甲醇是近中期我国卡车业发展替代能源的最佳选择

　　1 我国石油能源现状以及发展汽车替代能源的重要性

　　1.1 我国石油能源现状

　　数据来源：《中国能源统计年鉴》，下同。
　　图1：“十一五”前四年我国石油进口、自产和消耗总量的变化(万吨)
　　
图2：“十一五”前四年我国消耗商品汽油和柴油总量的变化(万吨)

　　如图1、图2，据《中国能源统计年鉴》数据统计，我国在1993年之前是石油出口国，从1993年起，短短的16年，原油进口比例从6%一路攀升到2009年的51.3%，对外依存度超过能源安全50%的警戒线。“十一五”前四年，我国消耗的商品汽油和柴油总量分别由2006年的5991吨和11648吨增加到2009年的7195吨和14127吨，四年增长率分别高达20.1%和21.3%。

　　另根据2009年7月出版的中国社会科学研究院《能源蓝皮书》报告预测，预计10年后我国进口石油的比重，即对外依存度将达到64.5%。2004年11月1日，国际能源署在北京首发《2004世界能源展望》研究报告。该报告中国能源部分由国家发改委能源研究所参加编写，报告预测：到2030年，中国石油进口将从当时的200万桶/每日增加到1000万桶/每日，其对外依存度将达到74%。

　　2010年五月的第二周，国内媒体披露，我国石油进口再创历史新高，达到550万桶/日。而在一年前的2009年五月，还是国内同一媒体披露，我国石油进口为405万桶/日。因此推算，近一年的石油进口增长率高达35.8%。

　　1.2 发展汽车替代能源的重要性

　　(1)中国内燃机工业现状

　　据《中国内燃机工业年鉴》数据统计，2009年中国内燃机工业总产值为2739亿元，全行业从业人员为35万人，全年总产量为6700万台、总功率为11.3亿千瓦。这些统计数据说明，中国已成为世界内燃机第一制造大国。

　　(2)中国汽车工业现状

　　根据中国汽车工业协会统计，2010年上半年全国总计产销汽车892.7和901.6万辆，同比大幅增长48.84%和47.67%。再次稳坐全球第一大汽车产销国已无悬念。

　　2009年10月20日，中国汽车年产量突破1000万辆大关，成为继美、日之后第三个年产销汽车超千万辆的国家，中国也跃居全球第一大汽车生产国和消费国。

　　以上中国内燃机和汽车工业的两组数据给我们提出的警示是，第一，我国汽车及内燃机工业，开展燃用具有我国资源特色的替代燃料，已经面临从以往一般性研究转向实际应用的关键时刻。第二，对以石油能源为主要燃料的动力机械产业，燃用替代燃料已经到了从选题研究必须转向命题研究的重要阶段。

　　在2006年“十一五”的开年，国家发改委提出了我国未来能源发展方针：“节约优先，立足国内，煤为基础，多元发展”。近年来，在此方针的指导下，全国相关企业、高校和研究院所对各种汽车及内燃机替代燃料的研究与应用呈现一片蓬勃发展之势。

　　2 内燃机是实现节能减排和应用替代能源的最佳载体

　　众所周知，内燃机是目前我国移动机械类产品主要燃烧排污源。据《中国能源统计年鉴》数据统计，2009年内燃机产品消耗的燃油占当年我国石油消耗总量(自产18900万吨，进口19900万吨)38800万吨的60%。由此可知，内燃机是实施节能减排最具挖潜空间、效果最直观的产品。对于我国来说，内燃机是目前能看到并可实现的缓解石油能源短缺及应用替代能源的最佳载体。

　　中国内燃机工业协会专家课题组认为：我国以内燃机为驱动动力的汽车及各类机械中，高效应用替代燃料，在“十二五”期间的指导思想必须坚持：发展方向明确，发展速度加快，发展力度加大的“三发展”方针。

　　3 传统内燃机作为汽车主要配套动力的地位在近中期内不会改变
　　图3：近两年低碳减排引起的新能源汽车的发展和变化

　　2009年1月11日，戴姆勒汽车公司董事长蔡澈在美国底特律接受采访时认为：未来20年，甚至更长时间内，传统内燃机作为汽车主要配套动力的地位将不会改变。电动车的成本、续驶里程等问题在相当长时间内难以解决，不会成为主流。显然，这一观点不仅具有权威性，也具有科学性和前瞻性。

　　对于平均运距较长的中重卡行业，电动汽车续驶里程短和动力性差两大短板，更使得其应用前景一遍灰暗。

　　4 甲醇是现代中国汽车发动机的最佳替代燃料

　　(1)内燃机应用替代燃料的前提条件：

　　——所采用的替代能源国家自给度可持续控制在一个持续稳定的高比例范围。

　　——所燃用的替代燃料可不断推动产业的发展和产品的技术进步。

　　——燃用后有害气体的排放优于传统能源。

　　——采用现有手段和技术，对有害气体的排放在可控制的范围内。

　　对于以上四点，近年国内研究者经过反复试验比较，目前趋于一致的看法是，基于中国，甲醇是最佳的选择。

　　(2)内燃机应用替代燃料的边界条件：

　　——对内燃机制造体系的改变尽量小或不改。

　　——对内燃机产品的改动尽量简单或不动。

　　——对使用装备(配套底盘)的改动尽量小。

　　——对使用装备(配套底盘)控制系统的改动尽量简单，接入的控制策略和对话便捷。

　　——与传统能源的蓄能和储能方式互换和通用度高。

　　同样，专家比较后认为，在内燃机上，甲醇替代汽柴油能够基本满足上述边界条件。

　　(3)甲醇来源广泛

　　甲醇的生产资源是最广泛的，凡是可以制成合成气的物质都可以生产甲醇，如煤炭、煤层气、天然气、焦炉气、生物质等。甚至前几年危害青岛沿海的藻类、太湖的蓝藻、滇池的水生物等都是生产甲醇的原料。

　　不久的将来，人类甚至可从大气中回收CO2制造甲醇。1995年诺贝尔化学奖获得者，美国南加州理工学院教授——乔治·A奥拉在《跨越油气时代：甲醇经济》一书中有此论述。乔治预言，未来甲醇将是人类生产、生活的主要燃料，同时他指出，如果不是汽柴油先入为主，今天甲醇汽车的占有率至少在三分之一以上。

　　(4)中国煤炭资源储量丰富，煤制甲醇生产技术成熟、成本低

　　中国的煤炭资源储量在1万亿吨以上，近年来，还有新的储量被不断地发现。按目前年消耗煤炭30亿吨计，够用200余年。按每年消耗50亿吨，也可用到百年以上(专家预测石油和天然气开采年限分别为40年与65年左右)。

　　此外，甲醇的生产技术成熟，吨甲醇耗煤平均1.5吨左右。我国的一些优质煤甚至不到1.2吨就可以生产1吨甲醇。足以看出甲醇燃料替代石油的巨大潜力。

　　根据最近国内有关示范运行结果显示，使用甲醇燃料与常规汽油车比较，每百公里节约费用30-45元;与常规柴油车比较，每百公里节约费用40-60元。

　　(5)与其它替代燃料比，甲醇发动机的动力性与柴油机相当，但经济性和排放性能更好

　　天然气虽然资源丰富，但其动力性却远不如柴油机，因此特别不适宜载货车。

　　乙醇的各项性能与甲醇基本相当，但国内资源短缺，近期有叫停的可能。若想通过进口弥补短缺，显然，不如直接进口石油。有关甲醇发动机的动力性、经济性和排放性能后面将有详述。

　　(6)小结

　　a)甲醇作为汽车燃料优势明显，动力性强、排放低、安全可靠、经济性好。

　　b)甲醇燃料发动机特有的难点(非常规排放甲醛和冷启动问题)已基本解决，具备产业化条件。

　　c)甲醇作为汽车燃料各环节成本低。采用焦炉气或高硫煤制甲醇生产成本低;储运、加注、建站、改造费用低;甲醇车制造成本低、改动少;运营成本低。

　　d)甲醇作为汽车燃料适合中国国情，符合国家能源方针：“节约优先，立足国内，煤为基础，多元发展”，符合国家新能源汽车产业政策。

　　5 甲醇作为汽车发动机替代燃料的国内外发展现状

　　5.1 国外

　　(1)美国

　　上世纪70年代末至80年代，第一、第二次石油危机期间，美国三大汽车公司集资研发并推广甲醇汽车，它们合作搞了一个“甲醇车10年示范工程”，当时的甲醇车发展势头颇为迅猛。

　　随着上世纪90年代石油危机的过去，油价大幅下跌，而美国煤价一直较高，故煤制甲醇的价格也相对较高，因而使得甲醇汽车的推广之路夭折。

　　(2)欧洲

　　由于欧洲煤炭资源短缺，甲醇价格一直相对较高，因此欧洲汽车工业节能减排的发展重点一直指向——动力柴油化。

　　(3)日本

　　由于日本人多地少，矿产资源严重短缺，能源问题主要靠进口，显然，进口甲醇不如直接进口石油，因此日本汽车工业节能减排的发展重点一直指向——小排量车型和节能技术的应用。

　　5.2 国内

　　5.2.1 概述

　　2004年国家汽车和化工协会联合成立全国醇醚燃料和醇醚清洁汽车专委会来共同推进甲醇燃料和甲醇汽车的发展;随后，国家科技部将甲醇汽车项目列入国家各级各类项目中支持开发;国家能源局成立了专门的部门来管理煤基燃料。

　　2005年12月4日，醇醚专委会名誉会长何光远等多位领导及院士专家向胡锦涛总书记、温家宝总理上呈了《关于推广煤基醇醚燃料以替代汽油、柴油的建议》的报告;2005年12月6日，胡锦涛总书记当即作出了重要批示，“要求发改委对替代能源问题进行科学论证，从总体上提出开发方向和重点”。

　　这以后，温家宝总理、曾培炎副总理，国家发改委马凯主任、张国宝副主任等领导也相继作了批示。国家发改委能源局于2005年12月28日召开第一次替代液体燃料研究工作座谈会，拉开了落实胡总书记重要批示工作的序幕。

　　2008年出现重复征收甲醇汽油消费税的苗头后，何光远等四位老领导再次联名给李克强副总理反映情况，提出建议。在李克强副总理做出批示后，何光远同志多次联系国家发改委领导，督促慎重处理此事，建议停止重复征收甲醇汽油消费税。

　　这期间，倪维斗院士等多位专家，多次在专业场合和国家能源专题会上以严谨的科学论述，提出了发展醇醚燃料的建议，在政府层面、业内外产生了重大反响;金涌、谢克昌等29名两院院士提出的甲醇“功能储备”的《建议》引起了中央的高度重视。

　　今年初，由方德巍同志执笔，代表专委会编写的《跨越油气时代的“甲醇经济”(战略)路线》报告完成并正式呈送政府有关部门，成为我国加快发展甲醇汽车最终决策的强心剂。

　　以上信息和专家预测都表明：我国甲醇汽车准生证有可能在近两三年内获批。

　　5.2.2 企业研发与应用情况

　　●奇瑞汽车：奇瑞从2005年着手开发甲醇灵活燃料发动机及轿车。2007年4月与10月，分两批22辆灵活燃料轿车送到太原进行了“烧M100甲醇燃料”的试运行。目前已具备批量生产条件。

　　●上海华普：在上海内燃机研究所等单位配合下，与上海焦化厂合作，经过数年研发，目前，M100甲醇燃料轿车已经开发成功。经过各种条件的道路试验，甲醇燃料轿车的各项性能全部达到设计要求。

　　●陕汽集团：在“醇醚清洁汽车专委会”专家组的技术支持下，经过三年研发，目前，M100甲醇燃料自卸车已经开发成功。投入示范运营后，用户反映甚佳。近期不断有个人用户和企业用户希望订购。

　　●中国重汽、一汽大柴和玉柴：它们的甲醇发动机开发项目从2009年开始已先后启动。

　　●一汽靖烨发动机有限公司：它是一汽以原一汽解放发动机分公司的设备、技术、产品和品牌出资，山西以现金和甲醇技术出资组建，共投资1亿元，山西靖烨占股份70%，一汽占30%。该企业是目前国内研发生产商用车用甲醇发动机较早，而且实力较强的一家股份公司，下面对其一款典型产品——“CA6SH-ME3甲醇发动机及对应CA3160ME自卸车”作一重点介绍：

　　表1：CA6SH-ME3甲醇机与CA6102B6汽油机技术参数对比

　　图4：解放CA3160ME长头自卸甲醇车外形

　　2007年11月，CA6SH-ME3甲醇发动机(如表1)研发项目启动，2008年8月完成台架标定及各项性能试验。2008年10月，一汽解放公司在原“拉煤王”中型柴油自卸车的底盘上匹配CA6SH-ME3甲醇机，开发试制了解放CA3160ME长头自卸车(图4)。该车用163马力的CA6SH-ME3甲醇机，取代原来170马力的增压柴油机，通过匹配变速器，改善了汽车在低速大负荷下的性能 。

　　2008年11月，两辆样车送到使用条件极为苛刻的煤矿去进行使用试验，经过1年半3万多公里的使用试验，结果表明：

　　a)该车在坑凹不平、坡大、弯多且急的道路条件下，发动机和底盘均没有问题;

　　b)根据甲醇燃料的理化特性，将发动机压缩比提高，最大扭矩比相应的汽油机增加16.8%，经过改善传动系统，该车在超载、爬大坡时与柴油车相比动力性相当;

　　c)经济性明显提高(见表2);

　　d)排放指标优于原汽油机。

　　据悉，截至今年5月底，2辆甲醇试验车和随后又投入试用的3辆同型号甲醇车，已在煤矿区运行一年半的时间，使用状况良好，经过厂家跟踪统计, 甲醇自卸车油耗为97.9L～ 99.6L/100km，相对柴油节省燃料费用约2万元/车(一年半时间内)，很多用户都有购买意向。

　　表2：CA3160ME 型车与对标车型油耗情况对比