新能源动力正在迈步从头越 ——“双碳”目标下 新能源内燃机不可或缺
发布时间:2021-11-30     作者:    浏览量:3049    分享到:

2013年2月6日,国务院办公厅以国办发〔2013〕12号文件正式发布了《国务院办公厅关于加强内燃机工业节能减排的意见》。意见中重点领域和任务第十条提出:鼓励替代燃料发动机与现有发动机制造体系兼容。开展汽油/甲醇双燃料点燃式内燃机、柴油/甲醇双燃料压燃式内燃机的应用试点工作。意见中重点工程第五条提出:替代燃料内燃机应用示范工程。开展汽油/甲醇双燃料燃烧技术在乘用车用汽油机上的应用,柴油/甲醇双燃料燃烧技术在载重车、船舶、机车、固定柴油发电机组用重型柴油机上的应用。

在“十二五”发展期的2013年,电动汽车补贴政策实施三年后,国务院办公厅特别发布文件,对内燃机工业的重点领域分别提出了节能减排的具体任务要求和重

点工程。文件充分体现了国家在装备制造、交通运输、能源领域的发展,始终坚持中国国情、因地制宜、实事求是、协调协同发展的基本原则。

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在世界能源供应和应用领域里,有一个共识,即“能源不可能三角”理论,指的是能源要实现稳定安全供应、环境友好和价格低廉,三者不可兼得。在世界经济发展中,各国和经济体对能源的选择原则,首要是能源安全。而我国自主的能源结构,又恰恰是缺油、少气、富煤,导致我国石油和天然气对外依存度长期居高不下。要找到一种现在可以实现(或接近)自主可控,未来又可实现可持续的能源,就显得尤为重要和关键。

笔者认为,参考全球能源结构,结合我国能源消费特点,选择可再生能源——甲醇,作为实现“碳达峰”目标的推广能源和实现“碳中和”的储备能源,应该是正确的选择。

一是我国现有的甲醇产能居世界第一,动力燃烧和热力燃烧应用技术成熟度走在世界前沿,甲醇汽车商业化市场应用规模世界第一。

二是可再生能源制备甲醇技术成熟,社会认识和认知度高。具备规模化可再生能源制氢,捕捉二氧化碳合成甲醇的基础条件。

三是以甲醇燃料为基础,通过创新研发的甲醇在线制氢装备,开拓了氢燃料更加广泛的应用领域,技术储备完善,既可持续支撑国家氢能产业发展所需,还可有效缓解氢燃料加注体系建设的难点。

四是可最大化利用(发挥)现有产能、社会公共资源(燃用液体燃料的内燃机工业产能、液体燃料储运和配送体系、液体燃料加注站等)、后市场维护资源等。

由此可以获取“能源不可能三角”中稳定安全供应和环境友好,当我们加速可再生能源甲醇的产能建设,以此实现价格低廉,就完全可以打破“能源不可能三角”的定律,创造“新能源三角定律”。

2021全国高考甲卷理综试题中,出现了关于二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳的试题;以及我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划,该项目通过太阳能发电电解水制氢,再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇的试题。在全国高考乙卷理综试题中,同样出现了相关试题,比如:我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指二氧化碳的排放总量和减少量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效:标准答案是:D、研发催化剂将二氧化碳还原为甲醇。

三道高考试题,既是化学基础知识,又是指向能源变革可持续发展的路径。是人才的储备;是符合中国能源结构,实现能源转型的科普;是甲醇经济基础的奠基;是经济社会变革,实现高质量发展的导向;三道试题,将化学与能源,碳减排与能源,利用效率与能源说清说透。笔者以上述文字为主体,在头条发表了《为高考甲(乙)卷理综试题出题老师点赞-有感中国自立的甲醇经济 》的文章。

今天,我国有了“液态阳光-甲醇”能源可持续发展的方向;有了甲醇燃料动力和热力燃烧成熟的技术体系;有了甲醇燃料电池技术应用的实例;有了氢燃料发动机研发和应用实践;有了甲醇在线制氢装备应用在北京冬奥会雪上项目赛场;有了车载甲醇制氢装置的搭载应用,加上已经获得政策许可、行政许可、标准规范、市场准入且满足国六排放标准的甲醇汽车(使用液体甲醇燃料发动机)公告产品。可以看到,选择一种能源——甲醇燃料,支撑多种可移动动力是完全可以实现的,这就是在我国能源结构框架下实现能源变革的具体体现,这就是中国交通运输领域里的能源转型。

以甲醇为基础能源,可以实现甲醇(液体燃料)发动机;甲醇(液体燃料)掺氢(在线制氢)发动机;氢燃料发动机;甲醇燃料电池动力;内燃机掺氢、掺醇发动机。在甲醇在线制氢技术体系中,有撬装式在线制氢和车载式在线制氢,两种装备(装置)可在道路车辆、非道路移动机械、船舶、固定电站等各个领域应用。

2015年,笔者提出“电动汽车和高效内燃机汽车,是减少我国石油消耗、降低石油对外依存度、改善环境污染的‘两个轮子’”的观点。今天,还是内燃机,选择甲醇燃料和氢燃料,继续为我国城市和乡镇、机场和港口、公路和铁道、工地和农田、矿区和油井、江河和湖海、高山和边疆以及国防装备提供不可或缺的动力机械;继续在我国交通运输基础设施建设、机场和港口建设、农业现代化、国防现代化以及促进经济发展、提高城乡居民生活水平等方面发挥更加关键的作用。

由此,笔者坚持认为:新能源内燃机和传统能源内燃机,将共同构成我国交通运输装备、固定动力装置实现“碳中和”的主导动力。新能源内燃机以应用液体燃料-可再生能源甲醇和气体燃料-可再生能源制备氢燃料,正在谱写新能源内燃机实现“双碳”目标的路线图,它既可传承内燃机成熟的高效率优势,为规模化生产和应用提供保障,更可高效完成从能源消费端实现“双碳”目标的使命。期待汽车和内燃机产业在这场能源变革中,坚定自己的新定位。

2019年“第四届甲醇汽车和甲醇燃料应用国际大会”之后,疫情多次干扰了筹备中的第五届大会召开。为此,工信部甲醇汽车推广应用专家指导委员会秘书处规避疫情干扰,采纳先进的会议形式,特别组织召开了甲醇燃料动力燃烧、船舶动力甲醇燃料应用等多场线下线上会议,多场国际合作线下线上交流活动,为推动甲醇汽车、甲醇增程动力、氢燃料内燃机、甲醇掺氢发动机、甲醇燃料电池、甲醇在线制氢技术的应用,为拓展甲醇燃料应用领域,提供有效的技术参考。

如今,以“碳中和 甲醇 氢能 新能源动力 技术交流”为主题的系列活动(“粤港澳大湾区+华中地区”、“长江三角洲地区+华东地区”、“北部湾地区”、“成渝经济带+西南地区+西北地区”)正在筹备中。我国氢燃料内燃机和甲醇内燃机,以应用可再生能源-甲醇燃料,应用甲醇在线制氢装备所获得的氢燃料,正在被业界和传媒统称为“新能源内燃机”。搭载新能源内燃机的汽车和交通运输装备,一定是新能源汽车,他们将与电动汽车、氢燃料电池汽车,共同构成我国交通运输领域实现“双碳”目标的主力军。“新能源动力”而今迈步从头越!

(作者系工信部甲醇汽车推广应用专家指导委员会秘书长)

来源:中国汽车报

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