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望岳谈|聚焦国家战略,世界内燃机大会释放了什么信号?

时间:2021-04-25     【转载】   来自:大众网

  “2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和”,是中国向全世界作出的庄严承诺,是基于推动构建人类命运共同体和实现可持续发展作出的重大战略决策。这一战略正在带来广泛而深刻的社会系统性变革。4月22日—24日,第二届世界内燃机大会在济南举行,会上,记者处处感受到这种变革对自主创新带来的倒逼作用。


  内燃机是第二次工业革命中最具核心价值、最有代表性的发明创造。中国工程院院士、上海交大副校长黄震在演讲中给出这样一组数据:我国是内燃机大国,内燃机保有量超过5亿台,2019年,我国内燃机产量达7600多万台,内燃机单功率从不到1kW到8万kW。庞大的产能和体量,说明了它的不可替代性。


  以重卡为例。天津大学讲席教授、中国内燃机学会常务理事尧命发介绍, 2018年我国的公路货运共完成了全社会76.9%的货运。国际能源署预计,到2040年全球重型卡车能耗将增长65%。“尽管已经出现了电动、燃料电池等发展方向,但由于对功率的需求、运行环境的要求,目前还没有一种方案能够替代柴油机。”

  虽然不可替代,但内燃机是石化燃料消耗大户,也是碳排放的“主力军”。数据显示,目前我国的碳排放量占比中,电力行业(主要是火电)占41%,交通行业(主要是油品)占28%,建筑和工业大概占31%。内燃机占据所有行业动力的90%,尽管每年都面临升级淘汰,但保有量和产销量仍然令人瞩目。在动力系统电动化、工业生产智能化,经济发展低碳化的大趋势下,传统内燃机产业面临着前所未有的挑战。


  挑战倒逼技术变革,蕴藏转型发展机遇。


  既然不可替代,提高热效率就成为降低碳排放的重大战略需求,也是必然选择。“效率的提高本身就是减排,很多的碳排放是由燃烧不充分、效率不高造成的。”中国船舶集团有限公司第七一一研究所所长董建福说。目前,乘用车汽油机产品有效的热效率,已经由20年前的30%左右提高到当前的40%-42%,正在向45%到50%的效率迈进,重型内燃机的热效率上,2020年9月,潍柴发布了全球首款突破50%热效率的商业化柴油机。


  以目前46%的行业热效率水平估算,热效率提升至50%,柴油消耗将降低8%,二氧化碳排放减少8%,按照目前国内重型柴油机市场保有量700万台估算,如果全部替换为50%热效率的柴油机,每年大概可节约燃油3332万吨,减少二氧化碳排放10495万吨,这将为解决能源短缺和全球气候变暖问题作出重大贡献。


  潍柴已经提出,未来潍柴还将使本体机的热效率提升至51%,结合余热回收等技术后整机热效率向55%冲刺。


  不独潍柴。东风汽车公司汽油机专业总工程师张社民说,东风在乘用车领域首次推出了“马赫”动力品牌,包含高效发动机和混合动力总成,增压直喷发动机热效率已经达到41.07%,下一代发动机热效率将达到更高的45%的目标。


  实现“双碳目标”,提高热效率不能解决所有问题,从整个产业链和能源体系上调整变革日益紧迫。去年中国汽车工程学会组织了千余名国内外专家进行研究,并发布2.0版节能与新能源汽车路线图。中国汽车工程学会常务副理事长兼秘书长张进华说,系统高效化、混合动力化、燃料低碳化,是内燃机推进创新的重要方向。“2030年混合动力将是内燃机的主要形式,基于内燃机的乘用车平均能耗低于自身每百公里,新型的低碳甚至零碳燃料,阳光石油比例将逐步提高。”


  正如全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢致辞时所说,今后一段时间,氢能和燃料电池发动机将是发展的重要方向,要深入研究燃料电池发动机与传统内燃机在原理、结构、工程和技术等方面的差异性和相似性,结合燃料电池发动机的需求,对内燃机共轨喷射、进气增压等成熟技术进行再研发、再应用,提高燃料电池发动机的研发质量和产业应用水平。


  这些基础领域的研发没有弯道超车,只有在不断的实验中积累大量数据,不断地进行优化改进,以每个0.1%的累加艰难推进,才有可能获得历史性突破。以潍柴为例,依托潍柴建立的内燃机可靠性国家重点实验室,迄今已经投入80亿元,未来还将投入20亿元。燃料低碳化方面的基础性研究同样耗资巨大,但要创造世界一流的成果,企业必须舍得在研发上“烧钱”,更要舍得有方向性地“乱烧钱”。


  围绕产业链部署创新链。内燃机涉及汽车、船舶、电力、工程等多个领域。会上,中国内燃机学会联合中国汽车工程学会、中国船舶工业行业协会、中国船级社、潍柴集团、中国船舶集团第711研究所等20家发动机产业链核心单位共同发起成立中国发动机碳中和创新联盟,从产业链上吹响了“决战‘双碳’”联合创新的号角。


  燃料低碳化也为地方经济发展带来新动能。比如,甲醇燃料在汽车领域的应用正趋于成熟。一些以传统煤炭产业为支柱的城市,在转型煤化工时,探索的路径之一就是转产新能源,比如枣庄规划了煤化工千亿产业链,生产甲醇就是其中一个重要探索方向。


  明者见于无形,智者虑于未萌。新一代内燃机技术必将是先进燃烧技术、智能控制技术和电气化技术的结合,这绝不是简单地伸一伸手、踮一踮脚尖就能够到,需要助跑、加速、奋力向上跃起才能实现。在“双碳”目标倒逼下,谁能主动拥抱变革,谁能前瞻性布局,以“十年磨一剑”精神扎扎实实走科技创新之路,谁就能引领这样行业未来,率先驶入新的发展“蓝海”。

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见习编辑:小谷

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