由中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、中國汽車工程學(xué)會、中國汽車工業(yè)協(xié)會、中國汽車報社聯(lián)合主辦,天津經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)管理委員會特別支持,日本汽車工業(yè)協(xié)會、德國汽車工業(yè)協(xié)會聯(lián)合協(xié)辦的第十八屆中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達)國際論壇(簡稱“泰達汽車論壇”)于2022年9月2-4日在天津市濱海新區(qū)召開。本屆論壇以“強信念 穩(wěn)發(fā)展 開新局”為年度主題,邀請重磅嘉賓展開深入研討。
在9月4日 “雙碳論壇:雙碳戰(zhàn)略的近策與遠(yuǎn)景”中,中國汽車技術(shù)研究中心有限公司首席專家、中國汽車戰(zhàn)略與政策研究中心副主任 劉斌發(fā)表了題為“對雙碳下汽車產(chǎn)品技術(shù)路線的思考”的演講。
中國汽車技術(shù)研究中心有限公司首席專家、中國汽車戰(zhàn)略與政策研究中心副主任 劉斌
以下為演講實錄:
謝謝各位領(lǐng)導(dǎo)、來賓來參加我們今天的“雙碳”分論壇。由于疫情關(guān)系,線下組織會議、參會都不容易。今天能來現(xiàn)場的,對中汽中心、泰達論壇都是真愛,下面我將中汽中心對“雙碳”的研究給大家進行一個分享。
按照論壇的設(shè)計,我的題目是“對雙碳下汽車產(chǎn)品技術(shù)路線的思考。”去年初,工業(yè)和信息化部委托中汽中心開展汽車產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展路線圖研究工作,與此同時,中汽中心作為央企,積極履行央企責(zé)任,也啟動了重大專項課題“面向碳中和的汽車產(chǎn)業(yè)路線圖”的研究工作,黃永和總帶領(lǐng)我們6個院所進行一年多的研究,研究之后有什么收獲呢?我個人認(rèn)為“雙碳”對汽車產(chǎn)業(yè)最大的影響是對產(chǎn)品的技術(shù)路線的影響。
為此,我將分為三個部分跟大家進行分享。第一部分是梳理了一下汽車產(chǎn)品有十大技術(shù)路線之爭問題,在“雙碳”下,它們是否符合低碳的要求,未來這十大技術(shù)路線何去何從,值得我們關(guān)注。第二部分,我認(rèn)為研究“雙碳”下的汽車產(chǎn)品技術(shù)路線,可能需要跳出汽車產(chǎn)業(yè)來看技術(shù)路線,否則我們就會陷入誤區(qū)。第三部分,對碳中和下技術(shù)路線有幾個初步的認(rèn)識,拋磚引玉供大家指正。
首先這十大產(chǎn)品技術(shù)路線,第一個問題,是燃油車的問題。2035年,中國是否禁燃?今年歐盟已經(jīng)提出:到2035年,禁止任何內(nèi)燃機形式的輕型車的銷售,也就是說輕型車在2035年只允許純電動和燃料電池汽車銷售,而插電式混合動力汽車、普通的混合動力汽車都不允許在2035年銷售。當(dāng)然,它也留了一個后門,在2026年,將對PHEV和碳中和燃料(合成燃料)評估,看禁止銷售還是允許銷售。
美國的加州也是零排放汽車的急先鋒,他們最近也通過了一個法規(guī),在2035年要禁止非零排放汽車,跟歐盟一樣,只允許純電動和燃料電池乘用車的銷售。
而日本的豐田章男提出:我們的敵人是碳,而不是內(nèi)燃機,為此日本的戰(zhàn)略是允許普通混合動力汽車在2035年后繼續(xù)銷售。
中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)2021-2035年規(guī)劃提出,2025年20%的新能源汽車占比目標(biāo),碳達峰方案則將2030年定為40%,2035年,中國的新能源汽車占比是多少?是60%,還是激進到百分之百?激進到百分之百的話,是什么類型的車輛?是指新能源汽車,還是也包括普通混合動力汽車?
第二個問題,車用內(nèi)燃機的盡頭在哪?國家發(fā)改委基礎(chǔ)司負(fù)責(zé)交通碳達峰的方案研究,他們問我們的問題就是內(nèi)燃機的熱效率極限是多少?現(xiàn)在行業(yè)比較好的是42%,將來是55%還是60%?同時,混動比純?nèi)加桶嬗秃目赡芨鼉?yōu),它未來還有多大的降幅空間?以及不同的低碳或者零碳燃料也有很多種,生物質(zhì)能、氫、氨,誰將勝出?這都是值得行業(yè)深入研究的問題。
第三個問題,混合動力汽車(HEV)技術(shù)路線,大家都認(rèn)為這是過渡路線,它的過渡期是多久?節(jié)油潛力有多大?油耗水平吉利汽車提出2030年可能是3升左右,未來它的降碳潛力還有多大?去年,它的市場份額是3%,未來是像學(xué)會的路線圖一樣到2035年50%,還是多少?如果說混合動力是過渡期技術(shù),這個過渡期究竟多久,HEV什么時候退出市場?是2035還是2045或者2050年后?這都是影響我們行業(yè)其他研發(fā)和技術(shù)投入的一個關(guān)鍵問題。
第四個問題,PHEV是否還歸為新能源汽車?PHEV本身并不是零排放汽車。在政策上,歐盟也在收緊,2035年可能會面臨禁售。北京實質(zhì)上把它從新能源汽車剔除出去了,明年上海也將它剔除出享受特殊號牌的范圍。現(xiàn)在PHEV電池容量和純電續(xù)駛里程正在增加,未來PHEV的技術(shù)發(fā)展,也會變得更加環(huán)保嗎?值得我們關(guān)注。
第五,增程式(REEV)是否真的低排放?理想汽車靠一款增程式獲得了比較大的銷量,與此同時,也有跨國車企提出,增程是過時的技術(shù),不符合減碳方向,因為它仍然是通過化石燃料的燃燒來發(fā)電,這樣根本沒有必要。理想為此回應(yīng):可以用產(chǎn)品PK一下——進行節(jié)能環(huán)保的測試。
第六個問題,純電動汽車是否低碳,有的專家認(rèn)為從全生命明周期來看——比如昨天還看到,有人在轉(zhuǎn)發(fā)朋友圈,說電動汽車在增加碳排放——特斯拉也曾被新加坡列入污染的范疇,純電動汽車是否低碳也是大家爭議的一個點。
第七個問題,動力電池減碳哪家更強?新能源汽車中動力電池生產(chǎn)過程中的碳排放比較高,對不同材料、不同結(jié)構(gòu)、不同體系和不同工藝的電池,可能碳排放都存在著不同。比如百人會的研究認(rèn)為,811電池生產(chǎn)過程的碳排放,是磷酸鐵鋰電池的1.5倍,是否真的如此?,本田、日產(chǎn)都提出未來幾年都會量產(chǎn)全固態(tài)電池,全固態(tài)電池的碳排放究竟是多少?另外,電池拆解和回收究竟是增加了碳排放,還是由于稀有資料的回收會產(chǎn)生30%的減碳效果,這都是值得探討的問題。
第八個問題,燃料電池汽車真的是終極脫碳技術(shù)路線之一嗎?我們的研究顯示,制氫的方式?jīng)Q定了燃料電池汽車是否低碳。如果仍然是煤制氫,會產(chǎn)生20-30公斤碳排放的話,燃料電池汽車的碳排放從全生命周期來看,要比燃油車高,但是如果我們用風(fēng)電、光伏發(fā)電制氫的話,就會顯然低于燃油車。行業(yè)認(rèn)為2030年后,F(xiàn)CEV保有量會達到100萬輛,這100萬輛主要是在商用車,還是乘用車也有一定的份額?這可能也是重點關(guān)注的一個技術(shù)路線。
第九個問題,天然氣汽車在雙碳背景下,是否值得推廣?國家的碳達峰方案提出鼓勵車船使用液化天然氣,但世界資源研究所的研究顯示,天然氣貨車二氧化碳的排放雖然比柴油貨車低20%,但是增加的甲烷排放把減碳的效果抵消掉了。是否真的如此,也值得深入研究。
第十個問題,生物燃料和合成燃料,日本叫碳中和燃料,它們是傳統(tǒng)燃油車脫碳的必由之路嗎?一方面,有的專家提出來,碳中和燃料和燃油相比,它的減排潛力比較大,但是國際清潔交通委員會ICCT研究說不同的生物燃料并不一樣。右邊的圖中間的線是傳統(tǒng)的化石燃料碳排放,我們會看到紅圈內(nèi)的三個比傳統(tǒng)的化石燃料碳排放還高,但是右邊的兩個生物燃料要顯著低,甚至還有合成燃料是負(fù)碳。所以不同的生物燃料或者合成燃料,可能也要進行細(xì)分后深入地研究,而不能一概而論,這也是行業(yè)值得深入研究的。
在看這十大技術(shù)路線何去何從的時候,我個人認(rèn)為,單獨站在汽車行業(yè),并不一定能夠看清,為此我們必須跳出汽車行業(yè),站在更大的視角才能看得更加清晰。第一個視角是從能源的視角,碳達峰碳中和下,我們在研究汽車產(chǎn)品技術(shù)路線的選擇,看起來我們是在探討汽車的技術(shù)路線,實際上我們是在研討車用能源的轉(zhuǎn)型問題。
以前汽車用油為主,將來用什么?車用能源的轉(zhuǎn)型和國家的能源轉(zhuǎn)型一樣,首要的是考慮能源安全。習(xí)總書記在勝利油田明確指出,能源的飯碗必須端在自己的手里。所謂能源安全,我認(rèn)為可能就是在能源轉(zhuǎn)型的過程中,能源的飯碗必須端在自己的手里,俄烏沖突,德國還重啟燃煤電廠,可能就是能源的飯碗沒有端在自己手里,所以不得不走回頭路。中國在這個轉(zhuǎn)型過程當(dāng)中,一定要注意先后的順序。一方面,從國際政治的視角來看和傳統(tǒng)的化石能源相比,中國所用的太陽能和風(fēng)能不容易受到國際政治的沖擊,相對更加安全。但是我們現(xiàn)在能源的結(jié)構(gòu),生態(tài)環(huán)境部司長文章的數(shù)據(jù),大概是56%一次能源中依靠煤炭等化石燃料的結(jié)構(gòu)——這些傳統(tǒng)能源的退出,未來要轉(zhuǎn)向新能源,必須建立在新能源安全可靠的替代基礎(chǔ)上。也就是說我們要先立后破,先把新能源安全可靠之后再轉(zhuǎn),而不是說先破后立,先把傳統(tǒng)能源拋棄了,然后再去向新能源轉(zhuǎn),這條路是不行的。
左圖中,從GDP視角來看,中國是GDP大國,同時也是汽車消費大國,中國的汽車市場占全球的30%。它可能和小國有不一樣的戰(zhàn)略選擇,比如歐洲、非洲的一個小國可能僅相當(dāng)于中國的一個省,小國可以把雞蛋放在一個籃子里,可以依靠一種能源。但是中國作為大國,應(yīng)該選擇能源多元化,也就是說,把雞蛋放在幾個籃子里,選擇不同的能源來分散風(fēng)險。能源多元化,需要多元化的汽車產(chǎn)品相適應(yīng)。這是第一個,從能源的視角來看需要多元化的汽車技術(shù)路線。
第二個跳出汽車的視角,我們從技術(shù)視角。無論是內(nèi)燃機汽車還是電動汽車,未來的技術(shù)進步都存在著較大的不確定性,面向碳中和有40年——過去的10年,我們無法預(yù)測到電池技術(shù)的進步幅度如此之快,但是未來40年,我們也無法預(yù)測電池技術(shù)還是內(nèi)燃機技術(shù)等等不同的技術(shù)進步幅度,也許會有顛覆技術(shù)的產(chǎn)生,同時也會在一段時間內(nèi)有技術(shù)停滯的風(fēng)險。在我們無法看清楚技術(shù)演進趨勢的情況下,還應(yīng)該堅持技術(shù)中性的原則。
所謂技術(shù)中性,就是通過設(shè)定低碳發(fā)展的目標(biāo),允許各類符合低碳目標(biāo)的技術(shù)路線競相發(fā)展,相互競爭,共同發(fā)展。
第三個跳出汽車的視角,是市場的視角來看。在2019年,行業(yè)對新能源汽車比較悲觀,我們對2035年規(guī)劃研究過程當(dāng)中新能源汽車市場占比的預(yù)測,認(rèn)為2025年到20%已經(jīng)差不多了,之前改過25%,但認(rèn)為有一定的挑戰(zhàn)性,最終選擇了20%左右。近兩年新能源汽車發(fā)展比較迅猛,現(xiàn)在我們看又覺得這個占比太低了,實際上無論是專家,還是企業(yè),對市場都無法精準(zhǔn)預(yù)測。
1990年加州空氣資源委員會ARB提出了1998年零排放汽車2%的零排放目標(biāo),后來也發(fā)現(xiàn)無法達到,大概在1996年就放水,把混合動力也放進去了。我認(rèn)為,可能對未來的可再生電力市場,還是新能源市場的占比,都是無法預(yù)測的,為此我們研究人員有一個技巧,就是設(shè)置中觀、樂觀、悲觀的場景。但是在政策,或者變成法規(guī)的時候,我們能提這樣的三個場景目標(biāo)嗎?是不可能的。
第四個視角,從政策的視角,我們都在說新能源汽車已經(jīng)從政策驅(qū)動向市場驅(qū)動轉(zhuǎn)變。什么是政策驅(qū)動向市場驅(qū)動轉(zhuǎn)變?簡而言之就是淡化政策的作用,而不是對政策形成更強的依賴。但是我發(fā)現(xiàn)有的行業(yè)人員建議,一方面建議要更加推動政策驅(qū)動向市場驅(qū)動轉(zhuǎn)變,另一方面,呼吁出臺更多更強的政策,這有點奇怪。
第五個視角,技術(shù)路線的選擇問題,我覺得企業(yè)的選擇不等于國家的選擇。一個國家有若干企業(yè),比如在工信部有資質(zhì)的汽車整車企業(yè)大概有230多家,這200多家企業(yè)可以選擇單一的技術(shù)路線,也可以選擇多技術(shù)路線,但是作為國家,可能是若干企業(yè)選擇的技術(shù)路線之和,它不可能把某一家企業(yè)的技術(shù)路線就作為國家的技術(shù)路線。
基于以上的五個跳出汽車看技術(shù)路線的視角,我對碳中和下汽車技術(shù)路線選擇有7個初步的認(rèn)識。
首先,純電動汽車是最重要的低碳技術(shù)路線。因為在IPCC的國家溫室氣體清單當(dāng)中,汽車的碳排放最大的就是交通環(huán)節(jié),我們測算一年可能有9億噸左右。純電動汽車在交通環(huán)節(jié)就是視為零,就是行駛階段零排放。另外我們從全生命周期角度,一輛純電動乘車跑15年來看,和內(nèi)燃機汽車相比,減碳就是40%。這兩個維度來看,毫無疑問,純電動汽車是最重要的低碳技術(shù)路線。
第二,我們題目提到近策和遠(yuǎn)景,近,我認(rèn)為是面向碳達峰2030年,從全生命周期的視角來看,混合動力和PHEV雖然減碳效益沒有純電動的40%那么大,但是和內(nèi)燃機汽車相比仍然有23%和30%的減碳效果。為此,面向碳達峰,HEV和PHEV也是重要的技術(shù)路線,它具有較好的減碳效果。
第三,遠(yuǎn)期,面向碳中和。零碳燃料和內(nèi)燃機也是重要的技術(shù)路線之一,黃震院士提出,內(nèi)燃機是否排碳,取決于它的燃料。零碳燃料怎么回事呢?把空氣中的二氧化碳捕捉,用清潔的電力制備生產(chǎn)為燃料供汽車使用,這樣它相當(dāng)于把空氣中的二氧化碳捕捉之后,通過燃燒又放出來,實際上并沒有人為增加碳排放,也可以稱之為零碳動力。由于零碳燃料的數(shù)據(jù)相對比較缺乏,我們用現(xiàn)行的生物燃料如乙醇玉米來和汽油車比較一下,這個應(yīng)該是低碳燃料。選取的是一輛輕型貨車,無論是生物乙醇還是傳統(tǒng)的汽柴油,它的使用環(huán)節(jié)碳排放可能是差不多的。從車輛周期來看,因為還是那個車,車輛周期它的原材料、生產(chǎn)制造我們視為一致,它們的差異主要在燃料周期,生物乙醇在燃料的生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定的負(fù)碳效應(yīng)。而車輛周期的碳排放和燃料使用階段的碳排放兩類車輛可能差別不大,所以主要是在燃料生產(chǎn)環(huán)節(jié)的負(fù)碳效應(yīng),導(dǎo)致生物乙醇車輛相比汽油車減碳效果更大,從全生命周期來看,比汽油車有40%的減碳效果。未來技術(shù)的發(fā)展,也可能有更低碳的燃料甚至零碳燃料,會在生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生更大的負(fù)碳效應(yīng),導(dǎo)致它在車上使用后全生命周期碳排放,也可以和純電動汽車媲美。
第四,我認(rèn)為面向碳中和汽車產(chǎn)品或存在4種技術(shù)路線競相發(fā)展。左邊是燃燒化石燃料的內(nèi)燃機汽車,是高碳的車輛,如果仍然用傳統(tǒng)的化石燃料,它可以運用混合動力的技術(shù)來降低碳排放,未來,它會用低碳的燃料,甚至使用零碳的燃料,未來它也會是實現(xiàn)零碳動力的汽車。如果是PHEV,一部分用油一部分用電,未來用低碳、甚至零碳的燃料和電力,也能實現(xiàn)零碳汽車。如果車用能源全部切換為電力驅(qū)動,純電動汽車未來應(yīng)用低碳電力、零碳電力,也能實現(xiàn)零碳汽車。氫燃料電池汽車用藍氫、綠氫最終也能夠?qū)崿F(xiàn)。目前這4種技術(shù)還在互相競爭、共同發(fā)展。未來哪種技術(shù)占市場份額大頭,可能取決于誰的低碳效應(yīng)更大,誰的成本更低,它就能夠獲得更多的市場份額。
第五,對純電動汽車,我認(rèn)為純電動汽車的電池容量(或者是電池能量)和續(xù)駛里程應(yīng)該適可而止。帶電量為46千瓦時的乘用車大概續(xù)駛里程是400公里,電池在生產(chǎn)環(huán)節(jié)就會產(chǎn)生4.4噸的碳排放,如果是跑1000公里的純電動裝的電池會翻倍,可能接近10噸的碳排放。而內(nèi)燃機汽車全生命周期也就20多噸的碳排放。由此可見,我們一味增加電池,一味擴大純電續(xù)駛里程,從碳排放的角度來說是不合適的。
第六,新能源汽車和傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車一樣,燃油車在引進國內(nèi)的時候會在原來的基礎(chǔ)上加長,推出適應(yīng)中國市場的加長版——新能源汽車現(xiàn)在也有一個不好的傾向,就是以大為美,我們的車有多長,有多重,2021年乘用車的整備質(zhì)量達到1510公斤,比之前多了200多公斤。我們的數(shù)據(jù)分析顯示,小型化可顯著降低全生命周期的碳排放,宏光mini ev比秦EV要降低37%的碳排放。為此,從碳排放的角度來看,不建議車企一味地增加車長、車重,大型的純電動汽車就不要說自己是一個低碳的車輛了。
第七,新能源汽車的發(fā)展,我認(rèn)為之前可能是一個野蠻的生長,未來也應(yīng)該關(guān)注能效等核心技術(shù)指標(biāo)的提升。“無技術(shù)不進步”,如果技術(shù)評價指標(biāo)缺失,我們根本無法知曉行業(yè)的技術(shù)究竟是進步還是在后退。2021年,乘用車行業(yè)平均油耗是百公里5.1L,2025年的標(biāo)準(zhǔn)是百公里4.6L。從2005年開始,中汽中心標(biāo)準(zhǔn)所協(xié)助相關(guān)的部委出臺強制性的油耗法規(guī),分階段實施后在推動行業(yè)技術(shù)進步還是起了很顯著的作用。純電動汽車也一樣需要關(guān)注能效等指標(biāo)。2021年純電動乘用車百公里電耗是12.24kWh,2025年是12度,2030年是多少?我認(rèn)為仍然是值得深入研究,并且需要引導(dǎo)行業(yè)不斷降低碳排放。就算新能源汽車用的全部是可再生的風(fēng)能和光能,節(jié)能仍是很重要的工作。
最后有一個很小的期望,我期望無論是做電池的,還是做內(nèi)燃機的、氫燃料的等等,在討論技術(shù)路線的過程中,希望能以低碳為統(tǒng)一的尺度,以開放的心態(tài),客觀評價不同技術(shù)路線的碳排放水平,選擇適合自己的技術(shù)路線。
我們?yōu)榱俗龊闷囯p碳研究工作,也是以開放的心態(tài),邀請行業(yè)的不同專家,包括院士來共同探討“雙碳”汽車技術(shù)路線的“大咖談”,感興趣的可以關(guān)注我們的“汽車碳中和”公眾號,微信號是CATARC_neutral,已經(jīng)有20多位專家發(fā)表了他們對技術(shù)路線的看法。我們的專家也是一個開放的心態(tài),20多位專家可能都有各自不同的觀點,但是大家仍然是心平氣和地一起來探討、發(fā)表自己的觀點,同時也允許、聽取不同視角或者不同技術(shù)路線的專家的意見,補充自己的認(rèn)知。現(xiàn)在的專家有汽車的專家、也有能源的專家,也希望更多的專家加入我們的雙碳汽車技術(shù)路線大咖談,以共同推動汽車產(chǎn)品技術(shù)的進步。我的分享就到這里,一孔之見,不正確之處,請大家多多包涵、不吝指正。謝謝各位!