車用替代燃料發(fā)展?fàn)顩r與前景

　　近年來，傳統(tǒng)能源供應(yīng)趨緊、溫室氣體減排壓力不斷增大，發(fā)展替代能源已成為世界共識。大力發(fā)展替代能源、改善能源結(jié)構(gòu)已成為保障我國能源安全的必然選擇。特別地，交通部門是今后能源需求增長最快的領(lǐng)域之一，發(fā)展車用替代燃料是推進(jìn)能源替代工程的重要組成部分。

　　1國際車用替代燃料發(fā)展趨勢

　　1交通部門發(fā)展車用替代燃料的迫切性日益增加。國際能源機(jī)構(gòu)IEA，2008預(yù)測，在沒有重大替代燃料技術(shù)突破的基準(zhǔn)情景下，2030年世界交通部門的能源消費和溫室氣體排放將分別比2006年增加9.44億toe和24億tCO2，分別占同期世界能源總消費增量的18%和溫室氣體總排放量的19%，屆時交通部門在世界石油總需求中的比重也將增加到57%。車用替代燃料得到了許多國家的政府推動和政策扶持。歐盟委員會在2007年發(fā)布的《能源技術(shù)戰(zhàn)略計劃》中提出要在今后通過開發(fā)推廣第二代生物燃料、混合動力技術(shù)和氫燃料來實現(xiàn)交通部門的低碳化，2008年初又提出2020年使可再生燃料主要是生物燃料滿足10%道路交通燃料需求的目標(biāo)。美國在2007年通過的《能源獨立和安全法案2007》中要求可再生燃料使用量在2022年達(dá)到360億gal約1.1億t，預(yù)計屆時將占美國車用燃料的22%。

　　2車用替代燃料的發(fā)展進(jìn)程逐步加快，途徑更加多樣。從技術(shù)角度看，車用石油燃料的替代途徑包括兩種：一種是以適應(yīng)現(xiàn)有車用內(nèi)燃機(jī)為導(dǎo)向、利用非石油資源生產(chǎn)的液、氣態(tài)碳?xì)淙剂系闹苯尤剂咸娲?；另一種是以革新車用發(fā)動機(jī)和動力系統(tǒng)為導(dǎo)向、節(jié)約或徹底擺脫碳?xì)淙剂系拈g接技術(shù)替代。預(yù)計在2030年前，傳統(tǒng)的車用動力燃料技術(shù)體系仍將在道路交通體系中占據(jù)主流位置，使得車用燃?xì)?、生物液體燃料、煤基和天然氣基合成燃料等直接燃料替代成為車用燃料替代的主要選擇。隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的進(jìn)步，采用新型動力系統(tǒng)的新能源汽車也在傳統(tǒng)燃料替代之外開辟了重要途徑，主要包括油電混合動力車、純電動汽車以及氫燃料電池車。按照相應(yīng)的原料和技術(shù)特點，各種替代燃料具有不同的節(jié)能減排效益，現(xiàn)處于不同的發(fā)展階段。

　　3天然氣汽車是目前推廣條件最成熟的清潔汽車。過去十幾年來，日趨成熟的天然氣汽車技術(shù)、相對較低的天然氣價格和顯著的污染物減排效果推動了天然氣汽車保有量的快速增加。近幾年世界天然氣汽車保有量年均增長率超過30%，而亞太地區(qū)增長率達(dá)到50%。截止到2008年3月，世界天然氣汽車總量超過850萬輛，其中大約75%分布在阿根廷、巴基斯坦、巴西、印度和伊朗等5個國家。據(jù)統(tǒng)計，在相同的當(dāng)量熱值條件下，世界各國天然氣的價格大約為汽、柴油的30%～60%。作為技術(shù)成熟、資源豐富的清潔替代燃料，車用天然氣具有較大的增長潛力，但是其未來發(fā)展前景從根本上取決于天然氣對石油燃料的比價關(guān)系。

　　4生物燃料已成為車用替代燃料的最重要發(fā)展方向之一，正在醞釀技術(shù)和產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型。目前已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展的生物燃料主要包括利用玉米、甘蔗、植物油等傳統(tǒng)糧糖油原料生產(chǎn)的燃料乙醇和生物柴油，通常被稱為第一代生物燃料或傳統(tǒng)生物燃料。2007年，世界主要國家的燃料乙醇和生物柴油產(chǎn)量分別達(dá)到約4000萬t和880萬t。近年來，國際社會日益重視發(fā)展以農(nóng)林業(yè)廢棄物、非糧能源植物、富油微藻等為原料的第二代生物燃料技術(shù)，主要是纖維素乙醇丁醇、加氫生物柴油HVO、生物質(zhì)費托合成燃料BTL、合成醇醚燃料生物甲醇和二甲醚以及氫燃料等。中國和印度等一些國家目前還積極發(fā)展以甜高粱莖稈、麻瘋樹果實等非食用糧糖油植物為原料的燃料乙醇和生物柴油技術(shù)；鑒于這些生物燃料的技術(shù)成熟度介于傳統(tǒng)生物燃料和第二代生物燃料技術(shù)之間，有時也被稱為第1.5代生物燃料。大部分研究顯示，傳統(tǒng)生物燃料在全生命周期內(nèi)的化石能源替代率和溫室氣體減排率大約為20%～60%，第二代生物燃料則提高到50%～90%。因此，從資源潛力和能源環(huán)境效益角度看，第二代生物燃料被普遍視為未來的主要發(fā)展方向。國際能源機(jī)構(gòu)IEA，2007預(yù)測，如果實現(xiàn)了第二代生物燃料的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，2030年全球生物燃料使用量將達(dá)到3.3億toe。但是，第二代生物燃料的大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用在技術(shù)突破、成本下降以及最優(yōu)技術(shù)產(chǎn)品路線選擇等方面仍然存在不容忽視的不確定性。

　　5煤基合成燃料發(fā)展緩慢，天然氣基合成燃料開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。在國際上，煤基和天然氣基合成燃料生產(chǎn)技術(shù)都已趨于成熟。但是，由于煤基合成燃料在生產(chǎn)使用過程中的C02排放強(qiáng)度比汽、柴油等石油燃料高1～2倍，所以在國際范圍上并沒有成為重要發(fā)展方向。目前全世界除南非和中國外，其他國家并沒有啟動煤制油CTL項目。天然氣合成油技術(shù)GTL既可以高效開發(fā)利用分散的小規(guī)模天然氣田，又能提供超清潔的汽車燃料，近年在經(jīng)濟(jì)和環(huán)保因素驅(qū)動下明顯升溫。目前全球已建成了3個商業(yè)化氣制油項目。國際能源機(jī)構(gòu)預(yù)計，全球天然氣合成油產(chǎn)量將繼續(xù)大幅增加，但有賴于進(jìn)一步提高能源轉(zhuǎn)換效率、降低生產(chǎn)成本、提升與液化天然氣LNG的競爭力。

　　6新能源汽車技術(shù)進(jìn)展加快，但性能和經(jīng)濟(jì)性有待提高。近年來隨著鎳氫電池和鋰離子電池技術(shù)的顯著進(jìn)展，電動車EV已逐步成為近中期的重要技術(shù)選項，但仍需要進(jìn)一步克服行車?yán)锍潭獭恿涂煽啃缘?、成本偏高等障礙。油電混合動力車HEV可顯著提高燃油經(jīng)濟(jì)性，在城市交通路況下的節(jié)油率可達(dá)20%～40%，目前在歐美已進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展階段和主流汽車市場。插電式混合動力車PHEV綜合了油電混合動力車和純電動汽車兩者優(yōu)勢，已處于產(chǎn)業(yè)化前期階段，將為未來純電動汽車的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。氫燃料電池車FCV具有發(fā)動機(jī)能源轉(zhuǎn)換效率高、沒有尾氣污染物和C02排放等優(yōu)點，被許多人視為最有發(fā)展前途的清潔汽車技術(shù)解決方案。但氫燃料電池車的大規(guī)模應(yīng)用有賴于實現(xiàn)低成本的低碳制氫技術(shù)即可再生能源和核能制氫技術(shù)、高能量密度儲氫技術(shù)、長壽命高效燃料電池技術(shù)的重大突破，以及完善的加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施。

　　綜合來看，各種車用替代燃料將在技術(shù)革新、政策扶持和市場競爭的推動下實現(xiàn)重大技術(shù)突破和快速發(fā)展。預(yù)計油電混合動力車和電動汽車將來主要用于中短途交通，生物燃料和可再生氫燃料未來將成為重型卡車、航運和航空等長途交通工具的最經(jīng)濟(jì)可行的替代燃料，而插電式混合動力車將在中間市場發(fā)揮最大作用。

　　2我國發(fā)展替代能源和車用替代燃料的政策

　　我國確立了“以可再生能源替代化石能源，以新能源替代傳統(tǒng)能源、以優(yōu)勢能源替代稀缺能源”的替代能源發(fā)展總體戰(zhàn)略，并將重點確定為發(fā)展多元化車用替代燃料。

　　1鼓勵推廣應(yīng)用天然氣汽車。1999年啟動的“空氣凈化工程清潔汽車行動”和2006年啟動的“節(jié)能與新能源汽車”高科技計劃中都支持研發(fā)和推廣使用天然氣汽車。2007年8月，國家發(fā)展和改革委員會頒布的《天然氣利用政策》規(guī)定，天然氣汽車尤其是雙燃料汽車是優(yōu)先類天然氣利用方式。

　　2積極發(fā)展車用生物燃料。“十五”期間，我國出臺了生產(chǎn)陳化糧燃料乙醇生產(chǎn)和開展車用乙醇汽油試點的扶持政策?！笆晃濉逼陂g，我國開始推動生物液體燃料產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向利用非糧原料?！犊稍偕茉粗虚L期發(fā)展規(guī)劃》提出根據(jù)我國土地資源和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點，合理利用非糧生物質(zhì)原料生產(chǎn)燃料乙醇和生物柴油，到2020年，生物燃料乙醇年利用量達(dá)到1000萬t，生物柴油年利用量達(dá)到200萬t，總計年替代約1000萬t成品油。

　　3引導(dǎo)煤制油等煤基燃料有序發(fā)展，集中力量建立技術(shù)儲備。2008年8月，國家發(fā)展和改革委員會發(fā)出通知指出，目前我國煤制油仍處于示范工程建設(shè)階段，不能一哄而起、全面鋪開，應(yīng)堅持通過煤制油示范工程建設(shè)，全面分析論證，確定適合我國國情的煤制油技術(shù)發(fā)展主導(dǎo)路線，在總結(jié)成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上再確定下一步工作。

　　4大力研發(fā)示范新能源汽車，穩(wěn)步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化工作。發(fā)展新能源汽車已被視為實現(xiàn)能源環(huán)境目標(biāo)的重要途徑和提升我國汽車產(chǎn)業(yè)競爭力的突破點?！笆濉币詠恚萍疾吭O(shè)立了電動汽車重大科技專項，支持國內(nèi)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)重點開發(fā)純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車。國家發(fā)展和改革委員會于2007年10月頒布了《新能源汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入管理規(guī)則》，并陸續(xù)把一批國產(chǎn)新能源汽車納入了《車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品目錄》，準(zhǔn)許開展批量生產(chǎn)。

　　3我國車用替代燃料的發(fā)展?fàn)顩r

　　1天然氣汽車進(jìn)入快速發(fā)展期。截止到2007年底，全國已有30個省市、自治區(qū)的80多個城市推廣天然氣汽車，建成天然氣站555座，主要集中在氣源地附近。目前，我國已初步建立了完整的天然氣汽車產(chǎn)業(yè)鏈，2007年全國天然氣汽車產(chǎn)量達(dá)到5.7萬輛，尾氣排放已達(dá)歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)正在研發(fā)符合歐IV排放標(biāo)準(zhǔn)的天然氣汽車，預(yù)計2010年前可投放市場。

　　2車用生物液體燃料開發(fā)得到重視，非糧生物液體燃料成為根本方向。我國在“十五”期間建成了總產(chǎn)能為132萬t的4家陳化糧燃料乙醇企業(yè)，在9個省市推廣使用乙醇含量為10%的車用乙醇汽油E10。“十一五”以來，我國政府明確要求轉(zhuǎn)向發(fā)展非糧生物液體燃料，一批民營企業(yè)和國有企業(yè)積極投身非糧生物液體燃料產(chǎn)業(yè)，加大了技術(shù)研發(fā)、原料基地和生產(chǎn)項目建設(shè)力度。目前，我國利用薯類、甜高梁、小桐子等非糧作物、植物生產(chǎn)燃料乙醇和生物柴油的技術(shù)已進(jìn)入項目示范階段。廣西于2007年建成了年產(chǎn)20萬t乙醇的木薯乙醇項目。纖維素乙醇燃料、生物質(zhì)費托合成柴油燃料BTL、加氫生物柴油HVO、藻類生物柴油等第2代生物柴油技術(shù)目前尚處于技術(shù)研發(fā)階段?？傮w上看，我國生物液體燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍需克服如下挑戰(zhàn)：一是原料資源基礎(chǔ)仍然薄弱；二是技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平不高；三是缺乏足夠強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)競爭力和抗風(fēng)險能力。

　　3煤基合成燃料開發(fā)取得進(jìn)展，但仍然面臨環(huán)境威脅和技術(shù)瓶頸等制約因素。我國已形成比較成熟的煤制甲醇和二甲醚生產(chǎn)技術(shù)，也在部分地區(qū)開展了車用甲醇示范工作，已開始了二甲醚車示范運行，但分別由于環(huán)境風(fēng)險和發(fā)動機(jī)燃料供給儲運技術(shù)障礙而難以實現(xiàn)大規(guī)模推廣。煤制油技術(shù)示范項目建設(shè)正在穩(wěn)步推進(jìn)。2008年，神華集團(tuán)煤直接液化項目已建成首條生產(chǎn)線。但是，煤制油在根本上仍存在C02排放強(qiáng)度高、能耗水耗高、投資大、周期長等制約因素，在近中期還需克服技術(shù)工藝不成熟、工程放大風(fēng)險等問題。

　　4新能源汽車開發(fā)進(jìn)展加快，但與實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化有一定距離。在2008年北京奧運會期間，我國汽車企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)提供了自主研發(fā)的一批電池汽車、混合動力客車、轎車、燃料電池轎車等各種新能源汽車為奧運會服務(wù)。科技部于2008年提出“十城千輛”新能源車示范運行計劃，擬連續(xù)3年在國內(nèi)10個以上有條件的大城市進(jìn)行混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車以及能源供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模運行示范，使我國到2010年節(jié)能與新能源汽車的規(guī)模達(dá)到1萬輛。但是，目前我國新能源汽車發(fā)展還存在技術(shù)成熟度不夠、關(guān)鍵零部件配套缺乏、可靠性和生產(chǎn)一致性差、市場導(dǎo)入期的成本較高等障礙，使得新能源汽車距離規(guī)?；慨a(chǎn)和廣泛使用尚有一定距離。

　　4我國車用替代燃發(fā)展前景料

　　總體來看，我國車用替代燃料仍處于早期發(fā)展階段，正在政策扶持下推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程，已呈現(xiàn)出發(fā)展進(jìn)程逐步加快、技術(shù)路徑多元化、市場份額持續(xù)擴(kuò)大的趨勢。

　　1多元化發(fā)展是我國車用替代燃料開發(fā)進(jìn)程的必然路徑。從資源保障能力上看，目前非常規(guī)石油資源、生物質(zhì)資源、煤炭資源都有規(guī)?；_發(fā)潛力；但從遠(yuǎn)期看，我國上述任何一種替代能源若以億噸級的規(guī)模進(jìn)行開發(fā)都可能遭遇不同程度的資源瓶頸和壓力；從技術(shù)角度看，非糧生物質(zhì)液體燃料、煤基液體燃料、新能源汽車都還有待于加快產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、明顯提高和充分展示能源環(huán)境效益；從經(jīng)濟(jì)性上看，大多數(shù)石油替代能源的生產(chǎn)成本目前既未達(dá)到能與常規(guī)石油燃料展開大規(guī)模競爭的水平，也并不具備足夠抵御國際油價寬幅振蕩所導(dǎo)致的市場風(fēng)險的能力。因此，多元化發(fā)展將是我國車用燃料替代戰(zhàn)略進(jìn)程的必然路徑。

　　2各類替代燃料發(fā)展進(jìn)程將呈現(xiàn)并行遞進(jìn)的態(tài)勢。積極的能源經(jīng)濟(jì)扶持政策和日益嚴(yán)格的環(huán)境政策將是車用替代燃料發(fā)展的關(guān)鍵促進(jìn)因素；技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化條件的成熟度差異，以及國際原油市場以及逐步一體化的天然氣市場的供需形勢和價格走勢將高度影響車用替代燃料進(jìn)程。在近期，技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化條件相對成熟、具有明顯節(jié)能減排效果、與現(xiàn)有發(fā)動機(jī)和基礎(chǔ)設(shè)施兼容性好的低碳高效替代燃料可望率先擴(kuò)大生產(chǎn)使用規(guī)模，包括天然氣汽車、第1.5代非糧生物燃料、油電混合動力車。在中長期，隨著國際石油價格大幅回升、替代燃料技術(shù)快速進(jìn)步、國內(nèi)能源稅和溫室氣體排放權(quán)制度的建立健全，清潔替代燃料和新能源汽車將進(jìn)入快速發(fā)展階段，節(jié)能減排效果更加明顯的第二代生物燃料和純電動汽車可望加快商業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。在長遠(yuǎn)期，隨著各種清潔替代燃料技術(shù)的日趨成熟，其中溫室氣體減排潛力最大和資源保障程度較高的技術(shù)途徑將得到更多支持和更快發(fā)展，預(yù)計主要是純電動車以及插電式混合動力車、第二代生物燃料、以及可能的基于低碳制氫技術(shù)的氫燃料電池車。

　　3天然氣汽車使用量將繼續(xù)增加，但其發(fā)展會受到區(qū)域和價格等方面的制約。天然氣資源開發(fā)和輸送工程建設(shè)的快速進(jìn)展，以及天然氣利用政策的支持，將為天然氣汽車的繼續(xù)發(fā)展提供資源和政策保障。預(yù)計天然氣汽車的推廣應(yīng)用區(qū)域主要是天然氣資源豐富地區(qū)和輸送接受工程周邊地區(qū)，主要推廣應(yīng)用領(lǐng)域仍是公交汽車和出租車。但是，隨著國內(nèi)外天然氣市場需求日益增加、我國資源性產(chǎn)品價格改革進(jìn)程的推進(jìn)、天然氣市場價格的逐步攀升，預(yù)計車用天然氣的成本優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)驅(qū)動力在中長期將逐步弱化，從而制約車用天然氣的進(jìn)一步擴(kuò)大推廣應(yīng)用。

　　4生物液體燃料產(chǎn)業(yè)化水平有望進(jìn)一步提升，1.5代生物燃料將成近中期主流。近期通過收集利用廢糖蜜和廢油脂可年產(chǎn)數(shù)百萬噸級燃料乙醇和生物柴油；近中期通過推廣良種良法和開發(fā)邊際土地，種植甜高粱、薯類和油料林等，預(yù)計可年產(chǎn)上千萬噸燃料乙醇和數(shù)百萬噸生物柴油；在中長期，隨著第2代生物燃料技術(shù)的成熟，可望利用農(nóng)作物秸稈和林業(yè)生物質(zhì)資源等年產(chǎn)數(shù)千萬噸生物液體燃料。

　　5煤基合成燃料將成為重要替代燃料技術(shù)儲備，以保障液體燃料供應(yīng)安全。在相當(dāng)長的一段時間里，煤炭將是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展所依靠的基礎(chǔ)能源；開發(fā)應(yīng)用煤基替代燃料將是較長一段時間內(nèi)發(fā)展替代燃料的重要技術(shù)選項。但是，考慮到資源環(huán)境壓力，我國發(fā)展煤基合成燃料的任務(wù)仍將以技術(shù)儲備為主，繼續(xù)延續(xù)目前既定政策，有序建成投產(chǎn)若干百萬噸級煤制油示范項目。

　　6新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將加快，并率先在公共部門、公交和特殊領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。在示范車輛和基礎(chǔ)設(shè)施的帶動下，我國新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化發(fā)展進(jìn)程可望進(jìn)一步加快，并將首先在公共部門、公交和特殊領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)推廣應(yīng)用，在具備足夠競爭力和基礎(chǔ)設(shè)施條件后可推廣至大眾交通領(lǐng)域。

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