柴油荒頻發(fā) 甲醇重卡替代空間凸現(xiàn)

 

又一輪“柴油荒”襲來，據(jù)報道，某些省份的加油站一次只允許加柴油200元，也就是不到30升。民營加油站頻頻告急，稱進不到柴油。在“十一五”期間，我國多次發(fā)生柴油供應緊張的情況，可 以稱之為“柴油荒”的有三次。最嚴重的一次是2008年北京奧運會舉辦期間，出現(xiàn)了北京五環(huán)外難以加到柴油的局面。為何柴油供應緊張總是眷顧我國？“柴油荒”的陰影為什么總是揮之不去？

 

柴油緊張屬于結構性缺油

 

我國自1993年成為石油凈進口國以來，進口石油量一直飆升不已，僅用18年時間，便從石油出口國成為進口石油過半的國家。按照國際慣例，能源進口超過50%，意味該國的能源已經超出了安全線。今年7月國家工信部公布數(shù)據(jù)，1~7月，我國石油對外依存度達到55.3%，首度超過美國的53.5%。就是說，我國因為石油資源不豐富，總體石油需求量超過生產量，造成石油大量進口。但這些年來，石油一直進口，缺油一直存在，但是沒見過缺少汽油，總是見到柴油緊張，說明我國的石油需求總體不足，但柴油需求量超過汽油。換句話說，就是消費需要的柴汽比（柴油對汽油的比）超過生產所能提供的柴汽比。2006年的消費柴汽比達到史上最高，為2.26。此后，經過石油部門努力，柴汽比有所下降，一直在2.0上下徘徊。2010年，國內成品油消費的柴汽比是2.15，比“十五”期間上升0.37%。同年的生產柴汽比低于消費柴汽比0.13%。

 

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為什么我國柴油消耗量如此高？原因就是我國柴油動力數(shù)量遠高于汽油動力。柴油機因為較汽油機使用安全、燃料經濟性高，普遍用于工農業(yè)、交通運輸業(yè)、船舶、發(fā)電機組和國防工業(yè)。我國2010年汽油消耗量為7675萬噸，柴油消耗15900萬噸，后者是前者的2.07倍。柴油需求量大是我國目前燃料消耗特點之一。因此，我國目前的石油燃料供應緊張屬于結構性不足。

 

柴油荒短期難見改善

 

柴汽比與經濟發(fā)展特點有關。根據(jù)國際經驗，任何向工業(yè)化發(fā)展的國家，在過渡期間，由于大量基礎建設需要，柴汽比都會出現(xiàn)比較高的情況。我國目前處于這樣的時期。以1987年的數(shù)據(jù)為例，印度、巴西、印尼等國的柴汽比遠超過2.0，印度甚至達到6.0以上，而同期日本僅為1.45，美國的柴汽比僅為0.45。即使在以柴油動力為主的歐洲，同期柴汽比也僅為2.0左右。可見，柴汽比與國家的經濟發(fā)展水平密切相關。

 

近10年來，我國汽車行業(yè)發(fā)展迅速，“十一五”期間由530萬輛增加到1740萬輛，增幅達328％。但同期汽油消費增長5年間僅為44%，這與汽車銷量差距明顯，說明轎車經過大幅度提升技術品質后，單車利用率和耗油量都明顯下降。隨著國家出臺汽車節(jié)油相關政策，預計汽車消耗的汽油量還會進一步減少。

 

柴汽比的大小除了與經濟發(fā)展密切相關，還與生產原料及生產過程緊密聯(lián)系。柴油和汽油的生產工藝不同，設備投入不同，前者要比后者高得多。因此，一味追求滿足市場柴油需求而大量投入柴油生產設備，不是石油煉制部門的最佳選擇。但也要看到，我國煉油行業(yè)近年來做了大量努力，柴汽比已經得到改觀。2010年，國內成品油消費的柴汽比是2.15，比5年前下降了0.16%，與“十五”期間上升0.37%相比，更能反映出經濟結構的變化。盡管如此，2010年國內消費的柴汽比仍高于生產的柴汽比0.13%，柴油需要進出口來調劑。2010年11月出現(xiàn)的柴油緊缺也說明這個問題。國家經濟發(fā)展的速度表明，消費柴汽比目前有進一步降低的趨勢，所以，當經濟發(fā)展中存在很多不確定因素時，指望石油生產部門進一步投入柴油生產設備來滿足需求是不現(xiàn)實的?？梢?，在我國仍然以基本建設為牽引的經濟政策下，柴汽比高的局面在短期內難以得到根本改善，“柴油荒”還會隨著經濟發(fā)展的變動而不斷出現(xiàn)。

 

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甲醇是替代柴油最佳選擇

 

針對我國現(xiàn)存的結構性缺油現(xiàn)狀，完全依靠石油部門又不可能完全解決問題，尋求非石油替代燃料就是必然選擇。在替代柴油方面，目前主要有兩個途徑：一是天然氣；二是生物柴油。

 

油價上升促進天然氣在交通領域得到快速發(fā)展，尤其是營運用的公交車和出租車領域。近年來，天然氣在重載車上有長足發(fā)展，陜汽等制造商已經生產出大量的壓縮天然氣（CNG）和液化天然氣（LNG）重卡。目前的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國已建成加氣站逾1000座，天然氣汽車超過100萬輛。目前在能夠獲得天然氣供應并建立供氣站的區(qū)域，天然氣替代石油有很大的發(fā)展空間。

 

生物柴油是可再生能源，一直是社會關注的焦點。為解決生物柴油的資源問題，2008年，國家發(fā)改委批準了3個小油桐生物柴油產業(yè)化示范項目，分別位于四川、貴州和海南。其中，海南項目已經建成投產，并開始推廣銷售B5(添加5%生物柴油)。

 

受到供氣地域、加氣站建設等限制，新能源電動受到蓄電池等瓶頸技術、充電模式以及啟動成本等限制，生物柴油受到資源限制，決定了以上非石油能源大規(guī)模替代并徹底解決目前結構性缺油性問題，在短期內實現(xiàn)很困難。尋求新的替代燃料，以滿足市場需求是必然選擇。根據(jù)我國資源的特點和技術發(fā)展現(xiàn)狀，甲醇是替代柴油的最合適選擇。

 

甲醇是自然界最簡單的醇，僅有一個碳原子，含氧量高達50%，燃燒清潔。常溫下是液體，方便貯存、運輸和加注。甲醇的生產原料可以是煤或天然氣以及生物質，資源豐富。同時，甲醇生產技術成熟，平均2噸煤可以生產1噸甲醇。另外，我國是焦炭生產大國，滿足全球一半以上的需求，焦爐氣產量很大。焦爐氣可以用作生產甲醇的原料，焦炭和甲醇聯(lián)合生產不僅提升煤炭的利用率，而且大幅度提升煤炭的價值，同時有利于減少二氧化碳排放。目前我國由焦爐氣等制造甲醇的產能富余，約超出需求量的3倍左右，開發(fā)甲醇替代柴油具有充足的產量和產能保障。

 

甲醇柴油機應用技術獲突破

 

重卡柴油機的柴油消耗量大（百公里耗油平均35升），行駛里程長（平均一年10萬公里），單車每年消耗柴油約30噸。以現(xiàn)有保有量計，每年消耗柴油近7000萬噸。如果以其中1/3改用甲醇柴油雙燃料方式，平均甲醇對柴油替代率以30％計，甲醇替代柴油則可減少900萬噸。目前，甲醇的市場價格約為柴油的1/3，采用甲醇柴油雙燃料燃燒的發(fā)動機，在運行中燃料費用可以大幅降低。仍以每年行駛10萬公里計，每年可至少減少燃料費用3萬元。

 

但是甲醇的特性是辛烷值高，適于點燃，難以壓燃。目前，國內每年已有相當數(shù)量的甲醇加入汽油中作為燃料使用。但是用于替代柴油卻因其壓燃溫度過高而不易使用。

 

最近業(yè)界在甲醇應用于柴油機替代柴油方面取得了進展，這就是甲醇/柴油組合燃燒技術。甲醇柴油組合燃燒技術是以柴油啟動，甲醇由專用的電控系統(tǒng)控制定時定量經進氣管噴入氣缸，在氣缸內甲醇與柴油一起燃燒，成功解決甲醇不易壓燃的難題。該技術一經推出，分別與濰柴集團、上海煤焦化公司、陜汽等開展了載重車柴油機的道路試驗。司機可以按照需要在甲醇/柴油或柴油間進行切換。用戶感到甲醇柴油雙燃料發(fā)動機動力強勁、加速性好、排氣無煙。而且由于甲醇的價格低于柴油，燃料費用降低，迄今已經完成多輛車輛的道路試驗。   

            

隨著經濟發(fā)展，我國特有的結構性缺油的“柴油荒”會逐步得到緩解。但要完全解決這一問題尚需時日。除了大力提升節(jié)油技術、積極發(fā)展天然氣和生物柴油，采用甲醇替代柴油是一個重要途徑。甲醇/柴油組合燃燒技術因其使用靈活、提高動力性、降低排放，特別是減少了運行成本，有望發(fā)揮重要作用。

 

（本文作者為天津大學內燃機燃燒學國家重點實驗室副主任）