发展煤基醇醚氢汽车燃料是替代石油的首要选择

发展煤基醇醚氢汽车燃料是替代石油的首要选择何光远一、石油已成为汽车大发展的主要制约因素汽车要大发展，受到石油在三个方面的制约：第一.石油供应不能长期大量满足汽车增长的需要。第二.石油品质难能满足日益提高的环境要求。第三.高价石油影响用户购车欲望。石油将是不可持续发展的汽车燃料。(一)汽车要大发展2001-2004年保有量增长率在14-16%，按稳妥的10%左右测算，2010、2015、2020年保有分别为5500、8500和13000万辆。此后还要增长。需要长期、大量、优良、清洁、廉价的燃料，保证汽车高性能、低排放、用得起而大发展。汽车保有量预测实际保有量预测保有量年份保有量万辆增长率%年份各单位预测万辆选用万辆增长率%200118021420105000-6000550012.5200220531420158000-8500850092003238316202010000-150001300092004270913.7四年平均13.3(二)石油供应矛盾日益突出我国石油到2015和2020年需要量5亿吨和6亿吨，供应量缺口至少1亿吨和1.5-2亿吨。我国1996年已成为石油净进口国，2000年进口依存度达到36.6%，超过警戒线，2004年全国石油消费量已近3亿吨。近3-5年平均增长量1600-2100万吨，年均增长率6%。今后如按近年平均增长率预测，则每5年增长1亿吨左右，到2010、2015、2020年分别需要4亿、5亿、6亿吨。而可供量（包括自产和进口）难以满足如此巨大需求，如无新能源替代，实难以为继。2为确保石油安全，应在2015年前准备好1亿吨当量石油的代替燃料。中国历年石油消费和增长1995199619971998199920002001200220032004石油消费量万t16073176561965419818210732263222838249252754129183增长量万t13441591199816412551559206208726161642近10年平均增长量万t1400近5年平均增长量万t1622近4年平均增长量万t1638近3年平均增长量万t2115增长率%9.811.30.86.37.40.99.310.55.96近5年平均增长率%5.8近4年平均增长率%6.9近3年平均增长率%5.7注：中国统计年鉴，2004年石油消费量中未包括成品油净进口量2000万吨。3(三)世界将面临“真正的石油危机”世界引发了石油枯竭和峰值的预测和争论。多数的观点认为世界石油资源2020年左右达到峰值。随后下降。40年枯竭。1998年美国《洛杉矶时报》载文《即将来临的真正的石油危机》认为。“到2010年,全世界将消耗掉从经济到技术上都容易开采的全部石油的一半。今后20年左右，全球石油产量可能开始下降。不论是发达国家还是发展中国家，昀终都会面临石油危机。”OPEC石油储量90年代后期没有增长，中东石油资源占全球65%，1997年已开始下降。美国调查“世界大多数大油田，已过高产期”。即使再发现几个大石油田，也改变不了总的趋势。根据中国石油学会石油炼制分会《21世纪我国石油供给分析》报告的数据，2020年左右石油储量和产量达到高峰值，随后迅速下降。到时发展中国家经济和汽车大发展，石油需要量大量增长，与石油资源和产量下降形成极大的矛盾。世界石油权威机构历年预测，石油资源40年左右枯竭。过去的石油危机是石油的外部原因，国际经济、政治、军事的影响。今后的石油危机是石油本身的短缺危机，是真正的石油危机。我国依靠大量进口，风险极大。世界石油--储量、产量和可采年数年份1996199819992000储量(亿桶)10188101951033810460产量(亿桶)231.5237262262可采年数44434140预测单位Oil&GasJournalOil&GasJournalBPBP4(四)汽柴油在各种汽车燃料中燃烧性能和环保性昀差，致癌度昀高1、燃油在各种汽车燃料中燃烧性能昀差。作为汽油标号的辛烷值在各种燃料中昀低，不用抗爆剂不到90，用了抗爆剂不到100。而其他汽车燃料都在100以上。柴油的十六烷值低,是45-55，而二甲醚达55-60。2、燃油在各种汽车燃料中昀不清洁。(1)燃油在各种燃料中常规排放量昀高。国际能源机构组织美国、加拿大、芬兰等8国，对不同燃料的汽车按同样工况法进行排放评估：石油类燃料排放昀高(柴油排放NOX和PM昀多)。燃气类燃料次之，醇醚(二甲醚与柴油相比)燃料较好，氢气昀清洁。各种燃料排放值与欧洲标准的对照---国际能源机构点燃式压燃式FTP程序g/km甲醇M85LPGCNG汽油柴油FTP程序g/km低值高值低值高值低值高值低值高值低值高值CO0.201.430.711.070.320.480.862.080.080.40COHC0.030.060.090.140.120.610.080.100.050.14HC原测值NOX0.040.190.100.210.060.190.200.430.400.94NOX原测值CO2.722.72CO欧IHC+NOX0.970.940.97HC+NOX欧ICO2.21.0CO欧IIHC+NOX0.50.350.610.530.7HC+NOX欧IICO2.31.432.080.64COHC0.2欧IIINOX0.150.190.190.56HC+NOX欧IIICO1.01.070.480.400.5COHC0.10.060.140.10欧IVNOX0.080.140.3HC+NOX欧IV注：国际能源机构IEA(2)硫有害尾气净化剂。我国石油含硫量高，汽油是百万分之200-500，全国要达到欧III，还有难处。要达到欧IV，更加困难。进口石油也大部含硫。甲醇含硫量仅为百万分之0.03-0.05。5含硫量汽油PPM我国当前欧Ⅱ欧Ⅲ甲醇PPM200-5005001500．033、燃油致癌度昀高。国际能源机构和美国甲醇研究院对汽车燃料非常规排放物质的测定：燃油排放三种致癌物：苯、二丁烯和甲醛。甲醇排放一种致癌物甲醛。但排放量低于柴油，高于汽油。美国甲醇研究院认为：汽油机排放中的有机化合物经光氧化生成二次甲醛,考虑初次和二次全部甲醛时,汽油汽车排放和二次生成的甲醛与甲醇汽车相当。美国甲醇研究院做了致癌度的比较试验，汽油和柴油比甲醇高3和5倍。各种汽车燃料非常规排放量比较(国际能源机构)氢气醇类燃气类石油类g/km氢甲醇M100甲醇M85天然气石油气柴油汽油有净化器汽油无净化器苯001.50.60.51.54.7551.3丁二烯000.50.50.51.00.61.8甲醛05.85.82.02.0122.543致癌度051015202530柴油汽油M85M1006汽油、柴油、甲醇都排放甲醛，净化甲醛是共同的任务。甲醛可用氧化净化处理。山西净土公司试验，尾气氧化处理后，甲醇排放的甲醛达到汽油水平(不含汽油排放气生成的二次甲醛)。山西净土公司甲醛尾气氧化处理试验mg/m3催化前催化后净化率%汽油机40490甲醇机88396.6（五）面对石油进入高油价时代和减轻对环境的污染，世界各能源需求大国，都在寻求替代石油的新能源。(六)美欧调整能源政策。立足本国，减少对外依赖，发展油气替代能源。美国布什总统在国情咨文中提出“美国要克服对海外能源的过分依赖，大力发展替代能源，在2025年以前替代逾75%的中东石油进口。使美国在能源上更加独立。”欧盟轮值主席和能源事务委员说“欧盟国家需要一个能源供给安全政策。减少对进口能源的依赖。开发替代能源。”我国能源必需基本立足本国。我国人均油气资源更少，需要进口能源作补充，但过份依赖进口，风险太大。急需寻求新的替代能源。二、生物质能、石油气、天然气和电动汽车不能大量替代石油(一)我国农村严重缺少自给生物质能。大量烧煤，严重污染。我国是人口大国，全国需要大量的粮食。我国又是农村人口大国，农村需要大量的能源。因此需要统筹考虑粮食和农村能源问题。1.我国是农村人口大国，生物质能自给严重缺少。大量烧煤，严重污染。(1)农村生物质能自给率20%。根据计委能源所、世界银行亚太能源部、普林斯顿环保研究所的“中国生物质能及其潜力”的研究报告。2000年我国农村消费能源8.5亿吨标煤，生物质能资源总量4.83亿吨标煤，因搜集困难，不能充分利用，自给生物质能相当1.8亿吨标煤，占20%。外供能源6.7亿吨标煤，占80%。其中煤4.5亿吨标煤，占总消费量53%。电1.46亿吨标煤，占17%。油0.7亿吨标煤，占8.7%。农村直接烧煤污染严重，运输量大。随农村的富裕和农民生活水平的提高，能源消费势必要增长。1980到2000年20年增长168%。1987到2000年13年增长70%。能源消费总量中煤由20%上升到50%。今后，农村发展生物质能、太阳能、风能、小水电、沼气应首先满足自身需要，以减少煤炭消耗。我国土地和水资源缺少，能完成此艰巨任务就很不容易了。何来大量汽车燃料。用大量燃煤污染去换取少量清洁汽车燃料，得不偿失。7农村能源资源--2000年能源资源总计稻草麦桔等木材残余物谷糠甘蔗渣粪便亿tce4.833.180.570.190.140.75注：计委能源所、世界银行亚太能源部、普林斯顿环保研究所“中国生物质能及其潜力”。下同农村能源消费1980198719962000供应亿tce%亿tce%亿tce%亿tce%全国能源消费总量14.151510011.215710014.762810014.759100农村地区能源消费量3.209722.75.066845.26.232441.18.58758.2农村消费量累计增长%05894167.5农村消费量累计增长%04169.5农村各种能源消费量3.20971005.06681006.23241008.5870100其中自给生物质能2.241169.82.739154.12.146334.41.869121.7自给外供合计6.727478.3外供煤及煤制品0.635919.81.792635.42.683443.14.519752.6外供电力0.18545.80.29395.80.907514.61.464917.1外供石油产品0.18005.60.24084.80.48837.80.74288.7外供(2)各种能源作物制汽车燃料的成本都很高。粮食、秸杆、甜高粮、甜高粮茎干、玉米棒芯、甘蔗等制造乙醇，成本大都在每吨3000元及以上。菜子油等制造生物柴油每吨4000-6000元。价格高于汽柴油，不可能成为大量的汽柴油的替代品，只能做为替代能源的补充。(3)生物质能和能源作物在农村就地生产使用，为三农服务。可制造沼气，发电。代替煤的直接燃烧。2.我国是一个人口大国，粮食并不充裕，有安全隐患。粮制乙醇很不经济。不可能成为大量、经济的汽车燃料。温总理“关于当前农业和农村工作的几个问题”报告：“当前粮食生产的基础并不稳固，这两年粮食产需仍然存在一定缺口，每年都要挖几百亿斤库存。从今后长期趋势看，我国人口增长、耕地减少、水资源短缺的矛盾越来越突出，粮食增产的难度越来越大。保持粮食供求平衡的任务十分艰巨。”(1)粮食安全线不断提高。水稻专家袁隆平说：“我国的粮食安全线是4.7亿吨”。今后每年增加人口1000多万，粮食消费不断增长。《中国粮食问题白皮书》。16亿人时，人均1亩耕地，700斤粮，基本自给。粮食安全线提高到5.6亿吨。农科院梅方权研究员预测：2020年需要6.93亿吨。离联合国粮农组织提出的：小康生活水平人均600公斤左右，粮食安全线9.6亿吨更远。粮食承受人口增长和生活水平提高需要的双重任务。我国粮食有安全隐患。粮食产量长期在安全线以下。1995到2004年的10年间，有5年在安全线以下。粮食生产大起大落，峰谷之差8000万吨，为安全线的17%。在丰收年有点余粮，8只是暂时低水平的相对过剩。我国是人口大国，土地和水资源严重短缺，粮食安全不可掉以轻心。粮食不可能成为大量的汽车燃料。在粮食长期处于安全线以下的情况下，