赵福全:混合动力是满足未来油耗法规的必然选择
2013-09-27 关键词:混合动力 点击量:1492

清华大学汽车产业与技术战略研究院院长赵福全博士

“除非未来几年电动车技术出现突破性进展,否则要满足2020年第四阶段油耗限值标准,混合动力是必不可少的重要技术选项。”

“企业必须合理平衡油耗、成本及混合度三者关系,以确定适宜的混合动力技术方案。”

“资金和技术储备有限的自主品牌,更要精打细算、加快前进,而不能遍地开花。”

从未来油耗限值标准的严苛挑战出发,本文精要阐释了混合动力的战略价值,不同技术方案的发展前景,以及企业应如何选择混合动力技术战略。


1、中国汽车产业可持续发展必须过能源关

中国汽车市场仍有巨大增长空间,预计今年产销规模将突破2000万辆,而由此带来的各种制约因素也日益凸显,其中最核心的就是能源问题。解决能源问题必须开源与节流并重,两者相向而行。从这个意义上讲,混合动力是兼顾开源与节流的交叉技术,不能简单视为过渡技术而有所忽视。实际上,即使称为过渡技术,但传统内燃机向新能源汽车的过渡期也将是漫长的,可能要经历几十年的时间,在此过程中,混合动力技术都有广阔的应用前景。同时,不同混合动力技术方案的适用范围很广,有足够的空间可供企业进行技术选择和优化组合。我认为,除非未来几年电动车技术出现突破性进展,否则要满足2020年5升/100公里的第四阶段油耗限值标准,混合动力是必不可少的重要技术选项。

目前中国石油的对外依存度已高达58%,而机动车消耗的成品油占总量的一半以上。这不仅严重制约着汽车产业的发展,更对整个国民经济增长和国家安全构成严峻挑战,是事关中华民族未来可持续发展的重大问题。虽然美国“页岩气革命”昭示了化石能源可能有着更广阔的未来,但这不意味着中国确保大量石油稳定及廉价进口没有战略风险。

当前,中国已经成为制造大国,但还远不是制造强国。汽车作为国民经济支柱产业,具有巨大的带动性和关联性,是制造业升级的最佳突破口之一。建设制造强国,必须建设汽车强国。而要建设汽车强国,又必须突破能源这一最大瓶颈。正因如此,国家正在不断强化油耗法规,2013年3月20日工信部正式发布的第四阶段油耗限值标准,明确要求全国乘用车产品平均燃料消耗量到2015年降至百公里6.9升,到2020年则要进一步降至百公里5升。2012年,企业的平均水平只有7.38升,在两年内降到6.9升就已不容易;而从6.9升降到2020年的5升,需要在十三五期间平均每年降低油耗5%,这更是异常困难的挑战。因为现实情况是从2006年到2012年,中国机动车燃料消耗量年均每年只降低了1.3%。同时,消费者对油耗的关注度也越来越高。因此,节油不仅是国家战略方向,也是企业提升产品核心竞争力的内在要求,必须未雨绸缪,积极寻求应对方案。


2、各类节能技术的发展前景

未来汽车能耗的严峻挑战,要求我们不能忽视任何节能的可能,最终15-20%的节能就是1%、2%逐步累积起来的。而全世界解决能源问题,无外乎开源与节流两类举措。我认为,对于中国汽车产业而言,开源与节流并不矛盾,两者必须并重。在传统动力逐步向新能源过渡的大趋势下,一方面,持续优化的内燃机将为新能源的发展成熟提供时间;另一方面,新能源则将减少汽车对内燃机的依赖,从而确保后内燃机时代汽车继续造福人类。两者将共同支撑汽车产业的可持续发展。下面就各类节能技术谈谈我的看法。

第一,节流技术本身仍有巨大的潜力。首先,传统发动机的寿命至少在30-40年内不会完全终结。对于国内车企而言,传统动力总成自身优化至少还有30%的节能提升空间。同时,具有区域特点的替代燃料将得到越来越广泛的应用。此外,燃烧效率更高、可节油30%的柴油机也是重要选择之一。当然,在中国发展乘用车柴油机一直都在争议和摇摆之中,受到诸多限制,尤其是PM2.5环保压力的增大更让柴油机的前景扑朔迷离。实际上,柴油机始终是很重要的节能选项,特别在每一份节油都至关重要的未来,更加不容忽视。因此,我建议在大排量车型如SUV、皮卡上还是应该推广柴油机。其次,共性节流技术将持续发挥作用。比如轻量化技术、降低风阻系数、节油轮胎、空调智能控制、电动助力转向、减少连接环节、提升各摩擦副效率等等,这些技术与动力源切换无关,都将实实在在地贡献节油率。最后,从整车层级系统考虑和优化还有很大节油空间。局部优化并不一定是整体的最优,在系统集成能力方面与国外先进水平有显著差距的中国汽车企业,相应的改善空间也更大。但是,必须清醒地认识到,仅仅依靠优化传统动力总成是无法满足2020中国油耗法规,必须要有其它的节能手段。

第二,在开源技术也就是新能源方面,目前可以说方兴未艾。从长期发展来看,单一化石燃料居绝对主体的时代已结束,新能源汽车的时代一定会到来。这将是一个此消彼长的漫长过程,在此期间,多种动力源并存将是汽车动力源的常态,而新能源的份额会稳步增长。但是,目前制约新能源汽车发展的技术、成本等瓶颈问题依然没有得到完美解决,如果电动车消费市场本身不能做大,依靠纯电动车来实现2020中国油耗法规也是不成立的。国家和企业都不能押宝,毕竟能源问题本身必须解决。其实,我认为对纯电动车理性的期待和要求可能比个别的技术进步更为重要。不要求全责备,让“新生”的电动车方方面面都和发展了上百年的内燃机汽车比较,而是应该先在最合适的工况条件下把现有水平的电动车充分用起来,这才是普及的关键。

图3.1 处于交叉位置的混合动力技术拥有广泛的应用空间

第三,介于节流与开源之间的就是混合动力技术,这绝非简单的短期过渡技术,实际上混合动力既是内燃机延续的纽带,又是通往新能源的桥梁。一方面,混合动力技术具有多种不同程度的混合方案,适用范围较宽。另一方面,处于节流和开源技术的交叉点,两方面的进步都能使混合动力受益(参见图3.1)。面对严苛的法规和渐高的油价,在纯电动技术充分成熟之前,混合动力将一直是企业重要的节油选项,否则很难达标。而随着新能源关键技术(电池、电机等)的逐步完善,相对于传统动力,混合动力也将和新能源汽车一样,份额持续提升。当前国内企业推进混合动力的力度总体来说是不够的,这在很大程度上与政府没有补贴有关。但是作为市场竞争的主体,企业不能只盯着国家补贴,而应依据市场(包括法规及其执行、油价的变化、消费者的需求等)综合判断,选择确保企业可持续发展的技术路线,进行前瞻性的研发。从这个意义上讲,我认为,混合动力技术是满足中国2020年油耗法规的必然选择。

在技术战略选择中,企业必须合理平衡油耗、成本及混合度三者关系,以确定适宜的混合动力技术方案,这也是混合动力得到广泛应用的基础。对于不同混合动力技术的未来发展,我有如下判断:怠速起停作为最简单的油电混合技术,成本低廉、技术成熟度高,效果立竿见影,将逐步广泛普及;轻混和中混技术成本、性能适中,在中小型汽车上将得到越来越多的应用;重混技术系统复杂度高、增加成本大,在具有成本承载力的中大型汽车上,也会有所应用。总体而言,混合动力将是企业满足国家法规和消费者需求的关键性技术手段,具有巨大的应用空间。


3、给国家与企业的建议

节能是一项复杂的系统工程,需要国家和企业两方面各司其职、共同行动,才能最终解决中国汽车产业面临的能源问题。

对于国家而言,我建议:第一,尽快启动有关2020油耗法规具体内容的咨询讨论程序,因为任何技术走向成熟都需要前瞻投入、长期积累并经过市场的验证,政府理应为企业明确方向,也给企业尽可能多的准备时间。第二,在立法不断加严的同时,加强执法,确保油耗法规必须执行到位,真正落地。第三,除了对新能源技术给予补贴之外,对于技术含量高、节油效果好的其它技术也应该予以不同形式的支持,以减轻企业的成本负担,加速有效技术的快速导入。

对于企业而言,必须明白无论从法规角度还是从消费者角度,油耗都是未来企业必须满足的重要指标,也是产品最重要的核心竞争力之一。而要满足2020年及以后的油耗法规,技术难度、广度及复杂度超乎想象,在时间上也仅剩下1.5轮的产品开发周期。因此,企业容不得半点懈怠,必须未雨绸缪,尽快加大投入,并寻求适合本企业的最有效的技术解决方案。

特别是资金和技术储备都有限的自主品牌,在加快前进时,更要精打细算,而不能遍地开花。一方面,在传统动力总成方面自主品牌有较大的差距,应加大投入,尽可能加快优化,否则全集中在新能源上投入可能更大,却依然无法达标;另一方面,对混合动力必须高度重视。当然,技术难度高、成本也高的重混方案对于自主品牌可能也不是较好的选择,因为投入太过高昂,同时自主品牌的承载力也不足,可以考虑以“抱团取暖”、合作共享的方式来发展。相比之下,轻混和中混技术应该尽快采用,同时插电式混合动力技术相对于重混复杂度低,又被划入新能源行列享有国家支持,应给予充分重视。

来源:汽车产经网


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