发展更清洁替代燃料 是世界车用燃料发展的总趋势

目前世界汽车保有量约8亿辆，预计到2020年全球汽车保有量将达到12亿辆。国际能源机构的统计数据表明，2001年全球57%的石油消费在交通领域，预计到2020年交通用油占全球石油总消耗的62%以上。为此，全球已达成共识，交通能源转型势在必行。另外，减少排气污染、净化环境已成为车用燃料发展的大方向。以欧盟为例，欧盟15国制定的“汽车-油料发展规划”，要求1995～2020年间，道路运输排放的7种主要污染物（CO、NOX、VOC、苯、柴油颗粒物质PM、CO2、SO2等）要大大降低，除CO2外，其他各种污染物要由1995年相对值为100降低到2010年平均相对值为25、2020年平均相对值为10。我国汽车保有量现在已超过3000万辆，主要集中在经济发达地区或中心城市，汽车废气排放已成为城市大气污染的主要来源；同时，我国的石油资源严重不足，在未来30年内，我国汽车还将大量增加，大气环境污染、能源短缺问题将更为严重。目前石油替代产品主要包括四大类：气体燃料(天然气、液化气、氢气)、合成燃料(煤制油、天然气合成油)、醇醚类燃料(甲醇、二甲醚、乙醇)、生物质产品(生物质气化、生物柴油)。以上各种代用燃料均处于不同的应用和发展阶段。甲醇和二甲醚是开发中的清洁燃料，甲醇分子量32，含氧量为50%，所要求的空燃比低，只有6.4（汽油为14.8），空燃混合气的热值与汽油热值很接近（2656／2786）。二甲醚分子量46，含氧量为35%，空燃比为9，其空燃混合气热值比柴油的热值高（3067／2911）。甲醇的辛烷值高达110左右，抗爆性好，二甲醚的十六烷值为60（比一般柴油高很多），这都能提高其动力性，降低排放和能耗。甲醇和二甲醚燃料的性质和燃烧性能也决定了它们比汽柴油燃料更加清洁，排放指标优于汽柴油。在无净化器情况下，二甲醚燃料的常规排放量基本可达欧Ⅲ标准，甲醇基本可达欧Ⅱ标准。而汽油中少量残留硫化物对尾气催化净化器有毒化作用，使催化剂寿命缩短。国际能源机构、美国甲醇研究院等对各种汽车燃料非常规排放（苯、二丁烯、甲醛等）的测试表明，二甲醚燃料的非常规排放量甚微，接近于氢；甲醇燃料排放中没有致癌度高的苯，总致癌度低。甲醇燃料的非常规排放物中会有微量未燃烧完全的甲醇存在，这是其他燃料所没有的，但其含量不会造成污染危害，甲醛的排放量低于柴油而高于汽油。由于甲醇燃料尾气排放物中NOx含量已很低，净化器可暂不用三元催化剂，铂用量可大大减少。由此可见，使用甲醇燃料可大大改善汽车的尾气排放。即便使用甲醇掺烧汽油，也与己推行的乙醇汽油一样，能起到一定改善排放指标的作用。二甲醚燃料替代柴油在清洁燃料方面所起到的作用就更加明显，甚至可免去催化净化部分，也能达到欧Ⅲ的指标。在欧盟15国，汽、柴油税收为后价格的70%以上，汽油平均每升税收大于0.7欧元、柴油大于0.4欧元。替代能源成本现尚比常规汽、柴油高出许多，汽、柴油分销费用为0.08欧元，而30MPa的压缩氢为0.72欧元。但一些替代燃料如LPG、压缩天然气（CNG）、生物柴油等已走上市场，享受减税优惠条件，从而为推广应用带来魅力。柴油、液化天然气、乙醇和生物柴油具有较低的CO2排放性和较好的经济性。 在车用燃料环保、节能、高效的推动下，一些新型汽车代用燃料应运而生，研发和应用新型汽车代用燃料己成为发展新世纪清洁汽车燃料的一大热点。为解决长期的燃料供应问题，生物燃料是切实可行的解决方案。纯的和调合的生物燃料产品已开始大量进入市场。发展可再生能源在欧洲引起浓厚兴趣，现正在建立特定程序，推动使用ETBE（乙基叔丁基醚）和生物柴油。旨在到2015年使其市场份额达到7%，其中1250万吨/年（占70%）为生物柴油。据R.L. Polk公司的统计数据，2006年美国替代燃料汽车销量达150万辆，比制造商原预计的要高出50%，从而使替代燃料汽车总销售量达到1050万辆。汽车生产商现生产60种替代燃料车型，包括混合动力车、乙醇汽车和清洁柴油车。而2000年时仅生产12种替代燃料车型。有超过1050万辆替代燃料汽车现行驶在美国各地。到2015年，预计亚洲将使用129万吨/年可再生燃料。印度是批国家之一，2003年在9个州掺混乙醇，此后又扩展到其他地区。澳大利亚可再生燃料目标是：2010年达到约26万吨/年。中国、日本和其他国家也在实施之中。由于各种石油替代燃料的生产原料路线不同，在全生命周期中的能量效率、环境、经济性等方面，会有很大不同。如煤的能量利用效率大大低于石油，在全生命周期内二氧化碳排放量会显著提高；生物发酵需要大量的蒸汽、电和水，生产过程中也要消耗大量化石类燃料等等。因此，需要对各种石油替代产品进行全生命周期的3E评价，即全生命周期经济性分析、全寿命周期能量分析以及全寿命周期环境分析，才能可以对石油替代产品给出公正和客观的评价。