车用替代燃料甲醇在中国的发展状况.pdf

檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵殝殝殝殝产业发展战略及政策研究车用替代燃料甲醇在中国的发展状况高志斌刘志浩姜鹏飞徐林勋祝伟（山东京博新能源控股发展有限公司，山东 滨州 ）摘要：分析了甲醇相对于汽油和柴油等传统燃料的优缺点，介绍了我国相关政策和标准对甲醇燃料和甲醇汽车发展的影响以及当下我国甲醇燃料和甲醇汽车发展的现状和难点，从多方面阐述了甲醇作为车用替代燃料的巨大潜力以及对我国节能减排和能源多元化发展的重要意义。关键词：甲醇替代燃料传统燃料甲醇汽车文章编号：（）中图分类号：文献标志码：收稿日期：。作者简介：高志斌，男，年出生，年毕业于中国石油大学胜利学院化学工程与工艺专业，工程师，主要研究方向为车用新型燃料。进入 世纪以来，随着我国经济的迅速发展，我国汽车的产量和销量都呈现持续快速增长态势，导致我国石油需求不断增加。早在 年，我国石油的对外依存度就已经突破了 的红线，而到了 年，这一比例更是攀升至 ，表明我国不单单是一个石油消费大国，更已经成为一个依赖石油进口的国家，能源安全问题已经不容忽视，大力发展新型车用替代燃料迫在眉睫。目前而言，车用可替代燃料有天然气、氨能、氢能、甲醇和生物燃料等，而其中的甲醇在我国具有极大优势，它是一种生产成本低而又最有潜力的新型潜用燃料 。我国是全球最大的甲醇生产国和使用国，产能和产量均超过全球的一半以上，因此甲醇作为车用替代燃料对实施石油替代战略、保障我国能源安全具有重要的战略意义 。甲醇作为车用替代燃料的优劣势分析一种燃料如果作为车用替代燃料，那它必然要满足以下要求：（）储量或者原料丰富；（）具有足够的能量密度，保证车辆有足够的行驶里程；（）燃烧后排放污染低，满足国家标准规定；（）价格合适，经济性高；（）在生产、运输、储存及使用方面安全方便。而甲醇完全符合车用替代燃料的要求。甲醇与汽油和柴油等传统燃料的理化特性对比如表 所示。表 甲醇与汽油和柴油的理化特性项目甲醇汽油柴油分子式 相对分子质量 相态液体液体液体化学成分质量分数 碳 氢 氧 密度（）（）闪点（闭口杯法）自燃温度 研究法辛烷值 十六烷值 低热值（）（）着火界限（体积分数）当量空燃质量比 当量火焰速度（）最小点燃能量 蒸发潜热（）（）水溶性（体积分数）忽略不计 忽略不计第 卷第 期 年 月 石 油 化 工 技 术 与 经 济 甲醇作为车用替代燃料的优点与传统车用燃料汽油和柴油相比，甲醇除了能够满足作为车用替代燃料必要要求之外，还有以下诸多优点。（）从分子式来看，个甲醇分子由 个碳原子、个氢原子和 个氧原子组成。甲醇中氧的物质的量分数高达 ，而氧的存在更有利于燃料的燃烧，使燃烧更充分。因此甲醇燃烧时排放的污染物更少，燃烧后的产物大部分是水，只有少量的 、等。（）甲醇的闪点和自燃温度都要高于汽油，在运输和储存过程中相较汽油更加安全。（）甲醇的十六烷值相较于柴油要低很多，因此甲醇不适合压燃点火，只能用于点燃式发动机。但甲醇研究法辛烷值高达 ，高辛烷值说明甲醇和空气混合物在发动机燃烧室中，在被火花塞点燃之前可以压缩至更小的体积，也就是说发动机的压缩比更高。甲醇发动机的高压缩比可以使燃料实现更完全的燃烧，增加发动机效率，减少 、颗粒与挥发性有机物的排放 。（）甲醇的着火界限比较宽，为 ，远超汽油和柴油，并且甲醇的最小点燃能量也只有汽油和柴油的一半。这也说明甲醇在更广的混合浓度范围内容易被点燃。（）甲醇的当量空燃比远小于汽油和柴油，甲醇为 ，汽油和柴油为 ，也就是说，完全燃烧 甲醇需要 的空气，而完全燃烧 的汽油或柴油则需要 的空气。这也反映出甲醇作为含氧燃料的优势，在海拔较高和氧气含量低的地区，甲醇燃料的优势更加明显。（）甲醇当量火焰速度要快于汽油，更有利于发动机的动力性能和经济性能的提高。（）甲醇的蒸发潜热大，大约是汽油的 倍，柴油的 倍。由于甲醇的蒸发潜热大，所以甲醇从液体变成气体要比汽油多吸收 倍的能量，尤其在中冷直喷的发动机中，这种特性会产生很大的冷却效果，等同于研究法辛烷值增加 ，极大地改进了整体发动机的热效率以及抗爆震能力 。（）甲醇水溶性很强，与水 相溶，在自然界中可生物降解，相比于汽油和柴油，对环境的危害较小，更加绿色环保。甲醇作为车用替代燃料的缺点由于甲醇本身的性质，导致其在作为车用替代燃料时也有不少弊端。（）甲醇能量密度低甲醇能量密度较低，其低热值为 ，只有汽油和柴油的一半。也就是说如果想要达到汽油和柴油产生的相同功率或者是行驶相同距离，所消耗的甲醇是汽油和柴油的 倍多。这也导致在实际情况下甲醇车辆需要更大的油箱，或者在油箱相同的情况下甲醇加注更频繁。（）甲醇的气化潜热大气化潜热大的第一个缺点就是冷启动问题，如果环境温度较低，甲醇本身的蒸发潜热就大，甲醇变为甲醇气体得不到足够的热量，蒸发的甲醇气体就会变少，与空气形成的混合气体的浓度就达不到可燃浓度的下限，混合气体无法被点燃，导致甲醇发动机难以启动或者直接导致启动失败；第二个缺点则是加剧气缸磨损，由于甲醇气化潜热大，如果出现气化不良，未气化的甲醇会流入气缸壁，对气缸壁上的润滑油进行冲洗和稀释，加剧气缸和缸套之间的磨损。（）甲醇的腐蚀性和对橡胶的溶胀老化作用甲醇是一种极性化合物，对汽车的燃油泵、橡胶塑件和密封件等造成较大影响。甲醇的生产工艺、运输条件和储存环境都决定了其不可避免地会产生少量的有机酸，造成汽车燃油泵和发动机金属部件的腐蚀；同时甲醇对一些橡胶塑料件的膨润力较大，容易造成燃油泵和油路密封性差，导致油路故障，发生漏油等情况。（）甲醇的毒性甲醇具有一定的毒性，它会引发人的视神经及视网膜病变，重者会失明，甚至死亡 。甲醇车辆在行驶过程中排放的尾气中也含有少量未燃尽的甲醇和甲醛等物质，对环境和人体也会有一定的影响。因此甲醇的毒性也是制约甲醇大范围推广的因素之一。甲醇燃料和甲醇汽车在我国的发展状况 我国甲醇燃料的发展情况早在“六五”期间，国家科委、交通部等就开始组织在山西省进行低比例甲醇燃料（）的研发工作，到如今经过几十年的发展，甲醇燃料取得辉煌成就，也出台了不同比例的甲醇 石 油 化 工 技 术 与 经 济 第 卷第 期 年 月燃料行业标准。在各级政府部门的领导和组织下，目前已经形成包括国家标准、行业标准、地方标准、团体标准和企业标准在内的比较系统的标准体系。年 月 日 车用甲醇燃料 国家标准正式实施，此举有助于推动 车用甲醇燃料在交通领域的广泛应用和推广，同时也是我国甲醇燃料发展的一个重要里程碑。我国 车用甲醇燃料的消费情况我国 车用甲醇燃料消费量的变化主要受甲醇汽车的推动，尤其是 年“四省一市”的甲醇试点工作，为 车用甲醇燃料更加成熟地走进市场奠定了基础。年国内车用甲醇燃料消费量突破 ，达到 ，其中 甲醇燃料消耗量为 。贵州省车用甲醇燃料消耗 ，排名第一，主要原因是该地区为 甲醇出租车保有量最多的省份；新疆跃升为国内第二大消费省份，消费量达 ，主要原因是近两年该地区陆续投运了上千辆 甲醇商用车；甲醇燃料第三和第四消费的省份分别是陕西省和山西省，这 个地区的消费量占了国内 车用甲醇燃料消费量的 。由此也可以看出，我国目前 车用甲醇燃料消费大省较为集中，主要分布在我国西部地区。年我国各地 车用甲醇燃料消费情况如表 所示。表 年我国各地 车用甲醇燃料消费情况地区消费量 地区消费量 贵州 山东 新疆 四川 陕西 内蒙古 山西 河北甘肃 海南湖北 黑龙江湖南 甲醇汽车的发展情况政策支持对于甲醇汽车及相关产业的发展至关重要。年生态环境部正式打开甲醇汽车公告申报端口，甲醇汽车被纳入国家汽车工业统一管理范畴。从 年，我国相关部门不仅出台了各种支持甲醇汽车发展的文件，还牵头组织了大规模的甲醇汽车试点运行项目。甲醇汽车相关政策如表 所示。表 甲醇汽车相关政策政策名称发布时间发布单位政策内容汽车产业发展政策 年 月国家发改委国家支持车用燃料多样化发展，鼓励汽车生产企业开发生产习性燃料汽车，其中包括甲醇燃料汽车关于开展甲醇汽车试点工作的通知 年 月工信部将率先在晋、陕、沪三地开展甲醇汽车试点，争取用 年完成对高比例甲醇汽车可靠性、经济性、安全性和环保性等评价工作，建立甲醇汽车相关标准体系全国甲醇汽车试点工作座谈会 年 月工信部同意将贵州省和甘肃省纳入全国甲醇汽车试点，至此甲醇汽车试点省份将在山西省、陕西省和上海市的基础上扩大为“四省一市”关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见 年 月工信部、发改委、科技部等八部委联合发布坚持因地制宜、积极稳妥、安全可控，在具备应用条件的地区发展甲醇汽车；同时还提出，重点在山西省、陕西省、贵州省、甘肃省等地区加快 甲醇汽车的应用，并鼓励在有条件地区的公务、出租、短途客运等领域使用甲醇汽车甲醇汽车非常规污染物排放测量方法（征求意见稿）年 月生态环境部规定了使用甲醇燃料的轻型汽车、重型发动机和汽车，包括使用甲醇单一燃料和甲醇 柴油双燃料的发动机和汽车排气中甲醛和甲醇的测量方法“十四五”工业绿色发展规划 年 月工信部把“促进甲醇汽车等替代燃料汽车推广”纳入“绿色产品和节能环保装备供给工程”，把“二氧化碳耦合制甲醇”列入“绿色低碳技术推广应用工程”从国家政策方面来看，暂时还未将甲醇汽车纳入新能源汽车的范畴，无法享受电动汽车和氢燃料汽车在政策上的福利，所以与新能源车相比，甲醇汽车在规模和产业化进展等方面就显得相对迟缓。由于甲醇汽车政策支持力度不足、相关车企市场培育不足，导致用户积极性也不高，目前仅第 期（）高志斌等 车用替代燃料甲醇在中国的发展状况有浙江吉利控股集团有限公司的汽车投入市场。该公司深耕甲醇汽车 年，在甲醇汽车相关领域形成专利 余件，开发甲醇燃料车型 余款，累计行驶里程 ，最高单车运行里程超过 ，拥有全球首个实现甲醇汽车量产的主机厂，已成为全球甲醇汽车行业领跑者。截至 年年底，我国甲醇汽车投放量近万辆，保有量超过 万辆。从区域分布来看，甲醇汽车主要分布在贵州、陕西、山西、甘肃、新疆、内蒙、江西、云南、海南、辽宁和黑龙江等 个省和自治区。其中以贵州省贵阳市为最多，甲醇汽车保有量高达 万辆；第二是陕西省西安市，甲醇汽车保有量超过 辆。在“双碳”背景下，随着甲醇内燃机技术的进一步发展，甲醇汽车迎来了新的发展机遇，但甲醇汽车能否列入新能源汽车的不确定性、整车企业及下游用户多处于观望状态以及甲醇汽车的市场投放大都围绕在甲醇生产基地，地区域性明显，也限制了甲醇汽车的推广。结语甲醇作为分子结构最简单的醇类，常温、常压下为液体，与传统石油基燃料汽油和柴油一样，在运输和加注方面相较其他车用替代燃料更具有优势。甲醇作为一种可再生清洁燃料，具有可再生性、高安全性、高燃烧效率、高燃料经济性和低污染物排放等特点。甲醇的常规排放仅次于超清洁燃料氢气和二甲醚，优于柴油和汽油，被公认为“清洁燃料”，因此大力发展甲醇燃料有助于我国“双碳”目标的实现。在甲醇汽车方面，我国已成为世界第一梯队。目前浙江吉利控股集团有限公司已经解决了甲醇发动机零部件耐醇、耐久性能等行业难题，掌握了甲醇汽车的核心技术，使我国在甲醇内燃机和甲醇汽车这一领域处于世界领先水平。但甲醇汽车的发展和推广还需要政府的大力支持，加快相关利好性国家政策的出台，推动甲醇汽车产业快速发展。我国未来的能源策略是能源多元化发展，由于我国能源地理禀赋的特殊情况，甲醇作为替代燃料必然会成为我国能源多元化的重要组成部分，开发和推广煤制甲醇作为汽车的替代燃料符合我国的国情，有利于我国汽车的能源多元化，对节能环保具有重要意义。参考文献 甘少炜，雷伟，周国强 甲醇：未来船用燃料 中国船检，（）：王鑫，程浩楠，朱启兴 烃类添加剂对 甲醇发动机冷起动性能影响研究 测试技术学报，（）：，：，黄显利 甲醇替代燃料及其在重型卡车与船舶上的应用 北京：北京理工大学出版社，程艳，蒋晶 甲醇燃料作为发动机新型潜代能源存在问题及应对策略探讨 山东化工，（）：李忠，郑艳华，谢克昌 甲醇燃料的研究进展与展望 化工进展，（）：，（，），：，石 油 化 工 技 术 与 经 济 第 卷第 期 年 月