根据国际能源署发布的数据,2022年全球交通碳排放超过84亿吨,约占全球总碳排放的23%。在中国,交通运输阶段的碳排放占社会总碳排放比重达9.7%,其中约80%的碳排放来自路面交通(占全国总碳排放的7.85%)。为持续有效推进“双碳”目标的落地,中国致力于在能耗排放上做“减法”,在低碳交通上做“加法”,积极推动绿色出行。
低碳出行是人之所向
在现代化社会中,每一个人都可能因为自己的出行,给环境造成负面影响。因此,尽可能采用耗能低、排碳少的出行方式,比如乘坐公共交通工具,驾驶节能环保型汽车,甚至骑自行车或步行,都可以有效减少因出行而带来的碳排放量。
低碳出行,从电动汽车开始。Canalys机构的调研报告显示,2021年,全球电动汽车的销量超过650万台,同比增长了大约109%。汽车工业协会的数据显示,2022年1-11月,新能源汽车产销分别完成625.3万辆和606.7万辆,同比均增长1倍,市场占有率达到25%。在中国,逐年增长的新能源汽车已经从过去的单纯“政策驱动”,进入了“政策+市场“双轮驱动,再加上新能源汽车用户体验不断改善,成本不断降低,以及相关基础设施建设日益完善,新能源汽车尤其是新能源乘用车的渗透率,以及消费者的接纳程度持续提升。在绿色可持续发展的共识下,应用清洁低碳的新能源汽车来改善交通的碳排是实现“碳中和”目标的重要举措,各种相关鼓励性政策也层出不穷。
在交通行业,实现节能减排、“碳中和”目标,需要各方协同作战,各环节共同发力,包括各类交通工具的新能源化、汽车电力系统的改进升级、打造车路协同体系等。交通运输部印发的《综合运输服务“十四五”发展规划》提出,到2025年,城市公交、出租汽车、城市物流配送领域新能源车占比分别达到72%、35%和20%。工业和信息化部也将继续保障新能源汽车产业的稳定运行、加大推广应用力度作为重点工作来抓。
当前,汽车产业正在经历百年未有之大变局,电动化、智能化、网联化、共享化是汽车产业发展的潮流与趋势。据行业预测,到2030年,电动汽车与燃油车或将二分天下。
不过从目前情况看,燃油车仍然是社会交通出行的主要方式。利用数字化技术,有效降低燃油车的能耗,就是降碳的良方。比如,矿用运输车辆可以采用数字化、智能化技术,通过大数据对司机的驾驶行为、车辆油耗、工况等信息进行采集、分析,并以此为根据,不断优化车辆的速度、油门、制动等关键环节,达到降低油耗的目的。
交通电气化目前已成为交通领域实现节能减排的主要手段。将数字技术与电力电子技术相结合,可以改善新能源汽车的驾乘体验、里程性能、安全性能,全面促进汽车产业的电气化转型。数据证明,电动汽车的技术进步与大规模应用能够大规模减少温室气体排放。中国国家电网电动汽车服务有限公司预测,到2050年,中国乘用车的可再生能源占比将达到58%,从而使交通领域的二氧化碳排放降低50%以上。公共交通工具的电动化、数字化升级也是交通电气化的重头戏。大数据和AI技术可以有效实现公交业务管理的智慧化,帮助企业降本增效。深圳巴士集团股份有限公司率先实现了全面公交电动化,并且积极尝试智慧充电算法,实现充电需求“移峰填谷”,预计每年可以节省5%~10%的电费支出。
打造车路协同体系,通过交通网络的智能化实现低碳发展也是一个正确的方向。比如,路侧的智慧系统可以有效指挥和调度行驶车辆,提升出行效率,同时达成减排的目的。人们比较熟悉的车路协同应用就是在红绿灯中加入AI识别功能,通过智能化调节车流,以减少车辆堵塞,亦可减少碳排放。
“千伏高压”快充时代来临
随着电池管理系统与技术的进步,如今动力电池快充补能半小时的时间,相对6~8小时的慢充来说已经有了质的飞跃,但与燃油车几分钟的补能方式相比,仍有较大差距。这也衍生出超级快充(闪充)的两种方案:一种高电压快充模式,一种高电流快充模式。
高压快充在解决里程焦虑的同时,续航配备的电池容量也可以降低,电池的成本随之降低。这意味着整车成本的降低,消费者的车型选择空间也更大。目前,已经有多家企业发布或采用快充方案,比如保时捷推出了800 V快充平台电动汽车;华为发布了DriveONE 800 V高压平台,可实现充电10分钟续航200公里的快充体验。
随着功率半导体、快充电池等“千伏高压”的底层技术趋于成熟,未来“千伏”高压平台的充电速度可轻松超越5分钟补能200公里。高压平台的应用能够提高电动汽车的充电效率,缩短充电时间,降低能耗,提升动力性能等。
未来,电动汽车动力系统将向“千伏”演进,趋向集约化、融合协同一体化,以降低电流,减少能量损失。而要实现这一目标,必须进一步降低快充电池等设备的成本,提升市场供给能力,兴建更多千伏公共充电桩设施,同时还要协调充电产业链上下游的零部件生产商、充电桩运营商和汽车厂商携手共进。
端云协同保安全
但是不可否认,制约消费者选择电动汽车的重要因素,安全性还是第一位的。电动汽车的安全威胁不仅仅源于智能化技术与功能设计的缺陷,也存在于电池爆燃可能带来的安全隐患。近年来,电动汽车的安全程度正不断提升。中国工程院院士孙逢春举过这样一组数据,2019年,新能源汽车起火概率是万分之0.49,2020年则进一步降低到万分之0.26。这背后的原因,是企业应用AI、云计算、物联网等数字技术,创新性地改变了电动汽车的电池管理模式。举例来说,华为推出的三电云服务,将自身在通信设备电池、手机电池等领域的经验与电动汽车电池相结合,可以在云端对电池的温度、电压、内阻等数据进行学习和分析,得出模型后就能实现对电池问题的提前预测、预警,从而减少因电池系统突发性故障而导致的交通事故。
未来,电动汽车的发展会更加倾向于端云协同的技术,不仅是电池安全管理上云,全动力域部件管理也会向云上延伸。电驱动、充电系统、电子元器件部件,都能通过AI以及三态(设计态、生产态、运行态)的迭代优化,实现数字孪生,对全生命周期的可靠性、安全性进行预测、防护,从而提升用户用车的安全,以及动力域部件全生命周期的可视与安全。
未来交通全面电气化
总结来说,交通是化石能源消耗与碳排放的重要领域,而交通电气化无疑是“碳中和”目标实现的重要途径。
构建面向未来的城市,实现100%的交通电气化是基础和前提。未来城市的交通将是多元化、多层次的立体交通体系,需要布局多类型的充电设施以及无处不在的公共快充网络,同时还要不断创新发展新型充电技术,以满足多样化的充电需求。此外,随着5G、大数据、人工智能等数字化技术源源不断应用于公共交通领域,绿色出行不仅低碳,而且更加便捷安全。
随着全球用能电气化水平不断提升,可再生能源占比逐步扩大,电气化是能源结构转型与产业结构调整的重要方向。落地“碳中和”目标,机遇与挑战并存,需要不断加快技术升级,促进能源结构调整,指导各行各业更有效地节能减碳。