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李开国:《商用车碳中和技术路线图1.0》研究成果

时间:  2023-10-30 21:05   来源:  SAECCE 2023    作者:  editor

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六十载栉风沐雨风雪载途,甲子间踔厉奋发笃行不怠。在中国汽车工程学会喜迎60华诞之际,中国汽车工程学会年会暨展览会(SAECCE 2023)于10月25日在北京北人亦创国际会展中心盛大召开。
在25日的开幕式上,中国汽车工程学会第二届监事长,商用车碳中和协同创新平台专家委员会主任李开国,发布了《商用车碳中和技术路线图1.0》研究成果。
李开国:《商用车碳中和技术路线图1.0》研究成果
 
以下为演讲全文。
尊敬的万主席,尊敬的各位专家、各位领导,大家上午好!
《商用车碳中和技术路线图1.0》研究工作从去年8月份开始,历经一年多的时间,在73家单位、300多位专家的大力支持下,我们完成了这项工作。今天,把我们的一些成果跟大家做一个汇报。汇报三个方面:一是研究背景和边界是怎么处理的,怎么理解商用车发展背景问题;二是我们研究的初步研判是什么;三是回顾和总结一下商用车碳中和路线图。
总书记和政府相关部门规定了3060目标,这就是商用车要达到的目标。对商用车来讲,其实我们是交通领域里头很重要的排放组成部分,汽车占了交通85%,商用车保有量只有汽车保有量的12%,但是它的碳排放贡献率达到了55.4%,要研究解决汽车碳中和、碳达峰问题,一定要解决好商用车碳排放问题。从这个角度我们也预判了一下,目前我们的商用车是3100万辆左右,在未来乐观和保守估计,2060年的时候我们的商用车保有量会达到4000万-5200万左右的规模,我们车辆还在增加碳排放和能量的消耗。但是我们整个商用车里头非常复杂,它是一个生产资料,受道路的影响、货物的影响、运输距离的影响,它的场景非常多,我们统计了一下大概有200多个场景,个别企业的场景数达到了302个,如果按照这些场景来处理好技术路线问题,不同的场景,不同的用户条件,其实对技术路线要求是不一样的,因为它要回答我们怎么赚钱的问题。
从这个角度来讲,怎么解决碳中和在技术路线上多元化还有很多的不确定,我们纯电动、燃料电池等新能源汽车初步实现了应用,但是占比远远低于乘用车,占比不足10%,只有9.6%,主要应用在短途和城市渣土方面。在保有量比较大的长途运输车里头还没有实现突破,技术还有一定难度,零碳内燃机和零碳燃料供给还处于探索阶段,商用车实现碳中和的路径还需要我们不断地探索。
李院士提出要回答双碳要求,特别是商用车碳中和要求,因此提出了整个平台的建设,刚才进华理事长也讲到了。我们这个平台围绕这几个方面提出目标。
一是提出关键时间商用车发展目标,制定科学、前瞻性、引领性商用车碳中和技术路线图,提出未来车用能源和新型基础设施建设的需求趋势和结构,凝练2030年以前的一些关键技术和创新需求,支持政策相关建议。同时怎么从3060两个目标倒逼渗透率和技术要求。
为了做好这个事我们做了一些分解工作,我们围绕着路线图进行了1+6课题安排,在内燃机方面我们安排了3个方面:一是柴油、零碳燃料、氢氨,对电动化、氢燃料电池和整车节能都有安排,我们的报告接近1000页左右,但是今天时间问题只能给大家讲一些结果。
我们300多位专家进行了40几场会议的讨论,充分凝练共识,形成大家一致性的观点。
我们整个研究边界和覆盖使整个商用车用上从重卡、中卡、轻微卡到客车这四类,整个分类规则跟交通部的分类规则相同。边界怎么确定?其实碳中和有很多边界,有制造问题、回收问题,但我们这次研究的主要边界是运营阶段的,因为制造环节的碳远远低于运营环节,所以我们的边界是运营阶段的直接碳排放为我们整个车厂口径。
刚才讲到了商用车场景复杂、投资复杂、技术路线非常复杂,我们梳理一下也提出了14个技术路线,从内燃机环节里头有8个技术路线,混合动力有3个,针对纯电动电池的充电和换电研究了两个模式,当然还有未来期待的燃料电池。
200多个场景或者300个场景如何研究它?其实是很难的。我们通过统计学规律来分析、归纳,整理出26个场景,在重卡环节里头提出了13个细分场景,中卡环节里头提出了4个细分场景,轻微卡里头提出了5个细分场景,大客车里头有4个细分场景,为了保证场景的广大覆盖度,我们反算了中国5年汽车的销售量,最后得出的结果是我们这样一种场景的归纳、统计和分类,覆盖了前5年中国商用车汽车销售覆盖率96.3%,还没有做到100%,但是96.3%我们认为对行业是有统计和指导作用的。这是讲的边界。
第二部分,我们怎么来研究?
商用车跟乘用车不一样,所以我们提出了PST3E研究框架,既要研究政策法规,又要研究能源问题,还要研究场景的适应性和技术的成熟度,环境的减排效益,还有非常重要的环节,技术经济性,如果我们推出的技术指导的方向没有经济性是不可推广的。我们按照漏斗式的原则,按照解决有无的问题,解决多少的问题,最后提出了技术渗透率,我们按照这样一个PST6个维度的逻辑,按照漏斗的方法筛选出技术渗透率,从这个角度我们有6个维度。
解读下来是非常复杂的,今天因为时间原因,这6个维度每个维度都是很大的报告,我只做展示不详细解读。
研究以后我们得出这么几个共识和观点:
一是内燃机节能低碳是商用车重要技术方向,这一点非常重要,因为商用车很大一部分是靠柴油机。但是我们的内燃机节能方向还有很大的空间和技术提升度,对于柴油来讲我们认为2030年左右,还可以节能25%-30%,但是2040年以后我们认为还有35%以上的提升空间。当然对天然气和甲醇我们都列出了这样的目标,从这个角度来讲,当期主要的减碳和节能目标抓手,内燃机还是重要的依赖。
二是零碳原料的技术创新将进一步挖掘出内燃机的脱碳潜力,这里讲到了国内很多企业已经开发了氢和氢氨,包括柴氨零碳发动机的赛道,随着技术进步和成本的降低,将是我们依托内燃机实现能源转型很重要的动力系统路线。
三是技术迭代升级是拓展电动汽车商用车应用前景的前提。对我们生产资料来讲,我们和乘用车多场景来讲,为什么电动车的渗透率比较低,还需要我们做技术迭代和升级。这里头包括提高续航里程、补能效率、使用寿命延长问题,因为现在的商用车寿命已经达到了120万-150万公里,电动汽车在寿命上也应该在这方面做些提升。
燃料电池系统技术提升和氢能协同是推进燃料电池大规模应用的关键,我们认为随着燃料电池的技术进步和氢能系统基础设施的丰富完善,我们认为大功率、长寿命电堆和高密度燃料电池,未来可以替代柴油机。
这是我们的几个基本判断和研究方法。
这里我们讲出了每个车型的渗透率,我们讲到了2030-2040-2060年的路径,这也是给行业提供某一个技术、某一条技术路线,如何在未来做出商用车的贡献,就这样一个占比我们可以倒逼2060和2030的要求。我们对整个商用车的综合判断是这样的。
对重卡来讲,它跟整个综合比还有一点差异,它的柴油我们判断是到2060年应该还会保持在5%,这样的原因并不是2060年整个商用车是零碳,我们认为柴油还保持了一部分,原因是什么?就是因为我们的一些特殊用途、特殊场景,还有一些边远山区有可能会保留在5%左右的柴油机。随着不同的场景和不同的渗透率之后,柴油机、天然气、氢氨和纯氢燃料电池占比会有所变化,随着年份的推进。
中卡里头也是这样一个判断,中卡将以纯电技术为主,换电和燃料电池为辅的发展路径,技术渗透率中卡的优势引导政府公共交通方面来讲,2025年的新能源渗透率会达到15%,2030和2040年的时候新能源渗透率发展会比重车快一点,会达到40%和85%左右,未来在部分偏远山区里头还会保留一部分燃油车。
对轻微卡来讲,电动化是它的主要转型路径,它跟轿车的发展路径是基本相当的,未来换电、增程和燃料电池也存在着一定的发展空间。
客车其实是我们所有商用车里头最先使用电动化的,我们认为到2040年的时候会达到90%的渗透率。这是我们对四类车型做的基本研判。
这是我们制定的路线图,从2025-2030-2060,我们认为商用车的碳排放达峰值大概在5.5亿吨,我们去年大概是5.1亿吨,我们初步判断在2030年以前,按照这样一种路线图达峰是没有问题的,但是中和还需要其他的办法,需要我们的负碳技术,需要碳收集,我们会保留5%左右的碳,我们测算的结果是这样的。
感谢所有参与单位,感谢学会,感谢李院士给我们的指导,因为今天只有15分钟的时间,我们会在以后的时间里头按照学会的要求,继续解读我们的路线图,因为这是300多位专家将近1000页的报告,内容还是蛮丰富的。
我今天的发布就到这儿,谢谢各位,谢谢大家!

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