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李开国:中国商用车碳中和技术路径发展趋势判断

时间:  2023-12-18 22:37   来源:  WNEVC 2023    作者:  editor

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12月7日,2023年世界新能源汽车大会在海南海口开幕。其中,在“中重型商用车零排放论坛”上,中国汽车工程学会监事长、会士,商用车碳中和协同创新平台专家委员会主任李开国进行题为《中国商用车碳中和技术路径发展趋势判断》的主题演讲。
李开国:中国商用车碳中和技术路径发展趋势判断
以下内容为现场演讲实录:
 
各位嘉宾,大家好。今年借这个机会,我们来汇报一下,就是我们整个碳中和的一些成果和一些观点的分享。我们知道我们今年12月25日在北京的亦庄,汽车协会发布了商用车碳中和路线图1.0版,应该说这个版本还是对国内的反映比较大,很多的企业都跟中国汽车协会进行推动,借这个机会,我们来汇报一下整个碳中和的成果和观点的分享。我想从以下四个方面,第一个我们准备研究的背景,还有我们通过研究以后大概认为哪一些关键技术可能是我们的发展趋势,但更重要的一点我们在技术发展的路线图,有哪些选择,有哪些思考,还有对行业的建议问题,但是双碳的目标其实是提得非常准确,非常具体,从我们的相关部门都提出了很多要求,其实我们的目标是确定的,按照工信部的要求,我们也提出了中国交通领域和汽车领域的相关双碳目标的一些时间节点,但今天在这个会上,在论坛上我们也可以发布这样一个结果。
对于汽车来讲有很多种品种,但是我们整个碳排放在9亿吨左右,大家在交通领域碳排放的占比大概是80%左右,我们商用车的保有量只有11%,但是占整个汽车碳排放的55%,同时,未来的商用车的发展还保持一种增长的态势。所以不解决好商用车的碳排放问题,就不可能回答中国的商用汽车领域的碳达峰碳中和问题。我们都知道有很多场景,随着场景的不同,要求的不同,其实我们整个能源动力系统的要求也是不一样的,整个中国新能源汽车的推广比例是非常低的,不到10%,通过根据不同市场的要求,我们如何来解决我们整个商用车的问题,还有一些我们长途、短途、运用场景的问题,都是我们应该考虑的问题,不把这些问题分析透、研究好,我们很难回答如何来解决碳中和的问题。我们商用车的技术路线也是非常复杂,非常多的,不像乘用车这么简单,我们分析以后,在中国有增程的、插电的、纯电动的等,我们有14种,这14种都非常重要,我们把中国的商用车场景按照使用的情况我们分成26种,同时针对这14种技术路线来进行分析以后,才能得出我们的碳中和的技术路径,否则很难回答我们的碳中和问题。因此我们中国汽车论证协会就发起成立了碳中和创新平台,我们有70多家单位,有300多科技工作者来开展我们的工作。
如何来做好我们的1.0,我们花了一年多的时间,我们按照“1+6”课题的设置,我们进行近百次的讨论,形成整个行业的广泛参与和共识的意见。我们研究的思路是什么,就是我们提出来要考虑到,我们的政策法规问题,要考虑到我们的场景的适应性问题,技术承受度问题,还要考虑到技术经济性问题,还要考虑我们整个能源供给问题,所以我们就提出了叫PST3E6个维度来研究我们整个商用车的碳达峰碳中和问题,所以我们分别按照14个技术路线,26个场景来分析研究这个复杂的问题,PST3E每个都作出了政策体系和表单,按照6个维度的政策体系和表单作出了分析和研究,这是我们整个研究背景的情况。
二是想和大家交流一下我们未来的基本判断。一是节能低碳化,内燃机是我们的重点方向,这是我们的基本研判,未来10-15年内传统能源及低碳内燃机是我们商用车的基本路线,二是通过提出效率来优化我们的整个商用车的排放。三是活动力,可能是我们结合内燃机配合的很好的路径,对未来新能源汽车我们认为是有一个很大的发展趋势,同时内燃机这个方面来讲的话,我们认为是可以实现节能减排的目标达到30%-35%以上,这个结论对行业来讲很重要,很多国家很多的地方都讲到乐观内燃机会灭亡,在商用车行业里面内燃机在10-15年是有重要作用,主要的贡献者。
二是零碳技术将进一步挖掘内燃机的潜力,这是我们研究的结果,我们认为在2025年以后,我们相关的技术会实现突破,特别是随着我们的购置成本的降低,同时我们的内燃机也是延续和挖掘我们内燃机重要内燃机产业的生命周期,这是我们很重要的一个判断。
三是降低用户成本,是我们提高纯电动汽车在中短期场景实现更大规模的应用,只有我们通过零碳的转型中对电动车的依赖是很重要的基础路线,为什么现在这么低,主要是成本问题,不能给消费者带来更大价值的时候,我们消费者是不欢迎的,这些因素是制约我们规模化发展的重要因素,但是我们认为随着生命周期的成本降低,到2030年可能是一个拐点,那么随着我成本的降低会提高我们纯电动车的渗透率,估计在2030年左右在商用车场景可能达到30%。
四是技术迭代升级会支持我们纯电动车的应用场景会向长途应用。随着我们的技术迭代升级,续航、增程技术等,将会让我们纯电动车在长途运输中得到一定的渗透和提升。随着技术的创新,能推动燃料电池实现高强度长距离的运输场景的需求,目前氢燃料电池商用车,在中国主要是以示范的为主,特别是五大城市示范群的推动,带动了发展,从未来的角度来讲,燃料电池发电机功率的提升到250千瓦或者是300千瓦,后面要达到3万一小时,开展批量使用,同时我们加氢就时间在10分钟左右的时间,我们整个燃料电池的推广提高的比例会比较快,这里面还有很多相关制约,我们基础设施的建设问题,氢气的一些问题,那么氢能就是在产业降本是我们整个燃料电池的发展,我们认为在2023年前会取得一个比较好的经济优势,目前氢和电池会比较贵,所以是远远高于柴油车,我们的用户是很难接受的,但是到2030年,2035年以后,如果我们的除氢系统达到了每千瓦500快显,我们的除氢系统每公顷氢价格达到1000-1500的时候,同时我们的价格达到25-30块钱的时候,这时候我们燃料车和柴油车基本持平,这样就有利于我们在中长途场景下大力推广燃料汽车。这是我们讲的几个观点,一个是传统内燃机,二是低碳燃料的氢能源机和内然机的发展。三是纯电动,第四个是燃料电池。我们对它在哪一个节点,我们对高渗透率作了DPCO的分析,按照经济性的规律来延用哪个技术的可用性。
三是技术路线图,我们通过这样的研究,我们在2030年前达峰,商用车是传统内燃机为主的低碳原料,新能源商用车逐步渗透,到2030年以后,新能源商用车进行发展,以新能源车为主,在赋能的地区要优先发展,传统燃料的内燃机少量存在的一个格局。从技术渗透率来讲,新能源商用车的购置和使用成本的下降,基础设施的丰富、完善,新能源商用车的市场渗透率将会持续保持一种提高的态势,从目前不到10%到2025年的时候可能会提高到15%,到2030年和2040年的时候可能会提高30%到75%,这里头我们对不同的技术路线,对14条技术路线,特别是柴油、天然气、氢燃料,充换电模式进行了一个按年轮的分析,从2010年到2060年每一年在中国商用车占比的分析。刚才讲到商用车的场景很多,中国现在分析下来有30多条场景,我们研究的时候分析成26个场景,一个是中场景,中场景来讲,早期在2030年之前主要是传统燃料,氢燃料为辅的发展,2035年以后,氢能燃料电池、纯电动、零碳这样一个梯次,纯电动是为主,零碳为补充,传统的少量存在,其中我们电动车、商用车在固定线路上的场景下实现一定规模的运用,零碳内燃机在赋能地区会集中的发展,在城市的物流场景来讲,我们运输的聚力比较短,未来可能是以充电技术发展为主要的路线,那么这些路线我们对每一个场景都描绘了一个渗透率的图,这就是我们整个路线图的基本描述,我们现在实现到2030年达峰,到2060年中和,但是在中和的时候我们认为内燃机不会全部灭掉,因为第一特殊用途需要内燃机,应急救援需要内燃机,不发达的地区还需要内燃机,我们认为到2060年的时候还可以保留有5%占比的内燃机,这是满足经济社会发展的一个基本需要,这是我们从2030年达峰到2060年中和,还有这么一部分的内燃机,所以商用车的综合还需要其他的减碳技术和氟碳技术,像我们的碳捕捉这些。
从技术层面来讲,我们还是有很多的规划,就是我们商用车的技术路径,我们从提高发动机的效率,降低电动车的成本,改善我们的基础设施和优化我们的能源结构。对一系列的路径来讲,我们来进行年度,按5年一个周期都提出了具体的目标,对能源来讲,我们一定要优先发展绿色能源,只有绿色能源的电动化才是全生命周期的真正的减碳目标,否则的话,我们如果是完全利用火电,我们的碳排放还是蛮高的,我们也要大力发展绿色能源,要大力发展依靠绿色能源的补能网络等,我们需要技术的进步、产业的发展、政策的引导和能源的变革齐抓共管才能实现我们商用的碳达峰到碳中和。
我们之后研究了对行业、对政府提了一些相关的建议,就是我们从碳达峰到碳中和只有30年,我们是一个发展中国家,是一个后发国家,其实在碳达峰到碳中和给我们的时间远远少于欧洲和美国,包括日本,人家是50-70年,达峰到中和,而我们只有30年,这么短的一个周期,完全靠技术迭代是很难实现的,那么中国要实现碳达峰碳中和一定要通过政策这个抓手和技术进步这个推手,两手合一才可以实现,所以我们需要产业界,工业界、政府的参与度。二是技术创新的持续发展,无论是技术升级来实现我们的能效的提高,排放的减少,还是我们通过技术的升级来降低我们的成本,让用户在DPCO全周期内更能接受我们新的更低碳的产品,所以还是需要技术的持续进步,当然还需要我们全社会的努力,还要整个能源供应的改革,能源不改革,我们所有的规划所有的目标是不能实现的。那么从这个角度来讲,我们需要汽车本身的合作,运输行业的合作,政府的指导促进,还有能源行业的支持改革和能源的变革。那么只有这样一系列的措施的落实,我们还是有信心,认为中国的碳达峰和碳中和的目标,特别是在商用车这个领域里面是可以实现的,也是能够实现的。
也借这个机会要感谢我们行业所有参与者,73家单位和我们平台的13个会员单位,300多名专家来共同做这样一个工作,我们形成了1000多页的报告,围绕“1+6”课题,我们平台也随时愿意与产业的技术人员沟通,每年都提出研究目标,今天我在这里跟大家分享的是我们整个平台路线图1.0的是2022到2023年的研究目标,我的分享交流就到这里。
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