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發布時間:2024-06-03 09:41:52
近日,國內首臺甲醇雙燃料低速機——6G50ME-C9.6-LGIM+EGRBP交機儀式在中國船舶集團中船發動機有限公司(以下簡稱“中船發動機”)舉行,標志著中國甲醇雙燃料低速機制造實現從“無”到“有”的歷史性突破。
不止于船舶,甲醇作為新的燃料技術路線也應用于汽車領域。國內如吉利、陜汽、重汽、一汽解放等多家整車企業,已相繼組織開展了甲醇汽車、甲醇混合動力汽車、甲醇增程式電動汽車、甲醇燃料電池汽車等整車開發及產品制造。近期,吉利宣布在內蒙古簽約醇氫電動商用車項目,重點布局甲醇能源車輛推廣應用。
從環保角度來看,甲醇作為低碳、含氧燃料,具有燃燒高效、排放清潔、可再生等特點,是全球公認理想的新型清潔可再生能源,且常溫常壓下為液態,使用安全、儲運便捷。更為關鍵的是,中國是目前全球最大的甲醇生產國和使用國,占據全球60%的甲醇產能。
原機械工業部部長、工信部甲醇汽車試點工作專家組組長、工信部甲醇汽車推廣應用專家指導委員會名譽主任委員何光遠表示,中國甲醇產能已經接近目前消耗汽油的水平了,甲醇生產無論是原料供應還是技術,在中國都不存在任何瓶頸制約,可再生甲醇的合成生產方面,我國同樣處于世界領先地位。
然而,發展甲醇燃料應符合中國國情。對于未來甲醇汽車的發展,他建議:一是將甲醇作為新興能源納入國家能源體系;二是將甲醇汽車納入新能源汽車體系管理。
構建完備的商業鏈
近年來,從中央到地方各級政府均在圍繞甲醇汽車出臺相關政策和標準,積極謀求打造甲醇經濟。例如,2019年,國家發改委等八部門發文力推甲醇汽車推廣普及。由此,我國甲醇燃料和甲醇汽車應用進入新的發展階段;工信部印發的《“十四五”工業綠色發展規劃》中也提出,“大力發展和推廣新能源汽車,促進甲醇汽車等替代燃料汽車推廣”;2021年,隨著生態環境部正式開啟甲醇汽車公告申報端口,甲醇重卡正式進入市場推廣階段;2023年末,國家發改委修訂發布《產業結構調整指導目錄(2024年本)》,在新能源鼓勵類產業領域增加“二氧化碳催化合成綠色甲醇”,為我國綠色甲醇應用端的發展增添強力背書。
2024年2月5日。工業和信息化部、國家發展改革委、財政部、生態環境部、中國人民銀行、國務院國資委、市場監管總局聯合印發《關于加快推動制造業綠色化發展的指導意見》(工信部聯節〔2024〕26號)。分別提出2030年、2035年,我國制造業綠色低碳轉型目標。再次明確甲醇燃料的產業應用地位。
政策為甲醇的規模化應用提供先行條件。2013年起,我國先后在山西、上海、陜西、貴州、甘肅5省市的10座城市,組織開展甲醇汽車試點工作,試點車輛包括重型卡車、乘用車和廂式貨車。
但甲醇汽車產業要發展壯大,不僅僅是依靠政策扶持、產品成熟,更需要形成完備的商業鏈。
“甲醇燃料和甲醇汽車的推廣應用是一個系統工程,目前只有幾家車企在布局、推動,所帶來的影響力遠遠不夠,需要構建甲醇能源制備、輸送、加注保障體系等完整生態鏈。另外,市場端也需要車企、能源企業、物流公司等相關產業鏈條上的各方通力協作、形成合力,讓甲醇汽車發揮經濟性優勢,共同攻克甲醇汽車推廣應用的關鍵性難題,形成可復制、可推廣的商業閉環,增強產業鏈供應鏈韌性和自主可控能力。”工信部甲醇汽車推廣應用專家指導委員會秘書長魏安力表示。
多技術路線布局
現階段,業內也在尋找多種適應甲醇汽車發展的技術路線,目前企業端主要有兩條技術路徑:
一是以吉利為代表,研發甲醇燃料發動機代替傳統內燃機,走甲醇燃料代替化石燃料的技術路線。通過多年積累,吉利已逐步克服甲醇燃料汽車的諸多困難,并應用于商用車、出租車等市場。
二是愛馳汽車于2017年初開始布局和落地的甲醇重整制氫燃料電池技術,該技術路線概括起來則是加注甲醇-甲醇制氫-由氫發電,以期通過這種類似“增程式”的方式改善新能源汽車的續航痛點。
愛馳汽車聯合創始人兼總裁付強曾表示,當下的供氫網絡稀缺,無法直接加氫,因此選擇通過甲醇與水在高溫蒸汽后轉化制氫。畢竟與氫氣相比,甲醇燃料的來源更為豐富,在運輸和存儲方面更為便利,甲醇燃料重整制氫燃料電池的方案由此而來。
針對甲醇易腐蝕的問題,天津大學內燃機燃燒學國家重點實驗室教授、中國汽車工程學會理事姚春德告訴記者,利用改性甲醇技術,可以消除其副作用。“通過改性劑阻斷甲醇氧化反應產生甲酸的過程,從而克服甲醇腐蝕性問題;通過改性劑與甲醇融合大幅降低甲醇閃點,使得汽車使用改性甲醇燃料在零下20攝氏度以下也能正常啟動,解決汽車用甲醇低溫啟動難的問題。”
改性甲醇燃料可直接供現有汽柴油車和輪船使用,還可替代煤炭和天然氣成為鍋爐、窯爐和居民爐灶的燃料,為甲醇大規模推廣應用奠定了基礎。
“目前貴陽這邊有部分油車已轉為燃油車節能減排改造項目,對車輛稍加改動,燃油車就可以直接燒改性甲醇了。”金坦集團董事、戰略資產部、市場部總經理張京璽補充道,除了技術的日趨成熟外,他也坦言,甲醇汽車若想發展壯大,還需不斷提升市場競爭力。
2023年3月,中國能源研究會組織相關企業和機構,研究發布了點燃式發動機用(汽車用)、壓燃式發動機用(柴油車用)、工業用、民用等四類改性甲醇燃料團體標準,大規模推廣應用改性甲醇燃料已經具備條件。
此外,由中國科學院院士李燦團隊研究的將可再生能源太陽能電解水,制取綠氫和二氧化碳加氫制“液態陽光”燃料的關鍵技術,也成為推廣甲醇應用的一條技術路徑。據了解,“液態陽光”技術是利用太陽能、水和二氧化碳合成液體燃料甲醇,同時實現了可再生能源利用和二氧化碳減排。
值得注意的是,與傳統甲醇燃料不同,這種技術生產的甲醇在整個生產過程中不僅不產生二氧化碳,還會利用空氣中的二氧化碳來合成高附加值的甲醇燃料。
如今,這種技術已從實驗室走向了應用。2023年11月3日,遠程新能源商用車集團與阿拉善盟行政公署、中國南水北調集團新能源投資有限公司、運達能源科技集團股份有限公司在杭州簽訂合作協議,共同打造阿拉善盟億噸級綠色甲醇能源制備基地等項目,積極推動經濟社會高質量發展。同年12月22日,由醇氫生態科技與上述三方共同出資的內蒙古液態陽光能源科技有限公司在阿拉善正式注冊成立,意味著醇氫生態科技“1.2.3.3”生態戰略實施邁出重要一步。目前,醇氫生態科技在阿拉善正參與打造的綠色甲醇能源基地,立足當地13億千瓦風光電資源,可年產2—3噸綠色甲醇,如全國一半的載貨汽車使用3億噸綠色甲醇,每年將減少原油進口2億多噸,相當于5個大慶油田。該合作項目的落地,將為保障國家能源安全以及實現“雙碳”目標作出極大的貢獻。
“事實證明,這是切實可行的碳中和路徑。”李燦在公開場合表示。
承載氫能的最佳載體
在“碳中和”能源體系中,甲醇不是與光伏、風電、氫能等新能源技術針鋒相對的技術,它們之間恰恰還能形成互補關系。
魏安力表示,光電、風電都是綠電,電解水就可以產生綠氫,氫氣在常溫常壓下是氣體,易燃易爆,不容易儲存、運輸,需要加350—700公斤大氣壓才能變成液體,還需要用碳纖維等材料打造特制的儲氫瓶才能儲存,所以運輸成本高昂。
“中國最便宜的綠氫主要在西北風光條件很好的沙漠、荒漠、戈壁中。如果沒有產業就地用氫,就要把氫氣運出去。即便是這樣,氫氣運輸到幾百公里之外也很困難。那么這些綠氫就需要找到一種更安全、更經濟、熱值也不低的載體才能運出去。而甲醇,就是一種承載可再生能源發電、承載氫能的最佳載體。”魏安力談道。
他進一步指出,甲醇的物理特性是常溫、常壓、液體。存儲、保管、運輸、攜帶與汽、柴油相同。可為車載制氫提供燃料基礎。目前,甲醇重整燃料電池和甲醇燃料電池兩種技術路線已趨于成熟,未來在重型商用車領域將有廣闊的應用前景。
“這將進一步助力氫燃料汽車的推廣,隨著綠氫大規模開發、運輸、利用也將持續利好中國綠色甲醇產業的蓬勃發展。”魏安力說。