FRONTIER DISCUSSION | 前沿探讨
1 引言
中国于2020年明确提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的发展目标,对行业领域绿低碳转型提出更高要求。中国能源安全结构性矛盾突出,石油、天然气进口对外依存度过大,在2021年分别达到了72%和46%,是世界上最大的石油和天然气进口国。未来我国能源需求预计将持续增长,在“双碳”目标及能源安全背景下,中国推动能源转型和多元化发展是必然选择。
交通行业是全球能源消耗和温室气体排放的重要领域,据国际能源署(IEA)数据显示,交通行业碳排放量占比达25%,是引发全球气候变化的主要因素。我国交通运输行业汽油消耗量中汽车使用的占比高达92%,柴油消耗量中汽车使用的占比达75%。我国由汽车运行造成的碳排放超过9亿吨,在交通碳排放中占比
约85%。其中,车用燃料燃烧产生的碳排放占
比在90%以上。因此,加快汽车及车用能源
的低碳转型是交通领域重要的减排路径,也是
缓解油气供应紧张局面的重要举措。
甲醇具有常温液态、排放清洁、来源广
泛等优良燃料特性,在储存和运输方面具有
天然的安全性、经济性等优势,作为车用燃
料应用较早。经过多年研发及经验积累,我
国甲醇汽车的技术储备处于世界领先水平,
推广应用初具规模,但市场总体上处于起步
阶段。梳理甲醇及甲醇汽车产业发展现状,
剖析发展问题,研提适宜的发展建议对于甲
醇汽车产业发展具有重要意义。
2 车用甲醇燃料应用进展
2.1 车用甲醇燃料特点
甲醇(CH3OH)是一种结构简单的饱和
一元醇,常温常压下为无澄清液体,有刺
激性气味,具有与多种化合物形成共沸混合
物或混溶溶剂的特性,被广泛应用于化工领
域,是基础的化工原料[1]。甲醇燃料通常指
M15甲醇燃料、M85甲醇燃料和M100甲醇
燃料,甲醇比例分别为15%、85%和100%。
从理化特性来看,甲醇作为车用燃料具
有三个优点:一是甲醇辛烷值高,抗爆性能
较强,可通过增大发动机压缩比提高发动机
热效率[2];二是甲醇含碳量低且含氧,燃烧
速度快且充分,氮氧化物、颗粒物等排放较
汽、柴油少;三是甲醇常温下为液态,与汽、
柴油理化性质接近,便于储存、运输和加注。
同时,甲醇作为车用燃料具有三个缺点:一
是甲醇汽化潜热值较大,发动机低温启动性
较差,需要添加一定添加剂或配备汽、柴油
启动[3];二是甲醇具有一定腐蚀和溶胀作用,
需要对汽车零部件及油路进行改进;三是甲
祁志敏 石红 祝月艳
中国汽车技术研究中心有限公司 天津市 300300
摘 要:交通行业是全球能源消耗和温室气体排放的重要领域,在国家“双碳”目标及能源安全的背景下,
华菱星马汽车集团推动汽车及车用能源低碳转型成为汽车产业发展的必然要求。甲醇燃料作为车用替代燃料应用较早,甲醇汽车技术已较为成熟,但当前甲醇汽车市场渗透率较低,推广应用相对缓慢。本文系统梳理了甲醇燃料及甲醇汽车产业发展现状,分析甲醇汽车推广应用问题,并提出适宜甲醇汽车推广的发展建议,为甲醇汽车产业发展提供理论参考。
关键词:甲醇燃料 甲醇汽车 替代燃料 双碳目标 能源安全
Analysis of the Development Status of China's Methanol Automobile Industry and Promotion Suggestions
Qi Zhimin,Shi Hong,Zhu Yueyan
Abstract: T he transportation industry is an important area of global energy consumption and greenhouse gas emissions. Under the background of the national “dual carbon” goal and energy security, promoting the low-carbon transformation of automobiles and vehicle energy has become an inevitable requirement for the development of the automotive industry. Methanol fuel has been used as an alternative fuel for vehicles earlier, and methanol vehicle technology has been relatively mature, but the current market penetration rate of methanol vehicles is low, and the promotion and application is relatively slow. This paper systematically sorts out the development status of methanol
fuel and methanol automobile industry, analyzes the promotion and application of methanol vehicles, and puts forward development suggestions suitable for the promotion of methanol vehicles, to provide theoretical reference for the development of methanol automobile industry.
Key words: m ethanol fuel, methanol vehicle, alternative fuel, dual carbon target, energy security
中国甲醇汽车产业发展现状分析及推广建议
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醇热值较低,同等续航里程下燃料消耗量增
加,所需燃料箱体积更大。
表1 常见车用燃料的理化特征
(数据来源:文献整理)
2.2 甲醇制备技术进展
甲醇制备来源广泛,可由化石燃料、二氧化碳及可再生能源(如生物质能)通过多种合成方法生产。当前国外甲醇燃料制备以天然气原料为主,中国甲醇燃料制备主要以煤、天然气和焦炉气三种原料路线为主,生产技术处于世界领先水平,生物质制甲醇、二氧化碳加氢气制甲醇等绿甲醇制备技术也已初步实现商业化应用,甘肃省兰州年产1000吨甲醇、河南安阳年产11万吨甲醇等相关项目已陆续投产运营,未来在中国绿甲醇有望大规模投产应用。
当前,中国已经成为全球最大的甲醇生产国和消费国,甲醇行业处于产能过剩状态。据中研产业研究院数据显示,截至2022年底,全球甲醇总产能达1.89亿吨,其中,中国甲醇产能超过1亿吨,位居世界前列。从供给端来看,根据中国氮肥工业协会统计,2022年中国煤制甲醇、焦炉煤气制甲醇、天然气制甲醇产量占比分别为84.7%、9.0%、6.3%。从需求端来看,中国甲醇市场下游需求以甲醇制烯烃、醋酸为主,2021年占比达50.59%,其次是甲醇燃料,需求占比达15.66%。随着船舶及车用清洁燃料的应用增加,预计甲醇燃料需求占比将进一步提高。
3 甲醇汽车产业发展现状
3.1 市场推广现状
我国甲醇燃料及甲醇汽车技术的研究始于20世纪70年代,相继研究成功M15、M85、M100生产技术并投入运营试验。经过
多年的研发及经验积累,吉利、东风等国内整车制造企业通过自主研发已掌握了甲醇燃料供应系统、低温启动系统、耐醇/耐腐蚀性
部件制造、低摩擦等关键技术和工艺,具备了甲醇汽车自主开发能力。
当前我国甲醇汽车市场推广尚处于小规模探索阶段,市场集中度较高。截至目前,工信部已分18批公
告发布9家甲醇汽车生产企业和47款甲醇汽车产品,包括甲醇轿车、甲醇自卸车、甲醇牵引车、甲醇重整制氢燃料电池汽车、甲醇插电式增程混合动力汽车等系列车型,基本形成了甲醇汽车整车及专用零部件制造体系。甲醇汽车推广应用主要在山西、陕西、贵州、甘肃等有甲醇汽车运行经验的地区,以及新疆、内蒙等矿产资源较多且气候寒
冷的地区,呈现一定的地域特征。当前我国甲醇乘用车运营总量约3万辆,主要在出租车、公务用车、私家车领域,商用车运营总量约3000辆,主要用于工况运输场景,见表2。
3.2 技术经济评价
一般来说,汽车成本主要包括购买成本、使用成本和维修成本。其中,甲醇汽车维修成本由于涉醇件尚未达到规模化需求和供应,较汽、柴油车稍贵,但对于用户影响不大。购买成本方面,根据市场调研,甲醇乘用车购买成本在10万元左右,与汽油车、天然气车、纯电动车基本一致;商用车方面,甲醇重卡购买成本在38万元左右,略高于柴油重卡,低于天然气重卡,远低于纯电动重卡。使用成本方面,甲醇燃料价格各地不一,但
相对稳定,约为2~3元/升。以山西晋中为例,2023年6月甲醇燃料售价为2.69元/升,汽油售价为8元/升,柴油价格为7.25元/升,天然气价格为5元/m 3,根据甲醇与汽油、柴油、天然气的实际替代比1.6:1、2.2:1和1.8:1计算,相同行驶里程下,使用甲醇燃料比使用汽油、柴油和天然气分别可节
省46%、18%、3%左右的燃料成本[4]。综合来看,甲醇汽车总成本已经具备一定经济性,但竞争优势不明显。
此外,甲醇燃料加注站可充分利用现有汽、柴油基础设施,较天然气车、电动汽车具有基础设施成本低、土地利用少等优势,可快速规模化推广。当前我国主要以新建油醇综合站、改建站、撬装站为主,集中在贵阳、
山西等甲醇汽车推广量较多的地方。
表3 不同燃料乘用车使用成本
(数据来源:行业调研)
表2 主要甲醇汽车企业开发产品情况
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表4 不同燃料商用车使用成本
(数据来源:行业调研)
3.3 政策标准体系
标准方面,甲醇汽车技术标准体系已基本建立。通过甲醇汽车试点工作,我国已在甲醇生产、检验、作业安全、甲醇汽车技术条件、甲醇发动机技术条件、燃料消耗量试验方法、非常规污染物排放测量方法等领域发布了一些国家、行业及地方标准,基本建立了相对完善的技术标准体系。但是在甲醇加
注站建设、甲醇加注专用设备方面缺乏统一标准。总体来看,甲醇汽车的推广应用涉及的行业、管理部门较多,各领域相关标准的协调性、统一性和配套性还有待进一步加强。
政策方面,甲醇汽车应用推广环境持续向好。近年来,我国陆续出台相关政策支持甲醇汽车产业发展。2012年,工信部印发《关于开展甲醇汽车试点工作的通知》,选择晋中、长治等10个城市开展甲醇汽车试点工作;2019年,工信部印发《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》,进一步推动贵州、山西、陕西、甘肃等地区,立足本地实际加大甲醇汽车推广工作力度;2021年,工信部《“十四五”工业绿发展规划》中将甲醇汽车纳入绿产品,提出促进甲醇汽车等替代燃料汽车推广。山西、贵州、陕西等地先后出台多项鼓励甲醇汽车推广应用的地方规划支持政策。综合来看,中央政策多集中在试点阶段,地方政策较为完善。
4 甲醇汽车产业发展问题
4.1 政策标准体系尚不健全
中国甲醇汽车产业政策主要集中在试点
阶段,标准体系有待完善。当前国家层面对于甲醇汽车产业定位不明确,推广应用政策主要集中在试点阶段,以鼓励产业发展为主,当前未出台包括财政、税收、消费等具体鼓励政策,地方政府和企业
对于汽车研发、生产和加注站建设等积极性不足。此外,甲醇加注站建设及加注设备标准有缺失、甲醇加注站建设主管部门不明确、加注站审批流程不清晰等问题依然存在。
4.2 绿甲醇供应尚显不足
中国目前甲醇制备生产仍以煤制甲醇等灰甲醇为主,长期发展来看,绿甲醇将成为消费主体,具有更大的替代性,但目前绿甲醇制备商业化应用尚处于起步阶段,
绿甲醇规模化供应潜力不足,生产规模仍需扩大。此外,绿甲醇生产制备成本高于煤制甲醇等技术路线,目前仍不具备较好的经济性。根据国际可再生能源署报告,生物质制甲醇的生产成本为320~770美元/吨,绿电制甲醇的生产成本为1200~2400美元/吨,远高于化石源甲醇成本[5]。
4.3 技术路线认可度相对较低
中国甲醇汽车的推广应用基本集中在有试点经验的地区,相比于电动汽车等其他技术路线,产品类型及推广数量较少,公众对甲醇汽车技术路线仍持怀疑态度。甲醇汽车虽然具备了一定经济性,但是综合成本竞争优势并不明显,且相比于纯电动汽车等技术路线,无特殊路权和激励政策,对于用户没有吸引力。此外,基础设施不足也是阻碍用户购买和使用的关键原因。
5 甲醇汽车产业推广建议
5.1 明确管理体系,完善政策标准甲醇具备较好的替代燃料属性,当前已作为燃料较为广泛应用于船舶、车辆、灶具及取暖等领域。甲醇作为替代燃料使用,可以促进中国煤炭资源清洁利用,缓解石油及天然气供应形势。建议在国家层面明确甲醇清洁能源属性,统筹管理和监督甲醇燃料使用,完善管理、生产、储备、运输、使用等环节的行业规范及应用标准。建议明确政府部门管理分工,尤其要明确
甲醇加注站建设归口管理部门,明确甲醇汽车基础设施建设的审批流程,简化流程手续。
5.2 支持技术研发,因地制宜发展甲醇汽车全产业链技术已经相对成熟,在部分地区应用较好。建议在国家层面明确甲醇汽车产业定位,从资金、项目、政策、财税等方面给予一定支持,鼓励企业加大研发投入力度和推广应用。建议进一步拓展甲醇汽车在特定地域及特定领域的应用,给予甲醇汽车更多市场竞争空间。建议鼓励和支持绿低碳甲醇产业发展,加大资金投入技术研发及生产制备,并制定相应的价格保障机制,刺激和维持绿低碳甲醇的规模化生产和使用。
5.3 开展科学研究,提高公众认知当前甲醇汽车技术路线发展积极性不足,市场认可度较低。建议设立重大科技专项或产业投资专项,支持绿低碳甲醇制备项目及甲醇燃料应用科学研究,助力我国绿低碳甲醇能源制备、醇氢动力、甲醇催化重整燃料电池等甲醇燃料应用持续保持国际领先地位。建议加大甲醇汽车宣导力度,尤其是有试点经验的地区开展甲醇汽车使用体验调研,增进消费者对甲醇汽车的认知认可。建议以山西、贵阳等地区发展模式为参考,形成可复制的甲醇汽车推广应用模式。
参考文献:
[1]白秀军.甲醇汽车的应用技术及发展趋势分析[J].汽车实用技术,2021,46(13):19-22.
[2]张保良.车用替代燃料及发展研究[J].中原工学院学报,2021,32(04):16-21.[3]马百坦,吕阳,康哲.车用替代燃料分析与展望[J].重型汽车,2022(01):28-30.[4]张明震,张灿.多能共存趋势下我国甲醇燃料汽车产业的发展对策研究[J].山东工业技术,2022(06):30-37.
[5]IRENA AND METHANOL INSTITUTE.创新前景:可再生甲醇[R].国际可再生能源署(IRENA ),
2021.
作者简介
硕士,工程师。研究方向:汽车双碳政
策、低碳燃料。
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