楊裕生：實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)應(yīng)發(fā)展的汽車動(dòng)力技術(shù)

習(xí)近平主席代表我國多次莊嚴(yán)承諾：“二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”?！吨泄仓醒雵鴦?wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》，明確了實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的方針。筆者認(rèn)為，“完整準(zhǔn)確全面”6個(gè)字既是貫徹新發(fā)展理念的要求，也為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)指明了方向，針對的是節(jié)能降碳中出現(xiàn)的片面性、模糊性、概念化問題。
　　在我國，交通運(yùn)輸領(lǐng)域是二氧化碳的排放大戶，碳排放占比約9.9％，對實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)有著不可推卸的責(zé)任。筆者想就“完整準(zhǔn)確全面”實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，探討汽車動(dòng)力應(yīng)該發(fā)展的技術(shù)。
　　運(yùn)輸工具電動(dòng)化，有助于減少二氧化碳排放。但是，不同的電動(dòng)技術(shù)路線有不同的節(jié)能降碳效果。筆者認(rèn)為，汽車電動(dòng)化要選最降碳的動(dòng)力技術(shù)路線。長續(xù)駛里程純電動(dòng)車裝的電池多，制造電池所用能耗多；車重耗能高，節(jié)能降碳效果不佳；還需解決里程焦慮、安全焦慮、充電焦慮、價(jià)格焦慮、電池壽命焦慮這五大焦慮。因此真正節(jié)能降碳的電動(dòng)汽車技術(shù)路線是：以微小型純電動(dòng)車為突破口；大中型車發(fā)展純電驅(qū)動(dòng)的增程式。
　　微小型純電動(dòng)車可使用鉛酸電池、鈉離子電池做低速車，也可使用鋰離子電池做高速車。增程式電動(dòng)車是在純電動(dòng)車基礎(chǔ)上并聯(lián)一個(gè)發(fā)電裝置（不是串聯(lián)，所以不能稱“串混”），構(gòu)成純電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（沒有動(dòng)力的混合，所以不能稱“混合動(dòng)力”），發(fā)揮電池與車輛發(fā)電相結(jié)合的優(yōu)勢，可比燃油車節(jié)油50％，比純電動(dòng)車能效高、排放少，而且能解決純電動(dòng)車的五大焦慮。在筆者看來，增程式不是向純電動(dòng)車的過渡，而是恰好相反——純電動(dòng)車將向增程式升級。未來，增程式電動(dòng)車不燒油，改燒由生物質(zhì)制成的乙醇和可再生能源發(fā)電轉(zhuǎn)化二氧化碳制成的甲醇，可實(shí)現(xiàn)碳中和，且節(jié)能。
　　為了實(shí)現(xiàn)2030年碳達(dá)峰，要加速發(fā)展以下6種汽車動(dòng)力技術(shù)：一是高熱效率內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，目標(biāo)是讓內(nèi)燃機(jī)的熱效率達(dá)到50％以上，為仍在大規(guī)模使用的燃油車降碳，同時(shí)要發(fā)展排量在1.0升以下、少于4缸的小型高熱效發(fā)動(dòng)機(jī)，降低振動(dòng)和噪聲。二是為增程式車研發(fā)“三合一”的發(fā)電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)-發(fā)電機(jī)-控制器一體化，簡化結(jié)構(gòu)，減輕重量，提高能效。三是輕小型高效率燃?xì)廨啓C(jī)-發(fā)電機(jī)一體化技術(shù)，目標(biāo)是發(fā)展體積小、重量輕的燃?xì)廨啓C(jī)用于增程式電動(dòng)車，在電池啟動(dòng)車輛后發(fā)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)以恒功率發(fā)電與電池并聯(lián)，相得益彰。四是合理功率冗余量的汽車設(shè)計(jì)技術(shù)，目的是改變功率冗余量過高的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)習(xí)慣，為汽車配置合理功率的發(fā)動(dòng)機(jī)，減輕重量，節(jié)能降碳；同時(shí)可限制超速行駛，提高安全性；對于載重車，還可消除任意改裝加大載重量，減少因嚴(yán)重超載損毀公路的現(xiàn)象。五是高安全、廉價(jià)、減排的動(dòng)力電池技術(shù)，進(jìn)一步提高磷酸鐵鋰電池性能；將鈉離子電池引入電動(dòng)汽車（特別是增程式車）；發(fā)展資源豐富、價(jià)格低廉、易于處置的有機(jī)電池。六是優(yōu)化動(dòng)力系統(tǒng)的控制技術(shù)，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)功能，進(jìn)一步提高汽車節(jié)能降碳水平。七是高安全、高能效、長壽命儲(chǔ)能電站技術(shù)，有效利用可再生能源發(fā)電，削峰填谷，為純電動(dòng)車充電；鉛碳電池應(yīng)成為大規(guī)模儲(chǔ)能的首選，同時(shí)應(yīng)大力發(fā)展新型水系儲(chǔ)能電池。
　　為實(shí)現(xiàn)2060年碳中和，汽車動(dòng)力需普遍電動(dòng)化，節(jié)能的增程式車應(yīng)成為主流車種，其所消耗的能量必須全部來自太陽，汽車動(dòng)力應(yīng)發(fā)展的技術(shù)也有6種。一是近零排放制醇技術(shù)，目標(biāo)是以醇代替石油產(chǎn)品。生物質(zhì)制乙醇有3個(gè)技術(shù)渠道：將年產(chǎn)9億噸秸稈轉(zhuǎn)化為1.3億噸乙醇，發(fā)展廉價(jià)的酶轉(zhuǎn)化技術(shù)；發(fā)展不與糧食爭地的甜高粱制糖技術(shù)；用陳糧制乙醇-酒糟保存全部蛋白質(zhì)用作飼料的綜合利用技術(shù)。可再生能源發(fā)電-轉(zhuǎn)化二氧化碳為甲醇有兩個(gè)技術(shù)渠道：電解水制氫加二氧化碳的技術(shù)；電解還原二氧化碳為甲醇的技術(shù)。此外，還可發(fā)展其他新技術(shù)。二是增程式專用燃用乙醇、甲醇的高熱效發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電技術(shù)，目標(biāo)是針對醇類熱值低的特點(diǎn)，發(fā)展熱效率大于50％的內(nèi)燃機(jī)。三是高效發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)技術(shù)，目標(biāo)是提高電機(jī)比功率，減重節(jié)能；提高能量轉(zhuǎn)換效率，節(jié)能降碳。四是高安全、長壽命、綠色電池的儲(chǔ)能電站技術(shù)，集鉛碳電池、液流電池、鋰離子電池三者的優(yōu)點(diǎn)，避三者缺點(diǎn)，使儲(chǔ)能電站更安全、更節(jié)能降碳。五是VG2G技術(shù)體系，以應(yīng)對因長期陰雨天太陽能發(fā)電不足問題。VG2G是“車輛發(fā)電到電網(wǎng)”的簡稱，此處的車是指裝有發(fā)電機(jī)的增程式車，可以統(tǒng)一調(diào)度持續(xù)若干天發(fā)電補(bǔ)充電網(wǎng)缺口，其容量和壽命均遠(yuǎn)大于V2G（車輛電池到電網(wǎng)）。六是廢舊電池的處置和材料再生技術(shù)，目標(biāo)是以最小的能耗、有盈余的工藝回收廢電池中的全部有用材料，且不對環(huán)境造成污染。
　　至于燃料電池，筆者認(rèn)為其并非是有競爭力的增程器。燃料電池電動(dòng)車必須有動(dòng)力電池與燃料電池并聯(lián)，以適應(yīng)行駛中功率的變化，實(shí)際上是以燃料電池為增程器的增程式電動(dòng)車。既然如此，燃料電池就必須與其他增程器“競爭上崗”，確有過人之處方有一席之地。遺憾的是，事實(shí)并非如此。近年來，日產(chǎn)和本田兩大汽車公司相繼宣布停產(chǎn)燃料電池電動(dòng)汽車，它們做出這樣的決斷，必然有其原委。總之，必須完整準(zhǔn)確全面評價(jià)燃料電池電動(dòng)車的能量轉(zhuǎn)換效率、二氧化碳排放、實(shí)用性、性價(jià)比，消除片面性、模糊性、概念化。
　　筆者還認(rèn)為，內(nèi)燃機(jī)能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)做大貢獻(xiàn)。內(nèi)燃機(jī)將是長期使用的動(dòng)力裝置，應(yīng)該大力發(fā)展高性能內(nèi)燃機(jī)技術(shù)。雖然石油產(chǎn)品在車船中用量減少是大趨勢，但在今后相當(dāng)長時(shí)間里仍是重要能源，提高內(nèi)燃機(jī)的熱效率對節(jié)能降碳有著立竿見影的效果。另外，完全源于太陽能的乙醇、甲醇是未來的主要能源載體，通過熱效率高、價(jià)格低廉的燃醇專用內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)換成動(dòng)力，從長遠(yuǎn)看，有著很強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。尤其是電池與內(nèi)燃機(jī)發(fā)電并聯(lián)的增程式技術(shù)，能發(fā)揮兩者互補(bǔ)的優(yōu)勢，節(jié)能率高，是今后車船的主要?jiǎng)恿?，高熱效的?nèi)燃機(jī)是節(jié)能降碳的主角。任何輕視、忽視、短視內(nèi)燃機(jī)的傾向都是錯(cuò)誤的，均不可取。
　　綜上所述，大力提高內(nèi)燃機(jī)的熱效率，不僅對近期節(jié)油很重要，而且對遠(yuǎn)期使用醇類的降碳也很關(guān)鍵。當(dāng)前，動(dòng)力電池生產(chǎn)是高耗能產(chǎn)業(yè)，電動(dòng)汽車要節(jié)能降碳，必須從減少電池用量開始，而不是片面追求長里程而多裝電池，或拼命提高比能量而增加危險(xiǎn)性，其出路應(yīng)該是電動(dòng)汽車的微小型化和采用增程式。用新技術(shù)裝備的增程式電動(dòng)力，不是向純電動(dòng)的過渡，而是車船實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的主力技術(shù)。燃料電池電動(dòng)車作為增程式車的一種，部分地區(qū)有易于純化的副產(chǎn)氫（如氯堿工業(yè)），可以廢物利用、適度發(fā)展。
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中國汽車報(bào)社   作者：楊裕生編輯：李卿 責(zé)任編輯：李沛洋