甲醇是近中期我國卡車業(yè)發(fā)展替代能源的最佳選擇

　　1 我國石油能源現(xiàn)狀以及發(fā)展汽車替代能源的重要性

　　1.1 我國石油能源現(xiàn)狀

　　數(shù)據(jù)來源：《中國能源統(tǒng)計年鑒》，下同。
　　圖1：“十一五”前四年我國石油進口、自產(chǎn)和消耗總量的變化(萬噸)
　　
圖2：“十一五”前四年我國消耗商品汽油和柴油總量的變化(萬噸)

　　如圖1、圖2，據(jù)《中國能源統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國在1993年之前是石油出口國，從1993年起，短短的16年，原油進口比例從6%一路攀升到2009年的51.3%，對外依存度超過能源安全50%的警戒線。“十一五”前四年，我國消耗的商品汽油和柴油總量分別由2006年的5991噸和11648噸增加到2009年的7195噸和14127噸，四年增長率分別高達20.1%和21.3%。

　　另根據(jù)2009年7月出版的中國社會科學研究院《能源藍皮書》報告預(yù)測，預(yù)計10年后我國進口石油的比重，即對外依存度將達到64.5%。2004年11月1日，國際能源署在北京首發(fā)《2004世界能源展望》研究報告。該報告中國能源部分由國家發(fā)改委能源研究所參加編寫，報告預(yù)測：到2030年，中國石油進口將從當時的200萬桶/每日增加到1000萬桶/每日，其對外依存度將達到74%。

　　2010年五月的第二周，國內(nèi)媒體披露，我國石油進口再創(chuàng)歷史新高，達到550萬桶/日。而在一年前的2009年五月，還是國內(nèi)同一媒體披露，我國石油進口為405萬桶/日。因此推算，近一年的石油進口增長率高達35.8%。

　　1.2 發(fā)展汽車替代能源的重要性

　　(1)中國內(nèi)燃機工業(yè)現(xiàn)狀

　　據(jù)《中國內(nèi)燃機工業(yè)年鑒》數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2009年中國內(nèi)燃機工業(yè)總產(chǎn)值為2739億元，全行業(yè)從業(yè)人員為35萬人，全年總產(chǎn)量為6700萬臺、總功率為11.3億千瓦。這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明，中國已成為世界內(nèi)燃機第一制造大國。

　　(2)中國汽車工業(yè)現(xiàn)狀

　　根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2010年上半年全國總計產(chǎn)銷汽車892.7和901.6萬輛，同比大幅增長48.84%和47.67%。再次穩(wěn)坐全球第一大汽車產(chǎn)銷國已無懸念。

　　2009年10月20日，中國汽車年產(chǎn)量突破1000萬輛大關(guān)，成為繼美、日之后第三個年產(chǎn)銷汽車超千萬輛的國家，中國也躍居全球第一大汽車生產(chǎn)國和消費國。

　　以上中國內(nèi)燃機和汽車工業(yè)的兩組數(shù)據(jù)給我們提出的警示是，第一，我國汽車及內(nèi)燃機工業(yè)，開展燃用具有我國資源特色的替代燃料，已經(jīng)面臨從以往一般性研究轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵時刻。第二，對以石油能源為主要燃料的動力機械產(chǎn)業(yè)，燃用替代燃料已經(jīng)到了從選題研究必須轉(zhuǎn)向命題研究的重要階段。

　　在2006年“十一五”的開年，國家發(fā)改委提出了我國未來能源發(fā)展方針：“節(jié)約優(yōu)先，立足國內(nèi)，煤為基礎(chǔ)，多元發(fā)展”。近年來，在此方針的指導下，全國相關(guān)企業(yè)、高校和研究院所對各種汽車及內(nèi)燃機替代燃料的研究與應(yīng)用呈現(xiàn)一片蓬勃發(fā)展之勢。

　　2 內(nèi)燃機是實現(xiàn)節(jié)能減排和應(yīng)用替代能源的最佳載體

　　眾所周知，內(nèi)燃機是目前我國移動機械類產(chǎn)品主要燃燒排污源。據(jù)《中國能源統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2009年內(nèi)燃機產(chǎn)品消耗的燃油占當年我國石油消耗總量(自產(chǎn)18900萬噸，進口19900萬噸)38800萬噸的60%。由此可知，內(nèi)燃機是實施節(jié)能減排最具挖潛空間、效果最直觀的產(chǎn)品。對于我國來說，內(nèi)燃機是目前能看到并可實現(xiàn)的緩解石油能源短缺及應(yīng)用替代能源的最佳載體。

　　中國內(nèi)燃機工業(yè)協(xié)會專家課題組認為：我國以內(nèi)燃機為驅(qū)動動力的汽車及各類機械中，高效應(yīng)用替代燃料，在“十二五”期間的指導思想必須堅持：發(fā)展方向明確，發(fā)展速度加快，發(fā)展力度加大的“三發(fā)展”方針。

　　3 傳統(tǒng)內(nèi)燃機作為汽車主要配套動力的地位在近中期內(nèi)不會改變
　　圖3：近兩年低碳減排引起的新能源汽車的發(fā)展和變化

　　2009年1月11日，戴姆勒汽車公司董事長蔡澈在美國底特律接受采訪時認為：未來20年，甚至更長時間內(nèi)，傳統(tǒng)內(nèi)燃機作為汽車主要配套動力的地位將不會改變。電動車的成本、續(xù)駛里程等問題在相當長時間內(nèi)難以解決，不會成為主流。顯然，這一觀點不僅具有權(quán)威性，也具有科學性和前瞻性。

　　對于平均運距較長的中重卡行業(yè)，電動汽車續(xù)駛里程短和動力性差兩大短板，更使得其應(yīng)用前景一遍灰暗。

　　4 甲醇是現(xiàn)代中國汽車發(fā)動機的最佳替代燃料

　　(1)內(nèi)燃機應(yīng)用替代燃料的前提條件：

　　——所采用的替代能源國家自給度可持續(xù)控制在一個持續(xù)穩(wěn)定的高比例范圍。

　　——所燃用的替代燃料可不斷推動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品的技術(shù)進步。

　　——燃用后有害氣體的排放優(yōu)于傳統(tǒng)能源。

　　——采用現(xiàn)有手段和技術(shù)，對有害氣體的排放在可控制的范圍內(nèi)。

　　對于以上四點，近年國內(nèi)研究者經(jīng)過反復試驗比較，目前趨于一致的看法是，基于中國，甲醇是最佳的選擇。

　　(2)內(nèi)燃機應(yīng)用替代燃料的邊界條件：

　　——對內(nèi)燃機制造體系的改變盡量小或不改。

　　——對內(nèi)燃機產(chǎn)品的改動盡量簡單或不動。

　　——對使用裝備(配套底盤)的改動盡量小。

　　——對使用裝備(配套底盤)控制系統(tǒng)的改動盡量簡單，接入的控制策略和對話便捷。

　　——與傳統(tǒng)能源的蓄能和儲能方式互換和通用度高。

　　同樣，專家比較后認為，在內(nèi)燃機上，甲醇替代汽柴油能夠基本滿足上述邊界條件。

　　(3)甲醇來源廣泛

　　甲醇的生產(chǎn)資源是最廣泛的，凡是可以制成合成氣的物質(zhì)都可以生產(chǎn)甲醇，如煤炭、煤層氣、天然氣、焦爐氣、生物質(zhì)等。甚至前幾年危害青島沿海的藻類、太湖的藍藻、滇池的水生物等都是生產(chǎn)甲醇的原料。

　　不久的將來，人類甚至可從大氣中回收CO2制造甲醇。1995年諾貝爾化學獎獲得者，美國南加州理工學院教授——喬治·A奧拉在《跨越油氣時代：甲醇經(jīng)濟》一書中有此論述。喬治預(yù)言，未來甲醇將是人類生產(chǎn)、生活的主要燃料，同時他指出，如果不是汽柴油先入為主，今天甲醇汽車的占有率至少在三分之一以上。

　　(4)中國煤炭資源儲量豐富，煤制甲醇生產(chǎn)技術(shù)成熟、成本低

　　中國的煤炭資源儲量在1萬億噸以上，近年來，還有新的儲量被不斷地發(fā)現(xiàn)。按目前年消耗煤炭30億噸計，夠用200余年。按每年消耗50億噸，也可用到百年以上(專家預(yù)測石油和天然氣開采年限分別為40年與65年左右)。

　　此外，甲醇的生產(chǎn)技術(shù)成熟，噸甲醇耗煤平均1.5噸左右。我國的一些優(yōu)質(zhì)煤甚至不到1.2噸就可以生產(chǎn)1噸甲醇。足以看出甲醇燃料替代石油的巨大潛力。

　　根據(jù)最近國內(nèi)有關(guān)示范運行結(jié)果顯示，使用甲醇燃料與常規(guī)汽油車比較，每百公里節(jié)約費用30-45元;與常規(guī)柴油車比較，每百公里節(jié)約費用40-60元。

　　(5)與其它替代燃料比，甲醇發(fā)動機的動力性與柴油機相當，但經(jīng)濟性和排放性能更好

　　天然氣雖然資源豐富，但其動力性卻遠不如柴油機，因此特別不適宜載貨車。

　　乙醇的各項性能與甲醇基本相當，但國內(nèi)資源短缺，近期有叫停的可能。若想通過進口彌補短缺，顯然，不如直接進口石油。有關(guān)甲醇發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和排放性能后面將有詳述。

　　(6)小結(jié)

　　a)甲醇作為汽車燃料優(yōu)勢明顯，動力性強、排放低、安全可靠、經(jīng)濟性好。

　　b)甲醇燃料發(fā)動機特有的難點(非常規(guī)排放甲醛和冷啟動問題)已基本解決，具備產(chǎn)業(yè)化條件。

　　c)甲醇作為汽車燃料各環(huán)節(jié)成本低。采用焦爐氣或高硫煤制甲醇生產(chǎn)成本低;儲運、加注、建站、改造費用低;甲醇車制造成本低、改動少;運營成本低。

　　d)甲醇作為汽車燃料適合中國國情，符合國家能源方針：“節(jié)約優(yōu)先，立足國內(nèi)，煤為基礎(chǔ)，多元發(fā)展”，符合國家新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策。

　　5 甲醇作為汽車發(fā)動機替代燃料的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

　　5.1 國外

　　(1)美國

　　上世紀70年代末至80年代，第一、第二次石油危機期間，美國三大汽車公司集資研發(fā)并推廣甲醇汽車，它們合作搞了一個“甲醇車10年示范工程”，當時的甲醇車發(fā)展勢頭頗為迅猛。

　　隨著上世紀90年代石油危機的過去，油價大幅下跌，而美國煤價一直較高，故煤制甲醇的價格也相對較高，因而使得甲醇汽車的推廣之路夭折。

　　(2)歐洲

　　由于歐洲煤炭資源短缺，甲醇價格一直相對較高，因此歐洲汽車工業(yè)節(jié)能減排的發(fā)展重點一直指向——動力柴油化。

　　(3)日本

　　由于日本人多地少，礦產(chǎn)資源嚴重短缺，能源問題主要靠進口，顯然，進口甲醇不如直接進口石油，因此日本汽車工業(yè)節(jié)能減排的發(fā)展重點一直指向——小排量車型和節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。

　　5.2 國內(nèi)

　　5.2.1 概述

　　2004年國家汽車和化工協(xié)會聯(lián)合成立全國醇醚燃料和醇醚清潔汽車專委會來共同推進甲醇燃料和甲醇汽車的發(fā)展;隨后，國家科技部將甲醇汽車項目列入國家各級各類項目中支持開發(fā);國家能源局成立了專門的部門來管理煤基燃料。

　　2005年12月4日，醇醚專委會名譽會長何光遠等多位領(lǐng)導及院士專家向胡錦濤總書記、溫家寶總理上呈了《關(guān)于推廣煤基醇醚燃料以替代汽油、柴油的建議》的報告;2005年12月6日，胡錦濤總書記當即作出了重要批示，“要求發(fā)改委對替代能源問題進行科學論證，從總體上提出開發(fā)方向和重點”。

　　這以后，溫家寶總理、曾培炎副總理，國家發(fā)改委馬凱主任、張國寶副主任等領(lǐng)導也相繼作了批示。國家發(fā)改委能源局于2005年12月28日召開第一次替代液體燃料研究工作座談會，拉開了落實胡總書記重要批示工作的序幕。

　　2008年出現(xiàn)重復征收甲醇汽油消費稅的苗頭后，何光遠等四位老領(lǐng)導再次聯(lián)名給李克強副總理反映情況，提出建議。在李克強副總理做出批示后，何光遠同志多次聯(lián)系國家發(fā)改委領(lǐng)導，督促慎重處理此事，建議停止重復征收甲醇汽油消費稅。

　　這期間，倪維斗院士等多位專家，多次在專業(yè)場合和國家能源專題會上以嚴謹?shù)目茖W論述，提出了發(fā)展醇醚燃料的建議，在政府層面、業(yè)內(nèi)外產(chǎn)生了重大反響;金涌、謝克昌等29名兩院院士提出的甲醇“功能儲備”的《建議》引起了中央的高度重視。

　　今年初，由方德巍同志執(zhí)筆，代表專委會編寫的《跨越油氣時代的“甲醇經(jīng)濟”(戰(zhàn)略)路線》報告完成并正式呈送政府有關(guān)部門，成為我國加快發(fā)展甲醇汽車最終決策的強心劑。

　　以上信息和專家預(yù)測都表明：我國甲醇汽車準生證有可能在近兩三年內(nèi)獲批。

　　5.2.2 企業(yè)研發(fā)與應(yīng)用情況

　　●奇瑞汽車：奇瑞從2005年著手開發(fā)甲醇靈活燃料發(fā)動機及轎車。2007年4月與10月，分兩批22輛靈活燃料轎車送到太原進行了“燒M100甲醇燃料”的試運行。目前已具備批量生產(chǎn)條件。

　　●上海華普：在上海內(nèi)燃機研究所等單位配合下，與上海焦化廠合作，經(jīng)過數(shù)年研發(fā)，目前，M100甲醇燃料轎車已經(jīng)開發(fā)成功。經(jīng)過各種條件的道路試驗，甲醇燃料轎車的各項性能全部達到設(shè)計要求。

　　●陜汽集團：在“醇醚清潔汽車專委會”專家組的技術(shù)支持下，經(jīng)過三年研發(fā)，目前，M100甲醇燃料自卸車已經(jīng)開發(fā)成功。投入示范運營后，用戶反映甚佳。近期不斷有個人用戶和企業(yè)用戶希望訂購。

　　●中國重汽、一汽大柴和玉柴：它們的甲醇發(fā)動機開發(fā)項目從2009年開始已先后啟動。

　　●一汽靖燁發(fā)動機有限公司：它是一汽以原一汽解放發(fā)動機分公司的設(shè)備、技術(shù)、產(chǎn)品和品牌出資，山西以現(xiàn)金和甲醇技術(shù)出資組建，共投資1億元，山西靖燁占股份70%，一汽占30%。該企業(yè)是目前國內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)商用車用甲醇發(fā)動機較早，而且實力較強的一家股份公司，下面對其一款典型產(chǎn)品——“CA6SH-ME3甲醇發(fā)動機及對應(yīng)CA3160ME自卸車”作一重點介紹：

　　表1：CA6SH-ME3甲醇機與CA6102B6汽油機技術(shù)參數(shù)對比

　　圖4：解放CA3160ME長頭自卸甲醇車外形

　　2007年11月，CA6SH-ME3甲醇發(fā)動機(如表1)研發(fā)項目啟動，2008年8月完成臺架標定及各項性能試驗。2008年10月，一汽解放公司在原“拉煤王”中型柴油自卸車的底盤上匹配CA6SH-ME3甲醇機，開發(fā)試制了解放CA3160ME長頭自卸車(圖4)。該車用163馬力的CA6SH-ME3甲醇機，取代原來170馬力的增壓柴油機，通過匹配變速器，改善了汽車在低速大負荷下的性能 。

　　2008年11月，兩輛樣車送到使用條件極為苛刻的煤礦去進行使用試驗，經(jīng)過1年半3萬多公里的使用試驗，結(jié)果表明：

　　a)該車在坑凹不平、坡大、彎多且急的道路條件下，發(fā)動機和底盤均沒有問題;

　　b)根據(jù)甲醇燃料的理化特性，將發(fā)動機壓縮比提高，最大扭矩比相應(yīng)的汽油機增加16.8%，經(jīng)過改善傳動系統(tǒng)，該車在超載、爬大坡時與柴油車相比動力性相當;

　　c)經(jīng)濟性明顯提高(見表2);

　　d)排放指標優(yōu)于原汽油機。

　　據(jù)悉，截至今年5月底，2輛甲醇試驗車和隨后又投入試用的3輛同型號甲醇車，已在煤礦區(qū)運行一年半的時間，使用狀況良好，經(jīng)過廠家跟蹤統(tǒng)計, 甲醇自卸車油耗為97.9L～ 99.6L/100km，相對柴油節(jié)省燃料費用約2萬元/車(一年半時間內(nèi))，很多用戶都有購買意向。

　　表2：CA3160ME 型車與對標車型油耗情況對比