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1、甲醇燃料市场分析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。并且随着工业的发展,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发展的20世纪,尤其随着20世纪中期石油化工的迅速发展,更是加快了能源工业发展的步伐。但是传统的石油、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。 近年来,随着我国对能源投入力度的强化,能源供求矛盾得到有效缓解,但是能源结构性矛盾却日益突出,特别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
2、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年代中,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,这种差额状态还将继续下去。 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,其通燃料约占70以上,这也是我国能源结构性矛盾的关键所在。据汽车行业部门的预测,在未来20年中,我国的汽车拥有量将在20XX的基础上翻两番。到2020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迅速发展,对能
3、源的需求也在飞速增长,特别是油品消耗的大户汽车及燃机工业的迅速发展,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,能源安全已经成为不可回避的现实问题。1. 甲醇燃料的特点1.1甲醇燃料的优点(1) 甲醇是液体燃料,储存、保管、充加、携带都很方便,可以利用现有的汽油的储存、保管、充加网络,而且还可以利用地方性的小型甲醇生产体系来供应甲醇、甲醇有比氢气更高的比能量。甲醇充加速度快,不需要特殊的安全装置,只要燃料箱有足够的容量,FCEV的行驶里程就可以大大延长。(2) 甲醇可以用天然气和有机物生产,摆脱了对石油的依赖。甲醇不易燃烧,不会发生燃烧与爆炸的危险,
4、安全性好。(3) 甲醇的重整技术较成熟,重整时温度较低300,目前一些燃料电池发动机系统的专业公司,已有商品化的燃料电池发动机系统,适合装配各种不同的车型。 1.2甲醇燃料的缺点(1) 以甲醇为燃料的燃料电池发动机系统因为增加了重整器、净化器和管道等,因此降低了其比能量。(2) 以甲醇为燃料的燃料电池发动机系统因为增加了重整器、净化器和管道等,使系统结构变得更复杂,对结构件的密封和耐振动的要求也更高。(3) 甲醇在重整过程中会产生CO2、CO/HC等有害气体,需要装置净化器使氢气纯化,防止CO对催化剂的毒害。在反应过程中有300的高温,需要有热管理系统进行管理并利用其热量。2.甲醇作为燃料的应
5、用形式甲醇是一种易燃易挥发的无色透明液体,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,其生产原料非常广泛,产品的运输、储存、分装加注和使用,与目前市场上所供应的燃机用汽油和柴油燃料特点极为相似。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醚和二甲醚等。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
6、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给汽车动力的电能。3.甲醇燃料的优势3.1使用甲醇燃料是减少环境污染的有效措施甲醇是国际上公认的清洁燃料。甲醇为含氧化合物,辛烷值高,燃烧充分,与石油类燃料相比,甲醇燃烧排放比石油燃烧所生成的有害物质明显降低,使用清洁甲醇燃料有利于减少尾气污染,提高空气质量。根据我们在省的实践证明,甲醇燃料的环保效果主要表现在：甲醇的汽化潜热高,燃料汽化时大量吸热而使得燃烧室最高温度较低,因而所排放的尾气中NOx含量降低；甲醇的C/H值较汽油小,且含有较高比例的氧,燃烧完全度较汽油的高,因而
7、尾气中的烃类及CO的含量相应较低。我们在省的研究表明,甲醇燃料汽车的排放不仅比汽油车好,甚至比压缩天然气和液化石油气汽车的排放也好。桑塔纳轿车使用M15甲醇汽油,CO和HC排放比使用93汽油分别降低23.2%和28.5%,面包车使用M15甲醇汽油,CO和HC排放比使用93汽油分别降低40%和36.7%；M15甲醇柴油在玉柴-YC6105发动机上使用,CO降低79.4%,NO降低31.3%,排烟度降低85.9%。据国家环保中心预测,20XX我国汽车尾气排放污染将占空气总量的64%,形势十分严峻,当务之急是及早采取相应措施预防和治理空气污染。大力推广使用清洁甲醚汽、柴油以减少汽车尾气污染,从而减少
8、和控制空气污染,有效提高空气质量,这是减少环境污染的有效措施。3.2发展甲醇燃料可以发挥我国资源优势,推动产业升级推广使用清洁甲醇汽、柴油不仅可以达到节约石油能源、减少尾气排放的目的,更重要的是通过建立完整的甲醇燃料生产系统,带动上下游产业发展。甲醇生产的原料主要是煤炭和秸秆,我国煤资源丰富,能够长期提供生产甲醇的主要原料,此外,作为农业大国,有大量农副产品秸秆。通过煤炭和秸秆加工提醇,大幅度提高原始资源的附加值,充分发挥地方资源优势,推动煤炭、农业和化工产业升级,增加相关就业机会和地方收入。通过推广清洁甲醇汽、柴油,可以带动如下相关产业发展：煤炭生产甲醇。1.52煤包括高硫低质煤可生产1t甲
9、醇。目前煤炭售价约200300元/t,燃料甲醇按现在市场售价2000-2200元/t,能使煤炭资源大幅增值,同时将高硫低质煤由工业废品改制成高级化工产品。助溶剂生产基地。助溶剂是清洁甲醇汽、柴油的核心技术产品,调配清洁甲醇汽、柴油需要添加助溶剂,在全国可以建许多甲醇燃料助溶剂的工厂。综上所述,在我国推广使用清洁甲醇燃料不仅能达到节约能源、促进环保的目的,还能带动相关产业发展,充分发挥地方资源优势,符合我国实际情况,意义十分重大而深远。3.3甲醇燃料与石化燃料比较的优势甲醇之所以能够作为汽车燃料,是由甲醇本身的性质特点决定了它的优势地位。其主要表现在以下几个方面：抗爆性好。甲醇的辛烷值大于110
10、,远高于普通汽油,因此与汽油混溶后,甲醇汽油辛烷值比同标号汽油提高35个单位,即90甲醇汽油的辛烷值单位在93以上,通常可以提高汽车发动机的压缩比,起到抗爆剂的作用,防止汽油机出现爆震现象。许多赛车使用甲醇燃料,就是因为热效率很高。理论混合气热效率高。甲醇的热值为19.9MJ/kg,只有汽油的1/2左右,但甲醇理论混合气的热效率却与汽油相当,这是甲醇能够成为汽车燃料的主要条件。以M15甲醇汽油为例,汽油里掺进15%的甲醇,混合燃料的热值有所降低,使发动机动力也有所下降,但经过提高热值的助溶剂复配后,明显提高了汽油的辛烷值,把90汽油提升为95清洁汽油。鹤岗市在使用基地生产的醇基燃料助溶增标剂后
11、,经检测,将90汽油提升到了99清洁汽油。M15混合燃料的弹筒热值为41.23MJ/kg,净热值为38MJ/kg,完全能够满足发动机的动力要求。省用大货车、油罐车试验,都得到了证实。着火限宽。汽油和甲醇的着火极限分别是1.4%6.7%和6.7%36.0%。甲醇的着火极限比汽油宽,因此甲醇燃料能够在较宽的混合气浓度围工作,不会因空燃比控制得不精确而导致烽火,保证发动机在更宽的混合气浓度围稳定工作,而且能使燃料燃烧更充分,这是改善排放和降低油耗的目的。推广成本低。甲醇的蒸汽压力比汽油压力小,比重高,比汽油不易挥发上浮,着火危险性小；甲醇有优良的传导性,可以减少静电产生的危险,意外火灾可能性小,其生
12、产、储存、运输和使用比石油燃料安全。甲醇燃料的凝点低,方便冬季使用。M15甲醇汽、柴油可以与成品汽、柴油混用,在不能加注M15甲醇燃料时,可以随时切换成品油,使用灵活、方便。另外,发动机改造和供应系统建设也是制约替代燃料推广应用的重要因素,如使用天然气、液化石油气等燃料都需要投入大量资金进行发动机改造和建设。使用高比例甲醇燃料或纯甲醇燃料也需要对发动机进行改造,但若合作中、低比例甲醇燃料,几乎不需要对发动机改造,也可以利用现有的燃料供应系统,原使用石油的机动车辆,除老、旧车和油箱特别脏的车辆需要清洗外,其他车辆无需进行清洗。因此,推广的成本很低,这是甲醇燃料推广应用的一个有利条件。3.4经济优
13、势乙醇燃料是以玉米、蔗糖等农作物为原料,采用生物发酵方法生产,具有可再生性,排放也优于汽、柴油。但生产1吨乙醇需要3吨以上的粮食,大规模生产乙醇需要大量的富余粮食。另一方面,乙醇的生产成本很高,据测算,按以3.5吨粮食生产1吨乙醇计算,在玉米价格952元/吨时,乙醇生产成本为3897元/吨。高昂的生产成本,导致乙醇燃料的市场竞争力脆弱。而乙醇燃料的发展依靠财政补贴,加重了地方政府的负担。更严重的瓶颈是产能制约。中国人均耕地很少,剩余粮食不可能很多。20XX,中国进口了1亿吨石油,如果把乙醇作为主要替代燃料,那意味着至少3亿吨以上的粮食。一句话,乙醇燃料的发展受到资源和成本的制约,不适合大规模替
14、代。燃料经济性是制约替代燃料推广应用的重要因素,甲醇燃料在经济性方面具有显著优势。目前我国汽油售价在4500元/t左右,而甲醇的生产成本仅为10001200元,市场售价为20002200元,甲醇的售价基本上是成品油的一半,比汽油低得多。即使考虑使用甲醇燃料时,燃料消耗率有增加的因素,使用甲醇汽油仍有一定经济效益。具体来看甲醇汽油市场价格比较：1吨M15甲醇汽油的比较,90汽油4500元/t,用汽油850kg,3825元；甲醇2200元/t用甲醇147.5kg,324.5元,助溶剂15000元,用助溶剂2.5kg,37.5元,M15甲醇汽油的价格为4187元/t,比成品油1t少313元。1吨M4
15、0甲醇汽油的比较：用90汽油600kg2700元；用甲醇393kg,865元,用助溶剂7kg,105元,M40甲醇汽油的价格为3670元/t,比成品油1t少830元。通过对比,可以看出了甲醇汽油的价格优势,其经济效益是显而易见的。目前,有的地方汽油已涨到5000元/t,汽油价格上涨的趋势还会继续,这样甲醇汽、柴油的利润会更大。4.甲醇燃料国外的应用进展4.1甲醇燃料国外应用进展 甲醇汽油作为甲醇燃料的主要形式,开发及应用在国外开始于二十世纪70年代的第二次石油危机,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研究开发。在70-80年代期间,德国
16、就推出了甲醇汽车,德国大众汽车公司还在中国推出M100甲醇汽车示车。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灵活燃料汽车FFV,这种车由燃料传感器识别成分,通过电脑提供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。日本对甲醇燃料的研究始于二十世纪80年代后期,进入90年代初期已有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。 4.2甲醇燃料国应用进展我国对甲醇燃料的研究起步于二十世纪70年代初期,六五期间,国家科委与交通部、省共同组织,在省进行了M15-M25甲醇燃料的研究实验,共有480辆货车参与了试验及示工作。在此期间建设了5个
