编者按
当前,新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起,全球向低碳与碳中和目标推进,新的产业生态正在形成,为我国内燃机产业高质量发展提供了历史机遇。
为了更好地引领我国内燃机产业的高质量发展,在工业和信息化部装备工业二司的指导下,中国内燃机工业协会组织行业上下游骨干企业、相关行业协会、相关高校和科研院所等200多名专家、学者共同完成了 《内燃机产业高质量发展规划 (2021~2035)》 (以下简称 《规划》)编制工作。在第二十届中国国际内燃机及零部件展览会开幕前夕,本报独家发布该 《规划》 (缩略版)内容,以飨读者。
7月26日, 《内燃机产业高质量发展规划 (2021~2035)》发布仪式在北京职工之家举行。原机械工业部部长何光远、中国机械工业联合会副会长陈斌、中国内燃机工业协会会长晏平、副会长钱恒荣、中国工程院院士苏万华、天津大学教授尧命发以及中国汽车工业协会副秘书长师建华、中国工程机械工业协会副秘书长吕莹、中国农业机械工业协会副会长、秘书长宁学贵、工业和信息化部装备工业二司二级调研员张凯共同启动 《规划》发布仪式。
中国内燃机工业协会秘书长邢敏主持 《规划》发布仪式。 (中国内燃机工业协会 文/图)
前言:内燃机是交通运输、工程机械、农业机械、渔业船舶、国防装备的主导动力设备,内燃机工业是重要的基础产业。内燃机在未来相当长时期仍将是这些领域的主导动力。2013年国务院办公厅发布 《关于加强内燃机工业节能减排的意见》以来,内燃机产业紧紧围绕节能减排、替代燃料、循环经济发展战略,取得了巨大成就,2008年以来成为世界内燃机产销量第一大国。为了落实党中央、国务院对我国中长期发展的战略部署,实现国家 “碳达峰、碳中和”战略目标,推动内燃机产业向高质量发展,制定本规划。
一、 我国内燃机产业发展背景及技术需求
(一)内燃机产业是我国国民经济和国防建设的重大战略需求
内燃机是热效率最高、全生命周期碳排放低、使用方便、耐久性好、应用最为广泛的动力机械。内燃机产业技术密集、关联度高、产业链长、就业面广、拉动消费大,是装备制造业投资发展的重点。我国是全球规模最大、产业链最完整的内燃机制造大国,2011年以来连续年产销量突破7500万台,年产总功率超过27亿千瓦,年产值近8000亿元,保有量突破6亿台,带动上下游行业年产值超20万亿元。内燃机在工业化、城镇化、农业现代化、信息化、国防现代化进程中,在促进经济发展、提高城乡居民生活水平等方面发挥重要作用。
内燃机每年消耗我国石油的60%以上,排出的CO
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占全国总量9.8%,是节能减排的主战场,提高内燃机热效率、降低油耗对改善我国总体能源利用率、降低CO
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排放意义重大。在可预见的未来,内燃机仍将在交通运输、工程机械、农业机械、船舶、应急动力和国防装备中占支配地位,内燃机产业仍是国民经济和国防建设的重大战略需求,也是我国 “碳达峰、碳中和”的重要领域。
(二)我国内燃机产业发展成绩显著
2000年以来,我国内燃机工业取得了有目共睹的进步,节能减排、替代燃料、循环经济取得了长足发展,连续多年配套内燃机的各细分市场均位居全球产销量第一。我国柴油机配套自主品牌商用车占有率达到90%以上,汽油机配套自主品牌乘用车占有率达到85%以上。若干家享誉国际知名企业和品牌正在快速崛起。同时,内燃机关键零部件制造业初具规模,具备完整的产业链,为我国内燃机高质量发展奠定了基础。
我国内燃机科技创新能力和自主研发水平大幅提升,在先进燃烧技术、智能控制技术、有害排放控制、整机轻量化等方面取得了丰硕的成果,产品绿色发展水平取得巨大进步。本世纪以来,柴油机油耗平均降低了20%以上,汽油机油耗平均降低了30%以上,内燃机污染物排放控制已达到国际先进水平,主要污染物排放降低了95%以上。随着道路国六和非道路国四排放标准的推进和实施,我国内燃机产业已具备与国际先进发达国家同台竞技的能力和条件。
与此同时,我国内燃机产业与发达国家先进水平相比仍有差距,产品研发原始创新能力有待进一步提高;关键核心技术有待进一步加强;产业链存在短板,少部分关键零部件依赖国外品牌;发动机综合能耗和可靠性质量仍有一定差距,个别领域高端发动机依赖进口;国际化产业布局和自主品牌国际化不足等。解决这些问题是我国内燃机产业向高质量发展的迫切需求。
(三)我国内燃机产业正处于高质量发展的战略机遇期
当前,新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起,全球向低碳与碳中和目标推进,内燃机技术面临重大变革,有效热效率不断取得突破,污染物排放进一步降低,低碳和碳中和燃料逐步推广应用,内燃机低碳化、电气化、数字化和智能化技术深度融合,新的产业生态正在形成,国际竞争日趋激烈,全球化的产业格局将发生重大变化,为我国内燃机产业高质量发展提供了历史机遇。
党的十八大以来,我国全面实施创新驱动发展战略,全面推进一系列国家战略和深化改革,正在实施新一轮产业规划,内燃机产业需要协同其他相关产业共谋高质量发展,把握当前战略机遇,加强统筹规划、系统推进,强化创新驱动,构建内燃机产业新发展格局。同时发挥我国社会主义政治优势和制度优势,加大科技投入和产业投资,广大内燃机产业工作者兢兢业业、努力拼搏,不断攻克内燃机关键核心技术和关键零部件等产业链短板,促进内燃机产业高质量发展。
(四)新一代内燃机技术发展方向与需求
现代内燃机是燃烧技术、信息技术、智能控制、新型材料、先进设计及先进制造等高新技术集成,内燃机新技术发展的历程中不断与其他先进技术融合发展,推动了内燃机技术的快速发展。过去40年,全球以满足日益严格排放法规为主要驱动力,内燃机污染物排放降低了99%~99.9%,已达到 “近零排放”水平。现代内燃机与传统内燃机相比,已经发生根本的变化,是 “新一代绿色内燃机”。
降低CO
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排放是人类面临的共同挑战,降低内燃机碳排放和实现碳中和是推动内燃机技术进步的主要动力。新一代内燃机在提高热效率和降低碳排放方面也取得令人瞩目的新成就。目前,车用柴油机最高有效热效率已达到55%,2035年以后,内燃机有效热效率有望达到60%。内燃机可以使用灵活燃料,生物质燃料、可再生能源合成燃料和氢燃料等可以实现碳中和, “高效、低碳、近零排放”是内燃机发展的趋势和要求。
内燃机技术创新发展方向如下:以颠覆性创新燃烧技术为目标,开发新一代内燃机高效清洁燃烧技术;发展包括瞬态过程控制的燃烧过程实时智能控制技术;开发基于内燃机、电机、电池混合动力装置系统智能控制、能量分配和管理技术;突破关键零部件技术,开发智能燃料喷射系统、高效增压和电动增压及关键传感器;开发高效、长寿命、低成本后处理系统,及其与发动机一体化智能控制与系统集成技术;开发低磨擦损失、先进润滑技术、电动化附件、高效能量回收等节能技术;开发新结构、新材料和新工艺,实现内燃机高强度、高效率、低噪声和轻量化;推动内燃机先进机构研究和开发;开发基于可再生能源的碳中和燃料和氢能利用技术,实现碳中和燃料和内燃机的协同发展。
二、指导思想和基本原则
(一)指导思想
以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会的精神。以 《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四五规划和二〇三五年远景目标的建议》为指南,以供给侧改革为主线,加快形成 “以国内大循环为主体,国内国际双循环相互促进”的新发展格局。牢固树立 “创新是引领发展第一动力、科技是第一生产力、人才是第一资源”的理念,实施创新驱动发展战略,完善和推进协同创新体系建设,加快关键核心技术和关键零部件突破,加速全产业链自主可控和质量提升,推动实现内燃机产业绿色高质量发展,促进产业转型升级,到2035年把我国建成内燃机产业强国。
(二) 基本原则
创新驱动,重点突破。深入实施创新驱动发展战略,加大科技投入,建立以技术创新为目标的政产学研用融合创新体系,全面提升创新能力;聚焦重点领域有计划组织国家级攻关研究计划,力争取得变革性、颠覆性技术突破。
总体布局,协同发展。加快推进原理创新、研发设计、制造和服务一体化,根据基础研究、技术研发、成果转化和行业应用的不同特点,制定有针对性的系统发展方针。完善产业链布局,实现关键零部件高水平自主可控,创新整机与配套动力企业、整机与关键零部件企业合作模式,促进全产业链协同发展,实现合作共赢。
市场主导,政府引导。发挥市场在资源配置中的决定性作用和政府宏观调控引导作用,进行产业结构改革,适应国内外市场需求;健全标准体系,规范产业发展秩序,营造公平公正有序竞争的良好市场环境;鼓励优势企业国际化发展,做强中国品牌。
质量为先,绿色发展。加强质量技术攻关,提升产业链制造技术和质量水平,面向高效、低碳和碳中和、近零排放、智能化和可持续发展,促进行业高质量绿色发展。
三、规划目标
贯彻新发展理念,坚持质量第一、效益优先,切实转变发展方式,推动内燃机产业高质量发展,建设内燃机产业强国。积极应对 “碳达峰和碳中和”双碳目标和 “近零污染物排放”目标要求,推动内燃机技术与多元燃料、电气化、数字化与智能化技术融合,力争2028年前内燃机产业实现碳达峰,2030年实现近零污染排放,2050年实现碳中和,满足国民经济建设、国防安全和人民生活对高效、清洁、低碳内燃动力的需求。
三步走战略。到2025年,补齐产业短板,实现产业链关键技术安全可控,达到国际先进水平;到2030年,产业链自主协调发展,达到国际领先水平;到2035年,产业链创新引领发展,产业达到国际引领水平,建成内燃机产业强国。
1.提升创新能力。产业创新体系不断完善,原始创新能力不断增强,2025年完善产业链自主研发体系,推广应用一批原创性技术;2030年,创新能力显著增强,进入内燃机创新先进行列;2035年,创新能力跻身国际领先水平,引领国际内燃机技术发展。
2.突破关键核心技术。建设若干关键共性技术创新平台,推动关键核心技术研发和技术成果转化。2025年,关键技术和核心零部件取得突破,基本实现自主可控;2030年,关键技术和关键零部件完全实现自主可控,内燃机产品技术达到国际领先水平;2035年,自主创新颠覆性技术取得突破,创新能力和产品技术居国际引领水平。
3.提高绿色发展质量。推行全生命周期管理理念,推动内燃机产业绿色发展;推动节能减排技术创新,推进低碳燃料与生物质、可再生合成燃料和氢燃料等碳中和燃料应用;推广绿色智能制造工艺和再制造普及,实现绿色发展。2025年全行业内燃机热效率和有害排放达到国际先进水平,力争2028年前内燃机产业实现碳达峰,2030年内燃机有效热效率与2020年相比提升10%~30%,内燃机动力系统能耗或碳排放降低30%~50%,有害污染物相对国六(b)降低50%~90%,实现近零污染物排放;2035年碳中和燃料规模化应用,内燃机产业碳排放较碳峰值降低20%以上,2050年内燃机产业实现碳中和。
4.实现产业链高水平自主可控。夯实基础材料、基础工艺、基础零部件和基础软件,补齐测试试验技术、高端制造装备、先进国防动力等产业链短板,构建高水平自主可控产业体系。2025年,产业链产品和技术达到国际先进水平。2030年,产业链产品和技术具备国际领先水平。2035年,产业链产品和技术处于国际引领地位。
5.做强中国内燃机品牌。提升产品品质、品牌认可度、产品美誉度,显著增强中国品牌内燃机在国际上的知名度,形成具有一流国际竞争力的企业和品牌。2025年,品牌效益显著增强;2030年,品牌效益全面提升;2035年,形成10家左右进入世界内燃机前列的中国内燃机品牌,品牌效益居世界领先水平。
6.建立新型产业生态。推动新一代内燃机技术与新一代信息技术、电气化技术、工业互联网、人工智能、大数据等融合发展,实现研发设计、生产制造、物流配送、市场营销、客户服务一体化转型,建立数字化重塑内燃机新型产业生态。2025年,基本建立内燃机新型产业生态体系,数字化、网络化、智能化水平显著提升;2030年,内燃机新型产业生态高度融合发展,进入国际领先水平;2035年,内燃机新型产业生态处于国际引领地位。
四、重点任务
(一)加强基础理论研究和共性技术研究,实施内燃动力创新工程
以提高原始创新能力为主要抓手,加强基础研究原始创新和核心技术的协同攻关,不断提升原始创新能力,突破关键核心技术。
1、建立基础数据载体,夯实自主创新基础。
在国家相关部委支持、中内协组织与协调下,依托协同创新中心和产业联盟,加快进行 《内燃机设计手册》、行业标准、材料、油品和润滑油等技术手册和标准的编撰;建设内燃机产品及关键零部件参数数据库;开发自主设计计算工具软件、控制基础软件和标定软件工具,夯实行业自主设计开发和数字化的基础能力。
2、加强基础理论研究,提出原创性新技术原理。
依据国家发展需求,以高校和科研院所为主,组织以高效、低碳、清洁为目标的内燃机新技术原理创新研究,开展高强化超高热效率内燃机燃烧理论和燃烧控制新技术、污染物排放控制理论、全生命周期实现碳中和新理论新方法、内燃机/动力系统数字化和智能化、高强化内燃机先进材料等基础理论创新研究,提出新的技术原理,提升原始创新能力。鼓励并支持开展颠覆性创新技术研究,引领性地创新超高热效率、低碳和碳中和内燃机技术革新原理。
3、产业链协同,突破关键核心技术。
建立政产学研用创新共同体,开展以突破关键技术为目标的创新研究,突破新一代内燃机高强化、均匀化燃烧和变革性燃烧技术、碳中和内燃机技术、燃料与发动机协同技术、新型可变热力循环技术、轻量化技术、高强度结构和整机NVH、新型材料与新工艺、低磨擦与电气化新技术、排气热管理与余热能利用技术、高可靠性技术、测试诊断和传感技术、智能控制技术以及RDE污染物排放控制技术和OBD技术、智能制造技术等关键核心技术,加强创新成果转化,显著提升我国内燃机自主创新能力和产品的国际竞争力。
(二)构建高质量发展关键零部件体系
部分高性能关键零部件对国外技术的依赖是制约我国内燃机产业强国的瓶颈问题,面对突发的疫情对全球政治、经济和产业结构可能造成的影响,内燃机产业关键零部件对国外的依赖局面必须改变。要进一步夯实关键零部件技术基础,组织零部件企业、主机企业和优势科研院所协同攻关,研发高性能关键部件和关键零部件,提高自主关键零部件竞争力。
1、先进电控燃料喷射系统
2、自主智能控制器
3、先进涡轮增压系统
4、高效、低成本、长寿命的后处理系统
(三)高效、低碳和近零排放新一代柴油机
针对不同应用领域,以不断突破热效率极限、提升柴油机和系统的能源利用效率、满足近零排放法规和高可靠性为目标,加强共性技术和技术集成研究,以企业为主体,通过技术链和产业链创新联盟,通过政产学研合作研发新一代高效、低碳和清洁柴油机新产品,并进行示范应用。
(四)高效、低碳和近零排放新一代汽油机及动力系统
针对道路和非道路两大类汽油机行业和发展需求,以高效、低碳和近零排放为发展目标,加强基础关键零部件和共性技术研究,通过政产学研合作,以企业为主体,通过技术链和产业链创新联盟,研发新一代高效、低碳、清洁汽油机新产品,并实现产业化。
1、新一代高效近零排放车用汽油机动力系统
以不断提升发动机和整车的能源利用效率、满足不断严格的油耗和CO
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法规以及 “近零排放”为目标,以 “三纵” (汽油动力、混动动力、增程动力), “四横” (创新燃烧技术、智能发动机、关键零部件、燃料与润滑油革命)为战略,以低碳化、电气化、智能化和清洁化为手段,开展新一代汽油及其动力系统开发和创新研究,引领我国乘用车动力系统转型升级,使我国车用汽油动力系统达到国际领先水平,实现跨越式发展。
2、节能环保高效非道路点燃发动机
非道路点燃式发动机广泛应用于小型通用机械、无人飞机、快艇舷外机和娱乐机械等,年产量数千万台。全面提升产品品质,主要技术指标逐步达到国际领先,技术法规逐步实现全球引领。
(五)推动新一代低碳和碳中和燃料高效清洁应用
燃料多元化、零碳排放是未来的重要趋势之一,也是人类实现可持续发展的必经之路。2020年9月,我国在联合国大会上宣布,我国CO
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排放力争于2030年前达到峰值,争取2060年前实现碳中和。因此,因地制宜发展低碳和碳中和石油替代燃料将助推我国实现碳中和并缓解我国能源依赖的现状,保障国家能源安全,实现内燃机燃料多元化和低碳化发展。
开展替代燃料全生命周期碳排放和对环境影响的评价研究;开展低碳和基于可再生能源的碳中和燃料设计研究;开展低碳燃料、生物质燃料、可再生合成燃料和氢等碳中和燃料高效清洁燃烧技术研究;开展低碳和碳中和燃料供给系统、后处理系统和可靠性技术研究;开展低碳与碳中和燃料有害排放物和非常规排放控制技术研究,开发新一代低碳和碳中和燃料发动机。
(六) 推动内燃动力系统数字化和智能化关键技术创新与应用
内燃动力系统的电气化、数字化和智能化,是动力系统实现低碳、高效和超清洁等综合性能,满足未来发展需求的重要技术路线。通过组织多学科交叉和跨界融合的协同创新,促进内燃动力全要素链、全产业链和全价值链与人工智能、大数据、云计算、5G通信和数字孪生等通用使能技术的深度融合,推动颠覆性技术创新,实现内燃动力系统研发、设计、制造、运行和运维的数字化与高度智能化。
(七)推动内燃机再制造技术发展,完善再制造体系
建立和完善再制造技术和装备体系,加强再制造拆解工艺与技术、高效清洗技术、无损检测、寿命评估技术及修复成形与加工技术研究,提供系统的再制造技术解决方案。建立和完善内燃机再制造标准体系,完善再制造评价、再制造工艺技术、产品质量、生产管理、产品标识等标准体系。建立和完善内燃机再制造旧件逆向物流系统,建设多维回收体系、优化逆向物流网络,加快形成内燃机新品分销正向物流与旧件回收逆向物流相结合的物流体系。
五、保障措施
(一)加强政产学研用协同创新,建立新型机制创新体系
(二)有组织开展基础和技术创新研究,实现新一代内燃机技术引领发展
(三)健全标准体系
(四)加强和培养高端复合型人才,全面提高内燃机领域人才培养能力和人才储备
(五)营造公平有序的产业发展环境,促进产业健康有序发展。
(六)建立激励机制和出台激励政策。
(七)充分发挥行业协会作用。