松原落地的初步规划。松原市交
北极星氢能网获悉,山西省工业和信息化厅发布《山西省重点产业链能级跃升2025年行动计划》。行动计划指出,力争到2025年底,山西省级产业链整体营收突破8000亿元,链主企业达到45家以上,链核企业突破120家,产业链企业突破800家;产业集群和产业链融合发展取得新进展,产业链现代化水平进一步提升,上
北极星氢能网获悉,近日,国家知识产权局信息显示,东旭科技集团有限公司公布了3项发明专利,分别是氢燃料电池防阴极水堵系统及控制方法、高熵合金材料及其制备方法和应用以及膜电极及其制备方法和应用。涉及冶金领域,旨在提高氢燃料电池系统的稳定性和提升材料的储氢性能。氢燃料电池防阴极水堵系统
中工汽车网讯,3月19日,理想汽车内部人员“硬哥”在社媒上表示:为了响应中国汽车工业协会的号召,理想汽车没有发布周销量榜单。今天网上流传的周榜图不是理想做的,用上周理想官方图做对比就能看出来,字体有所不同,虽然模仿得很像但还是有差异,希望野榜不要伪装成理想榜单版式。具体来看,理想汽
IEA数据显示,2024年,全球电动汽车销量增长25%至1700万辆,电池年需求量首次突破1TWh;全球电池产能达3TWh,如果目前官宣项目全部建成,未来5年,电池产能有望再增加3倍。近日,国际能源署(IEA)发布最新报告指出,随着需求的急剧上升以及价格持续的下降,全球电池市场规模正在快速扩张。IEA数据显示
北极星储能网获悉,3月20日,金发科技股份有限公司发布2024年度“提质增效重回报”行动方案评估报告。一、锚定战略引领,聚焦主业发展2024年,公司围绕新质生产力加强科技创新,强化一体化产业链优势,依托全球领先的应用创新能力,为全球客户提供了更具竞争力的新材料整体解决方案,公司的行业竞争力
日前,国际能源署(IEA)指出,随着市场需求日益增长和技术的日益标准化,全球电池产业正在进入一个新的发展阶段,可能进一步整合,同时由政府主导的电池供应链的多元化举措也在重塑格局。随着市场需求急剧上升和价格的持续下降,全球电池市场规模正在快速扩张。2024年电动汽车销量增长了25%,达到1700
北极星储能网获悉,3月19日,特锐德在投资者互动平台表示,公司聚焦于电力设备“智能制造+集成服务”业务以及电动汽车充电网业务两大板块,公司的充电产品可以支持配备固态电池的电动汽车充电需求。
北极星储能网获悉,3月18日,网传视频称深圳一新能源汽车撞护栏起火,现场黑烟滚滚,汽车烧到仅剩车架。随后,极氪汽车官方小程序发布事故说明。极氪汽车表示,3月18日下午,一台极氪车辆在深圳龙华区发生交通事故并引发火情。结合后台数据及现场信息,事故发生时车辆正在高速行驶,与高架道路中间的金
北极星储能网获悉,3月18日,国家市场监管总局发布《关于2024年全国产品召回情况的通告》(以下简称《通告》),公布2024年我国产品召回情况。汽车召回方面,2024年我国共实施汽车召回233次,涉及车辆1123.7万辆,分别较上年增长8.9%和67.0%。实施新能源汽车召回89次,涉及车辆449.1万辆,同比增长180.
北极星储能网获悉,3月19日,交通运输部办公厅、国家发展改革委办公厅、财政部办公厅印发《2025年新能源城市公交车及动力电池更新补贴实施细则》的通知。其中提出,利用超长期特别国债资金,对城市公交企业(以下简称申请人)更新新能源城市公交车及更换动力电池,给予定额补贴。鼓励结合客流变化、城
北极星储能网获悉,3月17日消息,中国一汽与大众汽车集团在德签署战略合作协议,秉承“在中国,为中国”战略,共同确定一汽-大众新车型规划,进一步丰富一汽-大众的商品阵容。自2026年起,一汽-大众大众品牌和捷达品牌将在多个细分市场新增11款为中国市场量身打造的全新车型,包括6款纯电动车型、2款插
2025年3月17日,比亚迪召开超级e平台技术发布暨汉L、唐L预售发布会,发布划时代超级e平台,推出闪充电池、3万转电机和全新一代车规级碳化硅功率芯片,核心三电全维升级,刷新多项全球之最。在充电速度上,实现充电功率1兆瓦(1000kW),实现全球量产最高峰值充电速度1秒2公里,达到全球量产最快充电速
北极星储能网获悉,3月17日,孚能科技在投资者互动平台上回答有关两轮车布局和钠电池进展问题。孚能科技表示,公司是国内最早布局电动两轮车的动力电池企业,拥有超14年的两轮车产品应用经验,服务客户包括Zero、春风动力、虬龙、雅迪、新日、EMC、Lightfighter、Polaris等国内外知名品牌。公司两轮车
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!