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魏安力:内燃机应用甲醇 破解能源“不可能三角理论”
2020-03-09 返回列表

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3月5日,习近平总书记参加十三届全国人大五次会议内蒙古代表团审议时提出:“绿色转型是一个过程,不是一蹴而就的事情。要先立后破,而不能够未立先破。富煤、贫油、少气是我国的国情,以煤为主的能源结构短期内难以根本改变。实现‘双碳’目标,必须立足国情,坚持稳中求进、逐步实现,不能脱离实际、急于求成,搞运动式‘降碳’、踩‘急刹车’。不能把手里吃饭的家伙先扔了,结果新的吃饭家伙还没拿到手,这不行。既要有一个绿色清洁的环境,也要保证我们的生产生活正常进行。”万物得其本者生,百事得其道者成。总书记提出:“办事情一定要掌握这么一个原则,一定要算大账、算长远账、算整体账、算综合账。”


■ 挑战目标:


开放宏观经济学有一个著名的“不可能三角”理论,即中央银行货币政策独立性、固定汇率制度和跨境资本自由流动三者不能兼顾。


其实,在能源领域也有一个“不可能三角”理论,指的是能源的清洁、稳定和廉价三者不可能同时兼顾。也就是说,如果一国要寻求清洁与廉价的能源,那么能源的稳定性将难以保证;如果要追求稳定与廉价的能源,那么能源的清洁性将难以保证;如果要求追求稳定与清洁的能源,那么能源的廉价性将难以保证。


 


■ 一、去内燃机化不符合能源经济发展规律 不符合中国国情


 


进入本世纪,随着人类环境保护意识的跨越式提升,对交通运输工具的有害物质排放控制,被推到了跨越式发展的轨道上。电动汽车以自运行零排放(以此被冠以新能源汽车美名),在生产制造和销售消费环节,获得政策支持、金融支持、各级财政补贴支持、消费购置绿色通道支持,以及绿色牌照道路行驶特权,由此引导全社会高度关注,引发汽车产业对零排放无限追逐,引发产业和社会诸多新名词诞生,更是引发一些决策人、业界人和媒体人的“果断”判断。当中国研究“停止燃油汽车生产和销售”的“双停”声音一发出,短短两年里,就诞生了“中国停止燃油车生产和销售的时间表”建议方案。由此,内燃机是夕阳工业;内燃机没有任何发展前景;内燃机将在未来的若干年如同蒸汽机车一样退出历史舞台;某些世界工业发达国家和地区,已经开启了停止燃油车生产销售的元年等信息接踵而来。一时间,电动汽车将主导世界交通未来的舆论声音不绝于耳。抛开电动汽车的动力电池“里程焦虑”、实现“双碳”目标的贡献率、个人消费者的电池更换成本、市场使用保障体系建设等问题存在,对内燃机简单粗暴的偏见成为“政治正确”。


近两个五年计划期,各个地方密集发布的氢能规划推动了中国氢能产业轰轰烈烈地大干快上。但笔者认为事实是,由人类对的地质勘探得知,地球有油田、有煤矿,但没有氢田,更没有氢矿。氢是二次能源,制取氢能需要耗能。如果我们用一种碳氢能源去制备氢能,所获得的氢能就不能被认定是符合“碳中和”目标的氢能。


发展电动汽车和发展氢能产业是人类的大目标,也可以称之为大战略。但过早和过于片面地将其与内燃机的发展对立起来,以内燃机当下固有的碳和有害物质排放为由,以此作为“去内燃机”的理由,并由此将其边缘化,就显得颇有偏失了。


其实,在今天人类认识的能源世界里,不论是电动汽车,或是氢能汽车,还有燃油汽车,都需要不断地探索,需要深入地在应用领域开拓,需要坚持不懈地去解决科学问题。停了谁发展谁,不是我们当代人的使命,总不能把手里吃饭的家伙先扔了,结果新的吃饭家伙还没拿到手。处在高质量转型和发展中的交通运输装备领域,没有必要去冒这个风险。相互融合包容发展,为后人探索发展路径提供选择参考,才是我们今天人类的使命。改变内燃机命运和前途应该是团队的协作、自信的创新和不断的进取。


 


■ 二、交通运输动力装备同样要先立后破,而不能够未立先破


 


早在2019年10月,中国工程院原副院长谢克昌院士指出:“要在能源体系框架下进行能源转型和结构优化,防范不切实际的能源转型对经济发展和能源供应造成的伤害。”给我们提出了警示。2020年12月,中国科学院副院长张涛院士呼吁:“拆掉能源体系中的一堵堵‘围墙’,让各能源品种有机融合,共同担当起降碳减排重任”。


读两位院士的警示和呼吁,认真领会习总书记“要先立后破,不能够未立先破”的指示。笔者认为:中国今天社会和经济领域里各行各业的发展,都要坚持“先立后破”的基本原则。不符合“中国国情、资源禀赋、因地制宜、事实求是、独立思考”而一蹴而就的美好发展意愿,都要进行调整。能源经济、交通运输装备、装备制造、基础建设、农业工程都应如此。我们太需要协同与合作了,太需要融合与包容了。


今天,人类维系可持续发展的经济,既然不可能去内燃机化,也就不存在拯救内燃机之说词,更不存在挽救内燃机之言论。当下的内燃机行业,唯一需要的是广大从业人员,在能源转型和自身转型的进程中,开展协调协同和多边合作,坚持不懈地创新、完善和优化。地球只要在太阳系里运转,它就有无穷无尽的能源,就有满足当下和未来的常温常压液体燃料,内燃机就有无穷无尽的液体和气体燃料,去内燃机化不以个人意志为基础,更不是唯物主义所为,因为地球是五彩斑斓的,因为地球是多元化物质组成的。


今天的电动汽车,需要做的是如何在实验室里,用科学的方法去解决“里程焦虑”,把技术储备和工程化实践工作做好。当下,在电动汽车领域, “渗透率”一词成为新热点。比如对于“自主品牌批发、零售‘渗透率’,已经逼近、超过40%的大关”的预期,笔者认真地思考,如果当下的电动汽车没有了“里程焦虑”,又解决了个人消费领域动力电池更换的“价格焦虑”后,那将是道路交通领域低碳发展第一阶段值得骄傲的成就!


今天的氢能汽车需要做的是:既不要把高额的制造成本依赖财政补贴,也不要把庞大的制、储、运、加注基础设施建设投资转嫁给企业,更不要把任何环节的安全隐患连带附加给使用者。


事实上,我们需要的是各负其责,相互融合,共同满足消费市场不同应用场景的需求。例如,北京没有必要以停止燃油车销售,全面推广电动汽车运行(营),以此实现“双碳”目标。因为北京根本做不到,既不符合北京市发展,也不符合京津冀经济带发展,更不符合中国国情。笔者认为,这是没有科学基础、产业基础和市场需求的“美好愿望”,我们不能再做“不能把手里吃饭的家伙先扔了,结果新的吃饭家伙还没拿到手”的事了。


 


■ 三、甲醇燃料-让能源领域里的“不可能三角”理论成为可能


 


3月12日,央视财经频道《对话》栏目播出了《从能源看懂中国经济》的对话,邀请中国工程院院士、国家能源咨询专家委员会副主任杜祥琬解读如何从能源角度看懂中国经济。在节目最后,杜祥琬院士表示,对能源领域里的“不可能三角”理论,我们要通过几年、几十年的努力,提倡高质量发展的能源,实现“可能三角”。


笔者认为:中国具有破解能源“不可能三角”理论的技术基础、能源基础和市场基础。甲醇能源、甲醇经济、甲醇燃料、液态阳光甲醇,完全可以实现低碳清洁、稳定供给和廉价供应。在刚刚闭幕的全国两会上,涉及液态阳光甲醇制备、甲醇汽车和甲醇燃料应用的提案、议案,构成了今年的热点话题。说明甲醇能源和甲醇燃料在动力燃烧和热力燃烧领域里的应用,正在被广泛地接受和关注。破解能源领域里的“不可能三角”理论,中国有能力、有实力、有基础、有担当,毋庸自疑。


常温常压的甲醇液体燃料可在传统能源动力领域应用,以汽、柴油做燃料的应用领域,甲醇燃料都可以做到。甲醇燃料发动机,可以作为道路车辆(乘用车和不同类型的商用车)驱动动力、混合动力单元动力、增程器动力;非道路大型矿山车辆增程器动力;由增程器动力衍生的固定发电动力;船舶和水面作业装备动力;城市绿化、环卫作业装备动力;农田作业装备动力,有特殊要求的动力装置等。


甲醇在线制氢气体燃料。由常温常压液体甲醇产出,一是规避氢能产业制、储、运、加注高成本投入痛点问题;二是解决道路车辆携带氢能储备装置安全保障难点。甲醇在线制氢装置,既可为氢燃料电池在线提供氢气,又可为甲醇燃料电池在线提供氢气,还可为氢燃料发动机在线提供氢气。作为能源消费端的道路车辆、内河航运船舶、水面船艇、特殊要求的使用装备(包括固定发电装备),都可以在燃料电池和氢燃料发动机之间,选择所需。严格碳排放要求的使用场景,成本承受度高的特殊应用场景,可以选择前者。对成本敏感的特殊应用场景,可以选择后者。工业化制氢和富产氢的行业(包括产地和产区),可以选择后者用于发电,以实现循环利用。


2020年10月,北京组织召开了“氢能转子发动机关键技术论证会”,2021年10月,北京组织召开了“氢内燃机系统技术讨论会”,2022年3月,广州组织召开了“碳中和 甲醇氢能 新能源动力 技术交流会”。论证、讨论、交流,三个层次三场会议,围绕甲醇、氢能、在线制氢,给内燃机应用气体燃料开启了一个实现多元化发展的新方向。


今天,在动力燃烧和热力燃烧领域中,仍然存在对甲醇燃料视而不见、听而不闻和不屑一顾的现象和群体。今天欧洲动荡局面的警示,给我们提出的是面对能源安全和能源保障的大考。当我们面对疫情防控、面对稳定经济、面对稳定就业之际,如何认识甲醇已经被公认为是一种低碳清洁能源这一现实?如何认识中国推广甲醇燃料应用走了近半个世纪的这一成就?现在到了改变观念和认识的时候了。


只要这个地球还有石油,常温常压下的液体化石燃料就会给内燃机源源不断地提供能源。只要这个地球还在太阳系里,液态阳光甲醇就能持续地给内燃机提供燃料。内燃机根本就不存在消亡的问题,更不存在“双停”的问题。在我们破解能源领域“不可能三角”理论成为可能的进程中,内燃机不可或缺。


全球唯一可烧制白陶瓷的甲醇燃烧设备,生产烧制的北京冬奥“冰墩墩”和“雪容融”,已经向世界展示了中国可再生能源甲醇燃料应用的硬科技。


作者:魏安力,毕业于原吉林工业大学汽车工程系内燃机专业。


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