第12届中国汽车论坛于2022年11月8日至10日在上海嘉定举行。作为党的二十大召开后汽车行业的首届盛会,本次论坛以聚力行稳蓄势新程为主题,共设立了一场闭门峰会 1个大会论坛 以汽车行业高质量发展为主线的16个主题论坛,与行业精英一起贯彻新精神,研究判断新形势,讨论新措施。其中,李斯特技术中心(上海)有限公司发动机技术总工程师马明堂在11月10日上午举行的主题论坛8:能源转型中汽车行业碳达峰上发表精彩演讲。现场演讲实录如下:
同事们,早上好!
我今天报告的题目是分五个方面与大家分享汽车动力总成的趋势和技术,面对双碳目标。
碳排放及能源。
无论什么形式的动力总成都离不开能源,所以从能源的角度来看,现在和未来是什么样的。
2、减碳法规及趋势。
碳排放分析全生命周期。
4.动力总成的主要技术。
5.总结和展望。
碳排放伴随着不同时期人类经济的繁荣或工业革命。我们经历了三次工业革命。第一次是瓦特发明了蒸汽机,从那时起就机械化了。第二次工业革命是百年后的电气化。第三次是上个世纪开始的信息化。现在我们来谈谈第四次工业革命——智能化。谁的生命是第四次工业革命?革化石燃料的生命。
何秘书长刚才说是不是革内燃机的命?我看不出内燃机烧了什么。
让我们来看看碳排放的趋势。在过去的60年里,它基本上是线性增长,这是全球的趋势。到目前为止,欧洲已经达到了碳的顶峰,因此欧洲相对容易实现碳中和目标。中国经济仍处于快速发展阶段,我们很难实现碳中和。
例如,我国从2010年开始线性增长。正如林教授刚才所说,中国约占全球碳排放量的30%。事实上,在欧洲工业革命期间,欧洲的排放量占世界的90%以上。我们不需要责怪自己占了30%,因为他们发展得早,我们发展得晚,你的好日子结束了,不让我们过上好日子是不合理的。
然而,有一个能源安全问题。我们应该努力在短时间内实现碳达峰和碳中和。例如,从2030年碳达峰到2060年碳中和是非常困难的。我们怎样才能从高峰下降?现在还不清楚。随着未来技术的进步,我们可能会很快下降。
不同的预测数据可能会有所不同。基本上,全球交通领域的碳排放占10%以上(14%)。目前,汽车的碳排放只考虑尾气排放。事实上,在汽车的生产和制造过程中也有碳排放。例如,电动汽车生的?有必要以生命周期的形式计算碳排放。
(如图所示)这是碳排放的足迹。我们应该看看2021年前五名的碳排放。当然,中国一定是一个大家庭。黄色是整个制造过程和使用过程中产生的碳排放。蓝色是国家人口生活所需的碳排放。多余的部分是我们作为制造工厂生产额外的碳排放。
中国每年有10亿吨额外的碳排放,来自额外的消费品生产。如何摆脱制造工厂的地位?Xi总书记说,创新驱动和科技引领,也就是说,我们需要增加能带来高附加值的东西,而不是整天制造和碳中和,这也是必经之路。
看看能源交易系统。石油来自哪里?化石能源,不仅仅是石油,包括主要来自中东和俄罗斯的天然气。今年冬天欧洲很难过,因为俄罗斯不给他天然气。
我国石油主要依靠进口,这对能源安全是一个巨大的挑战。亚洲、北美和欧洲是化石燃料消耗的三个主要地区。
我们必须转向绿色,主要依靠可再生能源,主要依靠太阳能和风能。可再生能源并非无处不在。例如,由于俄罗斯缺乏阳光,光伏发电对他们来说是困难的。澳大利亚、非洲和中东的阳光都很好,我国应该处于中等水平。
未来的能源贸易体系将会有所不同,因为它涉及可再生能源或绿色电力。比亚迪的王老板说,我国西部1%的熵(声音)铺设光伏就足够我国使用了。这个想法很好。但问题是,电力已经发出,如何运输到全国各地?如何运输到上海?这是一个大问题。
氢作为第二种能源,最重要的是它作为能源的载体。例如,澳大利亚有风能或电,然后电解氢,如何运输到中国?也就是说,氢能作为未来的载体是非常重要的,不仅是未来的峰值调整或直接燃烧氢,而且非常重要。
让我们来看看未来碳达峰或动力总成的法律法规,主要分为欧洲、中国和美国三部分。
中国主要关注电动汽车,以电动汽车为主,多腿行走,目前比较务实。
此外,随着我国技术的不断发展,目前的高效发动机主要在中国,即混合动力发动机和混合动力变速器,主要由中国领导。
欧洲的法律法规,因为他不想杀死自己,也不能摧毁他所有的行业。他强调的主要原因是从油井到车轮的碳排放,结果是强调电动汽车,而欧洲基本上是朝着电动汽车的方向发展。PHEV如果你不怎么做,你必须做纯电。正如林教授刚才所说,到2035年35年是不允许销售的,这是他的法律法规。
由于美国从特朗普转向拜登180度,强调向纯电方向发展。
你会看到包括林教授在内的各种预测。从欧洲的角度来看,我们将看到2021年10月至今年10月对欧洲未来动力总成技术的预测,一年的预测会有很大的变化。为什么会这样?在过去的一百年里,这个时代没有什么大的变化。各种各样的轨道不断移动。事实上,没有人能预测,但总体方向是肯定的。它必须是电气化的,或者将来可能是电气化的。
例如,2021年的纯电动汽车预,欧洲到2022年会增加,比如53%到62%,纯燃油汽车从20%到8%。2030年,欧洲混合动力占30%,大部分是纯电动的。
让我们来看看欧洲的其他国家和我们国家。我国未来主要以纯电为主,辅以其他动力总成。今年1月至10月,新能源汽车的比例达到23.5%,也就是说,你必须看它的预测。
其他国家是日本和欧洲,日本的纯电也在做,但它更注重多条腿的平衡行走。
正如林教授刚才所说,欧洲有一个减碳55的计划或建议,最终将成为一项法律法规。它有一揽子计划,涉及各个方面。当然,交通领域也很重要。最重要的是,欧洲有一项绿色协议,到2050年将碳中和。基于此,它推出了一些具体的碳中和计划或技术路线。
例如,网格化涉及到55减碳的建议,或者未来可能成为法律法规。未来十年对欧洲来说非常重要,也就是说,到2030年,温室气体排放将比1990年降低55%,所以很多都是纯电动的。这要么是纯电动的,要么是减碳的,这取决于你的电源来自哪里。
例如,我国主要是火电,火电效率相对较低。没有碳排放吗?这也是一个问题。因此,2035年没有燃料汽车,燃料汽车不允许销售,即石化燃料不允许燃烧氢气。燃烧其他替代燃料吗?还在讨论中。无论燃烧什么,都不允许燃烧,完全拆除内燃机。
如果我想使用新能源汽车,林教授刚才说过,如加快充电桩和加氢站的建设,这对欧洲的未来是一个巨大的挑战。因此,到2030年建设350万充电桩非常困难,也面临着巨大的挑战。
考虑到从油井到车轮的生命周期,我想在运输或其他领域使用一些先进的替代燃料。从生命周期来看,如一些碳税、碳证书,特别是如何回收和再利用电池,从整个生命周期来看。
这里有一个例子,如混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池。圆的大小代表碳排放,如混合动力汽车制造24吨,整个生命周期碳排放31吨,电动汽车21吨,主要是碳排放大,12吨,使用9吨,燃料电池32吨,类似于混合动力汽车,制造排放12吨,使用20吨。这是目前的状态,因为它涉及灰氢、蓝氢等,这取决于能源的来源。
如果混合动力汽车能提高效率,我可以减少10%的碳,或者将来使用合成燃料,10%使用合成燃料,整个生命周期为10-26吨。如果是纯电,则取决于电源来自哪里。例如,混合电可以减少75%,电池生产碳排放可以减少50%,回收可以减少30%,可以减少5-20吨。当然,最好从节能减排开始。如果燃料电池生产减少50%,尽量用可再生能源制氢,6-20吨。如果你看,没有太大的区别。没有必要过分强调纯电。事实上,如何从生命周期中计算碳排放需要一些智慧或如何计算。
接下来,我们来看看未来的动力总成技术。现在国内各大主机厂都推出了混合动力系统动力总成,名字也很震撼,具体就不说了。比如坤鹏力、雷神动力等。,主要达到了混合动力发动机和混合动力变速箱1 1>2的效果,因为它有协同作用,这样可以达到4升或4升以下的油耗。
从内燃机的角度来看,如果41%的热效率达到45%,技术路线是什么?当然,这涉及到从传统内燃机到混合动力专用发动机,如无高扭矩、高压缩比、增压、吸燃等。例如,在2020年,平均燃料可以达到45%的热效率,我们有一个dream car,能进一步提高热效率。比如稀薄的燃料,减少热损失,回收能量,最终达到50%以上。
若从41%到45%,WLTC循环降碳可达14%,这是实车试验的结果。
在未来,可能会有不同的替代燃料,包括生物燃料、合成燃料、氢气、氨气和电气。
我们的路径是什么?例如,可再生电力可以通过各种化学反应制成不同的燃料,也可以通过各种形式的动力总成(纯电、混合动力、燃料电池)和多条腿路径直接用电。
其实最重要的是电来自哪里,如果我是绿电,未来的碳排放也是零排放。
燃料电池主机厂除了电动车,尤其是商用车,都在做。从燃料电池的角度来看,现在强调里程、充电和有害气体的排放,主要困难是集成、硬件成本和性能。事实上,有许多技术障碍,如双基板、贵金属和许多双基板技术掌握在国外。我们应该增加投资和研发,这对我国燃料电池技术的发展非常重要。
从效率的角度来看,燃料电池的效率远高于柴油机,高负荷与柴油机相似。
除了燃料电池,我们还有氢内燃机,在欧洲也很受欢迎,特别是对于商用车,国内主要原始设备制造商正在开发氢内燃机。氢内燃机适合乘用车吗?事实上,许多国内原始设备制造商也在研究乘用车的氢内燃机。
为什么要做烧氢内燃机?未来多腿行走有六个主要原因:
一是氢作为清洁能源。
第二,重型氢内燃机的成本接近柴油机和气体机。此外,在高负荷下,特别是长途运行时,会有很好的效果。
在电车方面,最重要的痛点是里程安全和成本优化。在未来,我们应该努力做到极端,没有安全问题。
还有热管理和快速充电。我想每分钟跑100公里,普通消费者会更容易接受。现在充电需要很长时间。最好每分钟20公里。未来一分钟100公里可以吗?这就是我们的目标。现在我们正在做一个研究项目,每分钟达到100公路的水平。
未来电动驱动的主要痛点是如何提高单位的密度。目前每公斤重1-2千瓦,未来尽可能达到5千瓦。
如果你想在未来达到碳峰值或碳中和,路径不仅是纯电,而且主要是纯电,必须是多腿行走模式,欧洲主要关注从油箱到车轮,所以纯电是第一个。
碳排放应根据整个生命周期进行评估。达到碳高峰也是一个挑战,但碳中和是一个巨大的挑战。如何实现碳中和?可再生能源是实现碳中和的关键因素。
未来纯电的快速充电非常重要。如果能达到每分钟100公里,一支烟没抽完,电就充好了,这是一个非常理想的状态。
因为我国这么大的产业链,比如内燃机,以后能不能烧代替燃料的内燃机?能不能长期以其他动力总成的形式共存?这个可以考虑。我觉得应该是可以的。这取决于你烧什么。内燃机应该是很好的东西,不应该轻易去掉。
谢谢各位!
(注:本文根据现场速记整理,未经演讲者审核)
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