我國交通燃料清潔化替代研究第一節(jié)
交通運(yùn)輸部門是我國僅次于工業(yè)和居民的第三大能源消費(fèi)部門,也是最主要的石油消費(fèi)部門。預(yù)計(jì)2020年替代量將增至6400萬噸,其中以天然氣和電能為主,燃料甲醇燃料乙醇和煤制油的發(fā)展則面臨較大的不確定性。為推動(dòng)交通替代燃料的健康可持續(xù)發(fā)展,應(yīng)以市場(chǎng)化為原則,鼓勵(lì)各行業(yè)公平競(jìng)爭(zhēng),不過度依賴補(bǔ)貼、不搞強(qiáng)制封閉運(yùn)行,同時(shí)政府也應(yīng)完善標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、加強(qiáng)市場(chǎng)監(jiān)管、鼓勵(lì)研發(fā)創(chuàng)新,并為替代燃料的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供便利。
A不同燃料技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析
交通替代燃料的發(fā)展,需要同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)(燃料費(fèi)用和使用成本)、環(huán)保(污染物排放)、便捷(儲(chǔ)運(yùn)過程、車輛改裝、續(xù)航里程、燃料補(bǔ)充等)、可靠(資源豐富、供應(yīng)穩(wěn)定)和安全(毒性、腐蝕性、易燃易爆性等)五個(gè)基本條件。從經(jīng)濟(jì)性角度看,天然氣和燃料甲醇明顯占優(yōu),生物燃料乙醇和電動(dòng)汽車則相對(duì)較差;從環(huán)保角度看,電動(dòng)汽車最為理想,而隨著車輛尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,各類燃料的差距正不斷縮小;從資源可靠性看,電能和燃
料甲醇的供應(yīng)潛力最大,生物燃料乙醇則受“與人爭(zhēng)糧、與糧爭(zhēng)地”的影響有所制約;從便捷性看,目前的技術(shù)水平下電動(dòng)汽車的推廣使用仍然十分不便;從安全角度分析,CNG汽車和燃料甲醇的推廣可能會(huì)受到一定阻力。
(一)天然氣的價(jià)格優(yōu)勢(shì)最為顯著
目前,我國主要能源終端價(jià)格仍由政府指導(dǎo)制定,且不同地區(qū)差異較大,僅從單位熱值價(jià)格比較,天然氣成本明顯要低于其他各類車用燃料。以市場(chǎng)化程度較高的上海文體廬山市和資源富余的西安市為例,車用CNG(壓縮天然氣)價(jià)97湖西格在分別為5.1元/立方米和3.55元/立方米,即使與居民用電價(jià)格相比,天然氣的單位熱值價(jià)格也具有明顯優(yōu)勢(shì)。從全國平均看,車用CNG價(jià)格與汽油的比價(jià)僅為0.48,與柴油比價(jià)約為0.52;車用LNG(液化天然氣)價(jià)格與柴油的比價(jià)約為0.64。以此計(jì)算,天然氣汽車可以比燃油車節(jié)省15%40%的燃料費(fèi)用,因此盡管其購置和改裝成本相對(duì)偏高,但對(duì)于長期運(yùn)營車輛而言,天然氣出租車僅需不到半年即可收回成本,天然氣公交車和天然氣貨車的成本回收期也可以控制在三年以內(nèi)。
類似的,使用燃料甲醇的汽車由于改造成本低,經(jīng)濟(jì)效益也十分可觀。但生物燃料乙醇的經(jīng)濟(jì)性則明顯較差,其從誕生之初便享受著國家的大量財(cái)稅優(yōu)惠政策,包括乙醇汽油與同標(biāo)號(hào)普通汽油同質(zhì)同價(jià),免征燃料乙醇企業(yè)5%消費(fèi)稅,增值稅、土地有償使用費(fèi)中央部分先征后返,生產(chǎn)調(diào)配車用乙醇汽油用變性燃料乙醇所使用的陳化糧享受陳化糧補(bǔ)貼政策等。但隨著優(yōu)惠政策的到期,其經(jīng)濟(jì)性將明顯受到影響。如果沒有強(qiáng)制推廣的封閉政策,燃料乙醇的市場(chǎng)份額恐怕還要更低。
電能的單位熱值價(jià)格略高于天然氣,但考慮到電動(dòng)機(jī)效率遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī),其實(shí)際燃料成本要遠(yuǎn)低于其他各類能源。以比亞迪E6電動(dòng)汽車為例,綜合工況下百公里耗電21.5千瓦時(shí),按商用電1元/千瓦時(shí)計(jì)算約花費(fèi)20元;而同級(jí)別汽油車百公里油耗為6—7升,燃料成本接近50元。不過,電動(dòng)汽車電池(高達(dá)整車購置價(jià)格的一半左右)的實(shí)際使用成本要遠(yuǎn)高于燃油和燃?xì)馄嚒T阼F路運(yùn)輸方面,電力機(jī)車則全面超越內(nèi)燃機(jī)車,2012年國家鐵路內(nèi)燃機(jī)車每萬噸公里耗油26.8公斤,電力機(jī)車每萬噸公里耗電102.1千瓦時(shí),后者能量效率是前者的三倍,燃料成本也僅為前者的一半左右。
(二)成品油的環(huán)保劣勢(shì)正在逐漸縮小
交通工具排放的大氣污染物主要包括一氧化碳、氮氧化物、各種烴類化合物和固體顆粒物等。單就直接排放而言,電能顯然是最清潔的交通燃料;而即便從全生命周期的角度計(jì)算,綜合考慮到我國以火電為主的電源結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)距離大容量輸配電損耗,電動(dòng)汽車全生命周期的溫室氣體及各類污染物排放也要明顯優(yōu)于其他以化石能源和可再生能源為燃料的汽車。關(guān)于交通工具尾氣排放的研究十分復(fù)雜,需要測(cè)試不同燃料的車輛在多種條件下(如燃料標(biāo)準(zhǔn)、是否加裝尾氣處理裝置)各類污染物的排放數(shù)據(jù)。目前國內(nèi)尚無全面、系統(tǒng)的不同燃料尾氣排放檢測(cè)對(duì)比數(shù)據(jù),但與普通的汽油車和柴油車相比,以天然氣、燃料甲醇或燃料乙醇為燃料的汽車仍具有一定的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。
隨著車輛發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)和燃料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,成品油與其他燃料相比的排放劣勢(shì)正在不斷縮小。芬蘭VTT技術(shù)研究中心研究指出,歐四標(biāo)準(zhǔn)燃油公交車的一氧化碳排放量略高于CNG公交車,但歐四燃油公交車使用廢氣再循環(huán)裝置或尾氣凈化催化劑后,其一氧化碳排放量則明顯低于CNG公交車。德國聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車運(yùn)輸管理局(GermanKraftfahrtBundesamt)對(duì)上百輛汽車的檢測(cè)也表明,天然氣汽車的氮氧化物和固體顆粒物排放要明顯優(yōu)于燃油汽車,但其烴類化合物的排放量明顯高于后者,而輕型天然氣汽車的一氧化碳排放也大幅超過輕型柴油車。
(三)其他特性的對(duì)比分析
除了成本和環(huán)境兩個(gè)方面外,還有其他很多因素影響著交通替代燃料的推廣和使用。例如甲烷的辛烷值高、抗爆性好,天然氣汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)噪音要明顯低于燃油車;但CNG為高壓易燃易爆氣體,使用的危險(xiǎn)性較高,能量密度也相對(duì)偏低,導(dǎo)致續(xù)航里程短、動(dòng)力差;而LNG由于其低溫常壓液態(tài)的屬性,不僅安全性高于成品油,能量密度也與其十分接近,作為重型車燃料更具優(yōu)勢(shì),同時(shí)還適用于極端低溫環(huán)境。燃料甲醇的最大優(yōu)勢(shì)在于資源豐富,無論是國內(nèi)的煤制甲醇還是國外的天然氣制甲醇,都有可靠的原料保障,同時(shí)兼具較大的成本優(yōu)勢(shì)。但燃料甲醇由于揮發(fā)性、毒性、腐蝕性、溶脹性、親水性、飽和蒸汽壓低和汽化潛熱高等缺點(diǎn),容易出現(xiàn)液相分離、高溫氣阻、低溫冷啟動(dòng)困難和油路腐蝕等問題,導(dǎo)致其市場(chǎng)認(rèn)可度低,同時(shí)還受到了來自汽車制造企業(yè)的廣泛抵制,全球汽車制造商組織聯(lián)合發(fā)布的“世界燃油規(guī)范”中明確要求“不允許使用甲醇”。盡管上述部分問題可以通過改性、添加劑、雙燃料等方式在一定程度上解決,但會(huì)造成更高的成本,也給使用帶來更多不便。燃料乙醇的特性與燃料甲醇基本類似,但由于其不具有毒性,且使用可再生資源作為原料,因此推廣應(yīng)用的阻力相對(duì)較小,糧食安全和成本問題是限制國內(nèi)生物燃料乙醇發(fā)展的主要瓶頸。
電能方面,由于電源技術(shù)尚無法滿足商業(yè)化的性能與成本要求(儲(chǔ)能密度高、能量輸出密度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、快速充電和深度放電、循環(huán)使用壽命長、購置使用成本低),大規(guī)模配套基礎(chǔ)設(shè)施需要系統(tǒng)籌劃和巨額投資,以及備受關(guān)注的碰撞安全性、電磁波輻射和重金屬污染等問題,目前電動(dòng)汽車的發(fā)展仍處于示范應(yīng)用階段。
在鐵路運(yùn)輸方面,電能的優(yōu)勢(shì)則得到了突出的體現(xiàn),甚至對(duì)民航業(yè)產(chǎn)生巨大影響。在城際高速鐵路開通后,鄭州—西安、武漢一南京、成都一重慶等700公里以內(nèi)的短程航線已經(jīng)全部停飛,北京一上海、哈爾濱一大連、天津一南京等運(yùn)距在700—1500公里的航線也受到了嚴(yán)重沖擊。根據(jù)國家民航總局和發(fā)展改革委聯(lián)合發(fā)布的通知,2013年10月20日起國內(nèi)航線取消票價(jià)下浮的限制。
根據(jù)統(tǒng)計(jì),2012年電力機(jī)車萬噸公里煤耗僅為102.1千瓦時(shí)(按熱工當(dāng)量法計(jì)算約合12.5千克標(biāo)準(zhǔn)煤,按發(fā)電煤耗法計(jì)算約合33.7千克標(biāo)準(zhǔn)煤),內(nèi)燃機(jī)車萬噸公里油耗則高達(dá)2851千克(約合4195千克標(biāo)準(zhǔn)煤),而民航的萬噸公里油耗則高達(dá)2851千克(約合4195千克標(biāo)準(zhǔn)煤),是前二者的上百倍。
責(zé)任編輯:電力交易小郭
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