节能,任重道远的传统汽车
   来源:汽车纵横     2017年09月22日 17:36

曹晓昂

在2015年的巴黎气候变化大会开幕式上,我国领导人郑重承诺,中国有信心和决心在2030年单位国内生产总值的二氧化碳排放比2005年下降60%-65%。但据权威部门统计,去年我国使用化石能源产生的二氧化碳排放总量却达到了80亿吨,这其中,汽车的排放占了很大一部分。

前不久,基于国家能源战略与油耗法规的要求,我国百余名汽车行业专家通过数十种情景推演与多轮研讨得出了一个重要结论:到2020年,以传统动力、混合动力、替代燃料构成的传统汽车占比高达90%;到2025年,传统汽车的占比依然高达80%,传统汽车仍是未来汽车工业节能减排的主力。

与此同时,由于汽车的节能技术覆盖面广、产品种类多,国内始终对其缺乏足够的重视和系统的梳理研究,导致我国传统汽车在能耗水平上落后于欧洲、日本等汽车强国。在未来15年甚至更长时间内我国汽车产业仍以传统汽车为主的格局下,大力推行节能汽车的发展已成当务之急。

矛盾的现实

尽管汽车产业的节能任务越来越紧迫,节能减排的压力也越来越大,但一个不能忽视的事实是,我国汽车的大型化趋势越来越严重。数据显示:2013-2015年期间,我国乘用车整备质量>1320kg的车型占比逐年攀升。前不久,中国汽车工程研究院股份有限公司(以下简称“中国汽研”)对于我国消费者未来的购车计划进行了相关调研,调查显示,在用户计划购买的车型中,A级以上车型占比高达86.03%,这说明当前中国汽车消费者更倾向于购买大型化的汽车。但在事实上,消费者购买车辆的大型化趋势与汽车行业节能减排的目标之间是矛盾的。

此外,节能技术的应用与用户的接受度之间也存在着矛盾。以轻量化技术为例,根据轻量化技术经济性评价,当车辆减轻20%的整备质量,可以降低12%的油耗,但消费者为此需要付出17325元的高昂成本,而这远远高于用户可接受的溢价范围。相关用户调研数据显示,有接近7成的消费者愿意为轻量化技术买单,但是其所能够承受的范围仅在2000元以内。

不仅如此,商用车的油耗问题尤其突出。目前,我国城市客车和欧美国家的油耗水平相当,而我国的载货车的油耗却普遍高出欧美国家10%-15%。事实上,载货车和城市客车的技术水平相差不大,但为何我国载货车和城市客车的油耗水平存在这么大的差别?为此,中国汽研曾组织行业专家进行专题研究,走访了多家载货车企业,发现我国载货车普遍都存在“超载”的现象。这极大地影响了载货车的油耗水平。同时,由于我国国内载货车行业竞争激烈,用户价格敏感度较高,导致节能技术在载货车上的应用困难。

汽车油耗的现状

10年16日,工业和信息化部发布的《关于2015年度中国乘用车企业平均燃料消耗量核算情况的公告》显示,2015年度中国关境内117家乘用车企业共生产/进口乘用车2103.85万辆(不含新能源乘用车和出口乘用车,以下同),乘用车行业平均整车整备质量为1385公斤,行业平均燃料消耗量实际值为7.04升/100公里。也就是说,如果仅仅统计传统汽车的油耗(7.04升/100公里),去年传统汽车的油耗并没有达到目标值。由于2015年我国共生产了新能源乘用车20.64万辆,把这些车也计入平均燃料消耗量进行核算,国产乘用车的平均燃料消耗量才能降至为6.65升/100公里。

为应对日益严峻的能源及环境问题,我国陆续出台了《中国制造2025》、“四阶段油耗法规”等战略规划和标准法规,有效推动了我国乘用车平均油耗水平的持续降低,但第三方智库机构能源与交通创新中心(iCET)依旧对于我国汽车的燃油消耗趋势表示担忧。该机构负责人安锋博士告诉记者,国家在《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》提出了2015年当年生产乘用车平均燃料消耗量达到6.9 L/100km目标,从达标的角度来看,2015年国产车平均油耗为6.95 L/100km,若计入新能源汽车的优惠核算,为6.60 L/100 km,算是完成达标任务,但“三阶段”明确要求把进口车纳入管理,综合考虑国产与进口车,又从节能的角度考虑,不计新能源汽车优惠核算,国家平均燃料消耗量为7.02 L/100km,与6.9 L/100km还有0.3L/100km的距离。

事实上,我国自2005年实施“燃料消耗量标准”以来,到今年恰好是10年的时间,近年来车辆整备质量持续增长,阻碍了油耗下降,三阶段期间国家乘用车平均整备质量增加70kg,而自主品牌乘用车平均整备质量增加了150 kg,一般情况下,每增长100kg的整备质量,油耗将增加0.4-0.6 L/100km,这意味着自主品牌企业0.6-0.9 L/100km的油耗改善空间被整备质量的上涨所吞噬。安锋认为,虽然传统乘用车油耗水平呈下降趋势,但燃料经济性的改善却非常缓慢。乘用车的百公里油耗仅下降1升多,每年下降幅度在0.10-0.25 L/100km之间,年平均降幅不足2%,特别是自主品牌,年均降幅不足1%。“这也暴露了国家油耗管理无力以及企业节能动力不足,一方面中国目前的油耗达标管理缺乏有效的奖惩机制,油耗未达标企业无需承担相关责任,优秀达标企业也得不到任何奖励,其节能技术应用动力大幅度降低;另外一方面,缺乏向轻量化方面倾斜引导的节能管理政策。”

传统动力汽车面临挑战和机遇

在2015年的公告中,我国仍有近1/4的车型达不到第四阶段限值要求, iCET分析认为,2015年国家乘用车平均燃料消耗量实际值与“四阶段”目标值的比值(CAFC2015/ TCAFC-IV)为136%(不考虑新能源汽车),而考虑新能源汽车的话,该比值将缩小到了129%。根据“四阶段”的要求,前两年(2016、2017年)对CAFC的降幅要求不高,加之这两年新能源汽车发展势头较猛,优惠核算力度大,国家总体达标压力不大,但在2019、2020两年间,CAFC/ TCAFC-IV比值年下降需要达到10个百分点,CAFC每年要求下降为0.5 L/100km,CAFC降幅需达到9%,加之新能源汽车产量核算倍数下降为3或者2,且能耗需按能量折算,到四阶段后期,企业的压力将大增,而且由于汽车产品开发有一定周期,汽车企业需提前部署先进的节能规划。根据国内外机构对传统汽车节能技术的评估,如果充分采用节能技术,汽车燃料经济性最大可提高的空间达40%-50%,可见车型和企业改善车辆油耗的空间仍非常大。iCET研究分析后也发现,传统车节能技术升级可以减少40%-80%的油耗,再加上工况外节能技术的应用可使得油耗下降5%-25%。这就意味着,四阶段65%-85%的油耗还是依赖于传统节能技术升级,这也是节能目标实现与企业达标的关键,因此企业不能放松对节能技术的应用与管理。

中国汽研的调查数据也显示,截止到2015年8月,已有2532款乘用车(不含EV)报送油耗数据,其中1446款车型(占比57%)的油耗低于三阶段油耗限值,但能够满足四阶段油耗法规的车型较少。中国汽研副总经理周舟博士在“中国汽研2016节能与新能源汽车产业峰会”现场接受记者采访时表示,国内乘用车节能技术的发展现状是,动力类型基本以传统动力为主,且节能技术过度集中于动力总成。而且,由于MPV、SUV等高油耗/整备质量大大车型快速增长,汽车行业的平均整备质量不降反增。此外,我国商用车的油耗与国际先进水平相比仍有差距,部分先进技术的掌握度不足,产业生态对节能技术发展形成了较为严重的制约。

与此同时,美、日、欧等主要国家仍高度重视传统汽车节能减排。美国国家科学研究委员会(NRC)评估认为:2030年之前,传统发动机仍将在轻型车动力市场占据主流地位,发展传统汽车节油技术是完成2025年CAFE目标的重中之重。根据整车能量流分析,传统汽车节能提升空间在40%以上。而以丰田为代表的日本大型车企也在大力挖掘汽油机节油潜力,计划利用稀燃/压燃、进排气改善等技术手段持续提升传统发动机的热效率。此外,日本还提出了“SIP革新性燃烧技术”,通过超稀薄燃烧、强力点火、强气流技术,目标是提高传统发动机50%的热效率。

节能技术的新趋势

对于汽车企业来说,节能技术的成本问题是其所必须要面临的选择,经过市场检验的混合动力技术开始受到重视,全球混合动力汽车的市场规模也在持续快速扩张,伴随技术的不断成熟与升级,未来混合动力技术有望进一步提高。虽然我国目前混合动力汽车的市场规模仍然较小,但近年来,我国混合动力及替代燃料技术持续快速提升。据统计,去年,国内外车企密集推出多款混合动力车型,新增投放数量将达到13款,累计投放数量将达到22款,市场热度将大幅提升。随着混合动力技术进一步加快产业化发展步伐,将能有力地分担传统汽车节能减排压力。

此外,由于具有较高的节油性价比,欧洲企业也高度重视48V系统技术的发展及应用,目前已开发出样品并完成整车集成测试,预计将于2017年开始逐步发力。节油效果显著的高效变速器开始加速进入市场,多档化、自动化、精细化成为发展趋势,AT、DCT、CVT等变速器将凭各自优势占领不同的细分市场。

商用车的节能趋势则以低速、高扭、高压以柴油机为主,转向匹配自动变速器及合适的后桥,向低速、高扭、高压的方向发展,使得商用车在同等的车速下获得更好燃油经济性及动力性。美国和欧洲正在大力开展重型载货汽车空气动力学优化,并取得了显著节能效果,在法规允许下,半长头等流线型外观设计有望大规模普及。

主持编写了我国汽车节能领域的首部行业蓝皮书《中国节能汽车发展报告(2015-2016)》(简称节能汽车蓝皮书)的周舟在接受采访时表示,传统汽车的节能应该实施结构调整与技术升级并重发展,其中乘用车应重点发展混合动力技术、优化动力总成及电子电器系统,同步发展车辆的轻量化、小型化,降低摩擦损失、替代燃料等支撑技术。对于商用车,应该大力推进动力总成升级、发展混合动力技术,持续改善产业环境,重点发展轻量化、空气动力、智能网联等技术,形成具有中国特色的商用车发展新生态。周舟同时还呼吁国家有关部门尽快制定中远期乘用车油耗法规、排放法规和积分交易制度,有序推进汽车产业的法制化管理,发挥市场的决定性作用。在发展新能源汽车的同时,高度关注节能汽车技术的产业化研发应用。借鉴国外成熟经验与教训,建立具有中国特色的政策法规标准体系,积极引导产业链各环节的合作互动。

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