中國質量萬里行

　　整理/本刊記者 宿希強

　　混合動力汽車：最現實，可大面積推廣
　　比較現實的，在全球角度看可以大面積推廣的，首先是混合動力，它節能20%-40%，關鍵是它在制動、怠速時，發動機能量消耗低，適合堵車嚴重的城市。排放各方面都比較好，缺點就是貴一些。
　　混合動力汽車的原理是，通過換用不同的輔助動力轉換成適應汽、柴油到各種替代燃料的動力轉化裝置，形成油—電、氣—電、甲醇—電、二甲醚—電、乙醇—電等各種不同動力的轉換，達到節能和提高排放水平的效果。
　　混合動力汽車是全球各汽車企業在汽車節能減排主攻方向之一，今年上海汽車展會上幾乎所有參展整車企業都有研發成果，預計近10年混合動力車在轎車和客車產業化普及方面將得到很大發展。
　　當前國內外混合動力汽車主要是內燃機—電動機形式，排放可達國Ⅲ和國Ⅳ標準，是目前國內外技術逐漸成熟、逐步降低成本的節能和新能源主要發展方向之一；目前主要在轎車和大客車上發展混合動力汽車，在產業化過程中逐步降低成本、提高車輛可靠性。
　　國產自主研發的部分混合動力車我認為有代表性的有：1.奇瑞A3柴—電混合動力車；2.比亞迪雙模F3DM混合動力車；3.一汽奔騰B50Plug-in混合動力車；4.一汽解放牌混合動力城市客車。
　　純電動汽車：關鍵是充電電池
　　用普通工業、民用電源充電的純電動汽車是一種理想的動力汽車。
　　純電動汽車最關鍵的是充電電池。國內外多年研究開發都主要在解決電池的壽命、重量、體積、價格、充電時間、充電裝置、續航里程、電池報廢處理等問題上下功夫。電動汽車已列入國家重點鼓勵發展的主要目標，有可能成為節能減排、低價運行的城市汽車發展的主導方向之一。
　　近年來，國內比亞迪公司在電池綜合性能開發上有重大的突破，解決了電動轎車價格和普通汽車相近、電池壽命、快速充電、續航里程等一系列重大問題。
　　比亞迪在轎車整車上也解決了最高車速、加速時間、爬坡度、制動距離等整車性能和普通汽車相近的指標，這樣的成果將走在國際前沿的領先地位，為產業化開創新局面。

　　上圖是比亞迪自主研發并產業化的e6鐵電池純電動車，百公里耗能19度電，續駛里程300公里以上，是目前世界續駛里程較長的純電動轎車之一。
　　LPG、CNG汽車：替代性力量
　　LPG、CNG汽車已具成熟的技術，在資源和加氣站方便的條件下逐步推廣也是汽車燃料多元化方向之一，可以提高排放技術和經濟運行水平，由于常態液化石油氣和壓縮天燃氣都是氣體，在具有壓力，液態條件下的儲、運、加氣等商業運行中都需要較大的投資，而天然氣資源也是有限的，它只是替代汽車燃料多元化的一個分支。
　　甲醇燃料汽車：最符合國情
　　2007年7月，北京出版了一本“跨越油氣時代：甲醇經濟”的譯書，原來由美國著名有機化學家、諾貝爾化學獎得主喬治·奧拉于2006年出版的專著。
　　石油既是主要能源，又是核心化工原料，隨著石油資源減少，能源和化工兩個領域面臨危機，“甲醇經濟”概念是作為應對油氣時代后解決能源、化工問題的新的可行途徑。
　　在我國能源資源現實條件下，煤制甲醇比較現實，特別用高硫煤制甲醇，還可凈化出純度較高的工業用硫；焦爐氣、煤層氣、天然氣和小化肥聯產都可制取甲醇，價格便宜。
　　近10多年山西、陜西、四川、河南、山東、浙江、貴州、黑龍江、寧夏、江蘇等省的企業、研究機構、大學都在進行M15、M30、M40、M50、M85和M100甲醇車的開發、試驗和試運行；山西省現有1400多輛全甲醇M100出租車、大客車、中客車在商業運行；山西省在省范圍內推廣普及M15甲醇汽車的運行。
　　太原理工大、東方發動機研究所和佳新公司、凈土公司、濰坊柴油機廠、江西發動機廠等企業合作，開發了469、468、R6B、698等全甲醇電噴發動機，壓縮比進行調整，汽油和甲醇的耗量達到1：1.3—1.5的替代比、排放可達國Ⅳ、國Ⅲ，動力性優于汽油機。
　　奇瑞、華普等汽車公司已開發了靈活燃料汽車，替代比可達1：1.6，排放可達國Ⅲ、國Ⅳ。一汽和山西靖燁公司合資生產6102全甲醇發動機并開發替代柴油的16噸自卸車，第一批2輛已在山西進行拉煤試車中，兩輛拉煤王甲醇自卸車已各運轉了1.5萬公里，運轉狀態很好；2010年4月，一汽靖燁發動機合資公司新開發的6110全甲醇發動機，已在一汽30噸卡車上匹配裝車，現在山西晉中試運行測試中。
　　在技術上已解決了甲醇汽車的冷啟動、熱氣阻、溶脹、腐蝕、非常規排放甲醛超標、滲燒甲醇汽油的分層等問題，也規范了輸配、加注等商業營運中的問題。
　　在山東兗礦已投產的30萬噸/年系統中，用高硫煤制甲醇過程中可回收99.7%硫并在系統中把產生的CO2的42.3%回收制醋酸和尿素（并擬逐步提高CO2回收率）。這是全球煤化工技術目前的最高水平。
　　甲醇飲用可致死和致盲，但在國內外幾十年的化工、燃料行業按規程操作的大量連續運行中，未發現對人和環境的影響。
　　用高硫煤在一定的生產規模條件下，煤制甲醇的經濟性在石油40美元/桶時仍有很強的競爭性。
　　德國、美國在上次石油危機時都曾開發過甲醇汽車，由于石油價格緩解未能大量產業化。
　　二甲醚燃料汽車：起步階段
　　甲醇脫水即二甲醚，是柴油機的理想替代燃料。清潔排放，可達國Ⅳ標準。
　　國內二甲醚汽車開發和二甲醚大量生產都還處于起步階段，其生產成本和汽車使用的經濟性都比甲醇高。但常溫常壓下二甲醚呈氣態，輸、配、加注都需要專供系統，所以在產業化前還需對汽車專用柴油機供油系、高壓共軌系等進行匹配。
　　煤制油：有待試點
　　煤制油是指由煤直接液化法和間接液化法合成汽、柴油，二戰期間德國曾用直接法生產過油品，達到423萬噸/年，南非、美國用間接液化法建示范性工廠。我國神華集團在內蒙用自主研發技術建100萬噸/年的示范工廠，已于2004年開工，2009年試運轉后擬再改進提高。
　　煤制油缺點是單耗高，3〜4.5噸煤/噸油；水耗也較高，12噸水/噸油以上；生產場占地面積較多；投資較高。
　　煤制油在我國剛處于起始摸索階段，有待示范工程試點總結后再決定今后的產業化方向。
　　乙醇汽車：不會有大發展
　　乙醇由甘蔗、玉米及含纖維素農作物發酵制成，是理想的可再生的清潔能源，以純乙醇、乙醇汽油（E10—E22）和混合燃料（乙醇60%+甲醇30%+汽油7%）等三種配比供汽車燃料。其主要性能、排放和汽油相比稍優或接近。
　　巴西全國全部使用發展乙醇汽油已有近20年歷史，是世界惟一不供應純汽油的國家；美國推廣E10—E80乙醇汽油多年，全美有500萬輛靈活燃料汽車（FFV），耗乙醇超過2000萬噸/年，2007年用20%的玉米生產乙醇，替代汽油量占全年總耗量的3%；目前國內外正大力開發利用木材、木屑、木薯、甘蔗渣、甜高粱等生產的乙醇，英國、荷蘭、德國、南非、泰國、奧地利在積極推廣乙醇汽油替代工作。
　　中國已有9個省推廣乙醇汽油（E10），年用乙醇量約130萬噸，成本為6000元/噸左右。國家為乙醇生產廠補助1500〜2300元/噸，平均每噸乙醇耗糧為3.8噸。
　　中國是13億人口的大國，用糧食生產的乙醇，以及乙醇原料和糧食作物爭地在中國都是不可取的。所以乙醇作為汽車燃料在中國不會有大發展的條件。
　　生物柴油和生物質能：產業化前的準備階段
　　生物柴油是從油料作物或廢棄油脂中通過酯交換過程產生的可替代汽車燃油的油品；生物質能是由農作物廢料、秸稈、稻谷殼、花生皮等，混合部分廢橡膠、廢輪胎、廢電纜皮等有機物在添加劑和一定溫度及壓力作用下產生的液態和氣態可燃物質，是利用部分可再生能源材料代替汽柴油。
　　目前國內對生物柴油和生物質能產品都在研究階段，經過了實驗室和中試階段，已有3000噸/年中試裝置在運轉，在已經取得一定成果基礎上正進行產業化前的準備階段。
　　燃料電池：有望成為本世紀中后期的主導方向
　　氫氣和空氣中的氧在常溫下通過高分子質子膜（或電解質）的催化作用生成電、熱和水的電池，理論上熱力學效率可達93%，是目前人類效率最高的清潔能源裝置，具有廣闊的發展前景。
　　全球各主要工業化國家都非常重視各類燃料電池的研發和提高，目前要解決的最主要的問題是：①氫的經濟來源、運輸、儲存；②質子交換膜如何經濟地大量產業化，目前只有美國杜邦公司一家能生產價格高昂的氟碳聚合物（Nafion）;③開發出質子膜兩側的含鉑催化劑的低價代品；④解決好燃料電池使用中的安全運行問題。
　　國內外都在積極全力研發燃料電池，在解決好規模化產業經濟運行中的一些問題后，有可能成為本世紀中后期汽車新能源的主導方向。
　　氫能：較長時間內會處于研發階段
　　19世紀末，20世紀初歐洲一些科學家曾提出過“氫經濟”的課題，氫氣能應用于飛艇，也曾引起汽車界的興趣，由于1937年興登堡號飛艇大火以及隨后石油、天然氣價格大幅下降，氫燃料的研發才逐漸收縮。近期，氫作為交通工具的能源，又引起工程界的重視。
　　氫作為燃料是一種清潔的地球上取之不盡的能源，但其獲取、運輸、儲存及動力裝置等方面存在大量安全、經濟性問題，有待在實踐中逐步解決，在今后較長時間內應該是積極研發，并逐步為氫氣產業化做好充分準備。