煤基内燃机替代燃料将是我国未来
主要替代燃料之一
高华强 齐英翔
摘要：本文从我国能源安全问题入手，提出了我国研究开发内燃机替代燃料的必要性和紧迫性，未来主导内燃机替代燃料的基本条件，以煤为原料的煤基内燃机替代燃料发展进程，安全性、环保性、经济性的比较，以高硫煤、褐煤、煤矸石为原料转化煤基内燃机替代燃料前景展望，亟待解决的政策支持和技术攻坚问题。
一、 我国研究开发内燃机替代燃料的必要性和紧迫性 能源是可以直接或间接为人类提供所需的各种能量的载能体资源，是人类赖以生存和发展的物质基础。能源和环境问题是世界经济和社会发展的两大主题。如何有效地解决由于经济的迅猛发展带来的能源危机和环境污染，不但是世界各国关注的焦点，也是制约我国实施可持续发展的主要因素。
据美国能源部和世界能源理事会的一项预测, 全球石化类能源的可开采期限分别为石油39 年、天然气60 年、煤211年。目前我国是世界第二大能源生产与消费国。汽车行业是石油消耗的主要行业之一，从我国汽车保有量与增速，石油消耗量与储量，环境污染与治理的角度来看，寻找和开
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发内燃机替代燃料非常必要，而且十分紧迫。
随着我国经济的快速发展,汽车的迅猛增量，能源利用和环境保护的压力越来越大。根据公安部交管局公布的数据，“十一五”期间，我国汽车保有量几乎翻了一番，汽车保有量增加150%。2010年10月我国机动车保有量已达1.99亿辆，其中汽车8500多万辆，每年新增机动车2000多万辆。截至2011年8月底，全国机动车保有量达到2.19亿辆。其中，汽车保有量占机动车总量的45.88%，首次突破1亿辆大关（包括近2000万辆三轮和四轮低速货车），仅次于美国的2.85亿辆。随着机动车辆的迅猛增量，能源消耗量不断增加,成品油的需求迅猛增长，国内生产的石油供不应求，我国只有不断的大量进口石油，以满足市场需求。根据有关数据显示，从1993年我国成为石油净进口国以来，从当年对外依存度为6%的比例不断攀升， 2006年突破45%，2009年突破50%，2010年达到54.8%。从2000年到2010年，我国石油进口量由0.88亿吨增至2.76亿吨，增加2.1倍。“十一五”期间，国内新增炼油数量，几乎全部被每年新增的2000多万辆汽车消耗。每年因汽车增长而增加的石油消费达到3000万吨。2011年我国石油对外依存度达到了55.2%。
根据我国“十一五”期间民用汽车保有量平均16.02%的增速测算，我国民用汽车保有量到2015年为16364万辆，
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2020年为23642万辆。根据我国“十一五”末汽车保有量的基数，按年平均13.5%的保守增速测算，到2030年为33618万辆。按照每辆汽车平均年消耗油料1.54吨测算，我国年汽车消耗油料总量预测为：到2015年25200万吨，2020年为36409万吨，2030年为51772万吨。
中国能源研究会在《中国能源发展报告2011》称，改革开放以来(1978年到2010年)我国石油表观消费量年均增速为5.15%。预计十二五期间石油消费增速为4%左右，到2015年石油消费量为5亿-5.2亿吨，外依存度将超过60%。据中国石油（CNPC）公布的报告，预计到2020年中国石油消费需求量增加至6.03亿吨。国际能源机构(IEA)预测，2030年我国石油对外依存度可能达到80%。
能源压力正在制约中国汽车产业可持续发展。因此我国寻找和开发替代能源的任务迫在眉睫、刻不容缓。我国汽车的迅猛发展，汽车保有量急剧增加，给环境保护也造成了很大压力。汽车尾气已成为许多城市空气污染的主要污染源。据国家环保部的一项调查显示，2010年全国333个地级以上城市，五分之一空气质量不达标。
二、未来主导内燃机替代燃料应具备的基本条件 从我国的资源禀赋看，资源的多样化决定了未来能源多元化的总体发展方向。但在未来能源多元化结构中，市场
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份额最大，使用范围最广，投入产出比最大，综合效益最好的内燃机替代燃料为主导内燃机替代燃料。未来主导内燃机替代燃料应具备的基本条件:
1、储存量大。汽车是大数量保有、大面积分布、大范围行驶的机器。因此，替代燃料总体产能应是亿吨级的。总量千万吨级、百万吨级仅能作为一种多元少量补充。存储量大主要体现在：①原料应具有百亿吨级的存量②生产总量应具有亿吨级。
2、通用度高。与传统汽、柴油燃料在储备和使用方式互换通用度高。
3、适应性强。适应内燃机技术要求，不改变现状，其动力性相当或上升、下降在5%之内。
4、有害气体排放量小。按替代燃料生产与使用两个层面划分，①符合清洁生产要求。生产技术成熟，排放可控。②符合国家使用的排放要求。通过国家级权威机构检测：一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物等排放优于国标或不超标。PM2.5排放在可控范围。
三、具有重大突破的煤基内燃机替代燃料技术进展情况 以醇类为原料的车用替代燃料主要有两种使用途径： 1、将甲醇直接作为燃料使用。以甲醇为燃料直接使用的甲醇M系列燃料，经过国内外从二十世纪七十年代开始寻找开发替代燃料至今，甲醇直接替代燃料技术已经成熟。集
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中体现技术水平的是甲醇替代柴油的甲醇与柴油组合燃烧技术和甲醇替代汽油的甲醇汽油技术，主要产品是甲醇汽油。以国家标准化管理委员会2009年11月和12月颁布实施的内燃机燃料甲醇( GB /T23510- 2009)国家标准和内燃机甲醇汽油(M 85) ( GB /T 23799 - 2009)国家标准为标志，象征着我国以甲醇为原料的甲醇直接替代燃料已进入规模化推进阶段。
2、将粗甲醇作为原料进行深加工形成的替代燃料，主要产品是二甲醚燃料及相关技术和煤基内燃机替代汽油燃料及相关技术。
二甲醚是替代柴油的优质燃料。二甲醚生产和内燃机技术已经成熟，2009年5月我国第一辆具有自主知识产权的二甲醚公交车，通过国家科技部成果验收。2010年4月18日，一套新型清洁能源二甲醚装臵在上海建成并顺利投产。2011年国家颁布《内燃机燃料二甲醚》(GB/T26605-2011) 标准，象征着国家已正式启动二甲醚替代燃料及相关技术的推广使用。
煤基内燃机替代燃料是一种不含醇类、具有能与汽、柴油任意相溶、性能相似、效能相当、品质优良、可耐低温、不溶于水、安全低毒、腐蚀性小、价格低廉的专供各种内燃机使用的替代燃料。其功效性能与国标汽、柴油基本一致。
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