今天小編分享的汽車經驗:車用動力技術路線,禁燃還是多元化?,歡迎閱讀。
撰文 / 劉寶華
編輯 / 黃大路
設計 / 趙昊然
某經濟學家 5 月 15 日在微博發文 " 建議推出五年内燃油車禁售時間表,河北以南,大力發展新能源,雙碳,擴大内需 ",3 天後又發微博闡述了禁燃的五大理由。
談論直接就業人數 500 萬人的行業的重大政策就像随手打開菜譜告訴服務員用一道菜換掉剛剛點的另一道菜。且不說五年内禁售燃油車新能源接不接得住、禁售燃油車引發的大面積失業等問題如何解決這些現實問題,僅從用行政命令改變一個行業的思路來看,與市場經濟格格不入。
簡單的 " 禁燃 " 二字背後是一連串的重大產業課題:在 " 雙碳 " 目标和新能源汽車突飛猛進的背景下汽車業該如何選擇技術路線?電動化是否意味着放棄内燃機和燃油車?禁燃是否有助于 " 雙碳 " 目标達成?汽車產業是否能承受短時間内強行切換技術路線?
這些問題顯然不是一兩條微博能夠厘清的。
更适合探讨這些產業課題的是深耕多年的行業專家與戰鬥在一線的企業。5 月 18 日、19 日,第三屆車用動力系統國際高峰論壇在寧波前灣召開,來自國内外汽車行業的協會機構、科研院所、汽車廠商、產業鏈成員部門各環節重要嘉賓共商 " 雙碳 " 時代的現實解決方案。
論壇嘉賓呈現的是專業詳實的數據、事實、分析、推演與觀點。先說結論:" 雙碳 " 目标是我國能源結構調整、產業結構調整的重要推手,要實現這個目标,車用動力系統技術路線多元化是重要戰略方向。
嘉賓演講中涉及的技術路線包括高效發動機、混合動力、插電式混合動力、增程、氫、氨、甲醇、合成燃料、純電動、氫燃料電池等,在沒有一項技術能完美實現 " 雙碳 " 目标的情況下,多種技術路線各有他們存在的合理性與優勢,尤其是在電力實現綠電之前,有些技術路線比純電動更加低碳高效。
" 雙碳 " 目标下的車用動力也不僅僅是個技術問題,這是一個復雜的系統工程,本屆論壇嘉賓從能源、經濟、市場、技術、人才多個角度展示了多年研究成果。豐田、奔馳、吉利、殼牌、比亞迪、東風、奇瑞、一汽、廣汽等車企和供應鏈企業分享了他們的思考與實踐。
我們分類将嘉賓分享要點呈現出來,以飨行業讀者,希望引發更廣泛的思考與交流。
轉型更新
2015 年 " 汽車四化 " 概念被提出可以看做百年汽車業的一個分水嶺,其中與車用動力密切相關的是電動化,從那時起,擁抱電動化就成為中國汽車業乃至全球汽車業的發展趨勢,引發一場轟轟烈烈的轉型更新。
中國汽車工程學會名譽理事長付于武在論壇演講中指出," 車用動力系統是汽車的核心技術之一,是汽車產業創新發展的重要方向。在當前全球面臨能源危機、氣候變化等嚴峻的挑戰之下,發展方向清潔智能化的車用動力系統是實現汽車產業轉型更新、提升國際競争力、推動綠色低碳發展的必然選擇。"
他同時提到技術創新的重要性:随着科技進步和社會變革,我們有理由相信車用動力系統将會呈現出更加高效、智能、低碳和多元化的特征。汽車業界将會湧現更多具有創新性、颠覆性的技術突破和新型產品,這将為汽車產業帶來新的機遇,也将為人類社會帶來新的福祉和價值。
中國汽車工業協會常務副會長兼秘書長付炳鋒在 " 車用動力系統技術路線多元化發展前景 " 圓桌論壇上也表達了技術創新的重要性:" 當下,汽車業正處于百年未有之大變局,汽車行業特别是汽車零部件企業,要根據自己的優勢不斷創新,創新是永恒的追求。"
付炳鋒将歐洲推出禁燃時間表與中國市場結構做了對比:混動在國内新能源汽車銷量中的占比在逐年提高,目前已經達到 26%,因此他相信,未來汽車動力的方向一定是以電動化為主,各種技術解決方案百花齊放、百家争鳴。
" 我們要關注‘禁燃’的概念,但更要從滿足消費者需求的角度去大膽創新、綠色發展。人們需要電動汽車帶來的短距離行駛的便利,也有長距離出行的需求,相信多種燃料發展的未來,發動機技術與電動技術的深度結合,混動技術會為降碳帶來很大的想象空間,内燃機在特定工況下的低碳節油會更加高效。" 付炳鋒說。
豐田汽車研發中心(中國)有限公司北京創新中心主任坂井光人在此次論壇上分享了公司在高效發動機上取得的技術進步——已經量產的 TNGA 混動發動機的最高熱效率是 41%,在最近的研究中最高熱效率達到了 48%,同時實現了氮氧化物的低量排放,下一步的目标是結合創新型的燃料技術使熱效率達到 50%。
國家信息中心副主任徐長明一如既往地以數據說話,他在本次論壇上分享了兩個觀點:第一,新能源汽車市場将繼續快速發展,但是未來幾年的增速和滲透率的增幅将同步下降;第二,插電式混動和增程将成為新能源汽車的亮點。
第二個觀點有具體調研數據支撐:100 輛新型插電混動車中有 73 個家庭只有一輛車,全社會只有一輛車的家庭占比是 84%,有兩輛車以上的家庭只占 16%," 這又是一個使用場景的豐富,原來的純電動是家庭第二輛車,現在新型插電式混合動力已經變成家庭的一輛車。"
多元化
如果用一個詞概括第三屆車用動力系統國際高峰論壇的内容," 多元化 " 會高票當選。
能源與投資遵循相似的原則:不把雞蛋放在一個籃子裡,能源多元化、燃料多元化、車用動力多元化成為共識。
英國伯明翰大學教授、伯明翰先進汽車研究和教育中心主任徐宏明用視頻方式帶來 " 未來歐盟汽車動力系統能源動向與發展趨勢展望 " 主題演講。徐教授通過介紹和分析歐洲汽車能源領網域裡的重要信息數據,闡述了他對相關問題的觀點:
現在能源出現多元化,沒有哪一種動力系統能夠像今天的燃油發動機那樣可以驅動所有的汽車;
總體上來說,汽車驅動系統電動化是不可逆的大趨勢,首先乘用轎車幾乎會百分之百走向電動化;
電力合成燃料 e-Fuel 的歐盟新協定給沿用燃油車作為選項帶來一個契機,但是能源效率和生產率低、成本過高,且產量将會受碳捕捉能力規模的限制,商業化應用之前有許多挑戰需要突破;
另一方面,燃料技術面臨燃料電池和動力電池技術持續進步、成本逐漸降低的競争;
從更長遠來看,氫是可再生能源最重要的儲存載體,其全生命周期能源效率最高,氫發動機和燃料電池會首先在重型車上一争高下;
對于各種能量載體而言,能量密度、碳排放等指标需要用整個動力系統的重量和體積而不是通過子系統單元指标測算來衡量,單個運行點的能源效率之間比較沒有太大意義,未來汽車能源需要在整個全生命周期和系統運行範圍内實現零碳化和效率最大化。
殼牌(上海)技術有限公司亞太及中國潤滑油技術總經理文海也在演講中提到在實現減碳、降碳和實現碳中和的過程中沒有一個單一的技術路線,也沒有一個單一的解決方案,殼牌作為一個百年能源企業他們實現碳足迹降低是通過避免、減少、抵消三大途徑。
文海認為 2060 年整個中國汽車電氣化比例達到 60% 就能夠實現 2060 碳中和目标,此前絕大部分分析認為這個比例要達到 80%。60% 之外的 40% 要依賴于現有傳統燃料,怎麼樣通過低碳、減碳的方式進行進一步的開發。
殼牌已經開發出來兩款藍色汽油和柴油。藍色柴油本質上是把地溝油回收再煉制,混合高品質的柴油能夠達成一個含有 33% 可再生成分的藍色柴油材料," 如果只看從油井到車輪的過程可以實現 22% 的減碳,如果再引入我們的抵消,通過植樹造林碳中和的方式,可以減少 80% 碳足迹。還有一款藍色汽油,我們通過可再生的石腦油加上生物質乙醇也可以實現 33% 組份可再生的藍色汽油。"
澳大利亞國家工程院外籍院士、南方科技大學創新創業學院院長、清潔能源研究院院長劉科是本次論壇觀點最犀利的嘉賓之一,他認為碳中和有很多事情可以做,但核心是能源轉型,目前主要的就是風能、太陽能、電動車、氫能。
劉科認同電動車是好技術,但強調電動車要有幾個同步," 第一,電動車的發展要和國家電網的清潔化同步,今天電網近 70% 是煤電,表面是電開車,實際是煤開車,從全生命周期下來對減碳的貢獻是非常有限的。第二,電動車的發展要和各種金屬材料的供應同步發展,否則車上去了,金屬供不上去,價格暴漲,導致電動車的成本大增,不可持續;現在電動車廠、電池廠如果早些年鎖定了資源的是賺錢的,沒有鎖定資源的大部分是虧錢的,資本不可能無限期支持下去。第三,電動車的發展要和電池的回收技術同步發展,否則一年幾百萬台電動車,十年年就幾千萬台,這種巨毒電池如果将來回收問題不能妥善解決,未來每個人都會為廢舊電池回收時產生的環境污染付出代價。"
劉科用各種能源形式的能量密度對比、儲存和運輸成本對比提醒大家人類當初選擇像汽油這樣在常溫常壓下是液體的燃料作為能源的載體不是偶然的,液體的能量密度高,陸上可以管路輸送,非常便宜,海上可以很便宜的跨輸送(每升液體跨海輸送成本不超過 7 分錢),甲醇也是在常溫常壓下的液體燃料,是最好的液體能源載體之一。
" 我認為未來燃燒汽柴油等化石燃料的内燃機有可能禁,但燃燒由綠電制得的綠色液體燃料 ( e-Fuel ) 的内燃機既不應該禁,還要大力發展,尤其是綠色液體和動力電池的混動或增程是未來發展的方向。适合純電動的做純電動,适合混動的做混動,适合用綠色燃料的内燃機(如輪船及大卡車)就仍然用内燃機,讓市場去選擇。人類不應該把已經花了幾十萬億元建成的液體基礎設施全部廢掉,再去建快充站或加氫站,這樣既不現實,也不科學。要在全中國布點城鄉都建快充站,電網需要大規模更新,這需要大量的投資和很長一段時間,因此在可見的未來,完全放棄内燃機尤其是燃燒綠色燃料的内燃機,即不現實,也不科學。"
工信部甲醇汽車推廣應用專家指導委員會秘書長魏安力也在大會報告中明确提出,常溫常壓液體燃料,可以充分利用現有社會資源(如燃料輸配送體系和加注體系),是未來相當長時期能源體系的重要組成,也是方向,他尤其看好甲醇,因為相比氫能、氨燃料、電動車等路線,甲醇制備技術成熟,儲、運、用安全便捷,尤其是實現碳中和(甲醇可以有效利用二氧化碳資源)、保障國家能源安全的有效路徑之一。
魏安力認為:我們應該堅定地走自己的能源道路,不要受歐洲 2035 禁燃提案這些外部聲音的幹擾。" 一個沒有石油儲備和產出的地區,想發展交通工具,用什麼能源,是他們的事,與我們無關。如果有關,那就把電動汽車賣過去好了。"
他強調,中國是世界排名第六的石油生產大國,年產 2 億噸石油,黨中央提出 " 加大油氣資源勘探開發和增儲上產力度 ",未來還會有較大的產量。這個就是我們國家的能源消費政策。一個石油產出和消費大國,不必去學歐盟實施 " 禁燃 "。
雙碳
本屆論壇的主題是 " 雙碳驅動 競合共赢 "," 雙碳 " 目标是所有相關政策、技術創新的底層推動力,也是多個演講報告研究的對象,其中不乏對美國、歐洲等國家和地區的研究。
橡樹嶺國家實驗室研究員、交通能源演化模型項目首席科學家歐士琪以視頻形式向論壇做了 " 邁向碳中和之美國:電動化、低碳燃料和智能交通的最佳角色 " 主題報告,主要針對目前美國乘用車市場碳減排及其相關政策的探讨。
歐士琪的研究主要是通過市場滲透和生命周期分析的工具,研究美國輕型乘用車市場,通過交通電氣化實現淨零碳排的潛力,讨論了 18 種不同的滲透模型下溫室氣體排放,最終結論是:" 在可再生電力混合方案下,采取極其嚴的政策,如禁止傳統車輛技術,幾乎不可能在美國乘用車市場實現溫室氣體排放。就算在 2035 年百分百清潔電力方案下,假設 2035 年所有電力車來自于可再生能源,只有采取禁燃這種極端的措施才能實現美國乘用車市場淨零排放的目标。因此,除非應用極端條件,否則要求美國乘用車市場在交通電氣化途徑下實現 2050 年淨零碳排是不實現的。"
因此,歐士琪提出一個疑問," 我們應該認識到 IPCC(聯合國政府間氣候變化專門委員會)報告并沒有明确提出交通方面的淨零排放需求,這一事實引發了我們對發動機和其他技術在能源轉型作用的思考,是否我們必須要杜絕發動機和其他相關的傳統能源技術呢?這是我們值得思考的。"
歐士琪的研究還得出其他幾個結論,例如 " 美國的乘用車市場,要在 2050 年實現百分百的純電動汽車銷量是相當困難的 "" 對于消費者而言,搭載内燃機的插電式混合動力汽車或低碳燃料的傳統車到了 2050 年在美國市場依然是有一定吸引力的 "。
中國的 " 雙碳 " 目标達成情況,則有第一汽車集團有限公司研發總院首席專家李金成帶來詳細的分析報告。
李金成采用的是單一技術路線敏感性分析,即量化分析包括燃油車、混動、插混、增程、純電動、氫内燃機、燃料電池等在内的每一種技術路線的車輛周期碳排放,再根據量化分析看不同技術路線組合的效果。
主要結論 1:内燃機能不能實現雙碳目标,不取決于内燃機本身,取決于燒什麼燃料。
主要結論 2:插電式混合動力和增程式混合動力是滿足 " 雙碳 " 要求的長遠戰略路線。
主要結論 3:現在不存在絕對優勢的技術路線,不同技術路線均有不确定性。PHEV、BEV 已經成為相對确定的技術路線,應該得到長期的發展,中短期内 HEV 仍有降碳的潛力。
很明顯,李金成也是多元化技術路線的支持者,但他的出發點和其他嘉賓不太一樣," 雖然技術路線多元化的最終目标是實現碳達峰碳中和,但當前技術路線多元化的首要目标是解決各種技術路線的不确定性問題。現在我們沒有一個确定的技術路線沒有任何缺點,無論是 EV 還是 PHEV,包括燃油車各有各的優缺點。燃油車就是不能滿足碳排放指标,EV 車和 PHEV 車都還有成本的問題,EV 車還有裡程焦慮、氣候焦慮、安全焦慮等問題。"
他對主流技術路線做預測:"2045 年之後可能 BEV、PHEV 能夠各占 50% 左右的市場。碳中性燃料可能有 10% — 15% 左右的市場。HEV 在 2030 年之前或者 2040 年之前應該還是有一席之地,最終取決于成本是什麼樣的,這是我們不同技術路線的視窗期。"
中汽數據有限公司產品與技術戰略部乘用車研究室室主任陳川一直從事國家節能和新能源汽車發展戰略、管理政策和技術路線相關研究工作,他從國際競争環境和國内政策趨勢角度分析了 " 雙碳 " 目标給汽車產業帶來的新形勢、新挑戰。
首先是政策趨勢的判斷,陳川認為在補貼、免稅政策逐步退出之後,雙積分政策将是推動汽車行業落實雙碳目标的有力手段,更是引導新能源汽車高質量發展的重要舉措。未來需要持續關注節能目标加嚴、積分比例要求提高、新能源汽車電耗納入考核等變化對于電動化技術路線的影響。
其次是對不同技術路線發展趨勢的判斷,陳川認為新能源滲透率到 2025 年達到 47% 左右,插電式混合動力會成為未來幾年的主要增長動力,到 2030 年新能源滲透率達到 70%。
今年 1-4 月插電式混動在新能源中的占比超過 30%,陳川認為插電式混動已經進入 2.0 時代,"PHEV 技術路線滲透加快,是在 BEV 技術路線尚未解決成本和便利性問題時的重要發展方向,值得關注的是自主企業具備彎道超車的機會。"
論壇第一天最後一個環節," 車用動力系統技術路線多元化發展前景 " 圓桌中吉利汽車高級副總裁、乘用車動力總成專業委員會理事長、汽車先進動力系統分會主任委員王瑞平的分享概括了這一整天乃至整個論壇的核心觀點與共識。
王瑞平認為,車企如何選擇技術路線與自身的資源禀賦、之前的技術積累密切相關,不是一定要選擇某一個路線。如果多積累電動技術,轉型增程式比較容易;如果在傳統架構下的資源比較豐富,也不要輕易丢掉,轉型增程、混動都是很好的選擇。新能源補貼退出後,純電動的成本會上升,混動和插電是對技術轉型有利,且容易增量的一條路徑。
對未來汽車動力技術路線的判斷,王瑞平旗幟鮮明地支持多元化," 中國是全球最大的汽車市場,中國地網域遼闊,各地資源禀賦、氣候條件并不相同,加上使用場景各異,暫時難以有一種技術路線可以獨步天下。"
具體到技術,她對混動、插電式混動、增程都支持," 從市場反饋可以看到,目前增程和插電混動產品逐步被市場接受,這兩種路線都會有很好的發展前景。HEV 現在很少被提及,主要是因為用車成本問題,如果能做到油電同價,HEV 比燃油車減排約 40% 還是有可為的,畢竟增程、插電混動和 HEV 技術是相通的。"
事實上即使不懂技術也很容易推導出多元化的技術路線是最優解,電動化的原因之一是能源安全,如果車用動力全部轉向電力,又何嘗不是制造了另一種能源安全風險?中國幅員遼闊、市場巨大,不同地區和人群的需求差異顯著,只有布局好車用動力多元化這盤大棋,才能更好地支持汽車產業轉型更新和能源結構調整這兩大世紀課題。
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