1．前言
  
　　隨著全球人口的增加和人民生活水平的不斷提高，對能源的需求日趨強(qiáng)勁。并且隨著工業(yè)的發(fā)展，能源結(jié)構(gòu)也在不斷發(fā)生著變化，從工業(yè)大革命初期到工業(yè)快速發(fā)展的20世紀(jì)，尤其隨著20世紀(jì)中期石油化工的迅速發(fā)展，更是加快了能源工業(yè)發(fā)展的步伐。但是傳統(tǒng)的石油、天然氣資源日漸匱乏，特別是世界剩余可采儲量的石油僅可使用40年左右，所以尋求替代能源將成為未來世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。  

    近年來，隨著我國對能源投入力度的強(qiáng)化，能源供求矛盾得到有效緩解，但是能源結(jié)構(gòu)性矛盾卻日益突出，特別是我國石油供不應(yīng)求的問題更為突出。盡管在“九五”期間的石油消費增長速度有所減緩，但是石油消費的平均增加量和石油消費彈性系數(shù)均比“八五”期間有所增加。然而“九五”期間在石油生產(chǎn)方面，盡管原油產(chǎn)量的年均增長率、年均增長量和生產(chǎn)彈性系數(shù)，均比“八五”期間略有增長，但是生產(chǎn)量與消費量之差更大。在整個20世紀(jì)90年代中，我國石油消費年均增長速度比石油生產(chǎn)年均增長速度高出4.63個百分點，在今后十多年內(nèi)，這種差額狀態(tài)還將繼續(xù)下去。  
   
    在我國整個石油消費市場中，其中汽油、柴油的消費超過總消費量的50％以上，其中交通燃料約占70％以上，這也是我國能源結(jié)構(gòu)性矛盾的關(guān)鍵所在。據(jù)汽車行業(yè)部門的預(yù)測，在未來20年中，我國的汽車擁有量將在2000年的基礎(chǔ)上翻兩番。到2020年我國汽車擁有量將超過6000萬輛。僅對汽、柴油的消耗將超過億噸。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，對能源的需求也在飛速增長，特別是油品消耗的大戶——汽車及內(nèi)燃機(jī)工業(yè)的迅速發(fā)展，更增加了我國的能源危機(jī)感。對于石油資源缺乏的我國來說，無論是從政治方面還是經(jīng)濟(jì)方面考慮，能源安全已經(jīng)成為不可回避的現(xiàn)實問題。  

    2．甲醇燃料應(yīng)用現(xiàn)狀
  
    2．1 甲醇燃料簡介
  
    甲醇是一種易燃易揮發(fā)的無色透明液體，具有與現(xiàn)實使用的液體燃料極為相近的燃燒性能，辛烷值高，抗爆性能好，其生產(chǎn)原料非常廣泛，產(chǎn)品的運輸、儲存、分裝加注和使用，與目前市場上所供應(yīng)的內(nèi)燃機(jī)用汽油和柴油燃料特點極為相似。同時，甲醇還可作為燃料電池的重要原料。在目前的開發(fā)應(yīng)用中，甲醇燃料分為直接使用和間接使用兩大類。直接使用又分為全額甲醇和部分摻混兩種形式；間接使用可通過化學(xué)轉(zhuǎn)化方法和電化學(xué)轉(zhuǎn)化方法達(dá)到能量轉(zhuǎn)化的目的�；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化主要是將甲醇轉(zhuǎn)化為甲基叔丁基醚和二甲醚等。電化學(xué)轉(zhuǎn)化過程又可分為兩種方式，一種是直接燃料電池，另一種是間接燃料電池。直接燃料電池主要是甲醇在陽極被電解為氫和二氧化碳，氫通過質(zhì)子膜到陰極與氧氣反應(yīng)并同時產(chǎn)生電流。間接燃料電池是先將甲醇進(jìn)行煉解或重整得到氫，然后再由氫和氧通過質(zhì)子膜電解槽反應(yīng)而獲得供給汽車動力的電能。  

    世界最小的甲醇燃料電池  
   
    甲醇燃料的幾種使用方式
  
    2.2甲醇燃料國外應(yīng)用進(jìn)展
  
    作為甲醇燃料的主要形式，甲醇汽油開發(fā)及應(yīng)用在國外開始于二十世紀(jì)70年代的第二次石油危機(jī)，從替代能源的角度考慮，德國、美國、日本等國先后投入了人力、物力進(jìn)行甲醇燃料及甲醇汽車配套技術(shù)的研究開發(fā)。在70-80年代期間，德國就推出了甲醇汽車，德國大眾汽車公司還在中國推出M100甲醇汽車示范車。美國重點開發(fā)M85、M100專用甲醇燃料汽車。美國福特公司還開發(fā)了可使用甲醇與汽油以任意比例混合的燃料的靈活燃料汽車（FFV），這種車由燃料傳感器識別成分，通過電腦提供發(fā)動機(jī)最佳運行參數(shù)，這樣就不會受到加油站限制。目前FFV汽車在美國已經(jīng)能大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)。日本對甲醇燃料的研究始于二十世紀(jì)80年代后期，進(jìn)入90年代初期已有300多輛甲醇燃料汽車投入運行，他們將高比例的甲醇燃料用于輕型貨車（由柴油機(jī)改造）。  

    2.3甲醇燃料國內(nèi)應(yīng)用進(jìn)展
  
    我國對甲醇燃料的研究起步于二十世紀(jì)70年代初期，“六五”期間，國家科委與交通部、山西省共同組織，在山西省進(jìn)行了M15-M25甲醇燃料的研究實驗，共有480輛貨車參與了試驗及示范工作。在此期間建設(shè)了5個甲醇燃料加注站，并加入適量雜醇等助劑，在解決甲醇燃料的使用與汽油的相溶性方面積累了許多經(jīng)驗�！捌呶濉逼陂g，由國家科委組織，中國科學(xué)院牽頭并由大專院校、汽車、環(huán)境、衛(wèi)生等6部門參加組成了攻關(guān)組，重點對492發(fā)動機(jī)進(jìn)行了扭距、熱效率和尾氣排放等技術(shù)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，并且有3輛車參與了路試，各項試驗指標(biāo)均取得了較滿意的效果。進(jìn)入“八五”，由國家科委組織有關(guān)大專院校、石油、化工、煤炭、汽車、環(huán)境、衛(wèi)生等8個單位，與德國大眾汽車公司合作，共同進(jìn)行高比例甲醇發(fā)動機(jī)和汽車的試驗研究，先后共有14輛桑塔納轎車參與了路試，其中有8輛車在北京累計行駛約150萬km，并建成甲醇燃料加注站1個，目前仍有3輛甲醇汽車在運行，單車行駛最長里程超過了22萬km，運行車輛性能良好。在此期間，還對德國大眾公司的靈活燃料發(fā)動機(jī)進(jìn)行了全面試驗。對于低比例甲醇燃料的開發(fā)應(yīng)用開展得也比較早，四川省從1980年起開始在汽油中加注低比例甲醇燃料，到目前有客車、卡車和小轎車近千輛在使用，實際運營情況良好，未發(fā)現(xiàn)重大技術(shù)問題。  

    到目前為止，山西是我國甲醇燃料的示范性試驗較為系統(tǒng)并且已成為推廣應(yīng)用最快、規(guī)模最大的地區(qū)之一。并且對甲醇燃料的存儲、輸配、防腐、安全以及甲醇汽車的運營調(diào)度、維護(hù)保養(yǎng)、試驗檢測和故障排除等方面，均總結(jié)出了較為系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)程和管理辦法，為更大范圍的甲醇汽車產(chǎn)業(yè)化示范提供了寶貴的技木和管理方面的經(jīng)驗。山西省自行研制成功的“華頓甲醇汽油”，在太原經(jīng)23輛汽車試驗運行5個月效果良好。并組織了卡迪拉克、凌志400、雅閣本田、富康、捷達(dá)、桑塔納、金杯、解放140、微型車等十幾種車型共23輛汽車參加試用，3個月銷售使用20t，無一例不良反應(yīng)。它不僅每t售價比國標(biāo)號汽油低出200元至800元，而且二氧化碳等尾氣排放平均降低了30%以上。此次檢測認(rèn)定，其各項指標(biāo)均達(dá)到或超過同標(biāo)號國標(biāo)無鉛汽油，環(huán)保與節(jié)能功效突出，取得較為理想的效果。  
   
    山西省甲醇燃料產(chǎn)業(yè)化示范運行及技術(shù)測定已進(jìn)行了8年，醇醚燃料及清潔汽車已完全突破技術(shù)關(guān)，特別是以15％的比例將甲醇摻入汽油中燃燒，無任何技術(shù)和環(huán)保問題，也不用改造發(fā)動機(jī)，加注燃料也不受地域限制。2002年山西省在太原、陽泉、臨汾、晉城等4個城市進(jìn)行了甲醇汽油產(chǎn)業(yè)化示范推廣。到今年3月底，中石化山西分公司所屬各試點城市石油公司已新建和改建了100座加油站銷售甲醇汽柴油。山西佳新公司生產(chǎn)的M85－M100甲醇燃料公交車和城際公交車先后在陽泉、太原至?xí)x中等地投入運營；大同云崗汽車集團(tuán)公司全甲醇燃料裝置在省內(nèi)外改裝在用車的數(shù)量已達(dá)1000輛，年燃用甲醇1萬多噸。全省累計使用甲醇汽油的機(jī)動車達(dá)到了近50萬輛次，涉及近50種車型，共消耗甲醇汽油12192噸，使用變性甲醇1836噸。  
   
    經(jīng)過多年的研究開發(fā)，我國在甲醇燃料的開發(fā)及應(yīng)用方面已具有了一定基礎(chǔ)，在汽油中摻入5％、15％、25％和85％的甲醇及用純甲醇（100％）作為汽車燃料的試驗研究方面已進(jìn)行大量實質(zhì)性工作，特別是低比例摻燒甲醇，汽車無需做任何改動，可直接摻人汽油中使用。  

    3．甲醇燃料的應(yīng)用前景
  
    甲醇燃料除了具有良好的燃燒性能和環(huán)保效果外，更重要的是產(chǎn)品價格以及儲運等費用方面也具有競爭優(yōu)勢，因此市場前景看好。  

    隨著我國甲醇燃料示范規(guī)劃的成熟及推廣工作的進(jìn)行，未來甲醇燃料的消費量將顯著增加。根據(jù)我國汽車工業(yè)發(fā)展趨勢預(yù)測，到2008年我國的汽車保有量將突破3000萬輛，對汽油的消費需求也將有較大增長，預(yù)計在今后5年內(nèi)汽油消費遞增保持在5％左右，到 2008年我國汽油消費量將超過5000萬t。如果全國40％范圍內(nèi)推廣M5甲醇汽油，其消費量將達(dá)到100萬t左右。另外，M85－100甲醇汽油發(fā)動機(jī)及汽車的開發(fā)工作也在推進(jìn)，如果能在部分地區(qū)進(jìn)行示范應(yīng)用成功，5年后將推廣達(dá)到2％左右的應(yīng)用范圍，其年消費量也將超過100萬t。近年來甲醇車用燃料己經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注，預(yù)計到2008年甲醇燃料對甲醇的總消費需求將超過200萬t，使甲醇燃料在甲醇總體消費中的比例將超過30%。  
   
    另一方面，甲醇燃料電池的市場同樣不可忽視。在國際上，由于氫燃料電池系統(tǒng)的能源利用達(dá)到60％（現(xiàn)在最好的發(fā)動機(jī)的利用率才僅有20％多），燃料電池系統(tǒng)的制造成本比發(fā)動機(jī)低得多，也容易得多，而且燃料電池汽車除去了傳動系統(tǒng)，使整車生產(chǎn)更加容易。因此，一些著名公司已經(jīng)將目光注視到甲醇車的開發(fā)上，并有了甲醇燃料電池車的發(fā)展計劃。戴姆勒—克萊斯勒已經(jīng)開發(fā)出NECAR3型汽車，采用以甲醇為液體燃料的板式燃料系統(tǒng)，計劃在2004年生產(chǎn)10萬輛燃料電池商用車；本田于2000年開發(fā)出了甲醇電池車，計劃2003年開始商業(yè)化生產(chǎn)；日產(chǎn)已經(jīng)開發(fā)出了甲醇電池車，計劃2003年投入市場；福特公司已經(jīng)開發(fā)出運動型原型車，采用甲醇液體電池發(fā)動機(jī)，計劃2004年進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)；通用汽車公司也已經(jīng)開發(fā)出了甲醇電池原型車，計劃2004年投入商業(yè)化生產(chǎn)。美國為了促進(jìn)甲醇電動汽車的技術(shù)開發(fā)和市場推廣，在1999年9月由克林頓簽署法案，以低稅率和政府補(bǔ)貼的方式對甲醇電池技術(shù)予以支持。對新建甲醇充裝站或改造現(xiàn)有的汽柴油加油站的，美國政府將給每座充裝站30000美元補(bǔ)貼。甲醇燃料電池車的開發(fā)，已經(jīng)成為各大跨國公司競爭的焦點之一。國內(nèi)方面，隨著北京成功獲得2008年國際奧運會的主辦權(quán)，城市急需大量開發(fā)清潔能源，環(huán)保產(chǎn)業(yè)，基礎(chǔ)設(shè)施。國家一直大力投資的電動車產(chǎn)業(yè)，城市的天然氣，煤氣開發(fā)利用工程都給甲醇燃料電池這一公認(rèn)的清潔和關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)帶來巨大的發(fā)展商機(jī)。  

    4．總體結(jié)論與發(fā)展建議
  
    甲醇燃料作為新型替代能源，無論是直接使用如甲醇汽油，還是間接使用如甲醇燃料電池，均具有較好的發(fā)展前景。  

    對于甲醇燃料的發(fā)展，在此提出以下幾點建議：
  
    （1）國家有關(guān)部門從保障能源安全和整體經(jīng)濟(jì)健康快速發(fā)展的角度出發(fā)，盡快組織制定甲醇燃料及其能源調(diào)整工程的計劃和實施方案；  
   
    （2）制定甲醇燃料產(chǎn)品及使用標(biāo)準(zhǔn)，并選擇進(jìn)展快、技木應(yīng)用等方面較為成熟的重點地區(qū)，開展示范性工作以促進(jìn)健康有序的發(fā)展，以便將來在更大范圍推廣；  
   
    （3）加強(qiáng)甲醇燃料的宣傳工作，在強(qiáng)化使用操作規(guī)程的同時，克服甲醇產(chǎn)品有毒的顧慮；  
   
    （4）結(jié)合我國富有煤炭資源的國情以及天然氣資源情況，因地制宜地選擇適合甲醇生產(chǎn)的原料，井且可以充分考慮各種原料適當(dāng)配合的綜合利用方式，以降低甲醇生產(chǎn)成本，提高市場競爭能力；  
   
    （5）研究部門與生產(chǎn)企業(yè)密切協(xié)作，在完善混配甲醇燃料和內(nèi)燃機(jī)改造及供配系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，盡快推進(jìn)燃料甲醇產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)程；  
   
    （6）國家在積極推進(jìn)甲醇燃料汽車應(yīng)用試驗的基礎(chǔ)上，還需制定相應(yīng)配套的政策法規(guī)，特別是在甲醇燃料產(chǎn)品價格、稅收、投資以及甲醇汽車生產(chǎn)、銷售等方面采取必要的優(yōu)惠措施，以期進(jìn)一步促進(jìn)我國甲醇燃料的整體發(fā)展。