中国政策科学研究会【决策内参】 2010.05.15

甲醇汽柴油的利用价值与推广前景--由两项值得关注的技术突破引发的思考

    【内容提要】我国在攻克一系列甲醇汽柴油技术瓶颈之后，伴随着2009年12月1日《车用甲醇汽油（M85）标准》正式实施，甲醇汽柴油的利用价值和推广前景逐渐明朗。在这背景下，2010年3月26日至28日，在中国政策科学研究会邀请中央政策研究室、全国人大、国家发改委、中国环境科学研究院、全国醇醚然料及醇醚清洁汽车专业委员会等六部门领导和专家组成“新能源产业发展案例研究”课题组赴深圳实地调研，听取了“M85低碳甲醇汽油和低碳甲醇柴油技术创新报告”，同时与当地政府领导及技术研发团队交流研讨。课题组从调研中了解到深圳在“M85低碳甲醇汽油核心剂母液”和“低碳甲醇柴油核心剂母液”的研究已取得突破，通过物理化学作用解决了高比例甲醇掺烧的腐蚀、溶胀、吸湿分层、动力下降、油耗增高、低温启动困难、高温气阻等关键性技术。课题组认为以上两项创新技术成果值得相关部门重视，建议国家有关部门进一步检测论证，并大力推广，课题组通过该案例的实地调研详细分析了我国发展甲醇替代能源的客观环境，并提出了七条发展低碳甲醇汽柴油的建议。
    据有关部门预测，到2020年我国对石油的需求将超过6亿吨，这对于石油资源缺乏的中国来说，无论是从政治方面还是经济方面考虑，能源安全已经成为不可回避的现实问题。传统的石油、天然气资源日渐匮乏，特别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未来世界经济发展的关键。这时，长期活跃在新替代型能源市场上的甲醇汽油甲醇柴油，开始受到业界普遍关注。随着政府的关注和国内一些企业多年的潜心研究，在攻克一系列技术瓶颈及《车用甲醇汽油（M85）标准》颁布实施之后，甲醇汽油柴油的利用价值和推广前景逐渐开始明朗。

一、《车用甲醇汽油（M85）标准》的实施呼唤低碳甲醇汽柴油技术的革新

    为了防止石油危机对经济和国防的制约，应对石油紧张局势，国家发改委启动了“十大重点节能工程”。其中“节约和替代石油工程”特别提出：重点发展醇醚燃料、煤炭液化燃料及燃油掺水乳化等代用燃料技术。因此，寻找降低石油消耗的途径，研发并推广新一代替代能源“环保型车用甲醇汽油”产品显得非常迫切和必要。
    《车用甲醇汽油（M85）标准》于2009年12月1日正式实施，这是我国甲醇汽油首个产品标准。《车用甲醇汽油（M85）标准》的制定，参考和总结了美国M75、M85标准存在的问题和取得的经验，同时结合国内实际情况。该标准有两大特点：一是对易造成腐蚀的非金属元素含量进行严格控制；二是在检验方法上对质量指标进行从严控制。此前出台的《车用燃料甲醇标准》是中间产品标准，即是车用甲醇汽油（M85）的原料，而《车用甲醇汽油（M85）标准》是产品标准，按照此标准生产出的合格产品可以直接使用，由于是终端产品，因此技术要求十分严格，指标多达十多项。从内容来看，前者主要规定了可以掺入汽油的甲醇的各种指标，包括一些杂质的含量等标准；后者是直接针对甲醇汽油应用的国标，是强制性标准。业内人士指出，M85标准的出台为甲醇从化工产品向燃料转变提供了合法依据，扫清了前进道路上最大的障碍，同时，《车用甲醇汽油（M85）标准》也呼唤甲醇汽柴油的技术革新。
根据了解，M85甲醇汽油是由84%-86%的甲醇和16%-14%的车用汽油及改善使用性能的添加剂调和而成的新型车用清洁能源，具有动力性好、环保性好、安全性好、适应性好、经济性好等特性。由于甲醇汽油节省与替代了石油，有利于国家调整能源结构，实施符合国情的能源战略，保证社会经济的可持续发展。

二、甲醇替代能源技术创新在深圳取得突破

科学技术是促进替代能源发展的最重要因素，新技术的革新，是替代能源发展的基石，只有不断的技术进步，才能使用替代能源持续高速发展。为了促进新能源产业有序更快发展，使新能源创新技术更快更好地服务于社会，2010年3月26至28日，在中国政策科学研究会邀请中央政策研究室、全国人大、国家发改委、中国环境科学研究院、全国醇醚然料及醇醚清洁汽车专业委员会等六部门领导和专家组成“新能源产业发展案例研究”课题组赴深圳实地调研，并听取了深圳市华南能源发展有限公司研发团队所作的“M85低碳甲醇汽油和低碳甲醇柴油技术创新报告”，也与当地政府领导及技术研发团队交流研讨。课题组从调研实践和技术报告中了解到该技术团队经过多年潜心研究清洁替代能源，并在低碳甲醇汽油和低碳甲醇柴油两项技术取得了突破，部分已申请国家专利。现在我把课题组调研之后获得的两项新技术的相关情况阐述如下。

（一）高比例甲醇汽油核心剂母液（M85低碳甲醇汽油核心剂母液）
高比例甲醇汽油核心剂母液是一种改进和改善甲醇物理与化学性质，使变性后的甲醇与车用汽油有更好的互溶性，并增强和提高其热能、改善其性能的高效调和核心剂浓缩液。M85低碳甲醇汽油是通过华南能源自主研发的高比例甲醇汽油核心剂母液的变性、催化、裂解功能，并使用独特工艺配制而成的高比例甲醇与汽油混合燃料（甲醇80.5%，汽油15%，核心剂母液4.5%）。
该技术值得关注的创新点有：
1、优化甲醇汽油的各项性能，不改动发动机可正常使用。甲醇汽油核心剂母液在通过物理化学作用下改变了甲醇性能，解决了高比例甲醇掺烧腐蚀、溶胀、吸湿分层、动力下降、油耗增高、低温启动困难、高温气阻等关键性技术。使发动机做功时燃烧传播速度、汽化潜热、抗爆性、加速性等性能均达到或接近国标汽油。使用本M85低碳甲醇汽油，不需要改装发动机，不腐蚀不溶胀发动机零部件，可以单独使用，也可以与国标汽油、E10乙醇汽油互换使用或混合使用，大大方便了M85低碳甲醇汽油的储存、输配、加注和使用。
2、提高热能减少排放：通过自主研制的高比例低碳甲醇汽油核心剂母液的变性、催化、裂解功能，提高甲醇燃料燃烧时的效能，结合甲醇本身辛烷值高（110）、汽化潜热大、热效率高等特点，使其整体能量提升，在燃烧时达到或接近国标汽油的效能。甲醇是最简单的一元醇，只含1个碳，不含硫、苯、二丁烯、芳烃等有害成分，是清洁燃料。该甲醇汽油核心剂母液具有优良的着火促进作用，从而抑制了发动机冷启动时未燃甲醇中间产物甲醛气体的生成和排放。使该M85低碳甲醇汽油，硫、苯、芳烃排放分别减少20%-70%；一氧化碳（CO）、碳氢化物（HC）、氢氧化物（HOx）减少了40%-80%。
3、规范使用是安全的：和汽油一样，在化学上都属中等毒性物质，公共场所允许值同汽油都是200PPM。甲醇中毒在于误饮，可用叶酸、酒精解毒；溅到眼里，用水清洗。甲醇的蒸气压比汽油低，同等条件下，甲醇的蒸气量是汽油的1/2-1/4，蒸气的密度较低，只略大于空气的密度，易于扩散流动。甲醇在空气中的蒸汽点燃爆炸浓度是低于汽油的4倍，因此，甲醇燃料发生火灾爆炸的可能性远低于汽油。甲醇遗洒到地上，土壤中的微生物会使甲醇很快降解，而汽油的降解时间很长，甲醇遗洒到水里，能够净化水域而不会致水体污染，甲醇燃料发生火灾，可用水进行扑灭，而汽油则不能。按规范行为操作，甲醇对人体是安全的。
4、资源综合利用，效益最大化：我国煤制甲醇生产技术属世界领先水平，用大量弃采弃用的高硫劣质煤，炼焦排空的焦炉气转换燃制甲醇，做到资源综合利用，效益最大化。M85低碳甲醇汽油的合成成本低，国内甲醇价格一般在2000-2800元/吨，高比例低碳甲醇汽油添加剂母液添加量4.5%，添加剂 掺入成本约1260元/吨，M85低碳甲醇汽油合成的完全成本约4400元/吨，比93#国标汽油批发价低3200元/吨，燃油经济性提高了40%以上。

（二）高清洁甲醇柴油核心剂母液（也叫低碳甲醇柴油核心剂母液）
一种实现在柴油、燃料油里大比例掺入甲醇和水，使其形成纳米径粒，并在发动机燃烧室温度环境下爆燃，能提高混合燃料热能，改善其性能的高效添加剂浓缩液。华南能源高效低碳甲醇柴油是依靠自主研发的低碳甲醇柴油核心剂母液及制备工艺，在柴油或燃料油中大比例（20%-40%）掺水混合，通过核心剂母液实现油水互溶，使其形成纳米粒真溶液，清亮透明，稳定性好，抗水性强。N20-N40高效低碳甲醇柴油在发动机燃烧过程中，当温度大于500℃时，纳米径粒的水分子即在助剂作用下爆裂燃烧产生氢和氧，热量比汽柴油高3.6倍的氢直接转化为热能，而氧具有助燃作用，促进油气混合燃烧。

该技术值得关注的创新点：
1、优化低碳甲醇柴油的各项性能，不改动发动机可正常使用：高效低碳甲醇柴油在燃烧室温度条件下质变裂解，产生氢、氧，增加能量，改善燃烧，该“柴油掺水形成纳米径粒爆燃技术”，不改发动机，可单独使用也可以与国标柴油混合或互换使用，行驶平稳，动力性优于国标0#柴油，能耗略低于0#柴油。
2、性能稳定运输使用安全：高效低碳甲醇柴油稳定性好，正常情况下，在180天内不分层、不变质，能抵御储存、运输，使用环节误入、混入的水分，与国标柴油具有无限互溶性，低碳甲醇柴油闪点较高，比国标柴油更加安全，可以通过成品柴油输配系统流转。
3、应用范围广泛：N20-N40高效低碳甲醇柴油可分别替代国标柴油和燃料油，应用于各种压燃式内燃机和各种燃油装置，如柴油车、农用车、轮船、工程机械、电厂锅炉、工业窑炉等燃油装置，尤其适应南方高温潮湿的地区使用。
4、节能减排提高效益：高效低碳甲醇柴油利用高新技术成果，实现油水溶合，用水部分替代柴油，大大降低了燃料成本。按目前价格水平，以N30低碳柴油核算，每吨成本比同等国标柴油降低1000-1200元。经检验表明，高效低碳甲醇柴油硫排放减少50%，碳烟排放减少50%，一氧化碳（CO）、碳氢化物（CH）、氢氧化物（HOx）排放减少40%-50%，是理想的清洁燃料。
从现有检测和相关数据不难得出，此两项技术节能减排效果显著，具有很好的经济效益和社会效益，是新能源应用领域的一次重大突破，若能在我国大面积应用和推广，对缓解我国能源紧张，促进节能减排都具有重要意义。课题组认为以上两项技术成果值得相关部门重视，建议国家有关部门组织技术专家团队进一步检测论证。

三、低碳甲醇汽柴油在我国发展的条件已基本成熟

目前国内能源资源的总体状况是富煤碳、缺油汽、可再生能源总量有限。现在可采的化石能源中，只有煤炭能开采的时间较长。而煤炭储量中高硫劣质煤约占资源总量的40%-50%，这种劣质煤为能作为一次能源使用，但可采用煤的洁净利用技术，将其制成替代石油的二次能源--甲醇和二甲醚，即煤基醇醚燃料。据了解，目前煤基醇醚燃料产业的技术基础已具备，国内利用高硫、劣质煤生产甲醇，其生产技术已位于世界前列，原料来源稳定可靠，初步形成生产规模。基于此，有专家认为，在新一代煤化工技术的支撑下，开发推广醇醚燃料时机已经成熟。
（一）资源丰富成本低廉：目前，我国生产甲醇和二甲醚，主要利用弃采的高硫劣质煤炭和焦炭生产中放空污染的焦煤气作为原料，这对于能源资源是最大的节约，而且成本低廉。目前制成一吨甲醇的成本约为1000多元，按甲醇与汽油1.7：1之比作燃料，甲醇价每吨约为4000多元，而93#汽油目前一吨价为6000多元。业内专家认为，用高硫煤和放散的焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气资源，能够为汽车工业发展提供丰富的煤基醇醚燃料。我国是煤炭的生产使用大国，从长远看我国现在应该发展煤的“多联产”技术，“多联产”技术的第一级产出品就是甲醇，因此发展醇醚燃料及醇醚汽车符合今后煤炭综合利用的方向，也可构建我国高效的煤基清洁能源体系。
（二）技术与推广条件日臻成熟：《车用燃料甲醇》和《车用甲醇汽油（M85）》两项国家标准已颁布实施，曾经困扰甲醇汽油应用的发动机冷启动，甲醇对塑料、橡胶等非金属部件的溶胀以及有关甲醇毒性等问题，均已获得实质性突破，醇油相防分层技术、复合添加剂优化技术等难题也已基本解决。相对于传统的汽柴油，甲醇汽油在推广过程中面临着“毒性”、“机器腐蚀性”、“ 甲醛污染”等争论，但目前甲醇汽油应用中各种技术问题均得到了较好的解决。
（三）国内外应用实践：据了解，目前西方发达国家（德国、瑞典）多采用甲醇与汽油混合使用，我国山西、陕西、四川、河南等在甲醇汽油的开发应用方面也做了大量工作，经实践证明，甲醇汽油具有动力性强、污染指标低、价格低廉等优点，只要通过严格的技术处理和规范使用是值得大面积推广的。

四、对发展低碳甲醇汽油柴油的建议

    （一） 国家有关部门应对甲醇替代能源实行集中管理，同时结合汽车产业发展战略，从甲醇燃料及添加剂的研发、生产、甲醇专用发动机制造、甲醇专用加注设备和尾气净化催化转化器生产制造、甲醇燃料运输管网的建设、在用车使用纯甲醇燃料的技术改造等制定全面的规划方案、政策措施、管理制度和安全操作规程等系统规划和推进。
    （二）以企业为主体，市场为平台，求真务实，随时跟踪国内外最先进的甲醇汽柴油技术研发成果并选取部分城市进行新技术应用试点，在试点工作取得成效的基础上开展进一步的有序推广工作，防止一哄而上，包括大轿车、中巴、小面包、吉普车、小轿车五种车型，参与示范运营每辆车都有严格的运营调查记录。分别对汽车的动力性、冷启动、腐蚀性、溶胀性、经济性、尾气、安全、油箱清洗、抗相分离等方面分车型进行全面总结。
    （三）目前虽然有关甲醇燃料的两项国家标准已经颁布，但国家有关部门对甲醇燃料的产业指导意见还没有出台，含有甲醇成份的汽车燃料在市场上仍不能享受“国民待遇”，并时常受到歧视。希望国家对低碳甲醇汽油柴油的创新技术成果给予关注，在政策和资金上给予扶持，以使技术得到完善和提升，项目得到健康发展，新产品顺利服务市场。
    （四）大型石油企业也应协调配合出台适合我国国情扶持低碳甲醇汽柴油推广的相关政策，规划发展低碳甲醇汽柴油推广应用试点，为低碳甲醇汽柴油推广提供站点支持，解决低碳甲醇汽柴油销售缺少网点的“瓶颈”制约，确保低碳甲醇汽柴油科研、生产、销售和监管形成一体化格局。
    （五）甲醇是一种基本化工原料，不能仅简单替代能源的道路，目光应该更长远些，比如说把甲醇转化成烯烃、醋酸、乙烯等化工原料，这些原料整体上来说，在我国还比较缺乏的，实质也是间接的替代石油资源。另外，甲醇还可以转化成二甲醚，可以大量替代天然气和液化气等民用燃料，这种间接的替代作用也是很大的。
    （六）目前生产甲醇汽柴油的厂家和销售甲醇汽柴油的加油站，在价格上并没有降低，因为甲醇非常便宜，把甲醇加入汽油柴油之后，仍然按照普通汽油柴油价格出售，但普通的消费者并不了解这些情况，厂家也未标明是甲醇汽油柴油，这就是对消费者知情权和经济利益的侵害。甲醇燃料利润空间大，在定价时应考虑让利于消费者。国家和地方政府有关部门需要加强宏观调控，使其在保护环境和保护消费者利益的条件下规范、有序发展。
    （七）在有关部门充分检测论证的基础上，建议国家有关部门和广东省及深圳市政府，加大对深圳华南能源研发的两项创新技术的支持和推广力度，加快产业化进程，尽快造福于社会。
    总之，在各种可用于车用燃料的替代能源中，甲醇只要通过严格的技术处理，并遵守操作规程，替代汽柴油是可行的，据了解，目前国内较为统一的看法是，在诸多替代能源中，首先推广煤基醇醚燃料替代汽油、柴油是一种趋势。甲醇燃料作为车用燃料不论在经济、环保还是安全性能等方面都有明显的优势，但需要国家有关部门重视研发成果并制定和执行有序的生产、应用、监管、扶持等相关配套政策。

      （本文作者严新宝为中国政策科学研究会调查研究部主任）