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甲醇汽车:争议中的前行者

发布时间:
2017/06/06 00:00
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        4月18日,贵阳市甲醇汽车试点通过省经信委专家组预验收,甲醇汽车有望在全省范围内推广应用。此消息一出,沉寂已久的甲醇汽车再次被推向舆论的风口浪尖,支持与争议不断发生碰撞。

    什么是甲醇汽车及甲醇燃料?

    甲醇汽车,顾名思义就是以甲醇为燃料的汽车。甲醇在我国主要以煤制为主,是由煤经过汽化加氢而生成的液体,其性能与汽油接近。甲醇代替石油燃料在国外已经应用多年,甲醇汽车控制系统技术都已经很成熟,甲醇的热值低,但是辛烷值高,也含氧,燃烧甲醇也需要使用专门的发动机。但是甲醇本身有毒性,对有色金属有腐蚀作用,对橡胶件有溶胀作用,所以必须对发动机以及车上的燃料输配系统进行针对性设计。这种专门设计的用于燃烧甲醇燃料的汽车就称为甲醇汽车。

    甲醇燃料就是甲醇与汽油的混合物,其中包括甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和异丙醇的混合醇等与汽油的混合物,甲醇掺入量一般为5%~30%。甲醇与汽油混合通常称为“汽油掺烧甲醇”,并以甲醇的含量作为燃料标记,例如掺入15%、30%、50%、85%甲醇的汽油分别为M15、M30、M50、M85;纯甲醇燃料和添加剂则为M100等。

    甲醇产量大且过剩为甲醇汽油发展提供先决条件

    近5年来,我国甲醇产能呈现递增趋势。截至2016年底,我国国内甲醇产能达7477万吨/年,有效产能6944万吨/年,行业年均开工仅有62.12%,供应相对过剩,为甲醇汽油的发展提供了充足的原料。另据卓创资讯统计数据显示,2017年国内甲醇产能新增计划890万吨,届时我国甲醇产能将得到进一步的提升。

图1

    甲醇燃料具备汽车燃料的特性

    甲醇直接作为内燃机燃料时,它的很多技术性能上的缺陷是难以克服的。目前最具有发展前景的汽油替代燃料是甲醇汽油,即将甲醇掺入汽油中通常以甲醇含量作燃料标记。如: 掺入3%、5%、15%、85%甲醇的汽油分别标记为M3、M5、M15和M85。甲醇汽油经过近几年的实验和实际检测,具备作为汽车燃料的特性。

    1.与汽油相溶性
    甲醇和汽油在使用环境温度范围内不能以任意比例相互混合,会发生分层。甲醇含量较低或较高时,甲醇和汽油能在较低温度下互溶,不会产生分层现象。而当甲醇含量居中时,相互溶解的温度相对较高。为了使甲醇汽油能相互溶且能稳定储存和使用,必须加入助溶剂,如 C4以上的高级醇类。但助溶剂和甲醇、汽油相比价格都比较昂贵,这将增加混合燃料成本。因而实际应用中,希望不加或少加助溶剂以降低燃料成本。

    2.热效应

    如前所述,由于甲醇含氧量高,当加入汽油中时,无疑也提高了汽油的含氧量,有助于汽油的充分燃烧。研究表明:M5、M15、M85 的含氧量分别为2.5%、7.5%、42.5%。故而使用甲醇汽油可相应地减少尾气的排放量,燃料的热值损失也同样会减少。

    3.抗爆性

    甲醇辛烷值较高,抗爆性能好。当其与汽油调合时,其调合辛烷值并不一定与调合比例呈线性关系,但多数情况下有增值效应,特别是甲醇汽油的研究法辛烷值上升数量最为显著。

    4.排放物及安全性

    由于甲醇含氧量高且易于纯制,不含硫及其它复杂有机化合物。使得甲醇汽油燃烧更加安全。由于热效率的提高,汽车尾气中的CO和碳氢化合物(CH),SO2、NOx和固体悬浮颗粒都会下降。在一般汽油发动机上用甲醇汽油时,燃烧排气中的一氧化碳比用汽油时稍有减少,而氧化氮减少了30%-50%,未燃烧的碳氢化合物减少30% -60%,但醛气增加到3倍;甲醇在燃料中的比例越高,未燃烧的甲醇排放量及甲醛排放量就越高。

    5.热值

    甲醇热值低,但它与汽油混合使用时调合燃料的热值降低不大,消耗量增加也不大。使用甲醇汽油MIO时消耗量只增加约5%,这显然不会影响到甲醇汽油的经济性。

    6.腐蚀性

    甲醇燃烧后会产生少量的甲醛或甲酸,然而实验表明,低含量甲醇汽油腐蚀轻微。即便如此,为了保证汽车气缸的使用寿命及安全性,使用甲醇汽油时还是应该使用甲醇腐蚀抑制剂及甲醇汽车专用的润滑油。

    甲醇汽油的成本优势

    以甲醇汽车的试点地区贵阳为例,经对比分析贵阳市93号汽油价格及对应同期甲醇价格下,汽油车与甲醇车的百公里成本——当汽油价格超过甲醇价格2.26倍时,甲醇汽车经济性达到30%以上;当汽油价格超过甲醇价格2.43倍时,甲醇汽车经济性达到35%以上;当汽油价格在6.27元以上时,甲醇汽车按甲醇价格为2.58元/升算,其经济性达到35%以上。随着近年来甲醇价格的下滑,甲醇汽油的经济性更加明显。

    甲醇汽车推广面临的挑战

    1.甲醇供需错配,甲醇燃料的应用存在地域性的制约

图2

 

图3

    按传统的消费需求来看,甲醇供需在地区分布方面存在明显的错配,西北产能占据半壁江山,但需求仅占35%;华东产量仅有17.97%,但需求高达33%,缺口明显,因此大量的西北货源流向华东地区。东南沿海市场甲醇需求除了西北地区供应外,部分依赖进口货源。西南地区(主要是川渝地区)甲醇也有明显富余,该地多数销往两湖地区。由此可见,甲醇汽油在中北部推广存在优势,但东南沿海一带或将受到一定制约。

    2.加注站点的建设问题

    甲醇汽车站点看起来并无特殊之处,但建一个加注站,除了投入巨大之外,还需要多个部门的审核批准,还有标准问题。加油站有自己的一套严格的建设标准体系,不能随意进行改动,而甲醇加注有自己的一些特殊要求,两者存在矛盾之处,目前迫切需要国家层面能够出台甲醇加注站的建设标准体系。另外,加注站必须要有足够的车辆使用规模才行,这就需要甲醇汽车的市场化,目前看还有很长的路要走。

    3.甲醇汽油的定价机制问题

    目前成品油已经有一套相对完善的定价机制,但甲醇市场化相对更高,且甲醇需求领域较广,价格受到多方面因素的制约,波动较为频繁。因此甲醇汽油如何定价,还需要国家出台相应的定价机制。

    4.甲醇的安全认知

    甲醇的安全性,尤其是毒性一直被认为是甲醇大规模使用的隐患。而事实上,示范总结中一直有“正常使用,安全性能够得到保障”的结论。其实,不仅在我国,就算是在示范运行总里程超过2亿英里(约合3.22亿公里)的美国,也从没出现过甲醇燃料使人中毒的事件。但是“有毒”一词还是会引起人们的联想,对于从未接触过甲醇燃料的人,其想象空间更大。这也成为我国推动甲醇使用的难点之一。

    甲醇汽车发展建议

    1.由于甲醇属于危化品,且对甲醇汽车运营成本、模式、环保的认知都较为模糊,所以政府一直对甲醇汽车的推广采取保守态度。但通过试点发现,甲醇汽车的环保性、经济性和安全性已经受到了外界的普遍认可,因此政府层面观念的改变及宣传推广有较强的必要性。

    2.加大甲醇汽油的地区性、季节性应用。各个地区可根据甲醇及汽油产量,以及当地气候条件、季节因素,来选择加入甲醇的比例,确定地方性标准。加大甲醇汽油驱动汽车的地区性技术改造。要完全使用甲醇汽油作为替代燃料,必须对汽车进行改造。优势使用地区可根据当地情况,先一步改造汽车内燃机结构,从而在甲醇汽油中加大甲醇所占比例。改造汽车结构应向既能以汽油为燃料又能以甲醇汽油为燃料,甚至能以高浓度甲醇汽油为燃料的多功能内燃机方向发展。

    3.基于甲醇汽车在节能和环保方面的检测结论,建议明确将甲醇汽车定义为清洁能源汽车,加快包括M100甲醇燃料标准在内的一系列甲醇汽车、甲醇燃料国家标准体系建设;建议国家明确甲醇燃料加注站建设归口管理部门和审批流程,并明确对现有成品油加注站增加甲醇燃料加注功能的行政许可;建议工信部在道路机动车辆企业及产品公告中逐步放开对甲醇汽车运营的地域限制;基于甲醇汽车安全性试点检测结果,建议不再把甲醇汽车司乘人员和维修人员列为涉醇人员纳入职业健康检查范围。

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