近日,有日本内阁府综合科学技术创新会议的战略性创新创造项目“革新性燃烧技术”中,庆应大学等几家大学组成的科研小组使乘用车用汽油发动机和柴油发动机的最高净热效率成功超过了50%,这是否影响电动汽车的推广应用?是否意味着电动汽车战略的失误?意味着我国电动汽车政策“弯道翻车”?
笔者认为,不管内燃机的效率能否突破50%,目前来看,我国的电动汽车政策是成功的。
其实,从内燃机的效率来讲,柴油机的最高热效率很早就突破50%了。然而最高热效率并不是实际日常使用中的平均效率,汽车在日常行驶中的工况太过于复杂多样,所以最高热效率几乎只存在于实验室,而且高效率区间也是少数的几个点,这也是内燃机和电动机的差别,内燃机的高效率工况区间比较小而电动机的工作高效率区间是非常宽泛的。
不得不说,我国的内燃机技术的确是落后于欧美发达国家。但是现在的能源结构在发生变化,曾经的内燃机的效率对整个能源系统来说是一个至关重要的点,而现在来看并不是那么重要。
理解这个问题其实我们应该从能源互联网的角度去考虑。在能源互联网不发达的时期,或者说是十几年前,对于汽车来讲,需要直接使用自然界中比较直接的一次能源转化为机械能输出,如此获得更好的便利性。但是从能源互联网的发展来看,未来的能源肯定是一种多来源的能源,通过统一的媒介,转换为我们需要的各种能量。而多种不同的来源当中,电能作为最为灵活的能源,是目前我们人类已知的最适合作为中间能源的二次能源,也就是说,能源互联网时代,电能是所有能源转换的中间途径。
所以,我们可以看到电能的来源是越来越广泛了。传统的发电主要来源自煤电,但是现在来看我们的电能来源中煤电的占比在逐渐的下降,风电、光伏、潮汐、生物质等新能源发电方式占比越来越上升。电作为中间媒介,也是正在适应这种变化。从技术的角度看就是储能技术在近几年获得了极其迅猛的发展。表现之一是动力电池的发展,因为小容量、短时间的储能,其实主要媒介就是动力电池。表现之二就是氢能等的发展,因为大容量、长时间的储能,其实就是我们目前所讲的氢能源。所以宏观来看,我们现在发展的主要能量依然是电能,电能是能源互联网中最为活跃的因素。
从这个角度讲,电能的获取会越来越方便,电能的使用和转换技术也会越来越成熟。所以。汽车作为日常生活中不可缺少的能源消耗,使用电能是符合整个能源结构发展的大趋势的。曾经的汽车依靠内燃机驱动,电能只是一个补充。而能源互联网时代,汽车的驱动会以电能为主,内燃机是补充,两者的位置,因为能源结构的发展,产生了互换。
说到这里,其实我们就可以很清楚的看到内燃机效率的提升对于将来的汽车意味着什么?首先,内燃机效率的提升肯定是好事。它意味着更高能量利用效率,无论什么时候提高能量,利用效率总是好事。同时内燃机效率提升技术也会被用在使用燃料发电的机组上,发电效率也可以得到比较大的提升。内燃机效率突破50%,而发电效率未达50%,这种情况是不太可能出现的。但是,这种内燃机效率的提升其实对整个能源互联网来讲,带来的改善并不是非常的显著,未来内燃机作为电动汽车的补充,主要是应用在一些特殊用途,比如,充电设施覆盖不完善的地区或者是一些军用用途,也就是一些相对不常规的用途,所以说我一直认为燃油车是不会退出历史舞台,但是肯定会退出主流舞台,它的位置必然成为一种辅助,从这方面来讲,内燃机效率的提升其实带来的意义并不是非常重大。
可以设想,未来几年甚至十几年,我国的电动汽车基础设施将会进一步迅猛发展,我们的新能源汽车依然会处于快速发展的阶段,整个出行系统电气化的趋势是不可逆转的。而内燃机的研发,几乎已经到头,提升效率难度很大,一点效率的提升,对整个出行系统而言也没有太多贡献,且内燃机已经接近其理论效率极限,所以,内燃机可以说是已经几乎完成了自己的历史使命,未来相当长时间,内燃机依然会存在,但是它的时代,一去不复返了。