内燃机这一经典动力装置并不会被时代淘汰，不过作为能量转换装置，面对醇、氢、氨、合成燃料等低碳、零碳燃料应用，需要进行更多技术创新。内燃机要主动拥抱“电”和“碳中和燃料”，从而赢得更广阔的可持续发展空间。在近日于湖北十堰召开的中国内燃机学会2023年度学术品牌活动之设计与智能制造2023学术年会上，与会专家认为，内燃机在脱碳时代大有作为。生物质燃料内燃机、氢内燃机、氨氢融合内燃机、甲醇内燃机、E-fuel内燃机等，可以依据交通使用场景以及碳中和阶段性目标选择应用。

　　记者 吴秀霞

　　面对多元燃料挑战

　　以“中国发动机碳中和之路”为主题的院士专家访谈是此次大会的“重头戏”。围绕发动机产业链关键环节和关键技术，针对行业各动力应用领域，与会院士、专家们聚焦“双碳”目标下的最新研究成果和前沿技术，探讨了实现“碳中和”的技术路径。

　　与会专家、学者达成的基本共识是，未来，在许多应用场景，内燃机将长期存在，且依然作为主要动力装置支撑国民经济的高质量发展和国防建设；提高内燃机及其动力系统效率是目前减碳、控碳的现实途径；未来要实现“碳中和”，必须采用零碳或近零碳燃料；面对燃料多元化时代的来临，针对不同的零碳燃料，内燃机产业还有许多技术瓶颈需要突破，这既是机遇也面临挑战。

　　中国工程院院士、中国内燃机学会理事长、天津大学校长金东寒表示，多元化动力形式和技术路线是动力领域实现“双碳”目标的最佳途径。未来，不同动力系统将在各自应用场景下发挥重要作用，没有哪一种动力系统能够包打天下。因此，围绕高端内燃机装备，统筹考虑产品设计、生产制造与销售服务等各个环节，把握绿色化、低碳化、智能化的发展大势，加快推动内燃机动力自主创新，持续提升内燃机行业的智能化水平，促进内燃机产品向着更加高效、更加清洁、更加智能、更加可靠的方向持续发展，已成为内燃机界的广泛共识。

　　同时，金东寒认为，作为碳排放的重要来源之一，内燃机是目前和今后实现碳减排最具潜力的产品。现代内燃机已成为集成智能控制、新型材料、先进设计及先进制造等高新技术的复杂产品，通过将互联网、大数据、云计算、人工智能与内燃机的设计制造深度融合，为内燃机的设计、制造、运行及维护全寿命周期赋能，无疑是推动内燃机行业转型升级和绿色发展现实而有效的重要举措。

　　新型能源技术体系下，随着燃料多元化时代的来临，以电子合成燃料为代表的碳中性燃料，和以绿氢、绿氨为代表的零碳燃料将逐步取代传统化石燃料，传统内燃机如何应对燃料的变化？中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长、清华大学教授李骏认为，“双碳”时代新能源发展的使命是实现碳中和，未来，新能源动力系统发展的三原则是：实现“双碳”目标、具有商业竞争力、实用性强。其中最大的挑战是实现净零排放，而实现交通运输碳中和的关键是零碳动力技术与产品的自主创新。此前，有预测认为，新能源动力始于混合动力，然后向着纯电动和燃料电池发展，然而目前看事实并非如此。李骏创新性提出了复合燃烧系统以及内燃机与燃料电池的热—电复合动力系统新概念。其中，“以氨载氢，以氢促氨、氨氢融合，减碳无害、节能高效”的氨动力零碳内燃机设计理念是对零碳内燃机的一种积极探索。在此基础上提出的“复合燃烧系统”，构建了从碳达峰到碳中和的内燃机燃烧基础平台。李骏认为，打造零碳排放内燃机是未来发展方向。

　　新技术层出不穷

　　可再生合成燃料技术是面向碳中和的变革性技术，可为能源转型与碳中和目标实现提供全新的解决方案。中国工程院院士、中国内燃机学会副理事长、上海交通大学原副校长黄震就可再生合成燃料的应用前景以及制备经济性合成燃料的关键技术分享了自己的观点。黄震认为，用“绿电”（可再生能源发电）把二氧化碳还原成燃料，制取可再生合成燃料（包括合成汽油、合成柴油、甲醇、二甲醚），使交通和工业燃料独立于化石能源，实现燃料净零碳排放，可为国家能源战略转型与碳中和目标实现提供全新的解决方案。当前的技术瓶颈是如何提高可再生合成燃料的转化效率、选择性和耐久性，这也是其最终实现商业化的关键。他表示，未来，制备经济性高的可再生合成燃料，除考虑绿电本身的成本及外部碳税等碳约束问题外，还要考虑未来零边际成本效应。据悉，当前，黄震正带领团队开发可再生合成燃料。

　　“内燃机的节能、降碳以及碳中和是交通运输领域实现‘双碳’目标的核心。” 中国内燃机学会常务理事、天津大学讲席教授尧命发认为，“双碳”目标将对内燃机技术产生了深远的影响。首先，将影响内燃机的产品结构，内燃机在退出一些低功率应用领域的同时，在发电等领域会得到扩展，特别是在分布式能源系统中内燃机有着独特的优势。其次，节能降碳技术将成为推动内燃机及其动力系统技术进步的主要动力，包括提高内燃机本身的热效率技术和动力系统的效率，因此，适应不同应用场景的动力系统节能将会得到快速发展，人们需要更多地从系统层面充分发挥节能潜力，机—电混合动力系统将在不同应用场景得到应用，并且呈现构型多元化的趋势。此外，对低碳、碳中和和零碳燃料的高效清洁利用已成为学术界和工业界关注的重点，尤其是对碳中和/零碳燃料的关注，因为这些燃料是实现碳中和/零碳的根本，从某种程度上而言，“双碳”目标将会推动内燃机的技术革命。

　　尧命发还提出了燃料储能的概念。他认为燃料储能的本质是基于可再生能源制氢，为了解决氢的存储、输运以及在发动机中的应用问题。作为储能燃料的氢及氢基燃料的终端使用装置主要包括内燃机、燃气轮机以及燃料电池。在重载交通运输、移动装置和工程机械方面，内燃机仍具有不可替代的优势，因此燃用可再生燃料也是这些装置实现碳中和的途径。同时，在新型能源系统中，分布式能源是一个重要的发展趋势，对于分布式能源系统和调节电源，模块化比大规模更有优势。此外，由于氢内燃机较好的可靠性、投资成本低，氢内燃机发电是目前储能技术应用于新型能源系统最现实的技术之一。

　　产业链协同是关键

　　现代内燃机已成为融合多学科、跨领域的高新技术产品，通过互联网、大数据、人工智能与内燃机设计与制造产业的融合发展，使智能技术全面融入内燃机设计与制造，能为实现内燃机强国目标提供历史机遇。中国科学院院士、中国内燃机学会副理事长、中国北方车辆研究所研究员毛明表示，内燃机行业要走智能制造的道路，通过技术优势互补，实现我国军用和民用内燃机技术共同发展。内燃机企业要实现智能制造与设计、制造软件以及制造服务一体化，让广大的内燃机企业能够共享大数据、智能化和数字化技术，以及各方面的技术积累与经验优势。毛明建议，内燃机从业者要与时俱进，充分认识技术发展的时代特点，进一步加强数字化、信息化、智能化的知识储备。

　　面向碳中和的能源绿色转型不是一蹴而就的，也不仅仅是能源和技术问题，而是涉及行业全局和系统性的问题。中国内燃机学会常务理事、清华大学航空发动机研究院副院长帅石金认为，内燃机实现碳中和的路径有多种，如生物质燃料内燃机、氢内燃机、氨氢融合内燃机、甲醇内燃机、E-fuel内燃机等，可以依据交通使用场景以及碳中和阶段性目标进行选择。同时，他指出，目前广受市场欢迎的混合动力，本质是内燃机拥抱了“电”带来的节能减排以及使用便捷性优势。随着内燃机技术的进步，人们不能再用“内燃机只能烧化石燃料”狭隘的观念去看待未来内燃机产品和技术。内燃机要主动拥抱“电”和“碳中和燃料”，从而赢得更广阔的可持续发展空间。内燃机与电机混合作为交通动力可以优势互补，是满足未来严格法规的主流技术路线之一。帅石金呼吁内燃机行业与能源行业携手合作，积极推动产学研深度合作，持续加大对内燃机的科技创新、技术研发和人才培养的投入力度，以及政府政策的支持力度，让内燃机产业在节能减排，以及碳达峰、碳中和的战略目标中作出更大的贡献。