王攀：商用车低碳和零碳动力链的发展

专题：2024中国商用车论坛

　　2024年3月26日-28日，2024中国商用车论坛在湖北省十堰市举办。本届论坛由中国汽车工业协会主办，以“新步伐•新成效•新提高，助力商用车产业高质量发展”为主题，基于行业高质量发展要求、国家“双碳”目标实现、汽车产业转型和创新需要，以创新促改革、促转型、促发展，助力商用车产业高质量发展。其中，在3月28日上午举办的“主题论坛一：‘双碳’背景下商用车绿色低碳转型升级之路”上，康明斯（中国）投资有限公司中国区先行技术总工程师王攀发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录：

　　首先非常感谢协会，各位领导、各位领导、各位专家，今天有幸在十堰跟大家做一个交流。我是来自康明斯中国的王攀，今天很有幸给大家介绍康明斯在零碳路径上的一些思考或者布局。

　　我的主题主要分为四个方面，第一个就是康明斯的零碳战略是怎么来的。第二方面给大家介绍我们以重卡市场，我们每年都会做一个TCO视角去看不同技术路径的总的生命周期的成本，因为商用车是个生产资料，所以我们更多的要从客户的角度去看不同的技术路线它的优劣或者它适用场景是什么样的。第三个，未来十年混动和一体化的动力链是马上要可以去实现降碳、客户带来回报非常平衡的一个点。最后给大家介绍康明斯从2021年提出零碳战略的情况下，在发动机这个平台上面提出了多燃料的发动机平台。

　　第一个，康明斯提的零碳战略主要是希望实现三步走。第一个，我们觉得降碳的路径要从现在开始，我们讲氢燃料电池，讲纯电动，它可能是未来比如五到十年，甚至十年以后我们实现中重卡商用车降碳的路径。但是我们依然今天主要的商用车，特别是中重卡都是传统的内燃机，它还有非常大的潜力可以去挖掘，所以我们通过实现现有的内燃机技术还有相当大的潜力去挖掘，在2030年实现20%左右的降碳目标。在2035年通过混动，通过一些低碳的技术实现规模化的应用来实现50%的降碳目标。在2050年，康明斯希望我们的产品能实现碳中和。

　　康明斯在过去的三到五年的时间内，第一步就是围绕现在传统的内燃机实现多源燃料的动力平台，以及实现燃料电池、纯电动动力总成的布局，再加上康明斯现在也进入到上游制氢的领域，实现从用到生产全产业链的布局，来实现康明斯希望在2030或者2050年我们实现碳中和的时候，相当于康明斯的产品能实现14亿碳排放减碳的目标。

　　每年康明斯内部都会做一个客户总成本生命周期的判断，因为一个企业做技术投入，不同阶段投入不同技术的投资的大小是要基于客户总成本的分析，这个分析更多是基于中重卡的分析，我们分析了柴油、天然气、燃料电池，包括燃料电池基于不同的假设，因为燃料电池现在对于成本的假设大家的判断是有相当大的不同的解读。第三个，还有纯电，包括氢内燃机，包括柴油的混动。在中重卡领域可以看到，客户的成本主要因素是燃料，燃料是决定了这个技术走向哪里最关键因素，很简单，客户用什么便宜，客户就选择什么燃料。我们可以得出来第一个结论，如果天然气的价格和柴油的价格价差一直维持在2块钱的水平，接下来十年，在中重卡的领域，可能气化的比例会上升得非常快。我们基本上可以判断，当年行驶里程8万公里的时候，这样的应用场景里面，天然气可能是一个非常明显的趋势，或者现在正在进行的。另外，天然气也是一个低碳的燃料，也可以实现15%降碳的比例，而且天然气还有非常大的潜力，可以进一步去挖掘它的热效率，包括加混动以后实现瞬时油耗的改善。

　　第二个，迭代五阶段的油耗法规，在2030年以后如果叠加国7，我们判断在商用车应用场景里面，混动可能会占据主导的地位，很多的应用场景里面可能混动会变成一个必须的选项。

　　第三个，燃料电池我们觉得它是面向未来零碳的技术，当然这个模型没有考虑国家特殊的补贴等等，但是我们基本上有一个判断，当前的燃料电池如果年行驶里程低于15万公里，它的成本很难从客户的角度回收回来。这个时候通过政策长期的补贴恐怕是很难的。

　　我们接下来做了一个测算，燃料电池电池什么情况下才能行得通，有三个条件：第一个，氢气的价格达到25块钱每公斤，这个东西怎么来？大家可以看一下，氢气的能量相当于柴油的3倍，也就是说当氢气的价格真的降到20块钱，终端能加到氢气的时候就变得非常有吸引力，纯粹燃料能量的角度它就有吸引力。第二个因素就是重卡的氢耗达到8公斤每百公里，刚刚王总已经介绍了，解放都已经做到7公斤每百公里，这个是相当先进，在长途重卡领域，我们觉得8公斤每百公里的水平还是相当有难度的，但是我们保持比较乐观的态度，燃料电池也有相当大的空间可以去提升。第三个条件，燃料电池成本，协会包括行业界都在说2030年这个成本要降到500块钱一公斤，我们保持谨慎乐观，我觉得有可能可以达到。最后对于氢内燃机，从现在我们的看法来看，基本上和现在天然气的成本是相当的，当再过一年或者两年，等这个产业链氢喷嘴成熟之后，它的初始成本相比燃料电池是有相当大的优势；当氢气的价格真的可以负担的时候，20块钱一公斤水平的时候，氢内燃机+低成本的燃料在终端来说它也是有相当大的吸引力。

　　这个是我们对接下来五年以后的市场判断，刚刚李主任我们也频繁去交流下一代国7的法规，我们对于下阶段的法规的判断，如果满足李主任提的目标，我们下一阶段要比欧洲更严一点的法规的要求，我们觉得在现在的基础上我们油耗可能会恶化1%到1.5%的水平，但是我们还有潜力可以进一步去挖掘，我们谨慎乐观是说我们有2%的能力，这个是比较有信心能做到的，在满足国7的情况下还能把油耗再改善2%。但是我们还有其他的技术，但是这个周期可能比较长。

　　所以总的来说，到了2030年以后，国7的法规叠加五阶段油耗的法规，或者加一些积分的政策出台以后，混动可能会变成一个平衡点。混动从客户的整个生命周期，按照三年的周期去算的话，它的TCO是可以回本的，只是回本的周期相对比较长，可能需要40个月到50个月的水平。但如果说五年以后这个法规驱动到那里，油耗的法规、积分的法规驱动这个政策或者市场走到那里，混动本身对客户来说是可以回本的，只是需要40个月这么长的周期，而且产业链成熟之后，这个周期应该还会进一步下降。

　　这一页是讲康明斯目前布局的一体化动力链，康明斯在过去几年通过和美驰的收购，康明斯一体化动力链已经布局到动力链的车桥，包括下一代电驱桥技术下面，通过一体化的动力链我们打通从发动机、后处理、变速箱、电驱桥一体化动力链的控制手段，我们可以实现动力链10%左右的目标。第二个，通过变速箱这块可以实现10%到20%，不同应用场景下面比例相对有些差异，大概20%左右，如果是轻卡是双电机的双安可能30%，但是中重卡可能是10%到20%的节油率，一体化的动力链谨慎乐观大概5%。所以大家可以看到，传统即使不走到纯电，不走到氢能的角度，我们依然还有20%到30%的空间，而且是客户可以负担的技术。

　　这个是介绍康明斯一体化动力链下面多燃料平台，大家看到康明斯全球平台里面15L、10L、7L可以支持柴油、天然气、氢气。包括在北美有丙烷的能力。

　　这个讲的是我们接下来在柴油机上面还会有很多的技术可以去用，大概还可以有5%到10%的空间，短期内大概有2%到5%的空间可以去利用，长期还有10%的技术储备，只是直接去实施的经济性要有些考虑，比如余额回收、循环，可能短时间内没有办法做到量产。

　　天然气的平台是非常有吸引力的，我们在中国开发了15L的方案导入到北美，是可以满足刚刚说的EPA2027的法规，就是25毫克，甚至25毫克到50毫克超低排放的水平。天然气的平台，我们在下一代的平台里面会做燃烧系统的优化，高压缩比的优化，还可以把整个发动机的基础油耗再改善10%。如果再叠加混动的技术，我觉得天然气的平台在长期来说是非常有吸引力的，所以对传统内燃机的行业同仁们，天然气平台是我们要长期去思考怎么去提高产品竞争力，提高更好的热效率，提高更好的耐久性。从排放的角度来说，它很轻松就能满足美国2027年25毫克的排放假设。

　　这个是讲氢内燃机，我们对氢内燃机也做过一个测算，我们内燃机也是可以零碳的，而且它是可以很轻松满足欧洲定义的ZEV5克每吨每千米的法规要求，因为它除了一点点机油，它是可以很轻松满足这个指标的。

　　美国今年能源部刚刚宣布资助一千万美金给康明斯、佩卡、马勒在北美氢内燃机的研发和预研的资助，这个可能也需要产业界呼吁一下，可能中国政府也需要有这方面，帮助同仁一起把内燃机产业一起推进到氢内燃机的路径上面去，这个是需要有一些长期的投入，可能是五年的周期来产生大规模的应用。

　　这一页稍微总结了现在全球对氢内燃机这条技术路线的判断，目前在美国应该说从2022年开始氢内燃机的技术在美国开始变得比较热，康明斯在氢内燃机开发领域大家如果了解的话，康明斯现在所有的氢内燃机台架在中国，所有开发在中国，康明斯在中国引领了氢内燃机的开发。第二个，在欧洲是比较激进的，包括斯堪尼亚等等他们有一个产业链，他们做了非常长期的投入，我看到他们做排放的监测，包括欧6、欧7的研究，包括路试都做了非常长期的投入。另外一个要引起大家注意的是印度，康明斯下一代氢内燃机的开发是以印度市场为先导，印度政府对氢内燃机的技术是非常支持的，康明斯第一款面向市场大规模应用的氢内燃机的产品是针对印度市场的。

　　这个是氢内燃机开发过程中的挑战。第一个主要是混合的问题，因为我们现在走的直喷技术，混合问题是非常关键的。第二个部分就是缸内非正常燃烧，我们通过点火系统，包括燃烧系统的优化，可以做到很好的状态，从后处理角度是比较容易的，现有的柴油机技术可以很顺畅移植到氢内燃机后处理技术上面去。当然还有一些材料，包括系统安全的考虑。

　　这一届是介绍康明斯目前已经规划好的，我们去年已经做到了李主任定义的国7排放的法规，我们已经完成了系统的DEMO，很轻松能满足下一代国7的法规。今年我们正在做EPA2027年25毫克的目标的架构的选型，我们可能会引入一些技术来实现超低排放的要求。

　　我们现在做的这两款发动机有很高的热效率，我们是实打实能做到BTE的水平，它的BMEP扭矩15L可以做到2600牛米，410千瓦，大家去想燃料电池要做到300千瓦、400千瓦，它的成本，包括它整个功率密度跟内燃机比还是有比较大的差距。另外考虑到将来走到混动，北美在考虑氢内燃机变成一个增程的系统，它是非常有吸引力，因为氢内燃机它的损态和稳态是相当难去兼顾，如果走到混动或者增程的路径上去，正好可以释放氢内燃机的优势。

　　最后一页是康明斯公司内部的战略，我们是制定了三步走的零碳目标，我们是希望从现在就开始，现在就有大量的精力投资在天然气的发动机、柴油发动机，包括面向下一代法规发动机开发上面，这个是我们现在作为最高优先级在做的事情。第二个，我们要跟我们的合作伙伴一起来优化整个动力链，来实现对客户创造最低的TCO的目标。第三个，康明斯是以技术核心立足的，我们永远要立足于技术领先。

　　康明斯从这个方案提出来以后，康明斯走到了上游，对氢能也做了布局，有一个单独的事业部在做氢能包括制氢这块的业务，而且全都在中国做了落地。

　　我的分享就这些，谢谢大家！

　　（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）

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