制約國內(nèi)代用燃料汽車應用的關(guān)鍵問題分析

1、制約國內(nèi)代用燃料汽車應用的關(guān)鍵問題分析隨著我國各項事業(yè)的發(fā)展，對于能源的消耗也與日俱增，特別是對原油的消耗量，而汽車又是石油消耗最主要的行業(yè)之一，2011年中國石油的消費量接近5億噸，同比增長5%而2011年中國全年原油產(chǎn)量只有2億噸，占全中國消費的40%,剩下的60%近三億噸完全依賴于國外的進口，隨著中國的汽車普及，石油的進口量還會大幅度的增長。2000年的93號汽油只有2.5元，2010年就漲到了7元，2012年油價更是上漲進入8元時代。雖然如今油價略有下調(diào)，但是不可否認的是能源危機正在悄悄來臨。我國對進口石油依賴嚴重，長期發(fā)展下去將制約我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展，現(xiàn)代汽車發(fā)動機向著高壓縮比、大

2、功率、高轉(zhuǎn)速發(fā)展，人們用稀薄燃燒技術(shù)和電子控制點火系統(tǒng)來實現(xiàn)較好的經(jīng)濟性，但是這不能徹底的解決我國對石油的依賴，因此，發(fā)展新能源來替代傳統(tǒng)的汽車燃料對我國具有重大的意義。能源問題已經(jīng)嚴重影響到我國的戰(zhàn)略安全，過多的依賴于國外的進口石油可能是我國的發(fā)展受到國外的制約，汽車作為石油最主要的消耗行業(yè)，尋找合適汽車替代能源的重要性對我國來說不言而喻。在另一方面，我國的汽車排放已成為城市大氣環(huán)境的一個主要污染源。據(jù)統(tǒng)計，近年來上海城區(qū)內(nèi)機動車排放的CO、HC和NOx已分別占總排污負荷的86、90和56，北京在非采暖期，城區(qū)內(nèi)機動車排放的CO、HC和NOx已分別占總排污負荷的60、86.8和54.7。城市

3、機動車排放污染日趨嚴重。因此如何在后石油時代，針對我國自然條件和能源資源特色，逐步改變汽車能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展汽車清潔代用燃料，在發(fā)動機上實現(xiàn)高效、低污染的燃燒，控制汽車發(fā)動機有害排放對我國城市大氣質(zhì)量帶來的日趨嚴重的影響，已成為我國能源與環(huán)境研究中的一個十分重大和緊迫的研究課題。據(jù)我了解汽車代用燃料有以下幾種：1液化石油氣和天然氣天然氣（NG）和液化石油氣（LPG）由于具有低的污染物排放被認為是內(nèi)燃機的較理想代用燃料，已經(jīng)被成功地應用于汽油機。作為車用燃料LPG的主要成份是丙烷、丁烷和少量烯烴和戊烷。LPG辛烷值較高，燃料費比酒精、汽油、柴油等便宜，CO、NOx等有害排放量低于汽油機排放，基本上消

4、除黑煙和顆粒物(PM)，發(fā)動機工作噪音低。2氫氣氫氣(H2)長期來主要用作宇宙飛行器發(fā)射和推進的燃料。作為汽車燃料，氫氣辛烷值高，發(fā)動機熱效率高，發(fā)動機可在空氣過量系數(shù)()較大的范圍內(nèi)穩(wěn)定燃燒，點火能量低，不到汽油最低點火能量的1/10，且氫燃料的火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，低溫下易起動，其燃燒生成物主要是水和NOx，不產(chǎn)生HC、CO和碳煙排放。 但在發(fā)動機上使用還有回火、早燃、燃燒控制等問題尚待解決。氫的主要缺點是儲運性能很差，氫的沸點為-253，以液態(tài)方式儲存時成本高，不適宜長期儲存。氫的制取原料有天然氣、煤、水。從水制取氫有電解法、熱化學法、光解法及微生物法。至今這些制氫方法的成本及能耗都較高、難以

5、進行大規(guī)模制氫用于車用燃料，因此氫氣必須在解決降低生產(chǎn)成本、儲存運輸?shù)入y題后，才能走向?qū)嵱谩?醇類燃料醇類燃料甲醇和乙醇，具有辛烷值高、汽化潛熱大、熱值較低等特點。作為汽車燃料，醇類燃料自身含氧，在發(fā)動機燃燒中可提高氧燃比，CO和HC的排放較汽油和柴油的低，幾乎無碳煙排放；另外，由于汽化潛熱高，可降低進氣溫度，提高充氣效率，使最高燃燒溫度低，發(fā)動機的NOx排放較低。發(fā)動機使用甲醇燃料，會產(chǎn)生有毒的醛類排放。此外甲醇對人體毒性較大，它對金屬有腐蝕作用，對橡膠皮革有溶漲作用，會使塑料提早老化，這些缺點使甲醇在實際應用中受到了較大限制。4.二甲醚二甲醚(Dimethyl ether)，簡稱DME，是

6、一種含氧燃料，它無毒性，常溫常壓下為氣態(tài)，常溫時可在五個大氣壓下液化，具有與液化石油氣相似的物性。二甲醚無C-C鏈，其十六烷值大于55，具有優(yōu)良的壓燃性，非常適合于壓燃式發(fā)動機，用作為柴油機的代用燃料。5.生物燃料全球變暖是不爭的事實，人們正在開發(fā)來源廣泛的生物能源。生物燃料是指從農(nóng)作物或動物的脂肪中提取的可再生燃料。目前，已研制成功并投入使用的植物油型燃料有菜籽油、棉籽油、棕櫚油、豆油、甲醇酯混合油等。將植物油和動物脂肪與酒精反應，脫去甘油三酸脂轉(zhuǎn)變成甲酯或乙基酯之后就可以在柴油機上使用，這些酯類物被稱為“生物柴油”。生物柴油中的富氧可以加快燃燒速度，減少CO、HC和微粒排放。其中，天然氣在

7、我國取得了實質(zhì)性地發(fā)展與運用?！熬盼濉逼陂g，國家啟動了“空氣凈化工程清潔汽車行動”，燃氣汽車技術(shù)開發(fā)取得階段性成果，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展格局已初步形成，為燃氣汽車在中國持續(xù)應用建立了重要的基礎(chǔ)，也將為改善能源結(jié)構(gòu)、降低汽車排放污染產(chǎn)生重要影響。電子噴射燃氣汽車技術(shù)開發(fā)成功，并在骨干汽車生產(chǎn)企業(yè)形成生產(chǎn)能力，大中型客車電控燃氣發(fā)動機的開發(fā)也取得實質(zhì)性進展?；陔妵娂夹g(shù)的雙燃料、單一燃料燃氣轎車（天然氣或液化石油氣）產(chǎn)品開發(fā)工作已完成并進入產(chǎn)業(yè)化準備，上海市已進行了單一燃料汽車的運行試驗。燃氣汽車專用裝置的試驗評價能力和標準體系也已初步形成。燃氣（天然氣、液化石油氣）汽車在北京、上海等城市的公交車和出租汽車

8、上得到廣泛推廣使用。截止2000年底，12個清潔汽車行動試點示范城市的燃氣汽車保有量已超過8萬輛。全國燃氣加氣站總數(shù)已超過250個，上海、北京等城市加氣站建設(shè)已基本成網(wǎng)，具有國際水平的加氣站技術(shù)裝備和高壓氣瓶的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得進展。國內(nèi)壓縮天然氣汽車（CNGV）產(chǎn)業(yè)經(jīng)過十來年特別是近幾年的快速發(fā)展，已基本形成集整車裝配、車輛改裝、加氣站建設(shè)、設(shè)備制造、技術(shù)標準制訂及新產(chǎn)品研發(fā)于一體的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展格局，具備較完善的天然氣汽車推廣應用政策法規(guī)及運行管理、燃氣氣源保障、燃氣價格調(diào)控等體系，且形成了不同地區(qū)各具特色的CNGV發(fā)展模式。毗鄰氣源產(chǎn)地的西部是我國CNGV發(fā)展較快、產(chǎn)業(yè)較為成熟的地區(qū)，代表城市

9、有成都、重慶、西安、烏魯木齊等。其共同特點是:起步早，近幾年快速發(fā)展并已形成一定規(guī)模；有廉價的氣源及發(fā)達的城市天然氣輸配管網(wǎng)；最先在公交車、出租車和特種車輛上推廣，其后轉(zhuǎn)向其他車輛；從以改裝車為主，逐步發(fā)展到直接推廣單燃料或雙燃料天然氣汽車；加氣站點集中在近郊；四城市城區(qū)內(nèi)公交車、出租車等已基本實現(xiàn)天然氣化，與燃油比較，經(jīng)濟效益顯著。 重慶市擁有天然氣汽車2.7萬余輛，其中公交車5535輛，其余為出租車和教練車，天然氣率分別為90%和100%，建成投產(chǎn)的加氣站有56座。成都市擁有天然氣汽車1.2萬余輛，主要是公交車、出租車、環(huán)衛(wèi)車，還有少量的私人小汽車，汽車用氣量占全市總用氣量達35.6%，建

10、成加氣站40多座。西安市擁有改裝或原裝天然氣汽車1.2萬余輛，其中出租車1萬余輛，公交車2082輛，加氣站51座，汽車用氣量占全市總用氣量的21.05%。烏魯木齊市擁有CNG汽車5397輛，大部分是公交車，加氣站31座，同時發(fā)展LPG（液化石油氣）汽車和LNG汽車。但是，發(fā)展天然氣汽車需要發(fā)展相關(guān)的配套設(shè)施，從各個地區(qū)CNGV產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗來看，建設(shè)一座典型的設(shè)計供氣規(guī)模為1.5萬立方米每天的CNG加氣站（站、子站），占地約3000平方米，使用進口壓縮機需投資700-800萬元（含脫硫、脫水設(shè)備，不含土地費用），而使用國產(chǎn)壓縮機則為450-500萬元。建站投資成本的差異主要是土地費用。加氣站內(nèi)運

11、行成本主要是氣體壓縮機電耗費用，以電價0.65元每千瓦時、天然氣進站壓力0.3兆帕、加氣壓力為25.0兆帕計，站內(nèi)電耗約為0.25千瓦時每立方米，電費為0.16元每立方米，子站的電費可下降0.05元每立方米，（L-CNG站電費可下降0.12元每立方米左右）。其次是脫硫費用（川渝天然氣含硫較高，一般設(shè)有脫硫設(shè)備，其運行費用約為0.10元每立方米左右）。其余主要是人工費和設(shè)備維修、折舊等費用。主要設(shè)備有：1）氣體壓縮機：近幾年新建加氣站的壓縮機基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，其能耗、性能與進口機相差無幾，購置成本較進口機低很多，但噪音、配套附件維修率相對較高。而進口壓縮機購置費用昂貴，維修配件價格高，維修不及時，

12、售后服務(wù)也跟不上。2）售氣機：國產(chǎn)售氣機計量準確度、運行可靠性均令使用單位滿意，需要注意的是加氣槍加氣接口規(guī)格的統(tǒng)一問題。3）儲氣設(shè)施：新建加氣站的儲氣方式逐步轉(zhuǎn)向地下井儲氣。其使用壽命長，安全性能好，可省去定期檢定壓力容器這一環(huán)節(jié)。一般規(guī)模的加氣站是4口地下儲氣井，單井公稱容積以3立方米居多，占地小，儲存氣量相當于3000立方米左右。由此可見，天然氣加氣站的建造是相對困難的，沒有國家的幫扶政策，企業(yè)想要單獨建成加氣站耗資甚巨，總的來說有以下三個主要制約因素：首先，加氣不便、氣價調(diào)整影響天然氣汽車推廣。在天然氣供不應求的冬春之際，加氣難問題更加嚴重。加之加氣站一般建在偏遠郊區(qū)，使加氣時間成本和

13、經(jīng)濟成本都上漲。而天然氣價格上調(diào)有可能成為制約天然氣汽車在中國進一步推廣的“攔路虎”。目前看來，天然氣價格上調(diào)勢在必行，將提高用車成本，使推廣之路更加曲折。 第二，國家政策不再利好。近年來，天然氣汽車已悄然退出國家重點發(fā)展之列。2013年2月22日，國家發(fā)改委發(fā)布戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品和服務(wù)指導目錄，天然氣汽車產(chǎn)業(yè)不在列內(nèi)。相比較國家對發(fā)展電動汽車的大力支持，天然氣汽車備受冷落，天然氣汽車均不享受購置補貼及有關(guān)扶持政策。第三，天然氣是氣體燃料，燃料本身在進氣過程中占有很大比例，因此導致進入氣缸的空氣減少，充氣系數(shù)下降，從而導致發(fā)動機功率下降。在以天然氣作為燃料時，發(fā)現(xiàn)燃燒室明顯腐蝕，甚至連曲軸也出現(xiàn)于腐蝕，氣門，活塞環(huán)和汽缸磨損嚴重，與使用汽油時相比，汽車大修期通常要縮短，這是天然氣汽車面臨的另一個問題。其早期的原因是因為天然氣中含有微量的硫化物。其中，第一條是制約我國天然氣汽車的關(guān)鍵問題。加氣站規(guī)?；前l(fā)展天然氣汽車的支撐條件和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時站址選擇是否合理得當直接決定著企業(yè)的經(jīng)營效益。目前，出于安全的考慮，國內(nèi)加氣站按照建設(shè)要求，必須與周圍建(構(gòu))筑物保持相當?shù)木嚯x，例如，儲氣瓶組與站外重要公共建筑物的距離100米，與民用建筑物一類保護物的距離為2030米。國內(nèi)大