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第二届世界内燃机大会:坚定产业发展信心,探索混合动力/氢燃料等多条路线

来源:搜狐汽车 发布时间:2021-05-09

“碳达峰 碳中和目标驱动之下,低碳绿色发展已成为社会各界共识,传统内燃机行业也迎来前所未有的挑战。这种背景下,由中国内燃机学会主办的第二届世界内燃机大会在山东济南成功举行。

 

作为在全球能源结构努力转型的大背景下召开的学术会议,第二届世界内燃机大会历时四天,吸引到来自世界内燃机行业的顶级科学家、企业家、专家、学者等深度参与,并围绕着绿色 高效 智能 可靠的大会主题,进行了4个主旨报告、9个主题报告以及近200场专题交流,对内燃机行业的发展以及未来机遇进行了充分探讨。

 

在这场三年一次的学术盛会上,内燃机的重要性被充分肯定,整个行业对于内燃机的未来也有了更加坚定的信心。同时,中国内燃机学会党委书记兼副理事长、中国船舶集团有限公司第七一一研究所所长董建福,天津大学讲席教授、中国内燃机学会常务理事尧命发,上海交通大学副校长、讲席教授黄震,清华大学车辆与运载学院教授、航空发动机研究院副院长帅石金等一大批专家学者,还就内燃机的未来发展提出混合动力/氢燃料等多条技术路线。

 

“双碳”目标驱动下,坚定内燃机产业发展信心

 

当“2030碳达峰 2060碳中和目标与传统内燃机相遇,节能减排的压力与新旧能源转换的“潮水”似乎已经把传统内燃机逼上绝路,在沸沸扬扬的社会舆论中,风光了100多年的内燃机产业似乎要走到了尽头,不明事理的媒体也在跟风炒作。……

 

身处此境,每一位从业者都难免有疑问,内燃机产业到底还能不能行?对此,第二届世界内燃机大会给出的答案是——内燃机产业绝非夕阳产业,未来依旧大有作为。

 

国际内燃机学会主席、中国内燃机学会理事长金东寒院士在第二届世界内燃机大会开幕致辞中表示,“内燃机作为第二次工业革命的标志性科技成就,现在仍在人类生产生活中发挥着不可替代的作用,而且在未来相当长一段时间,仍将作为陆上交通、船舶运输和工程机械的主流动力,也是目前和今后实现节能减排以及碳减排最具潜力的产品。”

 

中国工程院院士、上海交通大学副校长、讲席教授黄震,用数据证实了内燃机的不可替代性。他表示,“我国是一个内燃机大国,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;我国机动车、船舶产业规模和保有量继续保持全球第一位。内燃机单功率从不到1kW8kW,在它们涵盖的整个应用范围内,没有真正的替代品能与之竞争。”

 

中国内燃机学会党委书记兼副理事长、中国船舶集团有限公司第七一一研究所所长董建福,从船用机的角度出发,否定了内燃机是夕阳产业的说法。他表示,船用柴油机由于其较好的经济性、操作简单以及远航需要持续的功率输出等原因,在船用动力中占据主要地位,约95%以上的动力是柴油机。船用机需要较大的功率输出,特别是远洋船舶,这是目前甚至未来十年其他动力很难取代的。船用动力系统目前也有采用电力推动的,但其电力来源还是主要来自于柴油发电机组。

 

中国汽车工程学会常务副理事长兼秘书长张进华援引2.0版节能与新能源汽车路线图,展望了内燃机的发展前景。他表示,2020年底发布的2.0版节能与新能源汽车路线图认为,汽车能源系统电动化转型是一个渐进化过程,相当长时间内,内燃机是汽车的主体,是汽车产业节能减排降碳主要贡献者。2030年我国汽车产销的35%以上仍是以内燃机为主体的动力。

 

清华大学车辆与运载学院教授、航空发动机研究院副院长帅石金从节能减排的角度,诠释了内燃机的重要性。他表示,“当前新能源汽车的产销量与燃油车相比,占比还非常小,不超过5%,新能源汽车的保有量更低,占比约1%。交通碳达峰的重任主要落在车用内燃机节能减排上。我国内燃机每年的产销量约8000万台,哪怕一台内燃机减少10克碳排放,整个内燃机行业一年减碳就是800吨,这是一个非常可观的碳减排量。”

 

低碳的选择:提高内燃机热效率/引入混合动力

 

坚定发展内燃机的信心有了,如何“破局”成为第二届世界内燃机大会的另一个重要课题。对此,包括黄震、帅石金等在内的一大批专家学者,均认为在碳达峰、碳中和目标下,内燃机产业发展的中短期选择是走低碳技术路线,中长期选择是走零碳技术路线。

 

那么,内燃机该如何走低碳发展之路?提高内燃机的热效率显然是一个可行之路。黄震表示,随着技术的进步,内燃机热效率不断提高,日产e-POWER汽油机和马自达SKYACTIV-X汽油机热效率均可达43%;潍柴发布的WP13H 50%热效率柴油发动机,应用增压中冷、电控高压共轨技术,在全球商业化柴油机中首破50%热效率,对实现节能减排具有重要意义。

 

天津大学讲席教授、中国内燃机学会常务理事尧命发认为,提高柴油机热效率是柴油机低碳绿色发展的必然选择。他表示,美国早在2011年就启动了超级卡车项目,远景目标为58.8%热效率,我国近年来在提高柴油机热效率也取得了巨大的进步。另外,尧命发透露,提高柴油机热效率需要解决两个重要问题——降低最大爆发压力和降低总的流体成本。

 

中国内燃机学会副理事长兼秘书长李树生认为,提高内燃机热效率需要从两方面着手:一方面聚焦内燃机本身,通过稀薄燃烧等技术不断提高燃烧效率;另一方面,改变发动机的配套方式,比如通过混合动力等技术来提高效率。

 

引入混合动力来实现内燃机的低碳发展,并非李树生的一家之言。北京礡德恒激光科技有限公司总工程师张志远提出一种均质均燃(HCUC)的动力燃烧技术,即在现有内燃机技术体系基础上,构造一种特殊的放电结构,有机融合气体放电、动力燃烧技术,促进燃烧化学反应速率,最大限度将燃料的化学能转换为动能,实现更有效做功。

 

张志远认为,未来混动是主流,燃烧不可或缺,燃料的清洁化、燃烧的精细化、控制的智能化已成为内燃机技术发展的潮流和方向。国际业界已经推出增设预混辅缸的技术方案、和“ e-power ”等内燃机技术,在世界范围内正逐步形成继HCCI(均质压燃)之后的又一波传统内燃机技术创新。HCUC作为这类新型动力燃烧技术,用于传统油(气)动力燃烧有望大幅提高热效率,采用甲醇这类新型清洁燃料能够更加有效减少温室气体有害排放。

 

中国内燃机学会常务理事、中国汽车工程学会常务理事、内燃机可靠性国家重点实验室副主任、潍柴动力副总经理佟德辉也表示,“站在内燃机的角度,混合动力是一个方向。混合动力是取长补短,就像是增加了一名帮手,让内燃机的可靠性进一步增强。”

 

除此之外,燃料低碳化也是内燃机节能排放的一个重要方向。这一路线的高明之处在于,能够从源头上降低内燃机的碳排放量。作为汽车、轮船、飞机等交通工具的动力源泉,内燃机本身不是碳排放的“罪魁祸首”,而是使用化石燃料导致了碳排放的存在。基于这种考虑,清华大学联合一汽解放展示了“高活性低碳燃料压燃发动机”,部分专家则分享了甲醇发动机等低碳燃料解决方案。

 

零碳的选择:氢燃料发动机成为大会焦点话题

 

低碳是中短期路线,零碳则是中长期路线,解决的是传统内燃机的长期生存问题。因此在第二届世界内燃机大会上,关于零碳的技术路线探讨格外热闹,这其中氢燃料发动机成为关注的焦点,不少专家学者认为氢燃料将成为内燃机的重要选择。

 

全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢在第二届世界内燃机大会开幕致辞中表示,“今后一段时间,氢能和燃料电池发动机将是我们发展的重要方向,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。”

 

黄震在《碳中和目标下的内燃机燃料技术》主题演讲中表示,内燃机作为一种将热能转化为机械能的装置,要实现碳中性和零碳化,关键在于燃料。因此,开发能够使用“绿氢”、“绿氨”等可再生燃料的发动机,是实现零碳排放的可行之路。

 

帅石金表示,“碳中和目标提出后,氢内燃机一定会热起来,我认为这是一条切实可行的零碳技术路线。”他分析说,提起烧氢,这并不是一个新的问题,过去氢内燃机汽车也有示范运行的,如宝马氢内燃机汽车,但面临着氢的制备、存储、输运和加注,以及氢的安全问题和高成本等一系列问题,似乎不太现实。但近年来,碳中和成为全球包括中国、美国和欧盟的共识后,氢基础设施问题有可能在国家层面加大建设力度,逐步得到解决,例如中石化承诺十四五规划建设1000座加氢站。此外,氢的安全性问题也在技术上也有解决办法,再加上双碳目标的驱动,未来发展潜力巨大。

第二届世界内燃机大会

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