我国发展甲醇汽车的四大障碍

我国甲醇汽车发展面临的一个关键问题是其全生命周期温室气体排放偏高，耗水量较大，而且还缺乏有力的政策支持，困难重重。

甲醇（CH3OH）最早是利用木材干馏制取的，因而甲醇也叫木醇或木精。甲醇传统上作为有机化工原料，使用在化工、医药、建材、纺织等领域，能源则是其新兴应用领域。

由于甲醇燃料动力性强，早在第一次世界大战时就曾经出现过甲醇燃料战车。由于20世纪70年代发生了两次石油危机，美国、日本、欧洲及其他一些国家为了减少石油依赖，并为了减少空气污染相继发展甲醇汽车。车用甲醇燃料经历了从低比例甲醇与油品掺烧逐渐发展到高比例的过程。

我国甲醇燃料和甲醇汽车的开发已经进行多年。目前，我国在甲醇发动机技术上处于世界领先地位，在排放和使用安全上进行了技术评价并达到了成熟可靠的水平。

国家工信部把甲醇汽车定义为“符合GB/T3730.1中汽车定义，装用专门设计开发的适用车用甲醇（M85或M100）燃料或甲醇-柴油双燃料的发动机。”（其中M后的数字表示甲甲醇与汽油混掺的燃料中甲醇体积所占百分比。）

近年来，甲醇燃料作为车用替代燃料越来越受到重视，工信部为了全面评价甲醇汽车，积累相关经验，2012年1月决定在山西、陕西、上海开展甲醇汽车试点工作。2014年8月，工信部同意将贵州和甘肃也纳入国家甲醇汽车试点工作。

甲醇汽车的优势

从理论上讲，所有能级高于二氧化碳和水的烃类化合物都能用来制甲醇，制取甲醇的原料永不枯竭。

当前，制取甲醇的主要原料是天然气、煤，生物质原料也可制取甲醇。以高硫劣质煤制甲醇有利于充分利用我国煤炭资源。在现有经济和技术条件下，天然气和煤是制甲醇的主要原料。

国际上，主要采取流程简单、副产物少的天然气制甲醇路线。在目前技术水平下，我国“富煤、贫油、少气”的能源资源国情决定了只能以煤制甲醇为主。在我国已有探明的煤炭储量中，高硫煤约占10%。高硫煤直接燃烧严重污染环境。发电厂和工业窑炉禁止使用高硫煤。水分高、热量低的褐煤等劣质煤也不利于燃用。中高灰分煤占煤炭储量的30%左右，也可作为制取甲醇的原料。以高硫高灰劣质煤制取甲醇有利于充分利用我国煤炭资源。炼焦产生的焦炉气直接放散到空气中会严重污染环境。以焦炉气制甲醇不但有利于环保，而且省去了煤制甲醇的气化过程，其经济效益是焦炉气作为城市煤气的10倍。

发展甲醇燃料可以缓解我国甲醇产能过剩的状况。2008年国际金融危机爆发之前，我国甲醇产能增长很快。2008年国际金融危机之后，甲醇作为基础化工原料的传统需求低迷，甲醇装置开工率仅维持40-60%之间。发展车用甲醇燃料的空间较大，可以缓解产能过剩。

此外，在我国油气对外依存度不断攀升的情况下，发展来自本土的甲醇替代能源，有利于促进能源消费结构多元化，在一定程度上促进国家的能源安全。

在经济性方面，甲醇汽车在燃料经济性上要明显优于汽油车。甲醇与汽油的等热值理论替代比为2.21：1，但甲醇分子中含氧量50%，燃烧充分、热能利用率高，且甲醇的辛烷值比汽柴油都高可增大发动机的压缩比，在实际应用中可以获得远比理论数值好得多的替代比。

研究表明车用甲醇与汽油的实际替代比为1.6-1.9：1。以工信部甲醇汽车试点工作中使用吉利海景SC7甲醇轿车为例，甲醇消耗量为15.3L/100km，同排量轿车汽油消耗量为8L/100km，甲醇与汽油替代比为1.9：1，在工信部甲醇汽车试点后一年之中，比同款同排量汽油车节省燃料成本48%。另据天津大学发动机技术国家重点实验室的数据，甲醇—柴油双燃料的发动机使用的甲醇燃料可达到35%，可以节省燃料成本15-20%。

从环保方面来说，甲醇汽车的常规排放和非常规排放均优于汽柴油。根据国际能源署对各种汽车燃料所做检测，甲醇M100的常规排放居优（参见表1）。根据工信部甲醇汽车试点中常规排放检测数据，总体上优于国际能源署的数据，比国Ⅳ标准的限额值低40%至50%，部分指标达到国Ⅴ标准，非常规排放中甲醛排放仅为《甲醇汽车产品技术要求》规定限额值的1%。

甲醇汽车还有利于减少颗粒物排放造成的空气污染。汽车燃料碳链的长短是决定颗粒物排放的主要因素，碳链越长的燃料颗粒物排放就越多。柴油所含碳氢化合物的碳原子数是12-260个，汽油是7-16个，甲醇仅有一个碳原子，因而甲醇燃料的颗粒物排放必然是很少的。

最后需要强调的是，甲醇的安全性不存在问题。在遵守操作规范的情况下，甲醇燃料不会对人体健康和环境产生不良影响。

甲醇和汽油均属于轻度危害，且甲醇的危害指数低于汽油。美国能源部的报告也得出了类似的结论。

甲醇泄漏地面后7天内就可从环境中脱除，不会造成对水体和土壤的严重污染和累积污染。相比之下，不溶于水的汽油、柴油等石油产品泄漏地面20多天才可降解，很难脱除。

发展甲醇汽车的四大障碍

我国甲醇汽车发展面临的一个关键问题是煤制甲醇燃料的全生命周期温室气体排放偏高，耗水量较大，又是不可再生能源。此外，发展甲醇汽车还缺乏有力的政策支持，制约着甲醇汽车市场的发展。具体来说，有以下四大障碍：

第一，在燃料方面，煤制甲醇燃料面临着一定质疑。工信部甲醇汽车试点工作鼓励使用焦炉气、高硫劣质煤制取的甲醇作为车用燃料。焦炉气和高硫煤制取甲醇对于资源利用效率和环境无疑具有重大意义。不过，目前我国焦炉气制甲醇只占甲醇总产量的18%，煤制甲醇占我国甲醇总产量的65%，高硫劣质煤并不是煤制甲醇的主要原料。

煤制甲醇的全生命周期温室气体排放要高于汽柴油。煤制甲醇每吨耗水达8吨左右，煤化工耗水量一直比较大。鉴于碳排放、耗水量存在的不足，加之煤制甲醇是不可再生能源，因而受到一定程度质疑。

第二，政策与标准方面缺乏支持。我国的甲醇燃料和甲醇汽车工作早在20世纪70年代末80年底初就已经开展，但是由于没有持续和足够的政策支持，发展速度不快，长期处于“示范”“试点”阶段。

正如原机械工业部部长何光远所说，甲醇汽车工作不能总是原地踏步，不能总在“示范”“试点”上打转转，30年间曾经搞了若干次，因为主管部门机构变动而不了了之。他认为，2012年工信部开展甲醇汽车试点工作后，有必要开展从“试点”到“推广”的前期政策、法规方面的研究。

《车用燃料甲醇》和《车用甲醇汽油（M85）》两项国家标准已经发布，多个省市发布了30多项地方标准，这为甲醇燃料和甲醇汽车的发展提供了一定的保障。但是，国家标准仅有两项，地方标准不统一，这种状况制约了甲醇汽车的推广与发展。

第三，甲醇汽车的市场开拓方面存在一定难度。由于对甲醇汽车的支持力度毕竟有限，配套服务也不完善，甲醇汽车市场较小。

在贵州、甘肃参与工信部试点之前，参与工信部甲醇汽车试点工作的车只有281辆，绝大多数集中在山西省。贵州、甘肃的三个城市计划投入1800辆甲醇汽车。工信部甲醇试点工作开展以来，与试点工作形成鲜明对照的是改装车发展迅速。以山西为例，三家改装车企业自2013年以来改装了33600辆车。不过，改装车不属于工信部定义的专门设计的甲醇汽车，改装的技术水准也存在差异。

与甲醇汽车相关联的后续服务、加注设施建设等配套措施如何跟上也存在问题。在缺少政策和相关支持的条件下，完全靠自发形成的市场空间不可能太大。

第四，技术方面仍有一定的障碍。随着技术进步，甲醇腐蚀性强、溶胀性、冷启动、气阻、互溶性等问题都得到了较好的解决。当然，甲醇汽车整车研发、甲醇内燃机专用零部件制造及某些关键技术及产品还需进一步提高技术水平和质量。不过，总的看，甲醇汽车在技术上已经比较成熟，不存在大的障碍。

甲醇技术的新动向

目前，生物质可再生甲醇受到了越来越多的关注，可以用木材废料、秸秆、杂草、树叶、有机垃圾、沼气、水生植物及藻类和微生物等生物质原料生产可再生甲醇。从发展生物技术入手，增加生物质原料产量，可以在一定程度上替代煤、天然气等化石原料。

制取甲醇的更理想方法是用水解产生的氢气与捕捉到的二氧化碳合成甲醇，这样既可获得可再生的甲醇，又能减少碳排放，并且实现高效的循环经济。目前，无论是以煤、天然气等化石原料还是生物质制取甲醇，都采用先制成合成气，再生产甲醇的路线。

诺贝尔化学奖获得者奥拉提出了以二氧化碳加氢制取低碳可再生甲醇的新路线。这种路线利用碳捕捉技术回收二氧化碳；同时以可再生能源发电，电解水产生氢气，或者以太阳能光解水产生氢气，并将氢与回收的二氧化碳结合制取可再生甲醇。甲醇燃烧后产生二氧化碳和水，然后再以上述路线制取甲醇，从而形成循环经济。这无疑是一种非常理想的模式。

目前，冰岛的碳循环国际公司通过利用地热能，以其特有的二氧化碳制取甲醇技术实现碳循环，已建成了诺贝尔化学奖获得者奥拉设想下的世界上首个商业化的低碳可再生甲醇工厂，正在积极开展示范和推广。

2015年7月3日，浙江吉利控股集团与冰岛的碳循环国际公司签署一项总额为4550万美元的协议投资二氧化碳制取低碳可再生甲醇技术。此种新技术只要能做好成本控制，必将会对汽车节能减排产生颠覆性的影响，极大地推动甲醇汽车的发展。

（作者系北京大学国际关系学院世界新能源战略研究中心博士后）

推荐访问:甲醇 障碍 我国 发展 汽车