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何光远
甲醇汽车在我国的发展历史
2012年1月31日，工信部发布“关于开展甲醇汽车试点工作的通知”，开始了山西省、陕西省和上海市的甲醇汽车试点工作，随后进一步扩大，将贵州和甘肃两省纳入试点范围。
如今，进入工信部汽车产品公告的甲醇汽车由当初的2款车型增至15款，参与企业也由当初的吉利汽车1家增至6家，陕汽集团、陕西通家汽车公司、山西成功汽车制造公司、中国重汽济南卡车股份有限股份公司和郑州宇通客车公司均有产品进入公告。甲醇汽车产品除轿车外，还新增甲醇/柴油双燃料自卸汽车、厢式运输车、多用途乘用车和城市客车。此外，一汽、华晨和北汽也积极参与甲醇汽车研制。
虽然甲醇汽车在我国试点才三年，然而作为国家级的涉及“甲醇燃料和汽车”的科研项目，30年前我国已启动相关工作。1983~1985年“六五”期间，当时的国家科学技术委员会组织交通运输、环保、卫生等部门对M15掺烧技术进行了攻关，对M15的毒性、动力性、排放性等进行了系统的研究、检测。其中，在山西省组织了475辆中吨位载货汽车进行M15甲醇汽油商品化示范运营，累计运营里程8000余万公里，取得了良好效果。由于后来机构改革，当时的牵头单位——国家科委撤销了，所以此事没有了下文。
1987年起，曾经有10辆大众桑塔纳甲醇轿车在北京等城市行驶，它们是中德两国政府间科技合作项目——“M100甲醇汽车试验研究”项目用车。这个合作项目涉及的范围很广，延续的时间也比较长。从煤制甲醇的能效与环境、甲醇的毒性毒理、甲醇与汽油的掺混、纯甲醇燃料的使用等，对甲醇作为车用燃料进行了各项应用试验研究，得出了一系列研究结论和解决方案，涉及甲醇的毒性、腐蚀性、耐久性、冷启动性能等。
此后，还组织过两次示范应用项目。一次是1998~2000年，原国家经贸委“甲醇燃料汽车（M85）示范工程”项目；另一次是2003~2005年，国家“十五”科技攻关清洁汽车关键技术研究开发与示范应用项目——“甲醇燃料汽车（M85—M100）示范工程”。
国家标准委对这项工作大力支持，批准立项三个涉及甲醇燃料的标准。其中甲醇燃料的原料标准《车用燃料甲醇》和高比例的《车用甲醇汽油（M85）》两个标准在2009年11月和12月已相继颁布实施，M15低比例甲醇汽油标准仍在待批中。随后，国家标准委还批准成立“全国醇醚燃料标准化技术委员会”。
美国甲醇汽车试点情况
上世纪90年代中后期，美国加利福尼亚州开始甲醇汽车示范。当时美国的甲醇产能有1000万吨，居世界第一，这是其研究甲醇替代的产业基础。基于甲醇作为车用燃料在尾气排放方面的优异表现，美国开始探索甲醇汽车的商业化前景。
然而，当示范接近结束的时候，天然气价格大幅提高，天然气制甲醇成本随之上升，而国际油价从1995年12月8日以后开始下跌。此外，作为抗爆剂四乙基铅的替代品MTBE被引入汽油，美国的甲醇大量用于生产MTBE。MTBE有更好的市场价格，因而甲醇供应吃紧，价格上升。天然气与石油在国际市场上的升降关系使得甲醇作为车用燃料，在美国市场失去了经济上的优势。
之后，由于中美洲的特立尼达和多巴哥发现大气田，在上世纪末迅速增加天然气制甲醇装置，产能和产量全球占比达22%以上，成本更低，因此美国所需的甲醇主要从该国进口，相继关闭了本国的甲醇生产企业。由于失去了产业支撑，甲醇汽车在美国逐渐淡出视野。
目前，美国对页岩气的开发利用给甲醇生产带来了新的契机。据悉，已有一些天然气制甲醇的装置正在上马。有消息称，2017年美国的甲醇产能将达到2700万吨，甲醇替代在美国有可能再一次抬头。
我国甲醇汽车在误解中艰难前行
1. 试点运行取得了良好效果
在工信部组织的甲醇汽车试点中，山西省晋中市启动最早，于2013年3月13日正式启动甲醇出租汽车试点。在运营满一年时曾抽出三辆甲醇出租车，送至天津中国汽车技术研究中心做了全面的检测。今年的3月13日试点运营刚好两年，按计划开展第二次整车检测工作。
为全面了解甲醇汽车的试点效果，曾先后对晋中市的试点进行了整车检测、排放检测（包括常规排放和甲醛排放的检测）、环境监测、人员体检。检测证明，在经济性、环保性、安全性、舒适和可靠性上甲醇汽车都通过了考验。
经济性上，甲醇汽车的燃料费用是汽油车的60%左右。环保性上，各项指标比国四标准的限值低40%~50%，部分指标达到国五标准。安全性上，通过环境监测和人员体检，没有发现对试点涉醇人员有影响，对争议较大的甲醛排放，经检测，最高值为工信部给定限值的6%~10%。舒适和可靠性上，整车检测中最高车速、加速性能、爬坡性能均与设计指标相当，维修情况与其他车辆基本相当。
2. 对“毒性”的误解是制约甲醇汽车推广的重要因素
无论从数据采集报告、车辆检测及整体推进情况看，试点运行平稳正常，取得了阶段性成效。然而，对“毒性”的误解使得甲醇汽车在推广过程中遇到瓶颈。
在每次示范工作中，甲醇的安全性，尤其是毒性一直是项目实施中最重视的问题。事实上，在每次示范过程中，从没有发生过由于甲醇燃料引发的中毒事件，示范总结中一直有“正常使用，安全性能够得到保障”的结论。事实上，不仅在我国，即使美国的示范运行总里程超过2亿英里，也从没出现过甲醇燃料使人中毒的事情。但是“有毒”一词还是会引起人们的联想，对于从未接触过甲醇燃料的人，其想象空间更大。这一点甚至成为我国政策推动层面的难点。
甲醇燃料与汽油的正常使用并无二致，运储、加注等环节与汽油等危化品的要求基本相同，防控的重点在燃料泄漏。一旦发生燃料泄漏的安全事故，汽油首先要防止爆燃等火灾的发生，而甲醇则要防止过浓蒸汽带来的危害。在处理方式上注意第一时间设置隔离区，处理方法上主要是用水来稀释泄漏的甲醇燃料。与汽柴油相比，甲醇在自然界的降解速度快得多，且不会对土地造成污染。以目前的传播媒介和手段，普及甲醇燃料的使用常识并不困难。
从国内外的报道以及甲醇中毒发生的统计数字看，由甲醇引起的中毒主要是急性中毒，误饮误食是中毒发生的最主要原因。只要把住误饮误食这道关，中毒的问题就能得到很好的控制。国内外，尤其是近十几年来我国大量的甲醇应用实践表明，规范使用甲醇燃料是安全的。社会已取得巨大进步，如果我们的观念、认识和思考问题的方式方法仍停滞不前，不能与社会发展同步，那就会成为阻碍事物发展的因素。
我国为什么要发展甲醇替代燃料
1. 内燃机仍是我国装备的主导动力
我国石油对外依存度很高，2013年是58.1%，2014年是59.5%，每年约2.8亿吨汽柴油被内燃机消耗掉。2013年和2014年，我国内燃机年产量都在8000万台左右，总功率分别为18亿千瓦和20亿千瓦。
从这两组数据中可以看出，内燃机是我国的产业优势，每年新增的18亿~20亿千瓦的功率总量，超过了我国现有发电能力的总装机容量，是现有发电装机总量的1.5倍。内燃机仍是汽车、农机、工程机械、船舶、军事装备、应急电源等装备的主导动力。
目前，在所有动力装置中，内燃机是比能量最高的。未来30年甚至50年，动力系统以内燃机为主的状况难以改变，因此节能减排要重点抓好内燃机自身的技术进步。内燃机的节能潜力还很大，仅汽油机缸内直喷技术的引入就提高了10%~15%的能效。之所以强调车用能源替代以内燃机的燃料替代为主，是因为内燃机的社会保有量巨大，燃料替代与内燃机的技术进步和节能减排的方向具有延续性和一致性，效果显著、代价低。
2. 能源产业转型升级需实现煤炭高效、洁净利用
近年来，煤炭占我国能源消费总量的比重一直徘徊在66%~70%，未来30~50年煤炭在总消费中的占比会有所变化，但其主体地位不会改变。如何实现煤炭高效、洁净利用是我国能源以及能源产业转型升级的大问题。推进能源生产和消费革命，就必须走煤炭清洁、高效、综合利用之路。
去年国务院常务会议明确提出，京津冀、长三角、珠三角地区除热电联产外，禁止新建燃煤发电等高耗能高污染项目，这是因为热电联产有更高的能源利用率。传统电厂对于煤炭的能源利用率能够达到40%~44%，热电联产对于煤炭的能源利用率能够达到70%。而比热电联产更高利用的技术是煤电化多联产技术，它使煤炭的能源利用效率可以达到85%，除发电、供热外还产出甲醇。
3. 甲醇替代可统筹兼顾内燃机和煤炭
动力系统中的内燃机和能源体系中的煤炭如何实现统筹兼顾？甲醇替代恰恰能很好地解决这个问题。甲醇是基础的化工原料，除可以为内燃机提供燃料外，还可向下游产业链延伸，所以发展甲醇汽车和我国煤炭资源的清洁、高效和综合利用紧密联系。内燃机和煤炭这两个“主角”和未来两个30~50年的时空关系，是我们考虑甲醇替代的基本出发点。
在我国进行替代能源研究的同时，国外也在开展同样的工作，如美国、欧洲、日本都在降低交通能源对石油的依赖。虽然技术路线有所不同，具体做法有所差异，但都把节能放在了首要位置。大方向相同，是因为各国都面临交通能源的选择利用与环境改善的关系问题；侧重点不同，是因为各自的资源禀赋不同、能源品种的来源和比例不同。应该说，世界各国的交通能源替代发展战略应符合自身的条件。
4. 能源多元化有利于构建清洁高效的能源发展体系
笔者认为，能源多元化的含义，一是能源来源的多元化，二是能源利用方式的多元化，三是能源使用技术的多元化。这三方面相互支撑，互相促进融合，共同保证我国实现清洁高效的能源发展体系。这就要求我们在新能源问题上不能厚此薄彼，更不应人为设限。
能源资源的利用水平和利用效率是国家整体经济竞争力的重要标志。有资料显示，煤制油是高油价的产物，70美元的油价是其盈亏平衡点。煤炭的能量利用效率为36%，只能做燃料，没有产业链。由煤制甲醇来生产烯烃的技术路线，甲醇和烯烃的产出比为3∶1；而直接将甲醇作为燃料，目前与汽油的替代比不超过1.8∶1，最新的实验数据达到1.5∶1。因此，甲醇直接做燃料比再走汽油路线，利用效率提高一倍。
甲醇汽车，说到底是能源问题，是能源资源的转化、利用方式和路径选择问题。对我国来说，是关乎减少石油依赖、立足自身解决国家能源安全的问题。
我国发展甲醇汽车的关键点
1. 技术上的关键点
与汽油相比，甲醇在技术上的关键点在冷启动、腐蚀与溶胀、尾气排放这三方面。
甲醇的气化潜热高，进气温度低会出现点火困难，不易启动。目前甲醇汽车的技术路线是采用汽油点火、预热，发动机热机以后，自动切换到甲醇状态。这一技术路线确定于2006年，当时国家发改委正在开展替代能源研究，大家对非常规排放很重视（主要是甲醛和未燃甲醇）。汽车排放的高时段是在点火阶段，点火时需较高的混合气浓度，燃烧不充分易有未燃甲醇排出。
为了规避这个问题，吉利华普汽车公司在上海内燃机研究所的帮助下，采用“汽油点火、热机切换”的技术路线。从对整车系统的各项检测数据和能够保障商业化正常运行的实际情况看，这一技术路线基本成熟，但总体水平仍处于初级阶段，因为汽油机烧甲醇并不是严格意义上的甲醇汽车。甲醇作为内燃机燃料在能效上的优势还没有完全发挥出来，其辛烷值高达112，发动机可提高2~3个压缩比。因此，在技术上还有很大上升空间。
天津大学开发的柴油/甲醇双燃料技术，采用柴油点火，热机以后（65℃）甲醇燃料介入，根据车辆的载荷情况实时控制甲醇的喷入量，实现甲醇和柴油双燃料掺烧。柴油替代量最高达到36%左右，氮氧化物大大降低，排放提高了一个等级，可以取消SCR，这是很大的优势。
2. 市场推广的关键点主要是规模问题
（1）政府需出台鼓励政策
甲醇汽车和甲醇燃料的生产相对容易实现，但是把甲醇汽车的使用和甲醇燃料的供给输配两者系统化，就是市场问题。在尊重市场规律、借助市场力量的同时，还需要国家政策的鼓励和税收的优惠。因为企业能否下决心，往往要看政府的态度。
山西省有多年甲醇燃料运行基础，试点工作开展顺利，并出台了地方政府的鼓励政策，从而给甲醇汽车的推广提供了良好基础。2014年10月28日，山西省人民政府办公厅印发《山西省加快推进新能源汽车产业发展和推广应用的若干政策措施》，将甲醇汽车也纳入“新能源汽车”范围，并且予以补贴和支持。有了鼓励政策和措施，就会激发企业和消费者的积极性。这也说明，山西省目前已具备了先试先行、市场化推广的基本条件。
（2）发展路径：通过在用车改装培育市场
从燃气汽车在国内外发展的实际情况看，其发展路径是 “在用车改装在先，优先发展市场；市场需求，促进整车企业跟进”的模式。
对于甲醇汽车的推广而言，完全依靠新车上市这一路径，其主要问题是时间长、成本高。从消费者角度看，购新车投入大；从汽车生产角度看，没有明确的市场预期，难以激发整车企业参与的积极性。解决这个问题的关键是优先发展在用车改造，先把市场培育起来。改装一辆甲醇车只需几百元或上千元，是新车投入的1/80~1/100，改装车的投入在很短时间就可收回，代价小，市场易于接受。而且，改装后的车在没有甲醇的情况下还可以加汽油，非常灵活。
优先发展在用车改造是降低发展成本的有效途径。在改装车的问题上，地方政府是可以有所作为的。制定标准、进行制度与法规建设、协调各部门利益等方面的工作很重要，这是保证改装有序运行的基础。此外，经济支持也很关键。山西省从2008年开始，动用节能减排资金对甲醇改装车进行补贴，执行了3年。3年下来，总共改装了16000辆车，补贴总额2250万元，这一补贴只相当于电动车补贴的1%~2%。实践证明，有了前期改装车运行的基础，试点运行起来就比较顺畅。
不过在改装过程中，也需要政府予以规范、引导和监管。以山西省为例，目前有3家企业在做在用车改造，但还有不少企业在从事山寨版的改装车，“只改不维护”，这就容易出问题，因此需要政府的监管和规范。此外，改装后的服务也要跟上，保险等问题也要有所衔接，而不是一改了之。
笔者认为，甲醇汽车的发展需要两条腿走路：一个是工信部组织的甲醇汽车试点，严格按照已颁布的文件和要求认真执行；另一个就是民间的在用车改造，其关键在于规范。如果搞改装的企业能够和整车厂挂钩，与整车厂的技术实现融合，就能使改装更有针对性，实现精准对接、无缝联接，改装效果将会得到质的提升。
（3）充分利用现有网络发展燃料加注系统
发展甲醇替代的优势是综合社会成本低。除了依靠我国汽车制造和甲醇生产上的优势外，主要体现在能够利用原有的汽柴油加注网络上。改造一个加注设施只需将油罐彻底清洗并更换加注机，费用只要10万元，很小的支出就能使现有资源得到更好地利用。与燃气和电动汽车加充网络的建设相比，甲醇燃料加注系统的成本和代价低得多。
甲醇汽车的生产不属于高端制造，但是推广甲醇汽车充分体现了质量、效益、环保“新常态”下的发展理念。其推广是一个社会化的系统工程，发展甲醇替代不只是推广甲醇汽车，它是与煤基多联产技术产出端中的化工产品相衔接的一个方面，代表了我国煤炭清洁、高效、综合利用的发展方向，也是减少汽柴油消耗，保证国家安全的重要措施。
本文作者系原机械工业部部长。