我国甲醇燃料应用现状及其前景

我国甲醇燃料应用现状及其前景

1.前言

随着全球人口的增加和人民生活水平的不断提高，对能源的需求

日趋强劲。并且随着工业的进展，能源结构也在不断发生着变化，从

工业大革命初期到工业快速进展的20世纪，尤其随着20世纪中期石

油化工的快速进展，更是加快了能源工业进展的步伐。但是传统的石

油、自然气资源日渐匮乏，特殊是世界剩余可采储量的石油仅可使

用40年左右，所以寻求替代能源将成为将来世界经济进展的关键。

近年来，随着我国对能源投入力度的强化，能源供求冲突得到有效缓

解，但是能源结构性冲突却日益突出，特殊是我国石油供不应求的问

题更为突出。尽管在“九五”期间的石油消费增长速度有所减缓，但

是石油消费的平均增加量和石油消费弹性系数均比“八五”期间有

所增加。然而“九五”期间在石油生产方面，尽管原油产量的年均增

长率、年均增长量和生产弹性系数，均比“八五”期间略有增长，但

是生产量与消费量之差更大。在整个20世纪90年月中，我国石油消

费年均增长速度比石油生产年均增长速度高出4.63个百分点，在今

后十多年内，这种差额状态还将连续下去。

在我国整个石油消费市场中，其中汽油、柴油的消费超过总消费量的

50%以上，其中交通燃料约占70%以上，这也是我国能源结构性冲

突的关键所在。据汽车行业部门的猜测，在将来20年中，我国的汽

车拥有量将在2000年的基础上翻两番。到2022年我国汽车拥有量将

超过6000万辆。仅对汽、柴油的消耗将超过亿吨。随着我国经济建

设的快速进展，对能源的需求也在飞速增长，特殊是油品消耗的大户

——汽车及内燃机工业的快速进展，更增加了我国的能源危机感。对

于石油资源缺乏的我国来说，无论是从政治方面还是经济方面考虑,

能源平安已经成为不行回避的现实问题。

2.甲醇燃料应用现状

2.1甲醇燃料简介

甲醇是一种易燃易挥发的无色透亮液体，具有与现实使用

的液体燃料极为相近的燃烧性能，辛烷值高，抗爆性能好，其生产原

料特别广泛，产品的运输、储存、分装加注和使用，与目前市场上所

供应的内燃机用汽油和柴油燃料特点极为相像。同时，甲醇还可作为

燃料电池的重要原料。在目前的开发应用中，甲醇燃料分为直接使用

和间接使用两大类,直接使用又分为全额甲醇和部分掺混两种形式;

间接使用可通过化学转化方法和电化学转化方法达到能量转化的目

的。化学转化主要是将甲醇转化为甲基叔丁基酸和二甲醛等。电化学

转化过程又可分为两种方式，一种是直接燃料电池，另一种是间接燃

料电池。直接燃料电池主要是甲醇在阳极被电解为氢和二氧化碳，氢

通过质子膜到阴极与氧气反应并同时产生电流。间接燃料电池是先将

甲醇进行炼解或重整得到氢，然后再由氢和氧通过质子膜电解槽反应

而获得供应汽车动力的电能。

世界最小的甲醇燃料电池

甲醇燃料的几种使用方式

2.2甲醇燃料国外应用进展

作为甲醇燃料的主要形式，甲醇汽油开发及应用在国外开头于二十世

纪70年月的其次次石油危机，从替代能源的角度考虑，德国、美国、

日本等国先后投入了人力、物力进行甲醇燃料及甲醇汽车配套技术的

讨论开发。在70-80年月期间，德国就推出了甲醇汽车，德国大众汽

车公司还在中国推出Ml00甲醇汽车示范车。美国重点开发M85、M100

专用甲醇燃料汽车。美国福特公司还开发了可使用甲醇与汽油以任意

比例混合的燃料的敏捷燃料汽车(FFV),这种车由燃料传感器识别成

分，通过电脑供应发动机最佳运行参数，这样就不会受到加油站限制。

目前FFV汽车在美国已经能大规模商业生产。日本对甲醇燃料的讨论

始于二十世纪80年月后期，进入90年月初期已有300多辆甲醇燃料

汽车投入运行，他们将高比例的甲醇燃料用于轻型货车(由柴油机改

造)。

2.3甲醇燃料国内应用进展

我国对甲醇燃料的讨论起步于二十世纪70年月初期，“六五”期间,

国家科委与交通部、山西省共同组织，在山西省进行了M15-M25甲醇

燃料的讨论试验，共有480辆货车参加了试验及示范工作。在此期间

建设了5个甲醇燃料加注站，并加入适量杂醇等助剂，在解决甲醇燃

料的使用与汽油的相溶性方面积累了很多阅历。“七五”期间，由国

家科委组织，中国科学院牵头并由大专院校、汽车、环境、卫生等6

部门参与组成了攻关组，重点对492发动机进行了扭距、热效率和尾

气排放等技术进行了较为系统的讨论，并且有3辆车参加了路试，各

项试验指标均取得了较满足的效果。进入“八五”，由国家科委组织

有关大专院校、石油、化工、煤炭、汽车、环境、卫生等8个单位,

与德国大众汽车公司合作，共同进行高比例甲醇发动机和汽车的试验

讨论，先后共有14辆桑塔纳轿车参加了路试，其中有8辆车在北京

累计行驶约150万km,并建成甲醇燃料加注站1个，目前仍有3辆

甲醇汽车在运行，单车行驶最长里程超过了22万km,运行车辆性能

良好。在此期间，还对德国大众公司的敏捷燃料发动机进行了全面试

验。对于低比例甲醇燃料的开发应用开展得也比较早，四川省从1980

年起开头在汽油中加注低比例甲醇燃料，到目前有客车、卡车和小轿

车近千辆在使用，实际运营状况良好，未发觉重大技术问题。

到目前为止，山西是我国甲醇燃料的示范性试验较为系统并且已成为

推广应用最快、规模最大的地区之一。并且对甲醇燃料的存储、输配、

防腐、平安以及甲醇汽车的运营调度、维护保养、试验检测和故障排

解等方面，均总结出了较为系统的技术规程和管理方法，为更大范围

的甲醇汽车产业化示范供应了珍贵的技木和管理方面的阅历。山西省

自行研制胜利的“华顿甲醇汽油”，在太原经23辆汽车试验运行5

个月效果良好。并组织了卡迪拉克、凌志400、雅阁本田、富康、捷

达、桑塔纳、金杯、解放140、微型车等十几种车型共23辆汽车参

与试用，3个月销售使用20t,无一例不良反应。它不仅每t售价比

国标号汽油低出200元至800元，而且二氧化碳等尾气排放平均降低

了30%以上。此次检测认定，其各项指标均达到或超过同标号国标无

铅汽油，环保与节能功效突出，取得较为泡负的效果。

山西省甲醇燃料产业化示范运行及技术测定已进行了8年，醇酸燃料

及清洁汽车已完全突破技术关，特殊是以15%的比例将甲醇掺入汽

油中燃烧，无任何技术和环保问题，也不用改造发动机，加注燃料也

不受地域限制。2022年山西省在太原、阳泉、临汾、晋城等4个城

市进行了甲醇汽油产业化示范推广。到今年3月底，中石化山西分公

司所属各试点城市石油公司已新建和改建了100座加油站销售甲醇

汽柴油。山西佳新公司生产的M85—M100甲醇燃料公交车和城际公交

车先后在阳泉、太原至晋中等地投入运营；大同云岗汽车集团公司全

甲醇燃料装置在省内外改装在用车的数量已达1000辆，年燃用甲醇

1万多吨。全省累计使用甲醇汽油的机动车达到了近50万辆次，涉

及近50种车型，共消耗甲醇汽油12192吨，使用变性甲醇1836吨。

经过多年的讨论开发，我国在甲醇燃料的开发及应用方面已具有了肯

定基础，在汽油中掺入5%、15%、25%和85%的甲醇及用纯甲醇

(100%)作为汽车燃料的试验讨论方面已进行大量实质性工作，特

殊是低比例掺烧甲醇，汽车无需做任何改动，可直接掺人汽油中使用。

3.甲醇燃料的应用前景

甲醇燃料除了具有良好的燃烧性能和环保效果外，更重要的是产品价

格以及储运等费用方面也具有竞争优势，因此市场前景看好。

随着我国甲醇燃料示范规划的成熟及推广工作的进行，将来甲醇燃料

的消费量将显著增加。依据我国汽车工业进展趋势猜测，到2022年

我国的汽车保有量将突破3000万辆，对汽油的消费需求也将有较大

增长，估计在今后5年内汽油消费递增保持在5%左右，到2022年

我国汽油消费量将超过5000万to假如全国40%范围内推广M5甲醇

汽油，其消费量将达到100万t左右。另外，M85-100甲醇汽油发

动机及汽车的开发工作也在推动，假如能在部分地区进行示范应用胜

利，5年后将推广达到2%左右的应用范围，其年消费量也将超过100

万to近年来甲醇车用燃料己经引起了广泛的关注，估计到2022年

甲醇燃料对甲醇的总消费需求将超过200万t,使甲醇燃料在甲醇总

体消费中的比例将超过30%o

另一方面，甲醇燃料电池的市场同样不行忽视。在国际上，由于氢燃

料电池系统的能源利用达到60%(现在最好的发动机的利用率才仅

有20%多)，燃料电池系统的制造成本比发动机低得多，也简单得多，

而且燃料电池汽车除去了传动系统，使整车生产更加简单。因此，一

些闻名公司已经将目光凝视到甲醇车的开发上，并有了甲醇燃料电池

车的进展方案。戴姆勒一克莱斯勒已经开发出NECAR3型汽车，采纳

以甲醇为液体燃料的板式燃料系统，方案在2022年生产10万辆燃料

电池商用车；本田于2000年开发出了甲醇电池车，方案2022年开头

商业化生产；日产已经开发出了甲醇电池车，方案2022年投入市场；

福特公司已经开发出运动型原型车，采纳甲醇液体电池发动机，方案

2022年进行商业化生产；通用汽车公司也已经开发出了甲醇电池原

型车，方案2022年投入商业化生产。美国为了促进甲醇电动汽车的

技术开发和市场推广，在1999年9月由克林顿签署法案，以低税率

和政府补贴的方式对甲醇电池技术予以支特。对新建甲醇充装站或改

造现有的汽柴油加油站的，美国政府将给每座充装站30000美元补贴。

甲醇燃料电池车的开发，已经成为各大跨国公司竞争的焦点之一。国

内方面，随着北京胜利获得2022年国际奥运会的主办权，城市急需

大量开发清洁能源，环保产业，基础设施。国家始终大力投资的电动

车产业，城市的自然气，煤气开发利用工程都给甲醇燃料电池这一

公认的清洁和关键产业带来巨大的进展商机。

4.总体结论与进展建议

甲醇燃料作为新型替代能源，无论是直接使用如甲醇汽油，还是间接

使用如甲醇燃料电池，均具有较好的进展前景。

对于甲醇燃料的进展，在此提出以下几点建议：

（1）国家有关部门从保障能源平安和整体经济健康快速进展的角度

动身，尽快组织制定甲醇燃料及其能源调整工程的方案和实施方案;

（2）制定甲醇燃料产品及使用标准，并选择进展快、技木应用等方

面较为成熟的重点地区，开展现范性工作以促进健康有序的进展，以

便将来在更大范围推广；

（3）加强甲醇燃料的宣扬工作，在强化使用操作规程的同时，克服

甲醇产品有毒的顾