原標題:楊靜:商用車碳中和技術路線圖研究進展情況
2023年3月28日-29日,首屆中國商用車論壇在湖北十堰舉辦。本屆論壇由中國汽車工業協會、湖北省經信廳、東風公司和十堰市人民政府共同主辦,以“應變 求變 謀變——共創商用車發展新局面”為主題,共設“1場閉門峰會+1個大會論壇+4個主題論壇”,旨在聯合能源、交通、信息等各方力量,共同探討商用車產業發展趨勢,推動商用車高質量發展。其中,在3月29日下午舉辦的“商用車新能源轉型”主題論壇上,中國汽車工程學會國汽戰略院戰略規劃部商用車研究總監楊靜發表精彩演講。以下內容為現場發言實錄:
尊敬的各位領導,各位嘉賓大家下午好,很感謝也很高興有這樣的機會能跟大家就商用車碳中和技術路線圖進行一個交流學習,而我代表商用車碳中和協同創新平臺,就我們商用車的碳中和技術路線圖的階段性研究結果進行簡要介紹。
今天我的介紹主要分為三部分,第一,簡單回顧一下路線圖的研究概況。第二,評估一下現在碳中和各技術的技術現狀。第三,展望各技術路徑的未來。
針對碳中和技術路線圖,我們就要先說一下為什么要研究商用車碳中和技術路線圖。首先,綠色低碳發展已經成為一個全球應對氣候變化的一個共同選擇,全球紛紛提出了一個綠色發展或碳中和相關的目標,我國也提出了雙碳目標。雙碳目標引導下國家政府和相關行業都制訂了從頂層設計到行業的方案,并紛紛進行了布局,而黨的二十大也對汽車產業的未來發展格局進行了進一步描繪,對我們汽車產業的綠色低碳發展提出了進一步要求。
相關部委在推進汽車產業綠色低碳發展的情況下,也進行了一些布局,而中國汽車工程學會也受工信部委托,和中汽中心聯合編制了《綠色低碳汽車產業發展路線圖》,這個目前進入了專家意見征集階段。從這個綠色低碳產業發展路線圖研究過程中,對于碳排放核算邊界和碳排放管理目標形成了共識。針對碳排放核算邊界,因為汽車產業它是產業鏈條長,覆蓋面廣,從生命周期角度來看,分車輛周期和燃料周期,從行業來看,跨制造業、能源、交通運輸等行業,我們研究發現,汽車使用環節的碳排放是需要重點關注的。汽車運行碳排放來看,我國汽車運行碳排放9億噸左右,占整個交通運輸行業80%左右,其中商用車保有量只占12%,但是它的碳排放占汽車比重卻超過了55%,所以未來汽車運行環節的碳排放的減碳重點是在商用車。
而從未來碳排放的發展趨勢來看,首先從碳排放量來看,保有量和商用車的碳排放量是強相關,路線圖研究從下而上分車型,考慮各車型市場發展驅動因素,預測未來商用車的保有量還會保持一個上漲的趨勢,而保有量這樣的一個上漲,為整個商用車的減碳也會帶來一定的壓力。從減碳技術路徑來看,現在純電動、燃料電池這些技術,目前是無法覆蓋整個全場景,全市場的?,F在已經出現的甲醇、二甲醚、氨、氫這些技術路線的發展前景不是很明朗,所以未來商用車如何減碳,這個技術路徑大家現在還是不是很清楚,未來的減碳還是面臨著眾多的挑戰。
在這樣的一個大環境下,中國汽車工程學會發起了商用車碳中和協同創新平臺,目的就是通過聯合相關政府部門、研究機構、整車及零部件企業、能源企業等各方力量,凝聚戰略發展共識、引領技術創新方向、加強政策標準協同,共同去推進商用車碳中和的落地,而平臺目前已經有包括研究機構、能源企業、整車和零部件企業等13家單位加入了我們平臺。平臺每年會根據商用車碳中和遇到的不同問題還有研究需求去制定、確定每一年的研究課題,逐步推動商用車碳中和落地。
平臺在2022年將商用車碳中和技術路線圖作為一個重點研究課題,這個課題就是面向2060年商用車碳中和這個目標,然后通過預判商用車的市場規模以及技術發展趨勢,明確制定出關鍵里程碑商用車的發展目標,形成一個科學的、前瞻的、落地可行的技術路線圖,這個路線圖能源結構和技術設施發展需求進行預判,圍繞碳中和凝練出來2030年技術創新的需求,從而為商用車整個產業的一個轉型升級提供引導和參考。目前我們商用車碳中和技術路線圖按照1+6進行組織架構,目前已經有包括73家單位,以及300多位專家參與了此次研究。
而針對商用車碳中和各個技術路徑應用現狀到底如何,要說明這個問題,首先要基于場景來看。我們大家都知道商用車跟乘用車最大最明顯的區別就是它的車型多元、場景很復雜,我們經過研究發現,目前企業存在的細分場景超過200多個,跟碳中和強相關的這些場景就超過60多類,其中重卡最多,超過35個。其中車輛的運輸距離、地形差異、法規治理等原因是造成場景眾多的重要原因。而不同的場景,它對于產品的需求以及技術路線的選擇,是不一樣的。比如說長途物流運輸運距長、時效性高,它對產品的需求就是續航里程要長、低油耗這方面就要求比較高。
面向碳中和,我們基于企業調研結果,通過對細分場景的共同點及差異點進行進一步的凝練,形成了以下26個場景,例如,在重卡之下分為牽引、載貨、自卸及專用車,牽引之下分長途牽引運輸、中途牽引運輸、短途牽引運輸,載貨之下分為中途載貨運輸、短途載貨運輸,自卸之下分為城建渣土及公路運輸,專用車之下分為專用運輸類及專用作業類等。這26個場景的場景覆蓋率,從2016年到2022年上半年數據看,最低可達94%左右,最高可以達到96.6%。此外,我們對每一個場景都進行了明確定義,比如說以長途車運輸為例,它的特點是路況主要在高速公路,點對點的干線運輸,客戶是以車隊客戶為主,它的運輸貨物價值也比較高,運輸日均距離是1千公里以上。
基于各個場景,我們對于各個場景的技術滲透率進行了分析,從整體來看,整個商用車的新能源技術滲透率是有加快的節奏,已經從2021年的3%漲到2022年的9%,其中重卡是增長最快的,主要是受政策引導和換電技術的拉動。而從場景來看,像短途牽引、工程自卸、環衛這些場景,新能源的技術滲透率其實不高,只有1%到10%,還有一些場景技術滲透率幾乎為0,這種中途牽引運輸、輕型城市物流及微型貨車這樣的銷量占前三的場景,他們的技術滲透率也只為3%,新能源技術滲透進展是很緩慢。每個場景的碳排放來看,從車型來看,碳排放主要集中在重型車,其占比81.5%,從場景來看,主要集中在了中途載貨運輸,中途載貨運輸日均運距500到1000公里,原因它的保有量占比很高,運距很長,單車能耗很高,所以整個場景它的碳排放量是最高的,也就是我們未來要減碳的一個重點場景。
未來各技術路徑如何往哪去發展呢?要說明白這個問題,我們認為路線圖不能單獨的去看某一個技術,這樣是看不清楚這個路線是往哪走的,所以我們把現在的已成熟的技術、發展中的技術,以及現在已經新興的一些技術納入研究范圍,像柴油機內燃機、天然氣內然機、非插電混、插電混、甲醇內燃機、生物柴油內燃機、氨氫內燃機、柴氨內燃機、二甲醚內燃機、增程混、純電動、燃料電池、換電等15條技術;
針對這15條技術路線,我們從它的燃料供給端來看,發現現在除了傳統的燃料之外,只有氨、甲醇,它是具備大批量的供給潛力,生物柴油原材料有限,只能區域使用。從它的使用場景來看,對15條技術路線26個場景適用,政策法規以及技術的一個特點,場景需求,這三個角度綜合去評估,最后發現像中重型的商用車的各場景技術路線是遠多于輕微卡,他們的競爭更加激烈。從技術就緒水平來看,從產業技術就緒水平來看,插電混、增程式、純電動這些技術已經就緒,已經具備大批量生產的能力。然后氫內然機,氨氫內燃機分別于2025年以及2035年左右就緒。場景技術就緒水平來看,不同技術在不同的場景,它的就緒時間也是不一樣的,但是基本上都能在2035年左右達到就緒,像這種氫內然機技術在牽引、載貨、自卸各場景基本上2030年能夠就緒,氨柴、氨氫內燃機在適用場景基本上在2035年就緒。
從成本回收期,經濟性這一塊,商用車作為生產資料,具有賺錢的屬性,如果一個技術要進入這個場景,首先客戶看到我采用這個技術多少年能回本,如果回本,才有可能采用這樣的技術,甚至進入這個場景。經過研究,以長途牽引運輸為例,這個場景客戶預期回本的周期是1.5年左右,通過核算各技術路線成本回收周期車輛擁有成本(DPCO)并對比分析,發現純氫內然機和燃料電池技術路線是最具競爭力的,純氫內燃機2025年左右和柴油車打平,燃料電池2030年之后較柴油車具有經濟優勢。氨柴內然機和氨氫內然機,由于綠氨的價格比較高,其單車能耗是柴油機的3倍左右,所以它的經濟優勢較柴油機相對差一些,但若采用灰氫的話,氨氫內燃機與氫內燃機相比之下,2030到2035年仍具備一定競爭優勢,還有純電動、插電混技術,一定時間與柴油車相對有競爭力,但是越往后發展,較氫內燃機及燃料電池技術路線的競爭力越弱。
整個單車碳排放來看,碳排放是從這個燃料周期角度考慮的,包括上游階段,就是燃料的制取、儲運和加注,下游運行階段就是車輛行駛階段的碳排放,從這個圖上可以看出來,在長途牽引運輸這個場景,甲醇不考慮上游階段的碳排放,運行階段的單車碳排放也是高于柴油的。從燃料周期角度考慮,甲醇技術路線,它單車碳排放是遠高于柴油內燃機的,而氨氫融合的技術路線,主要在于看它的燃料來源是否清潔。綜合考慮場景適用性、技術適合度、能源的潛力、經濟性以及單車的碳排放情況,我們就可以看出,氫內然機和燃料電池在長途牽引運輸場景是最具發展潛力,而且分別在2025年和2035年具有優勢。氨氫融合技術路線,主要因為經濟優勢較氫內燃機競爭力較弱,未來要發展這個技術路線,需在政策的引導下,通過政策補貼縮短經濟差距,也是有一定的發展潛力。研究發現,氨作為儲氫的載體比直接燃燒氨更有發展潛力。從長期發展路徑來看,長途牽引運輸場景未來在2030年以前是以柴油和天然氣為主,氫內燃機、插電混合為輔,2030-2040年是多技術并存發展的階段,2040年后以燃料電池及氫內燃機為主,天然氣及柴油少量并存。以上是長途牽引運輸場景的技術路徑展望,不同場景它的技術路線的組合和側重點在不同時間段也是不一樣的,商用車碳中和協同創新平臺也會就相關的技術路線的數據再進一步的研討并達成共識,研究結果也會進一步更新與完善,后續也會進一步的去明確剩下的這25個場景的技術發展路徑,最終形成一個基于場景的客觀可行的商用車碳中和技術路線圖,以便為商用車產業綠色發展提供一些參考,引導商用車產業早日實現碳中和。
以上就是我的一些介紹,謝謝大家。
(注:本文根據現場速記整理,未經演講嘉賓審閱)