来源:World Electric Vehicle Journal 发布时间:2021/5/28 18:09:03
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对话中国工程院院士、“四网四流融合”新理念提出者陈清泉 | MDPI 人物专访

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学者简介

陈清泉 院士

中国工程院院士、英国皇家工程院院士、乌克兰工程科学院院士、匈牙利工程院荣誉院士香港工程科学院院士暨高级顾问、世界电动汽车协会 (WEVA) 创始人及现任主席、美国电机电子工程师学会终生会士 (IEEE Life Fellow)、英国工程技术学会资深会员 (IET Fellow)、香港工程师学荣誉资深会员 (HKIE Honorary Fellow)、香港大学荣誉讲座教授、第十届全国政协委员、中国侨联顾问及中华海外联谊会名誉理事、澳门特区政府科技顾问。获英国电机工程师学会国际杰出学术演讲勋章;中国科学技术进步二等奖;香港工程师学会最高荣誉金勋章;联合国教科文组织属下世界工程师组织联盟的卓越工程成就勋章;中国工程院光华工程科技奖;英国皇家工程院菲利普亲王勋章。提出了电动汽车研究核心和总体指导思想,被誉为“电动汽车三贤士”之一,亚洲最佳创新者之一,“电动汽车之父”,在印度被誉为“电动汽车技术之祖 Pitamaha of Electric Vehicle Technology”。积累50多年的教学、科研和工业经验,任国内外著名大学名誉或客座教授,国内外政府顾问及国内外著名企业科技战略顾问或独立董事。主要研究领域包括先进电机驱动、电动汽车、智慧能源、四网四流 (能源、信息、交通、人文) 融合的工程哲学和关键技术,著有四百五十余篇学术论文和十七本专著,获十项专利。

访谈内容

Q:可以介绍一下目前您的重点研究方向吗?

我的研究基本集中在电动车相关的科学研究领域,一方面是将汽车技术、电机技术、电力驱动技术、电力电子技术和现代控制理论、先进信息通信技术等进行结合,不断完善补充现代电动汽车学这一新兴交叉学科的体系与结构;另一方面,我也在不断探索从能源角度进行全方位的科学研究,包括能源、信息和人的行为的联系、智慧能源系统、能源计算机、能源银行等。归根到底,这些研究还是为了推动电动汽车科学研究领域的深入可持续发展。我认为汽车革命需要和能源革命、信息革命联动,建立人文世界-信息世界-物理世界融合的体系。现代电动汽车学是电气工程学科、汽车工程学科、电子工程学科、信息工程学科的跨界学科。电动汽车产业是汽车产业、电气产业、电子产业、信息产业的跨界产业。

Q:在您看来,先进电动汽车的创新源泉和核心技术分别是什么?

先进电动汽车的创新,来自工程哲学,关键在于动力系统与能源系统技术、车体结构和材料技术、系统优化与基础设施基本原理和原型的开发,以及对大规模生产过程的改进。新能源汽车核心技术是轻量化车体、动力总成一体化、高性能安全电池包、智能充电、智能制造、智能网联汽车。智能网联汽车不仅是交通工具,而且是物联网的节点、大数据的源泉、宽带移动的智能终端、5G通讯的推动者,以及计算机和移动分布能源。

在我看来,新能源汽车的快速健康持续发展需要遵循这四条基本规律:(1) 创新驱动;(2) 两轮驱动,即政策驱动和市场驱动;(3) 三好,即好的产品、好的基础施设及好的商业模式;(4) 四网融合,即交通网、能源网、信息网、人文网融合。人文世界、信息世界、物理世界三位一体,从数据变信息,再变成知识,然后进一步变成智能,最终达到指导智慧能源、智能工业、智能交通、智慧城市等的效果。

Q:新能源智能汽车作为移动的分布式能源、储能和信息载体,其发展是如何助推“碳中和”的?

电动汽车的能源来自电力,而电力可来自不同的一次能源。氢燃料电池的能源来自氢能,而氢能有两重属性,它既是能源又是物资,既是燃料又是材料。电动汽车是分布式的能源和储能,所以通过“四网” (能源网、信息网、交通网、人文网) “四流” (能源流、信息流、物质流、价值流) 融合,电动汽车可助推能源结构的转型和碳中和。目前,中国新能源汽车每年可减少碳排放约5000万吨。新能源智能汽车承载联动汽车革命、能源革命和信息革命,对“碳中和”会起到重要的助推作用。通过“四网四流”融合,可以降低能源强度和CO2强度,助推“碳中和”。

Q:能源创新和信息革命对电动汽车的创新起着十分重要的推动作用,但是目前能源结构和体制的深层次问题依旧存在,您怎么看待这个矛盾?

科技创新在能源发展中的作用至关重要,坚决消除旧思想观念和旧制度,以数字化为基础,加快颠覆性技术应用,将数字生产力和人工智能融入能源系统,实现高品质发展能源产业。

“四网四流”融合能很好的解决以上问题,用环形思维取代线性思维,将无用废弃的能源转换成有用的能源,同时促进碳中和,取得最好的经济效益和环保效益,助推数字经济的发展和第四次工业革命向第五次工业革命演化;从哲学、科学、工程融会贯通,提倡科学、工程和人文的互动融合,人文-人工智能-环境的融合。

Q:您提出的“四网四流”融合的新理念对于世界能源产业的发展及第四次工业革命有重要影响,能否向我们简单介绍一下这个理念?“四网四流”融合的关键是什么?

“四网”即能源网、信息网、交通网、人文网;“四流”即能源流、信息流、物质流、价值流。在第四次工业革命的浪潮下,数字技术已经成为一种强大的生产力,而数字生产力需要得到经济基础与上层建筑的共同支撑。能源网、信息网、交通网是经济基础的三个支柱,而人文网是上层建筑的重要组成部分,通过“四网四流”融合,可以将人的主观能动性和能源革命、信息革命、交通 (出行) 革命联动起来,发掘第四次工业革命的数据红利所带来的巨大生产力。

“四网四流”融合的关键是:建立产业革命中新型生产关系与生产力的互动融合;建立能源流与物质流的融合,这也是数字经济下建立可持续产业生态的必然需求和基础;突破能源与交通智能化过程中遇到的可持续发展问题。

Q:目前第四次工业革命向第五次工业革命演化,您认为“四网四流”融合能起到什么作用?

第四次工业革命是以人工智能为核心,充分发挥数字生产力。但是在实践中我们发现只靠人工智能不够,人工智能要和人文、环境结合,要能够破解安全、经济、环境的三角矛盾。因此在2019年的世界经济论坛 (World Economy Forum) 上又提出第五次工业革命,其核心是人-机器-环境的融合。与此相应,欧盟提出欧盟工业5.0,是在德国工业4.0的基础上发展,其核心是以人为本,可持续发展和高韧性的结合。日本也相应提出社会5.0,其核心也是以人为本,精准区分个体需求的差异性,形成以人为核心的超级智能社会。我提出的“四网四流”融合理念正是从第四次工业革命走向第五次工业革命的演化路径。2012年,我在德国波茨坦的高等可持续发展研究院 (Institute for Advanced Sustainability Studies, IASS) 任高级研究员时,就发现了人的行为、能源和信息的互动关系,发表了论文,后来国家能源集团北京低碳清洁能源研究院周友博士的团队在我提出的理论基础上,开发了能源操作系统,采用了华为的智能芯片技术。所以我们从那个时候就认识到以人为本的重要性,不能完全依靠技术。因此“四网四流”融合可以助推第四次工业革命演化到第五次工业革命。

Q:落实到具体应用层面,您认为“四网四流”融合能发挥什么样的作用?

如果能够通过“四网四流”融合的主动应用,基于能源政策、行业规范、市场规则与领域知识的密切相关性,建立能源产业生态图谱,可以将各个环节融合创新的主要矛盾暴露出来,并通过知识智能推动数据智能不断优化的路径,解决能源发展的四大矛盾——新能源和化石能源的矛盾、一次能源和二次能源的矛盾、集中式能源和分布式能源的矛盾、电力能源和化工能源的矛盾。不同能源结构间的耦合优化,可以将废弃的能源变得有用,提升能源效率,同时可以促进零碳发展。“四网四流”融合最核心的是能源网,具有互动的特征,其特点包括跨行业、数据化、服务化等,通过解决上述矛盾,能够产生更大的经济效益和生态效益。

Q:“四网四流”融合概念的提出与发展对电动车产业研究领域有什么样的影响?您认为,应当如何创新推动产业的可持续健康发展?

具体到电动车研究领域来说,“四网四流”融合的概念对于发现与解决我国新能源汽车产业的一些问题有很多启发。例如,就充电问题来说,应该清楚认识到,我们需要建设的不仅是充电桩,更应该是充电网。充电桩和充电网的区别在于,前者是配电网下面的设备,受配电网的控制;而充电网是一群充电桩形成的网络,是微网的组成部分,充电网可以和配电网交互,利用晚上电网低谷充电,也可以利用太阳能、风能、储能设备充电。

我们应充分发挥互联网思维,创新商业模式,挖掘增值服务潜力,将充电站打造成智能运营中心,让用户在充电的同时,可以享受各种增值服务 (理发、美容、购物、阅读等),以提高充电站的利用率和效益,打造可持续发展的生态链。

Q:作为世界电动汽车协会创始人,能和我们分享下您创立世界电动汽车协会的初衷和体会吗?

许多人都不知道,电动汽车的历史比最常见的内燃机驱动的汽车要早。匈牙利的发明家、工程师阿纽什·耶德利克最早于1828年在实验室试验了电磁转动的行动装置。美国人托马斯·达文波特于1834年制造出第一辆直流电机驱动的电动车。随着蓄电池技术的发展,电动汽车的运用在19世纪的下半叶在欧美得到了较为广泛的运用。但是随着美国德州石油的开发和内燃机技术的提高,电动汽车在1920年之后渐渐地失去了优势。汽车市场逐步被内燃机驱动的汽车取代。只有少数城市保留着很少的有轨电车和无轨电车以及很有限的电瓶车。电动汽车的发展从此停滞了大半个世纪。随着石油资源不断流向市场,人们几乎忘记还有电动汽车的存在。直至能源危机爆发,石油资源的日益减少、大气环境的污染严重导致全球变暖,人们才重新关注起电动汽车。

在世界电动汽车协会成立之前,欧洲和美洲都有各自的电动汽车协会,而亚洲的汽车厂商还在各自为战,此前美国曾提议创建世界电动汽车协会,当时的日本是仅次于美国的汽车王国,日本最初出于对技术的保密考虑,并不愿意加入世界电动车协会,但最终我成功说服了日方代表同意加入了世界电动车协会。1988年,我们成功的在第九届电动车大会 (EVS-9) 上共同签署了“世界电动车协会”协议,并推举我为督导委员会主席,起草世界电动汽车协会的章程,并于1990年在第十届电动车大会 (EVS10) 的时候,正式成立了世界电动汽车协会 (WEVA)。我们希望可以通过成立世界电动汽车协会来推动电动车、混合电动车和燃料电池电动车的发展,鼓励和推进全球在电动车方面的技术和信息交流。更希望通过电动车行业,对应对气候变化做出贡献。发展新能源汽车和应对气候变化是要依靠各国的共同努力,所以世界电动汽车全协会可以起重要的作用。

今年6月,由世界电动车协会、亚太电动车协会和中国电工技术学会共同主办第34届世界电动车大会 (EVS34) 将在南京举办,这也是中国在时隔10年后第三次举办世界电动车大会。此次大会以融合创新为重点,着力突破新能源汽车电动化、网联化、智能化核心关键技术,将为推动新能源汽车产业高质量发展发挥作用。届时欢迎大家参加!

期刊简介

World Electric Vehicle Journal (ISSN 2032-6653) 是世界电动汽车协会及其子协会欧洲电动车协会、电动汽车运输协会和亚太电动汽车协会的官方期刊。自2018年开始, WEVJ由MDPI组织出版。作为国际型开放获取期刊,WEVJ出版与纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车相关的科技论文,研究范围涵盖一切与电动汽车相关的研究,目前已被Ei Compendex、Scopus数据库收录。WEVJ采取单盲同行评审,一审审稿周期约为17.9天,文章从接收到发表上线仅需2.6天。

 
 
 
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