国家释放“煤制燃料”重大利好 甲醇汽车迎来发展新机遇

发布时间: 2021-09-18 作者:汽车氪

 

作者|李响

编辑|王鑫

来源|汽车预言家

 

9月15日,国家领导人在陕西省榆林市考察时强调,煤炭作为我国主体能源,要按照绿色低碳的发展方向,对标实现碳达峰、碳中和目标任务,立足国情、控制总量、兜住底线,有序减量替代,推进煤炭消费转型升级。

 

多家机构认为,这是双碳目标提出后,国家在煤炭资源综合利用方面提出的又一个产业发展指引。汽车预言家经过多方查询,目前煤制燃料就是指甲醇等一系列以煤为原料生产的能源或化工产品,这可能是甲醇燃料在交通领域中的重大利好消息。

 

随着煤基特种燃料、煤制燃料等概念的提出,汽车产业正形成动力技术多元化、多技术路线共存的发展格局。什么是煤制燃料?煤制燃料的核心产物都有什么?甲醇作为重要的煤制燃料有哪些用途?这些是外界最关心煤制燃料的关键问题。

 

 

 

 

 

为什么要发展煤制燃料

 

 

调研时,国家领导人强调,煤化工产业潜力巨大、大有前途,要提高煤炭作为化工原料的综合利用效能,促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展,把加强科技创新作为最紧迫任务,加快关键核心技术攻关,积极发展煤基特种燃料、煤基生物可降解材料等。

 

一直以来,煤、石油、天然气被视为世界三大能源原料,所谓煤制燃料,就是以煤为原料生产的各种能源或化工产品。通过煤炭气化、煤炭直接液化、煤炭高温炼焦、煤炭中低温热解等工艺过程得到气态、液态或固态产物。

 

传统煤化工的典型代表有煤炭炼焦、煤制合成氨、煤制甲醇、煤制电石-乙炔-聚氯乙烯等。现代煤化工的典型代表有煤直接液化、煤气化、费托合成、大型煤制甲醇、甲醇制烯烃、甲醇制芳烃、煤制乙二醇、煤制天然气等。

 

 

 

煤制甲醇路径

 

我国能源结构主要以煤炭为主,但需要注意的是,煤炭资源中40%以上是高硫煤,这些高硫劣质煤不适宜直接作为发电或工业燃料,但可用于生产甲醇,因此,在煤制燃料中,煤制甲醇成为国内煤炭转化中占比最高的版块之一,煤制甲醇产能占比已经高达71.25%。据统计,2020年中国甲醇产能9343.0万吨,产量6877.5万吨。

 

对此,天津大学校长、中国工程院院士金东寒多次强调:“我国是全球最大的甲醇生产国和使用国,产能和产量均超过全球的一半以上,不仅甲醇资源丰富,而且生产技术成熟、成本低,具备大规模生产供应能力。”

 

在他看来,甲醇和汽油、柴油一样,常温常压下是液体,运输和加注方便,其作为新兴能源能够替代传统石油基燃料,不仅有利于推动汽车产业高质量发展,而且因地制宜推广甲醇汽车还可以助力能源大省经济转型升级,推动相关产业链发展,发展环境友好型经济。以山西省为例,山西焦化总产能约1.4亿吨,可以制取绿色甲醇约1400万吨,消纳二氧化碳超1200万吨。

 

在采访中,原内燃机燃烧学国家重点实验室副主任姚春德向汽车预言家表示:“当前,电力系统发电所产生的排放量占我国总体碳排放量的41%。火力发电占到结构的71.2%。为应对双碳目标,施行能源多元化和动力多元化,利用低碳燃料才应是推动行业可持续发展的方向。其中,甲醇被称之为低碳燃料。我国甲醇生产技术较成熟,甲醇原料来源广泛,天然气、焦煤气、生物质等都可被用于制造甲醇。最为重要的是,二氧化碳也可作为甲醇的生产原料。就减排而言,甲醇无疑更具发展潜力。”

 

 

 

 

 

除驱动能源外,甲醇还是最好的制氢原料

 

 

在煤制燃料中,甲醇用途非常广泛,是很基础的有机化工原料和优质燃料。主要用于精细化工,塑料等领域,可用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品,也是农药和医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料,也加入汽油混合使用。

 

从国家规划与企业战略来看,电力、氢能、天然气已经成为战略级汽车能源。据研究测算,2030年实现道路交通碳达峰要求国内电动化汽车渗透率不低于30%、总保有量超过8000万辆,但对比我国已达3亿辆的传统燃油汽车保有量来说,降碳作用相对有限,这要求增量汽车动力形式需更加多元化。

 

但是目前,新能源技术路线发展不均衡,即便是纯电动车,依然存在续航、充电、安全的问题,而插电式混合动力存在节油率、部分地方推广受限的问题;氢燃料电池还面临技术、成本等难题。因此,引入甲醇燃料的必要性明显提升。

 

据机构测算,相比于汽油,甲醇汽车能够有效降低汽车尾气中有害气体的排放量。根据贵阳市机动车尾气监控中心数据,甲醇汽车大幅度能降低汽油车尾气三种主要污染物,碳氢化合物(HC)排放量降低80%、一氧化碳(CO)排放量降低59%、一氧化氮(NO)排放量降低95%。

 

 

 

 

与此同时,利用甲醇制氢的路线技术路线正在被全球企业广泛采纳。氢是体积能量密度最低的物质、也是最小的分子、最易泄漏、也拥有最宽爆炸范围,这些原因造成储氢运氢成本和基础设施投资高昂,以及高危险性。

 

相比传统的水电解制氢、天然气重整制氢、煤焦碳气化制氢的方式,甲醇制氢具有流程投资小、能耗低、无环境污染、储运方便等特点。

 

澳大利亚国家工程院外籍院士刘科指出:“1升液氢(需冷凝到零下253摄氏度)只有72克氢气,1升甲醇跟水反应可放出143克氢气,1升甲醇的产氢量是1升液氢的2倍。以甲醇为原料,将小型的甲醇重整制氢设备与燃料电池进行高度集成,氢气即产即用,可实现即时制氢发电。”

 

此外,通过甲醇制氢还能够有效利用已有补能站。根据测算,如果都以布局10000座站点计算,每天加注450辆车的液体燃料加注站建设运营成本约为20亿美元;每天充24辆车的充电站需投资830亿美元;每天30辆加注能力的小型氢气加注站成本则高达1.4万亿美元。

 

由于甲醇自身就是清洁的含氧液体燃料,同时拥有储运便捷、资源丰富、用途广泛等特点,绿色甲醇已经成为全球公认的碳中和必由之路。

 

 

 

 

 

甲醇汽车已在多地运营

 

 

正是看到了推广甲醇汽车的多重意义,国家在大力发展新能源汽车的同时,也开启了甲醇汽车的试点。

 

从2013年起,工信部牵头先后在山西、上海、陕西、贵州、甘肃5省市共10个城市,组织开展了甲醇汽车试点工作。试点中共有1024辆车参加,包括乘用车、厢式车和重型卡车,总行驶里程达1.84亿公里,采集了涉及甲醇汽车经济性、环保性、可靠性、安全性、适应性等5亿多条技术数据。

 

 

 

 

2019年3月,工业和信息化部、国家发改委、科技部等八部门联合发布《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》,提出重点在山西、陕西、贵州、甘肃等资源禀赋条件较好且具有甲醇汽车运行经验的地区,加快M100甲醇汽车的应用;鼓励在有条件地区的公务、出租、短途客运等领域使用甲醇汽车,鼓励在有条件地区的市政车辆、专线物流运输等领域使用甲醇商用车。

 

工信部甲醇汽车推广应用专家指导委员会秘书长魏安力表示:“甲醇是世界公认的清洁燃料,是可再生能源、绿色能源。”目前,燃用醇醚燃料的乘用车已正式被纳入新修订的《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》考核范围。生态环境部也打开了甲醇汽车公告申报端口,把甲醇汽车纳入国家汽车工业统一管理范畴。这不仅体现出政策在引导车用燃料和节能方式多元化的取向,也标志着甲醇汽车行业迎来新的发展契机。

 

 

 

 

在企业层面,作为在甲醇汽车赛道投入最多的整车企业,吉利先后开发了包括乘用车、商用车在内近20款甲醇燃料车型。吉利汽车的甲醇乘用车截至目前已规模化运行2.7万辆,总运行里程达到80亿公里,最高单车运行里程120万公里,在工信部甲醇汽车试点项目中,吉利投入的甲醇汽车占了试点总数的近90%。

 

 

 

 

就在今年上半年,吉利向市场投放了全新一代甲醇重卡系列产品,搭载甲醇国六发动机,涵盖普货、危化、自卸等多种车型,醇耗较国四机型优化10%,道路试验总里程达500万公里。

 

我国甲醇汽车先后突破了低温冷启动、耐甲醇材料开发、专用润滑油开发、专用添加剂开发、排放控制、甲醇电喷控制系统、甲醇发动机开发等多项关键技术。至此,在甲醇发动机与甲醇汽车方面,已具备完整的甲醇汽车自主知识产权。

 

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