聚焦國家戰略,世界內燃機大會釋放了什麼信號?

2021年04月25日08:49  來源:大眾報業·大眾日報客戶端
 
原標題:望岳談|聚焦國家戰略,世界內燃機大會釋放了什麼信號?

  “2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和”,是中國向全世界作出的庄嚴承諾,是基於推動構建人類命運共同體和實現可持續發展作出的重大戰略決策。這一戰略正在帶來廣泛而深刻的社會系統性變革。4月22日—24日,第二屆世界內燃機大會在濟南舉行,會上,記者處處感受到這種變革對自主創新帶來的倒逼作用。

  內燃機是第二次工業革命中最具核心價值、最有代表性的發明創造。中國工程院院士、上海交大副校長黃震在演講中給出這樣一組數據:我國是內燃機大國,內燃機保有量超過5億台,2019年,我國內燃機產量達7600多萬台,內燃機單功率從不到1kW到8萬kW。龐大的產能和體量,說明了它的不可替代性。

  以重卡為例。天津大學講席教授、中國內燃機學會常務理事堯命發介紹, 2018年我國的公路貨運共完成了全社會76.9%的貨運。國際能源署預計,到2040年全球重型卡車能耗將增長65%。“盡管已經出現了電動、燃料電池等發展方向,但由於對功率的需求、運行環境的要求,目前還沒有一種方案能夠替代柴油機。”

  雖然不可替代,但內燃機是石化燃料消耗大戶,也是碳排放的“主力軍”。數據顯示,目前我國的碳排放量佔比中,電力行業(主要是火電)佔41%,交通行業(主要是油品)佔28%,建筑和工業大概佔31%。內燃機佔據所有行業動力的90%,盡管每年都面臨升級淘汰,但保有量和產銷量仍然令人矚目。在動力系統電動化、工業生產智能化,經濟發展低碳化的大趨勢下,傳統內燃機產業面臨著前所未有的挑戰。

  挑戰倒逼技術變革,蘊藏轉型發展機遇。

  既然不可替代,提高熱效率就成為降低碳排放的重大戰略需求,也是必然選擇。“效率的提高本身就是減排,很多的碳排放是由燃燒不充分、效率不高造成的。”中國船舶集團有限公司第七一一研究所所長董建福說。目前,乘用車汽油機產品有效的熱效率,已經由20年前的30%左右提高到當前的40%-42%,正在向45%到50%的效率邁進,重型內燃機的熱效率上,2020年9月,濰柴發布了全球首款突破50%熱效率的商業化柴油機。

  以目前46%的行業熱效率水平估算,熱效率提升至50%,柴油消耗將降低8%,二氧化碳排放減少8%,按照目前國內重型柴油機市場保有量700萬台估算,如果全部替換為50%熱效率的柴油機,每年大概可節約燃油3332萬噸,減少二氧化碳排放10495萬噸,這將為解決能源短缺和全球氣候變暖問題作出重大貢獻。

  濰柴已經提出,未來濰柴還將使本體機的熱效率提升至51%,結合余熱回收等技術后整機熱效率向55%沖刺。

  不獨濰柴。東風汽車公司汽油機專業總工程師張社民說,東風在乘用車領域首次推出了“馬赫”動力品牌,包含高效發動機和混合動力總成,增壓直噴發動機熱效率已經達到41.07%,下一代發動機熱效率將達到更高的45%的目標。

  實現“雙碳目標”,提高熱效率不能解決所有問題,從整個產業鏈和能源體系上調整變革日益緊迫。去年中國汽車工程學會組織了千余名國內外專家進行研究,並發布2.0版節能與新能源汽車路線圖。中國汽車工程學會常務副理事長兼秘書長張進華說,系統高效化、混合動力化、燃料低碳化,是內燃機推進創新的重要方向。“2030年混合動力將是內燃機的主要形式,基於內燃機的乘用車平均能耗低於自身每百公裡,新型的低碳甚至零碳燃料,陽光石油比例將逐步提高。”

  正如全國政協副主席、中國科學技術協會主席萬鋼致辭時所說,今后一段時間,氫能和燃料電池發動機將是發展的重要方向,要深入研究燃料電池發動機與傳統內燃機在原理、結構、工程和技術等方面的差異性和相似性,結合燃料電池發動機的需求,對內燃機共軌噴射、進氣增壓等成熟技術進行再研發、再應用,提高燃料電池發動機的研發質量和產業應用水平。

  這些基礎領域的研發沒有彎道超車,隻有在不斷的實驗中積累大量數據,不斷地進行優化改進,以每個0.1%的累加艱難推進,才有可能獲得歷史性突破。以濰柴為例,依托濰柴建立的內燃機可靠性國家重點實驗室,迄今已經投入80億元,未來還將投入20億元。燃料低碳化方面的基礎性研究同樣耗資巨大,但要創造世界一流的成果,企業必須舍得在研發上“燒錢”,更要舍得有方向性地“亂燒錢”。

  圍繞產業鏈部署創新鏈。內燃機涉及汽車、船舶、電力、工程等多個領域。會上,中國內燃機學會聯合中國汽車工程學會、中國船舶工業行業協會、中國船級社、濰柴集團、中國船舶集團第711研究所等20家發動機產業鏈核心單位共同發起成立中國發動機碳中和創新聯盟,從產業鏈上吹響了“決戰‘雙碳’”聯合創新的號角。

  燃料低碳化也為地方經濟發展帶來新動能。比如,甲醇燃料在汽車領域的應用正趨於成熟。一些以傳統煤炭產業為支柱的城市,在轉型煤化工時,探索的路徑之一就是轉產新能源,比如棗庄規劃了煤化工千億產業鏈,生產甲醇就是其中一個重要探索方向。

  明者見於無形,智者慮於未萌。新一代內燃機技術必將是先進燃燒技術、智能控制技術和電氣化技術的結合,這絕不是簡單地伸一伸手、踮一踮腳尖就能夠到,需要助跑、加速、奮力向上躍起才能實現。在“雙碳”目標倒逼下,誰能主動擁抱變革,誰能前瞻性布局,以“十年磨一劍”精神扎扎實實走科技創新之路,誰就能引領這樣行業未來,率先駛入新的發展“藍海”。(趙洪杰)

(責編:劉穎婕、邢曼華)

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