中國質(zhì)量萬里行

　　整理/本刊記者 宿希強

　　混合動力汽車：最現(xiàn)實，可大面積推廣
　　比較現(xiàn)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(jié)能20%-40%，關(guān)鍵是它在制動、怠速時，發(fā)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(zhuǎn)換成適應(yīng)汽、柴油到各種替代燃料的動力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換，達到節(jié)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(yè)在汽車節(jié)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(yè)都有研發(fā)成果，預(yù)計近10年混合動力車在轎車和客車產(chǎn)業(yè)化普及方面將得到很大發(fā)展。
　　當(dāng)前國內(nèi)外混合動力汽車主要是內(nèi)燃機—電動機形式，排放可達國Ⅲ和國Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)，是目前國內(nèi)外技術(shù)逐漸成熟、逐步降低成本的節(jié)能和新能源主要發(fā)展方向之一；目前主要在轎車和大客車上發(fā)展混合動力汽車，在產(chǎn)業(yè)化過程中逐步降低成本、提高車輛可靠性。
　　國產(chǎn)自主研發(fā)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(guān)鍵是充電電池
　　用普通工業(yè)、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(guān)鍵的是充電電池。國內(nèi)外多年研究開發(fā)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(xù)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(fā)展的主要目標(biāo)，有可能成為節(jié)能減排、低價運行的城市汽車發(fā)展的主導(dǎo)方向之一。
　　近年來，國內(nèi)比亞迪公司在電池綜合性能開發(fā)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(xù)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(biāo)，這樣的成果將走在國際前沿的領(lǐng)先地位，為產(chǎn)業(yè)化開創(chuàng)新局面。

　　上圖是比亞迪自主研發(fā)并產(chǎn)業(yè)化的e6鐵電池純電動車，百公里耗能19度電，續(xù)駛里程300公里以上，是目前世界續(xù)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(shù)，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(shù)和經(jīng)濟運行水平，由于常態(tài)液化石油氣和壓縮天燃氣都是氣體，在具有壓力，液態(tài)條件下的儲、運、加氣等商業(yè)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(jīng)濟”的譯書，原來由美國著名有機化學(xué)家、諾貝爾化學(xué)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(lǐng)域面臨危機，“甲醇經(jīng)濟”概念是作為應(yīng)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(xiàn)實條件下，煤制甲醇比較現(xiàn)實，特別用高硫煤制甲醇，還可凈化出純度較高的工業(yè)用硫；焦?fàn)t氣、煤層氣、天然氣和小化肥聯(lián)產(chǎn)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(yè)、研究機構(gòu)、大學(xué)都在進行M15、M30、M40、M50、M85和M100甲醇車的開發(fā)、試驗和試運行；山西省現(xiàn)有1400多輛全甲醇M100出租車、大客車、中客車在商業(yè)運行；山西省在省范圍內(nèi)推廣普及M15甲醇汽車的運行。
　　太原理工大、東方發(fā)動機研究所和佳新公司、凈土公司、濰坊柴油機廠、江西發(fā)動機廠等企業(yè)合作，開發(fā)了469、468、R6B、698等全甲醇電噴發(fā)動機，壓縮比進行調(diào)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(yōu)于汽油機。
　　奇瑞、華普等汽車公司已開發(fā)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(chǎn)6102全甲醇發(fā)動機并開發(fā)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(zhuǎn)了1.5萬公里，運轉(zhuǎn)狀態(tài)很好；2010年4月，一汽靖燁發(fā)動機合資公司新開發(fā)的6110全甲醇發(fā)動機，已在一汽30噸卡車上匹配裝車，現(xiàn)在山西晉中試運行測試中。
　　在技術(shù)上已解決了甲醇汽車的冷啟動、熱氣阻、溶脹、腐蝕、非常規(guī)排放甲醛超標(biāo)、滲燒甲醇汽油的分層等問題，也規(guī)范了輸配、加注等商業(yè)營運中的問題。
　　在山東兗礦已投產(chǎn)的30萬噸/年系統(tǒng)中，用高硫煤制甲醇過程中可回收99.7%硫并在系統(tǒng)中把產(chǎn)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(shù)目前的最高水平。
　　甲醇飲用可致死和致盲，但在國內(nèi)外幾十年的化工、燃料行業(yè)按規(guī)程操作的大量連續(xù)運行中，未發(fā)現(xiàn)對人和環(huán)境的影響。
　　用高硫煤在一定的生產(chǎn)規(guī)模條件下，煤制甲醇的經(jīng)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(fā)過甲醇汽車，由于石油價格緩解未能大量產(chǎn)業(yè)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(biāo)準(zhǔn)。
　　國內(nèi)二甲醚汽車開發(fā)和二甲醚大量生產(chǎn)都還處于起步階段，其生產(chǎn)成本和汽車使用的經(jīng)濟性都比甲醇高。但常溫常壓下二甲醚呈氣態(tài)，輸、配、加注都需要專供系統(tǒng)，所以在產(chǎn)業(yè)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(zhàn)期間德國曾用直接法生產(chǎn)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(nèi)蒙用自主研發(fā)技術(shù)建100萬噸/年的示范工廠，已于2004年開工，2009年試運轉(zhuǎn)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(chǎn)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(jié)后再決定今后的產(chǎn)業(yè)化方向。
　　乙醇汽車：不會有大發(fā)展
　　乙醇由甘蔗、玉米及含纖維素農(nóng)作物發(fā)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(yōu)或接近。
　　巴西全國全部使用發(fā)展乙醇汽油已有近20年歷史，是世界惟一不供應(yīng)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(chǎn)乙醇，替代汽油量占全年總耗量的3%；目前國內(nèi)外正大力開發(fā)利用木材、木屑、木薯、甘蔗渣、甜高粱等生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(fā)展的條件。
　　生物柴油和生物質(zhì)能：產(chǎn)業(yè)化前的準(zhǔn)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(chǎn)生的可替代汽車燃油的油品；生物質(zhì)能是由農(nóng)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(chǎn)生的液態(tài)和氣態(tài)可燃物質(zhì)，是利用部分可再生能源材料代替汽柴油。
　　目前國內(nèi)對生物柴油和生物質(zhì)能產(chǎn)品都在研究階段，經(jīng)過了實驗室和中試階段，已有3000噸/年中試裝置在運轉(zhuǎn)，在已經(jīng)取得一定成果基礎(chǔ)上正進行產(chǎn)業(yè)化前的準(zhǔn)備階段。
　　燃料電池：有望成為本世紀中后期的主導(dǎo)方向
　　氫氣和空氣中的氧在常溫下通過高分子質(zhì)子膜（或電解質(zhì)）的催化作用生成電、熱和水的電池，理論上熱力學(xué)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(fā)展前景。
　　全球各主要工業(yè)化國家都非常重視各類燃料電池的研發(fā)和提高，目前要解決的最主要的問題是：①氫的經(jīng)濟來源、運輸、儲存；②質(zhì)子交換膜如何經(jīng)濟地大量產(chǎn)業(yè)化，目前只有美國杜邦公司一家能生產(chǎn)價格高昂的氟碳聚合物（Nafion）;③開發(fā)出質(zhì)子膜兩側(cè)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(nèi)外都在積極全力研發(fā)燃料電池，在解決好規(guī)模化產(chǎn)業(yè)經(jīng)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(dǎo)方向。
　　氫能：較長時間內(nèi)會處于研發(fā)階段
　　19世紀末，20世紀初歐洲一些科學(xué)家曾提出過“氫經(jīng)濟”的課題，氫氣能應(yīng)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(fā)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(jīng)濟性問題，有待在實踐中逐步解決，在今后較長時間內(nèi)應(yīng)該是積極研發(fā)，并逐步為氫氣產(chǎn)業(yè)化做好充分準(zhǔn)備。