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2023-05-29 11:39·ABRMOOK撰文 / 刘宝华
编辑 / 黄大路
设计 / 赵昊然
某经济学家5月15日在微博发文“建议推出五年内燃油车禁售时间表,河北以南,大力发展新能源,双碳,扩大内需”,3天后又发微博阐述了禁燃的五大理由。
谈论直接就业人数500万人的行业的重大政策就像随手打开菜谱告诉服务员用一道菜换掉刚刚点的另一道菜。且不说五年内禁售燃油车新能源接不接得住、禁售燃油车引发的大面积失业等问题如何解决这些现实问题,仅从用行政命令改变一个行业的思路来看,与市场经济格格不入。
简单的“禁燃”二字背后是一连串的重大产业课题:在“双碳”目标和新能源汽车突飞猛进的背景下汽车业该如何选择技术路线?电动化是否意味着放弃内燃机和燃油车?禁燃是否有助于“双碳”目标达成?汽车产业是否能承受短时间内强行切换技术路线?
这些问题显然不是一两条微博能够厘清的。
更适合探讨这些产业课题的是深耕多年的行业专家与战斗在一线的企业。5月18日、19日,第三届车用动力系统国际高峰论坛在宁波前湾召开,来自国内外汽车行业的协会机构、科研院所、汽车厂商、产业链成员单位各环节重要嘉宾共商“双碳”时代的现实解决方案。
论坛嘉宾呈现的是专业详实的数据、事实、分析、推演与观点。先说结论:“双碳”目标是我国能源结构调整、产业结构调整的重要推手,要实现这个目标,车用动力系统技术路线多元化是重要战略方向。
嘉宾演讲中涉及的技术路线包括高效发动机、混合动力、插电式混合动力、增程、氢、氨、甲醇、合成燃料、纯电动、氢燃料电池等,在没有一项技术能完美实现“双碳”目标的情况下,多种技术路线各有他们存在的合理性与优势,尤其是在电力实现绿电之前,有些技术路线比纯电动更加低碳高效。
“双碳”目标下的车用动力也不仅仅是个技术问题,这是一个复杂的系统工程,本届论坛嘉宾从能源、经济、市场、技术、人才多个角度展示了多年研究成果。丰田、奔驰、吉利、壳牌、比亚迪、东风、奇瑞、一汽、广汽等车企和供应链企业分享了他们的思考与实践。
我们分类将嘉宾分享要点呈现出来,以飨行业读者,希望引发更广泛的思考与交流。
转型升级
2015年“汽车四化”概念被提出可以看做百年汽车业的一个分水岭,其中与车用动力密切相关的是电动化,从那时起,拥抱电动化就成为中国汽车业乃至全球汽车业的发展趋势,引发一场轰轰烈烈的转型升级。
中国汽车工程学会名誉理事长付于武在论坛演讲中指出,“车用动力系统是汽车的核心技术之一,是汽车产业创新发展的重要方向。在当前全球面临能源危机、气候变化等严峻的挑战之下,发展方向清洁智能化的车用动力系统是实现汽车产业转型升级、提升国际竞争力、推动绿色低碳发展的必然选择。”
他同时提到技术创新的重要性:随着科技进步和社会变革,我们有理由相信车用动力系统将会呈现出更加高效、智能、低碳和多元化的特征。汽车业界将会涌现更多具有创新性、颠覆性的技术突破和新型产品,这将为汽车产业带来新的机遇,也将为人类社会带来新的福祉和价值。
中国汽车工业协会常务副会长兼秘书长付炳锋在“车用动力系统技术路线多元化发展前景”圆桌论坛上也表达了技术创新的重要性:“当下,汽车业正处于百年未有之大变局,汽车行业特别是汽车零部件企业,要根据自己的优势不断创新,创新是永恒的追求。”
付炳锋将欧洲推出禁燃时间表与中国市场结构做了对比:混动在国内新能源汽车销量中的占比在逐年提高,目前已经达到26%,因此他相信,未来汽车动力的方向一定是以电动化为主,各种技术解决方案百花齐放、百家争鸣。
“我们要关注‘禁燃’的概念,但更要从满足消费者需求的角度去大胆创新、绿色发展。人们需要电动汽车带来的短距离行驶的便利,也有长距离出行的需求,相信多种燃料发展的未来,发动机技术与电动技术的深度结合,混动技术会为降碳带来很大的想象空间,内燃机在特定工况下的低碳节油会更加高效。”付炳锋说。
丰田汽车研发中心(中国)有限公司北京创新中心主任坂井光人在此次论坛上分享了公司在高效发动机上取得的技术进步——已经量产的TNGA混动发动机的最高热效率是41%,在最近的研究中最高热效率达到了48%,同时实现了氮氧化物的低量排放,下一步的目标是结合创新型的燃料技术使热效率达到50%。
国家信息中心副主任徐长明一如既往地以数据说话,他在本次论坛上分享了两个观点:第一,新能源汽车市场将继续快速发展,但是未来几年的增速和渗透率的增幅将同步下降;第二,插电式混动和增程将成为新能源汽车的亮点。
第二个观点有具体调研数据支撑:100辆新型插电混动车中有73个家庭只有一辆车,全社会只有一辆车的家庭占比是84%,有两辆车以上的家庭只占16%,“这又是一个使用场景的丰富,原来的纯电动是家庭第二辆车,现在新型插电式混合动力已经变成家庭的一辆车。”
多元化
如果用一个词概括第三届车用动力系统国际高峰论坛的内容,“多元化”会高票当选。
能源与投资遵循相似的原则:不把鸡蛋放在一个篮子里,能源多元化、燃料多元化、车用动力多元化成为共识。
英国伯明翰大学教授、伯明翰先进汽车研究和教育中心主任徐宏明用视频方式带来“未来欧盟汽车动力系统能源动向与发展趋势展望”主题演讲。徐教授通过介绍和分析欧洲汽车能源领域里的重要信息数据,阐述了他对相关问题的观点:
现在能源出现多元化,没有哪一种动力系统能够像今天的燃油发动机那样可以驱动所有的汽车;
总体上来说,汽车驱动系统电动化是不可逆的大趋势,首先乘用轿车几乎会百分之百走向电动化;
电力合成燃料e-Fuel的欧盟新协议给沿用燃油车作为选项带来一个契机,但是能源效率和生产率低、成本过高,且产量将会受碳捕捉能力规模的限制,商业化应用之前有许多挑战需要突破;
另一方面,燃料技术面临燃料电池和动力电池技术持续进步、成本逐渐降低的竞争;
从更长远来看,氢是可再生能源最重要的储存载体,其全生命周期能源效率最高,氢发动机和燃料电池会首先在重型车上一争高下;
对于各种能量载体而言,能量密度、碳排放等指标需要用整个动力系统的重量和体积而不是通过子系统单元指标测算来衡量,单个运行点的能源效率之间比较没有太大意义,未来汽车能源需要在整个全生命周期和系统运行范围内实现零碳化和效率最大化。
壳牌(上海)技术有限公司亚太及中国润滑油技术总经理文海也在演讲中提到在实现减碳、降碳和实现碳中和的过程中没有一个单一的技术路线,也没有一个单一的解决方案,壳牌作为一个百年能源企业他们实现碳足迹降低是通过避免、减少、抵消三大途径。
文海认为2060年整个中国汽车电气化比例达到60%就能够实现2060碳中和目标,此前绝大部分分析认为这个比例要达到80%。60%之外的40%要依赖于现有传统燃料,怎么样通过低碳、减碳的方式进行进一步的开发。
壳牌已经开发出来两款蓝色汽油和柴油。蓝色柴油本质上是把地沟油回收再炼制,混合高品质的柴油能够达成一个含有33%可再生成分的蓝色柴油材料,“如果只看从油井到车轮的过程可以实现22%的减碳,如果再引入我们的抵消,通过植树造林碳中和的方式,可以减少80%碳足迹。还有一款蓝色汽油,我们通过可再生的石脑油加上生物质乙醇也可以实现33%组份可再生的蓝色汽油。”
澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长、清洁能源研究院院长刘科是本次论坛观点最犀利的嘉宾之一,他认为碳中和有很多事情可以做,但核心是能源转型,目前主要的就是风能、太阳能、电动车、氢能。
刘科认同电动车是好技术,但强调电动车要有几个同步,“第一,电动车的发展要和国家电网的清洁化同步,今天电网近70%是煤电,表面是电开车,实际是煤开车,从全生命周期下来对减碳的贡献是非常有限的。第二,电动车的发展要和各种金属材料的供应同步发展,否则车上去了,金属供不上去,价格暴涨,导致电动车的成本大增,不可持续;现在电动车厂、电池厂如果早些年锁定了资源的是赚钱的,没有锁定资源的大部分是亏钱的,资本不可能无限期支持下去。第三,电动车的发展要和电池的回收技术同步发展,否则一年几百万台电动车,十年年就几千万台,这种巨毒电池如果将来回收问题不能妥善解决,未来每个人都会为废旧电池回收时产生的环境污染付出代价。”
刘科用各种能源形式的能量密度对比、储存和运输成本对比提醒大家人类当初选择像汽油这样在常温常压下是液体的燃料作为能源的载体不是偶然的,液体的能量密度高,陆上可以管路输送,非常便宜,海上可以很便宜的跨输送(每升液体跨海输送成本不超过7分钱),甲醇也是在常温常压下的液体燃料,是最好的液体能源载体之一。
“我认为未来燃烧汽柴油等化石燃料的内燃机有可能禁,但燃烧由绿电制得的绿色液体燃料(e-Fuel)的内燃机既不应该禁,还要大力发展,尤其是绿色液体和动力电池的混动或增程是未来发展的方向。适合纯电动的做纯电动,适合混动的做混动,适合用绿色燃料的内燃机(如轮船及大卡车)就仍然用内燃机,让市场去选择。人类不应该把已经花了几十万亿元建成的液体基础设施全部废掉,再去建快充站或加氢站,这样既不现实,也不科学。要在全中国布点城乡都建快充站,电网需要大规模更新,这需要大量的投资和很长一段时间,因此在可见的未来,完全放弃内燃机尤其是燃烧绿色燃料的内燃机,即不现实,也不科学。”
工信部甲醇汽车推广应用专家指导委员会秘书长魏安力也在大会报告中明确提出,常温常压液体燃料,可以充分利用现有社会资源(如燃料输配送体系和加注体系),是未来相当长时期能源体系的重要组成,也是方向,他尤其看好甲醇,因为相比氢能、氨燃料、电动车等路线,甲醇制备技术成熟,储、运、用安全便捷,尤其是实现碳中和(甲醇可以有效利用二氧化碳资源)、保障国家能源安全的有效路径之一。
魏安力认为:我们应该坚定地走自己的能源道路,不要受欧洲2035禁燃提案这些外部声音的干扰。“一个没有石油储备和产出的地区,想发展交通工具,用什么能源,是他们的事,与我们无关。如果有关,那就把电动汽车卖过去好了。”
他强调,中国是世界排名第六的石油生产大国,年产2亿吨石油,党中央提出“加大油气资源勘探开发和增储上产力度”,未来还会有较大的产量。这个就是我们国家的能源消费政策。一个石油产出和消费大国,不必去学欧盟实施“禁燃”。
双碳
本届论坛的主题是“双碳驱动 竞合共赢”,“双碳”目标是所有相关政策、技术创新的底层推动力,也是多个演讲报告研究的对象,其中不乏对美国、欧洲等国家和地区的研究。
橡树岭国家实验室研究员、交通能源演化模型项目首席科学家欧士琪以视频形式向论坛做了“迈向碳中和之美国:电动化、低碳燃料和智能交通的最佳角色”主题报告,主要针对目前美国乘用车市场碳减排及其相关政策的探讨。
欧士琪的研究主要是通过市场渗透和生命周期分析的工具,研究美国轻型乘用车市场,通过交通电气化实现净零碳排的潜力,讨论了18种不同的渗透模型下温室气体排放,最终结论是:“在可再生电力混合方案下,采取极其严的政策,如禁止传统车辆技术,几乎不可能在美国乘用车市场实现温室气体排放。就算在2035年百分百清洁电力方案下,假设2035年所有电力车来自于可再生能源,只有采取禁燃这种极端的措施才能实现美国乘用车市场净零排放的目标。因此,除非应用极端条件,否则要求美国乘用车市场在交通电气化途径下实现2050年净零碳排是不实现的。”
因此,欧士琪提出一个疑问,“我们应该认识到IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)报告并没有明确提出交通方面的净零排放需求,这一事实引发了我们对发动机和其他技术在能源转型作用的思考,是否我们必须要杜绝发动机和其他相关的传统能源技术呢?这是我们值得思考的。”
欧士琪的研究还得出其他几个结论,例如“美国的乘用车市场,要在2050年实现百分百的纯电动汽车销量是相当困难的”“对于消费者而言,搭载内燃机的插电式混合动力汽车或低碳燃料的传统车到了2050年在美国市场依然是有一定吸引力的”。
中国的“双碳”目标达成情况,则有第一汽车集团有限公司研发总院首席专家李金成带来详细的分析报告。
李金成采用的是单一技术路线敏感性分析,即量化分析包括燃油车、混动、插混、增程、纯电动、氢内燃机、燃料电池等在内的每一种技术路线的车辆周期碳排放,再根据量化分析看不同技术路线组合的效果。
主要结论1:内燃机能不能实现双碳目标,不取决于内燃机本身,取决于烧什么燃料。
主要结论2:插电式混合动力和增程式混合动力是满足“双碳”要求的长远战略路线。
主要结论3:现在不存在绝对优势的技术路线,不同技术路线均有不确定性。PHEV、BEV已经成为相对确定的技术路线,应该得到长期的发展,中短期内HEV仍有降碳的潜力。
很明显,李金成也是多元化技术路线的支持者,但他的出发点和其他嘉宾不太一样,“虽然技术路线多元化的最终目标是实现碳达峰碳中和,但当前技术路线多元化的首要目标是解决各种技术路线的不确定性问题。现在我们没有一个确定的技术路线没有任何缺点,无论是EV还是PHEV,包括燃油车各有各的优缺点。燃油车就是不能满足碳排放指标,EV车和PHEV车都还有成本的问题,EV车还有里程焦虑、气候焦虑、安全焦虑等问题。”
他对主流技术路线做预测:“2045年之后可能BEV、PHEV能够各占50%左右的市场。碳中性燃料可能有10%—15%左右的市场。HEV在2030年之前或者2040年之前应该还是有一席之地,最终取决于成本是什么样的,这是我们不同技术路线的窗口期。”
中汽数据有限公司产品与技术战略部乘用车研究室室主任陈川一直从事国家节能和新能源汽车发展战略、管理政策和技术路线相关研究工作,他从国际竞争环境和国内政策趋势角度分析了“双碳”目标给汽车产业带来的新形势、新挑战。
首先是政策趋势的判断,陈川认为在补贴、免税政策逐步退出之后,双积分政策将是推动汽车行业落实双碳目标的有力手段,更是引导新能源汽车高质量发展的重要举措。未来需要持续关注节能目标加严、积分比例要求提高、新能源汽车电耗纳入考核等变化对于电动化技术路线的影响。
其次是对不同技术路线发展趋势的判断,陈川认为新能源渗透率到2025年达到47%左右,插电式混合动力会成为未来几年的主要增长动力,到2030年新能源渗透率达到70%。
今年1-4月插电式混动在新能源中的占比超过30%,陈川认为插电式混动已经进入2.0时代,“PHEV技术路线渗透加快,是在BEV技术路线尚未解决成本和便利性问题时的重要发展方向,值得关注的是自主企业具备弯道超车的机会。”
论坛第一天最后一个环节,“车用动力系统技术路线多元化发展前景”圆桌中吉利汽车高级副总裁、乘用车动力总成专业委员会理事长、汽车先进动力系统分会主任委员王瑞平的分享概括了这一整天乃至整个论坛的核心观点与共识。
王瑞平认为,车企如何选择技术路线与自身的资源禀赋、之前的技术积累密切相关,不是一定要选择某一个路线。如果多积累电动技术,转型增程式比较容易;如果在传统架构下的资源比较丰富,也不要轻易丢掉,转型增程、混动都是很好的选择。新能源补贴退出后,纯电动的成本会上升,混动和插电是对技术转型有利,且容易增量的一条路径。
对未来汽车动力技术路线的判断,王瑞平旗帜鲜明地支持多元化,“中国是全球最大的汽车市场,中国地域辽阔,各地资源禀赋、气候条件并不相同,加上使用场景各异,暂时难以有一种技术路线可以独步天下。”
具体到技术,她对混动、插电式混动、增程都支持,“从市场反馈可以看到,目前增程和插电混动产品逐步被市场接受,这两种路线都会有很好的发展前景。HEV现在很少被提及,主要是因为用车成本问题,如果能做到油电同价,HEV比燃油车减排约40%还是有可为的,毕竟增程、插电混动和HEV技术是相通的。”
事实上即使不懂技术也很容易推导出多元化的技术路线是最优解,电动化的原因之一是能源安全,如果车用动力全部转向电力,又何尝不是制造了另一种能源安全风险?中国幅员辽阔、市场巨大,不同地区和人群的需求差异显著,只有布局好车用动力多元化这盘大棋,才能更好地支持汽车产业转型升级和能源结构调整这两大世纪课题。