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醇类替代燃料汽车可行性分析

刘志锋  
【摘要】:汽车工业的发展给能源、环境等带来越来越大的压力,为此,世界各国都加强了代用燃料汽车的研究,作为代用燃料的一种,醇类燃料的发展一直受到各国的重视。美国、日本、巴西等国通过多年发展,已掌握了醇类燃料成熟使用技术,并在一定范围进行了推广使用,许多经验值得我国借鉴。 从1953年到2003年,中国汽车产量从0发展到444万辆,全国汽车保有量达2421万辆,汽车产量已跃居世界第四位,约占世界汽车总产量的6%~7%。开始成为世界汽车工业的重要组成部分。汽车工业的发展有力地推动了国民经济的发展,与此同时,汽车工业带来的能源和环境等压力也越来越大。能源问题已经是世界各国发展战略考虑的重要问题,在全球能源结构中,石油是最重要的一次能源,而石油消费增长主要来自于交通运输部门。我国是一个石油资源匮乏的国家,随着汽车的迅速普及,预计2020年我国石油进口依存度超过50%已成定局。另外,机动车的快速增长也加大了对环境保护的压力,车用燃料(汽、柴油)的排气污染占流动污染源的70%左右。醇类替代燃料有利于解决汽车快速发展所带来的石油资源短缺和环保问题,保证本国能源安全和实现汽车工业的可持续发展。 根据中国能源结构特点和对环境的要求,中国发展石油替代产品对于保障国民经济持续健康的发展,具有十分重要的战略意义。而未来中国石油替代产品的发展方向是关系到国家经济发展的重要战略选择。醇类燃料作为液体燃料在储运、分配、携带、使用上都与传统的汽油和柴油相近,燃烧性能较好,清洁。从我国的资源看,我国煤炭资源丰富,适合发展煤制甲醇燃料,特别是山西等富煤省份;另外,中国从1996年起粮食连续高产,陈化粮积压,农民增产不增收,发展燃料乙醇除了解决能源和环保问题外,又被赋予了减轻农民负担的特殊意义,也因此受到了汽车界不少人士的关注和推崇。 发展石油替代产品的目标是要保证能为社会提供:供应上长期可靠稳定、经济上可以承受、对环境友好的洁净运输燃料。为了实现这一目标,需要从国家资源特点和石油替代燃料的生产和技术多个角度,对石油替代燃料的使用性能,包括燃烧性、动力性、安全性、以及经济性和社会效益等诸方面的可行性进行全面的研究。 发展燃料甲醇汽车,我国有丰富的煤炭资源可作原料,但是目前国内甲醇 WP=53 生产企业的生产能力和技术水平较低,需要进一步进行技术改造或新建;在甲醇燃料汽车方面,我国从“六五”开始,进行了很多研究开发和车辆试验示范运行,在车辆的排放性、动力性取得了很多成果,并开发出了专用的甲醇燃料发动机,但是,从国外的经验看,甲醇燃料选用M85的高配比方案比较合适,配套使用灵活燃料汽车(发动机) 可以发挥M85的优势。从甲醇燃料的经济性看,目前,国内现有甲醇生产厂平均成本尚达不到要求,需要对现有甲醇装置改造,以提供燃料用甲醇,多种甲醇的改造与新建增产方案,在资源地区建设大型甲醇项目,甲醇产品成本最低,有较好的经济性,甲醇替代燃料经济性要好于乙醇替代燃料;分析全寿命周期,甲醇的能效不如汽油,常规排放物比汽油多,主要是因为生产过程中的排放多,甲醇运行成本低于汽油。 发展乙醇燃料汽车,从资源方面看,我国粮食连续高产,出路单一、加工转化手段不足,地区产量不均,主要农产品结构性矛盾突出,生产燃料乙醇是粮食转化的重要途径。中国的燃料乙醇是在白酒酿造的基础上发展起来的,总体技术水平和国外相比有差距,最近新建乙醇项目共可形成年产燃料酒精140万吨的生产能力,全部推广使用,可调配E10车用乙醇汽油1400万吨以上,占全国汽油年消费量的30%以上。使用低掺量乙醇汽油,汽车发动机结构无需变动,汽车性能基本不变,加油问题容易解决,是中国目前燃料乙醇的主要发展方向。国家经贸委组织有关单位对中国目前主要在用车型进行了燃用乙醇汽油的行车试验,试验结果表明除燃料消耗稍有增加外,燃用乙醇汽油同燃用普通汽油相比,车辆各项性能基本不变,而且排放总体上更加清洁。对玉米生产乙醇成本进行测算,工艺确定以后,食用乙醇的成本主要取决于粮食的价格,国家新建的几个燃料乙醇项目,可大大降低燃料乙醇的成本,预计可以达到3000元/吨~3500元/吨的水平。从全寿命周期分析,E10乙醇燃料能效比汽油略高。 通过分析研究,本论文认为甲醇燃料和乙醇燃料都可以作为近期2004-2010甚至中期2010-2020年的汽油替代燃料,主要依据是这两种燃料属于液体燃料,燃烧特性好,而且从国外经验看,没有技术瓶颈,有利于能源结构调整。从近期利用看,灵活燃料汽车技术(M85)、玉米生产乙醇的综合利用技术都是国内发展醇类燃料必须要解决的问题。


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