基于甲醇燃料的新能源汽车的研究

2020-04-02

1 概述

随着经济的发展,能源,石油能源危机日趋严重,大自然留给人类的石油储量是有限的,并不是没有枯竭的可能。在若干年后还没有发现一种能完全代替传统燃料的新型能源,人类面临的问题是十分可怕的。其次是环境,全球的汽车尾气排放正在破坏臭氧层以及增加温室效应温度。这些化石能源的直接燃烧排放的二氧化碳已经达到了360亿吨,其中有一半已经沉浸在深海[1]。这对地球环境的影响是不可预估的。现今在各国已经有许多汽车发动机制造厂商已经把研究发展替代传统燃料的新能源燃料作为主要目标。全球范围内现在已经有各种替代燃料汽车,新型燃油汽车,燃气汽车,生物燃料汽车,电动汽车等等。作为21新世纪汽车的替代燃料,甲醇这个清洁能源已经是许多国家公认的一种最具有发展潜力的新兴能源。在论文中就此分析甲醇目前现状以及出现的问题,并且提出对中国目前甲醇产业发展的建议。

2 甲醇燃料的特性

甲醇是一种易溶于水、没有颜色的液体,它闻起来有刺激性味道,它有以下主要特征:易挥发、易燃而且含氧高、闪点高、辛烷值高。它是一种化工原料,也是一种燃料。甲醇作为燃料跟传统的柴汽油燃料相比较,它的优势极为明显,不但有其他传统柴汽油燃料无法相比的环保特性、以及充足的资源来供应,它的抗爆性能还好、燃烧后排放的尾气也没有黑烟,而且还达到全球各个国家对燃料发展的各项安全指标。

燃料甲醇与传统的柴汽油燃料相比优势主要有四个方面:经济性、动力性、清洁性和安全性。在经济性上,根据目前国内国外各种燃料的价格定价趋势,预计到2020年国产甲醇每一百公里能节约的成本大概为131元,与汽油、天燃气相比会分别低出30%10%,所以甲醇燃料的经济性更加显著。在动力性上,经过对天然气,柴汽油等各种不同能源为燃料的发动机动力相对比,甲醇发动机对于同类的天然气、柴汽油发动机在动力上也有显著地优点,功率最低上升了9%11%、扭矩升上了12%16%。在环保上,甲醇汽车的尾气排放物质只有6种,并且PM2.5的排放只有柴油的17%

3 甲醇汽车产业发展趋势

3.1 甲醇汽车的生产过程

与现在已经成熟的新能源以及传统燃料能源相比,我国的甲醇汽车产业总体发展情况还是属于尚未成熟。甲醇汽车产业链主要涉及政策法规、甲醇生产、燃料加注、汽车改装、整车生产、发动机配套等多个环节。只要这五个环节发展不受阻挡,那么甲醇汽车在今后的发展将是势在必得。甲醇汽车的生产一般包括政策法规相关文件,甲醇燃料的生产和处理,燃料的使用,甲醇汽车的生产和改造,用户体验使用。目前甲醇燃料加注站的数量还是很有限的。但是随着甲醇燃料汽车的开发以及政府的推广,甲醇汽车的数量在未来将会有爆发性的增长,甲醇汽车一般生产过程如图1所示。

3.2 发动机的制造

甲醇燃料发动机与传统的点燃式发动机区别不是很大,并且改造起来成本低廉,但是汽油与柴油相比较,改装原来的汽油发动机比改装柴油发动机相对来说简单,所以现在还是以改装传统汽油发动机为主。早在2015年年底吉利就开始计划年产甲醇发动机20万台。吉利集团在制造甲醇汽车这一方面是国内第一家被国家认可支持并且拥有自主研发甲醇汽车的公司,吉利集团研发甲醇汽车产业到2019年已经有14年了。经过这14年的努力研究,我国已经顺利的解决甲醇燃料对发动机以及各个零件的腐蚀问题,并且是整体的经济性能和排放指标做到了最好的标准,排放标准已经可以达到了欧V标准。

3.3 甲醇汽车的改造

甲醇汽车改装:在经过有关部门对甲醇汽车和天然气汽车改装后的各种情况相比较,得出的结论都是甲醇汽车改装后的影响很小、并且改装更方便。但是由于现在国内对车辆改装这一方面还没有做出明确的规定,所以现在各省各地的政策还没有实现统一,这也是影响改装甲醇汽车发展的原因之一,另一个原因是现在改装车没有统一的管理,并且市场竞争混乱,没有政府对改装厂商以及企业的监督,所以质量不敢有所保障,但是目前可以得出的结论就是改装甲醇汽车比改装天然气汽车更加方便,经济。甲醇乘用车和天然气乘用车的各种性能的对比如表1所示。

3.4 甲醇汽车的示范推广

甲醇这个新兴能源燃料不用较高的成本就可以改装现有的发动机来使用甲醇燃料或者甲醇和柴油混合燃料,而且甲醇燃料的价格更加经济,也不用添加尿素,就可以使排放物减少。所以只要是政府大力支持,全国大范围的推广甲醇燃料,使更多的老百姓认识甲醇了解甲醇,并且完善售后服务的话,相信甲醇可以打破柴油、汽油的垄断性。希望在大型重卡或者7座以上原来以柴油为燃料的大型汽车会更多的选择甲醇燃料。

目前我国甲醇汽车的推广以及普及率在山西、贵州在政府的领导下都处于领先水平。2006年国家863计划“M100甲醇代用燃料汽车区域化示范运行考核与应用”这个项目就交给了山西长治的第一汽车运输公司,这家汽车公司经过一系列的研究和改装后制造了125辆甲醇汽车,在得到投资者的融资后这家汽车公司又建设了一座M100甲醇加注站,这些车辆的日消耗甲醇达到了6000升。晋中市是吉利公司在全国第一个率先展开甲醇汽车运行的城市,早在2013年晋中市就已经右150辆的M100甲醇出租车在运行,这些车型统一的使用吉利英伦SC7 M100甲醇汽车,到现在2017年,甲醇出租车已经增加到了400辆,加注站已集资建造了4座。贵州贵阳作为重点的甲醇试点城市,早在2012年的时候已经有95M100甲醇出租车在运行,并且每年都会增加/改装甲醇汽车的数量达到了100辆。在政府的大力支持下,只要在未来甲醇燃料的加注站得到拓展,加注甲醇燃料就和加注汽油一样方便,甲醇汽车的发展前景将会一片光明。

4 甲醇汽车产业未来的发展

4.1 甲醇汽车产业面临的问题

首先甲醇汽车的有关政策没有实现真正的统一,其次配套设施、售后服务以及相关的合作不足建设足够数量的甲醇加注站,完善甲醇汽车的售后服务也是甲醇汽车全国示范推广运行的核心环节。因为之前美国甲醇推广失败的重大原因之一就是因为后期服务不足。目前甲醇加注站的建设途径有两个,一个是对现在正在使用的柴汽油加注站进行改造,这就涉及到了与柴汽油公司的合作问题,据统计,如果全国有5%的柴汽油加注站进行过改造,那么每年我国将降低柴汽油的消耗近400万吨,但是这就意味着柴汽油公司每年要损失50亿元。另外一种途径,就是重新建设甲醇加注站供使用,虽然单纯的建造甲醇加注站的经费不是很大,但投资大,耗时长,不能全国大范围的推广,只能小部分省市逐渐推广。

4.2 甲醇汽车产业发展的对策

目前环境保护、能源安全、人类可持续性发展等都是我们迫切需要解决的问题,所以现在研发出一种清洁、环保、节能可替代传统柴、汽油的燃料是车辆相关专业的主要任务。而甲醇刚好顺势而生,就是这种替代燃料。

加紧进行示范工作,将甲醇新能源汽车投放到实际试驾中,鼓励大家去了解和体验新能源汽车,实现数据透明化,改变人们对甲醇的误解。同时,加大推广甲醇公交车和甲醇出租车,并且将甲醇公交车用在城际公交上。还需充分利用各个地方的资源优势,减少运输成本也是控制甲醇价格的必要因素。

科学的树立甲醇汽车运行的商业模式对于甲醇汽车产业的发展也是极其重要。让投资者看到甲醇所带来的经济,得到群众的认可,才会吸引更多的投资者。同时增加甲醇加注站的数量,努力完善甲醇汽车的售后服务等多方面的商业问题。

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