甲醇是近中期我國(guó)卡車(chē)業(yè)發(fā)展替代能源的最佳選擇

　　1 我國(guó)石油能源現(xiàn)狀以及發(fā)展汽車(chē)替代能源的重要性

　　1.1 我國(guó)石油能源現(xiàn)狀

　　數(shù)據(jù)來(lái)源：《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》，下同。
　　圖1：“十一五”前四年我國(guó)石油進(jìn)口、自產(chǎn)和消耗總量的變化(萬(wàn)噸)
　　
圖2：“十一五”前四年我國(guó)消耗商品汽油和柴油總量的變化(萬(wàn)噸)

　　如圖1、圖2，據(jù)《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在1993年之前是石油出口國(guó)，從1993年起，短短的16年，原油進(jìn)口比例從6%一路攀升到2009年的51.3%，對(duì)外依存度超過(guò)能源安全50%的警戒線。“十一五”前四年，我國(guó)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(zhǎng)率分別高達(dá)20.1%和21.3%。

　　另根據(jù)2009年7月出版的中國(guó)社會(huì)科學(xué)研究院《能源藍(lán)皮書(shū)》報(bào)告預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)10年后我國(guó)進(jìn)口石油的比重，即對(duì)外依存度將達(dá)到64.5%。2004年11月1日，國(guó)際能源署在北京首發(fā)《2004世界能源展望》研究報(bào)告。該報(bào)告中國(guó)能源部分由國(guó)家發(fā)改委能源研究所參加編寫(xiě)，報(bào)告預(yù)測(cè)：到2030年，中國(guó)石油進(jìn)口將從當(dāng)時(shí)的200萬(wàn)桶/每日增加到1000萬(wàn)桶/每日，其對(duì)外依存度將達(dá)到74%。

　　2010年五月的第二周，國(guó)內(nèi)媒體披露，我國(guó)石油進(jìn)口再創(chuàng)歷史新高，達(dá)到550萬(wàn)桶/日。而在一年前的2009年五月，還是國(guó)內(nèi)同一媒體披露，我國(guó)石油進(jìn)口為405萬(wàn)桶/日。因此推算，近一年的石油進(jìn)口增長(zhǎng)率高達(dá)35.8%。

　　1.2 發(fā)展汽車(chē)替代能源的重要性

　　(1)中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)現(xiàn)狀

　　據(jù)《中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)年鑒》數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)總產(chǎn)值為2739億元，全行業(yè)從業(yè)人員為35萬(wàn)人，全年總產(chǎn)量為6700萬(wàn)臺(tái)、總功率為11.3億千瓦。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)說(shuō)明，中國(guó)已成為世界內(nèi)燃機(jī)第一制造大國(guó)。

　　(2)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)現(xiàn)狀

　　根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2010年上半年全國(guó)總計(jì)產(chǎn)銷(xiāo)汽車(chē)892.7和901.6萬(wàn)輛，同比大幅增長(zhǎng)48.84%和47.67%。再次穩(wěn)坐全球第一大汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)國(guó)已無(wú)懸念。

　　2009年10月20日，中國(guó)汽車(chē)年產(chǎn)量突破1000萬(wàn)輛大關(guān)，成為繼美、日之后第三個(gè)年產(chǎn)銷(xiāo)汽車(chē)超千萬(wàn)輛的國(guó)家，中國(guó)也躍居全球第一大汽車(chē)生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。

　　以上中國(guó)內(nèi)燃機(jī)和汽車(chē)工業(yè)的兩組數(shù)據(jù)給我們提出的警示是，第一，我國(guó)汽車(chē)及內(nèi)燃機(jī)工業(yè)，開(kāi)展燃用具有我國(guó)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(shí)刻。第二，對(duì)以石油能源為主要燃料的動(dòng)力機(jī)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(kāi)年，國(guó)家發(fā)改委提出了我國(guó)未來(lái)能源發(fā)展方針：“節(jié)約優(yōu)先，立足國(guó)內(nèi)，煤為基礎(chǔ)，多元發(fā)展”。近年來(lái)，在此方針的指導(dǎo)下，全國(guó)相關(guān)企業(yè)、高校和研究院所對(duì)各種汽車(chē)及內(nèi)燃機(jī)替代燃料的研究與應(yīng)用呈現(xiàn)一片蓬勃發(fā)展之勢(shì)。

　　2 內(nèi)燃機(jī)是實(shí)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(jī)是目前我國(guó)移動(dòng)機(jī)械類(lèi)產(chǎn)品主要燃燒排污源。據(jù)《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品消耗的燃油占當(dāng)年我國(guó)石油消耗總量(自產(chǎn)18900萬(wàn)噸，進(jìn)口19900萬(wàn)噸)38800萬(wàn)噸的60%。由此可知，內(nèi)燃機(jī)是實(shí)施節(jié)能減排最具挖潛空間、效果最直觀的產(chǎn)品。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，內(nèi)燃機(jī)是目前能看到并可實(shí)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(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)專(zhuān)家課題組認(rèn)為：我國(guó)以?xún)?nèi)燃機(jī)為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的汽車(chē)及各類(lèi)機(jī)械中，高效應(yīng)用替代燃料，在“十二五”期間的指導(dǎo)思想必須堅(jiān)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(jī)作為汽車(chē)主要配套動(dòng)力的地位在近中期內(nèi)不會(huì)改變
　　圖3：近兩年低碳減排引起的新能源汽車(chē)的發(fā)展和變化

　　2009年1月11日，戴姆勒汽車(chē)公司董事長(zhǎng)蔡澈在美國(guó)底特律接受采訪時(shí)認(rèn)為：未來(lái)20年，甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)作為汽車(chē)主要配套動(dòng)力的地位將不會(huì)改變。電動(dòng)車(chē)的成本、續(xù)駛里程等問(wèn)題在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)難以解決，不會(huì)成為主流。顯然，這一觀點(diǎn)不僅具有權(quán)威性，也具有科學(xué)性和前瞻性。

　　對(duì)于平均運(yùn)距較長(zhǎng)的中重卡行業(yè)，電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程短和動(dòng)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(guó)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳替代燃料

　　(1)內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用替代燃料的前提條件：

　　——所采用的替代能源國(guó)家自給度可持續(xù)控制在一個(gè)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(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)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(duì)有害氣體的排放在可控制的范圍內(nèi)。

　　對(duì)于以上四點(diǎn)，近年國(guó)內(nèi)研究者經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)比較，目前趨于一致的看法是，基于中國(guó)，甲醇是最佳的選擇。

　　(2)內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用替代燃料的邊界條件：

　　——對(duì)內(nèi)燃機(jī)制造體系的改變盡量小或不改。

　　——對(duì)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品的改動(dòng)盡量簡(jiǎn)單或不動(dòng)。

　　——對(duì)使用裝備(配套底盤(pán))的改動(dòng)盡量小。

　　——對(duì)使用裝備(配套底盤(pán))控制系統(tǒng)的改動(dòng)盡量簡(jiǎn)單，接入的控制策略和對(duì)話便捷。

　　——與傳統(tǒng)能源的蓄能和儲(chǔ)能方式互換和通用度高。

　　同樣，專(zhuān)家比較后認(rèn)為，在內(nèi)燃機(jī)上，甲醇替代汽柴油能夠基本滿足上述邊界條件。

　　(3)甲醇來(lái)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?fàn)t氣、生物質(zhì)等。甚至前幾年危害青島沿海的藻類(lèi)、太湖的藍(lán)藻、滇池的水生物等都是生產(chǎn)甲醇的原料。

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

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

　　中國(guó)的煤炭資源儲(chǔ)量在1萬(wàn)億噸以上，近年來(lái)，還有新的儲(chǔ)量被不斷地發(fā)現(xiàn)。按目前年消耗煤炭30億噸計(jì)，夠用200余年。按每年消耗50億噸，也可用到百年以上(專(zhuān)家預(yù)測(cè)石油和天然氣開(kāi)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(guó)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(guó)內(nèi)有關(guān)示范運(yùn)行結(jié)果顯示，使用甲醇燃料與常規(guī)汽油車(chē)比較，每百公里節(jié)約費(fèi)用30-45元;與常規(guī)柴油車(chē)比較，每百公里節(jié)約費(fèi)用40-60元。

　　(5)與其它替代燃料比，甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性與柴油機(jī)相當(dāng)，但經(jīng)濟(jì)性和排放性能更好

　　天然氣雖然資源豐富，但其動(dòng)力性卻遠(yuǎn)不如柴油機(jī)，因此特別不適宜載貨車(chē)。

　　乙醇的各項(xiàng)性能與甲醇基本相當(dāng)，但國(guó)內(nèi)資源短缺，近期有叫停的可能。若想通過(guò)進(jìn)口彌補(bǔ)短缺，顯然，不如直接進(jìn)口石油。有關(guān)甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能后面將有詳述。

　　(6)小結(jié)

　　a)甲醇作為汽車(chē)燃料優(yōu)勢(shì)明顯，動(dòng)力性強(qiáng)、排放低、安全可靠、經(jīng)濟(jì)性好。

　　b)甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)特有的難點(diǎn)(非常規(guī)排放甲醛和冷啟動(dòng)問(wèn)題)已基本解決，具備產(chǎn)業(yè)化條件。

　　c)甲醇作為汽車(chē)燃料各環(huán)節(jié)成本低。采用焦?fàn)t氣或高硫煤制甲醇生產(chǎn)成本低;儲(chǔ)運(yùn)、加注、建站、改造費(fèi)用低;甲醇車(chē)制造成本低、改動(dòng)少;運(yùn)營(yíng)成本低。

　　d)甲醇作為汽車(chē)燃料適合中國(guó)國(guó)情，符合國(guó)家能源方針：“節(jié)約優(yōu)先，立足國(guó)內(nèi)，煤為基礎(chǔ)，多元發(fā)展”，符合國(guó)家新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)政策。

　　5 甲醇作為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)替代燃料的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

　　5.1 國(guó)外

　　(1)美國(guó)

　　上世紀(jì)70年代末至80年代，第一、第二次石油危機(jī)期間，美國(guó)三大汽車(chē)公司集資研發(fā)并推廣甲醇汽車(chē)，它們合作搞了一個(gè)“甲醇車(chē)10年示范工程”，當(dāng)時(shí)的甲醇車(chē)發(fā)展勢(shì)頭頗為迅猛。

　　隨著上世紀(jì)90年代石油危機(jī)的過(guò)去，油價(jià)大幅下跌，而美國(guó)煤價(jià)一直較高，故煤制甲醇的價(jià)格也相對(duì)較高，因而使得甲醇汽車(chē)的推廣之路夭折。

　　(2)歐洲

　　由于歐洲煤炭資源短缺，甲醇價(jià)格一直相對(duì)較高，因此歐洲汽車(chē)工業(yè)節(jié)能減排的發(fā)展重點(diǎn)一直指向——動(dòng)力柴油化。

　　(3)日本

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

　　5.2 國(guó)內(nèi)

　　5.2.1 概述

　　2004年國(guó)家汽車(chē)和化工協(xié)會(huì)聯(lián)合成立全國(guó)醇醚燃料和醇醚清潔汽車(chē)專(zhuān)委會(huì)來(lái)共同推進(jìn)甲醇燃料和甲醇汽車(chē)的發(fā)展;隨后，國(guó)家科技部將甲醇汽車(chē)項(xiàng)目列入國(guó)家各級(jí)各類(lèi)項(xiàng)目中支持開(kāi)發(fā);國(guó)家能源局成立了專(zhuān)門(mén)的部門(mén)來(lái)管理煤基燃料。

　　2005年12月4日，醇醚專(zhuān)委會(huì)名譽(yù)會(huì)長(zhǎng)何光遠(yuǎn)等多位領(lǐng)導(dǎo)及院士專(zhuān)家向胡錦濤總書(shū)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(bào)告;2005年12月6日，胡錦濤總書(shū)記當(dāng)即作出了重要批示，“要求發(fā)改委對(duì)替代能源問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)論證，從總體上提出開(kāi)發(fā)方向和重點(diǎn)”。

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

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

　　這期間，倪維斗院士等多位專(zhuān)家，多次在專(zhuān)業(yè)場(chǎng)合和國(guó)家能源專(zhuān)題會(huì)上以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)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(chǔ)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(zhuān)委會(huì)編寫(xiě)的《跨越油氣時(shí)代的“甲醇經(jīng)濟(jì)”(戰(zhàn)略)路線》報(bào)告完成并正式呈送政府有關(guān)部門(mén)，成為我國(guó)加快發(fā)展甲醇汽車(chē)最終決策的強(qiáng)心劑。

　　以上信息和專(zhuān)家預(yù)測(cè)都表明：我國(guó)甲醇汽車(chē)準(zhǔn)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(chē)：奇瑞從2005年著手開(kāi)發(fā)甲醇靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及轎車(chē)。2007年4月與10月，分兩批22輛靈活燃料轎車(chē)送到太原進(jìn)行了“燒M100甲醇燃料”的試運(yùn)行。目前已具備批量生產(chǎn)條件。

　　●上海華普：在上海內(nèi)燃機(jī)研究所等單位配合下，與上海焦化廠合作，經(jīng)過(guò)數(shù)年研發(fā)，目前，M100甲醇燃料轎車(chē)已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功。經(jīng)過(guò)各種條件的道路試驗(yàn)，甲醇燃料轎車(chē)的各項(xiàng)性能全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　●陜汽集團(tuán)：在“醇醚清潔汽車(chē)專(zhuān)委會(huì)”專(zhuān)家組的技術(shù)支持下，經(jīng)過(guò)三年研發(fā)，目前，M100甲醇燃料自卸車(chē)已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功。投入示范運(yùn)營(yíng)后，用戶反映甚佳。近期不斷有個(gè)人用戶和企業(yè)用戶希望訂購(gòu)。

　　●中國(guó)重汽、一汽大柴和玉柴：它們的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目從2009年開(kāi)始已先后啟動(dòng)。

　　●一汽靖燁發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司：它是一汽以原一汽解放發(fā)動(dòng)機(jī)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(guó)內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)商用車(chē)用甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)較早，而且實(shí)力較強(qiáng)的一家股份公司，下面對(duì)其一款典型產(chǎn)品——“CA6SH-ME3甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)及對(duì)應(yīng)CA3160ME自卸車(chē)”作一重點(diǎn)介紹：

　　表1：CA6SH-ME3甲醇機(jī)與CA6102B6汽油機(jī)技術(shù)參數(shù)對(duì)比

　　圖4：解放CA3160ME長(zhǎng)頭自卸甲醇車(chē)外形

　　2007年11月，CA6SH-ME3甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)(如表1)研發(fā)項(xiàng)目啟動(dòng)，2008年8月完成臺(tái)架標(biāo)定及各項(xiàng)性能試驗(yàn)。2008年10月，一汽解放公司在原“拉煤王”中型柴油自卸車(chē)的底盤(pán)上匹配CA6SH-ME3甲醇機(jī)，開(kāi)發(fā)試制了解放CA3160ME長(zhǎng)頭自卸車(chē)(圖4)。該車(chē)用163馬力的CA6SH-ME3甲醇機(jī)，取代原來(lái)170馬力的增壓柴油機(jī)，通過(guò)匹配變速器，改善了汽車(chē)在低速大負(fù)荷下的性能 。

　　2008年11月，兩輛樣車(chē)送到使用條件極為苛刻的煤礦去進(jìn)行使用試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)1年半3萬(wàn)多公里的使用試驗(yàn)，結(jié)果表明：

　　a)該車(chē)在坑凹不平、坡大、彎多且急的道路條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)均沒(méi)有問(wèn)題;

　　b)根據(jù)甲醇燃料的理化特性，將發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比提高，最大扭矩比相應(yīng)的汽油機(jī)增加16.8%，經(jīng)過(guò)改善傳動(dòng)系統(tǒng)，該車(chē)在超載、爬大坡時(shí)與柴油車(chē)相比動(dòng)力性相當(dāng);

　　c)經(jīng)濟(jì)性明顯提高(見(jiàn)表2);

　　d)排放指標(biāo)優(yōu)于原汽油機(jī)。

　　據(jù)悉，截至今年5月底，2輛甲醇試驗(yàn)車(chē)和隨后又投入試用的3輛同型號(hào)甲醇車(chē)，已在煤礦區(qū)運(yùn)行一年半的時(shí)間，使用狀況良好，經(jīng)過(guò)廠家跟蹤統(tǒng)計(jì), 甲醇自卸車(chē)油耗為97.9L～ 99.6L/100km，相對(duì)柴油節(jié)省燃料費(fèi)用約2萬(wàn)元/車(chē)(一年半時(shí)間內(nèi))，很多用戶都有購(gòu)買(mǎi)意向。

　　表2：CA3160ME 型車(chē)與對(duì)標(biāo)車(chē)型油耗情況對(duì)比