甲醇燃料市场分析前言随着全球人口的增加和人民生活水平的不断提高,对能源的需求日趋强劲。
同时随着工业的进展,能源结构也在不断发生着变化,从工业大革命初期到工业快速进展的20世纪,尤其随着20世纪中期石油化工的迅速进展,更是加快了能源工业进展的步伐。
然而传统的石油、天然气资源日渐匮乏,特不是世界剩余可采储量的石油仅可使用40年左右,因此寻求替代能源将成为以后世界经济进展的关键。
近年来,随着我国对能源投入力度的强化,能源供求矛盾得到有效缓解,然而能源结构性矛盾却日益突出,特不是我国石油供不应求的问题更为突出。
尽管在“九五”期间的石油消费增长速度有所减缓,然而石油消费的平均增加量和石油消费弹性系数均比“八五”期间有所增加。
然而“九五”期间在石油生产方面,尽管原油产量的年均增长率、年均增长量和生产弹性系数,均比“八五”期间略有增长,然而生产量与消费量之差更大。
在整个20世纪90年代中,我国石油消费年均增长速度比石油生产年均增长速度高出4.63个百分点,在今后十多年内,这种差额状态还将接着下去。
在我国整个石油消费市场中,其中汽油、柴油的消费超过总消费量的50%以上,其中交通燃料约占70%以上,这也是我国能源结构性矛盾的关键所在。
据汽车行业部门的预测,在以后20年中,我国的汽车拥有量将在2000年的基础上翻两番。
到2020年我国汽车拥有量将超过6000万辆。
仅对汽、柴油的消耗将超过亿吨。
随着我国经济建设的迅速进展,对能源的需求也在飞速增长,特不是油品消耗的大户——汽车及内燃机工业的迅速进展,更增加了我国的能源危机感。
关于石油资源缺乏的我国来讲,不管是从政治方面依旧经济方面考虑,能源安全差不多成为不可回避的现实问题。
1.甲醇燃料的特点1.1甲醇燃料的优点(1)甲醇是液体燃料,储存、保管、充加、携带都专门方便,能够利用现有的汽油的储存、保管、充加网络,而且还能够利用地点性的小型甲醇生产体系来供应甲醇、甲醇有比氢气更高的比能量。
甲醇充加速度快,不需要专门的安全装置,只要燃料箱有足够的容量,FCEV的行驶里程就能够大大延长。
(2)甲醇能够用天然气和有机物生产,摆脱了对石油的依靠。
甲醇不易燃烧,可不能发生燃烧与爆炸的危险,安全性好。
(3)甲醇的重整技术较成熟,重整时温度较低(<300℃),目前一些燃料电池发动机系统的专业公司,已有商品化的燃料电池发动机系统,适合装配各种不同的车型。
1.2甲醇燃料的缺点(1)以甲醇为燃料的燃料电池发动机系统因为增加了重整器、净化器和管道等,因此降低了其比能量。
(2)以甲醇为燃料的燃料电池发动机系统因为增加了重整器、净化器和管道等,使系统结构变得更复杂,对结构件的密封和耐振动的要求也更高。
(3)甲醇在重整过程中会产生CO2、CO/HC等有害气体,需要装置净化器使氢气纯化,防止CO对催化剂的"毒害"。
在反应过程中有300℃的高温,需要有热治理系统进行治理并利用其热量。
2.甲醇作为燃料的应用形式甲醇是一种易燃易挥发的无色透明液体,具有与现实使用的液体燃料极为相近的燃烧性能,辛烷值高,抗爆性能好,其生产原料特不广泛,产品的运输、储存、分装加注和使用,与目前市场上所供应的内燃机用汽油和柴油燃料特点极为相似。
同时,甲醇还可作为燃料电池的重要原料。
在目前的开发应用中,甲醇燃料分为直接使用和间接使用两大类。
直接使用又分为全额甲醇和部分掺混两种形式;间接使用可通过化学转化方法和电化学转化方法达到能量转化的目的。
化学转化要紧是将甲醇转化为甲基叔丁基醚和二甲醚等。
电化学转化过程又可分为两种方式,一种是直接燃料电池,另一种是间接燃料电池。
直接燃料电池要紧是甲醇在阳极被电解为氢和二氧化碳,氢通过质子膜到阴极与氧气反应并同时产生电流。
间接燃料电池是先将甲醇进行炼解或重整得到氢,然后再由氢和氧通过质子膜电解槽反应而获得供给汽车动力的电能。
3.甲醇燃料的优势3.1使用甲醇燃料是减少环境污染的有效措施甲醇是国际上公认的清洁燃料。
甲醇为含氧化合物,辛烷值高,燃烧充分,与石油类燃料相比,甲醇燃烧排放比石油燃烧所生成的有害物质明显降低,使用清洁甲醇燃料有利于减少尾气污染,提高空气质量。
依照我们在山西省的实践证明,甲醇燃料的环保效果要紧表现在:甲醇的汽化潜热高,燃料汽化时大量吸热而使得燃烧室最高温度较低,因而所排放的尾气中NOx含量降低;甲醇的C/H值较汽油小,且含有较高比例的氧,燃烧完全度较汽油的高,因而尾气中的烃类及CO的含量相应较低。
我们在山西省的研究表明,甲醇燃料汽车的排放不仅比汽油车好,甚至比压缩天然气和液化石油气汽车的排放也好。
桑塔纳轿车使用M15甲醇汽油,CO和HC排放比使用93#汽油分不降低23.2%和28.5%,面包车使用M15甲醇汽油,CO和HC排放比使用93#汽油分不降低40%和36.7%;M15甲醇柴油在玉柴--YC6105发动机上使用,CO降低79.4%,NO降低31.3%,排烟度降低85.9%。
据国家环保中心预测,2010年我国汽车尾气排放污染将占空气总量的64%,形势十分严峻,当务之急是及早采取相应措施预防和治理空气污染。
大力推广使用清洁甲醚汽、柴油以减少汽车尾气污染,从而减少和操纵空气污染,有效提高空气质量,这是减少环境污染的有效措施。
3.2进展甲醇燃料能够发挥我国资源优势,推动产业升级推广使用清洁甲醇汽、柴油不仅能够达到节约石油能源、减少尾气排放的目的,更重要的是通过建立完整的甲醇燃料生产系统,带动上下游产业进展。
甲醇生产的原料要紧是煤炭和秸秆,我国煤资源丰富,能够长期提供生产甲醇的要紧原料,此外,作为农业大国,有大量农副产品秸秆。
通过煤炭和秸秆加工提醇,大幅度提高原始资源的附加值,充分发挥地点资源优势,推动煤炭、农业和化工产业升级,增加相关就业机会和地点收入。
通过推广清洁甲醇汽、柴油,能够带动如下相关产业进展:煤炭生产甲醇。
1.5~2 煤(包括高硫低质煤)可生产1t甲醇。
目前煤炭售价约200~300元/t,燃料甲醇按现在市场售价2000-2200元/t,能使煤炭资源大幅增值,同时将高硫低质煤由工业废品改制成高级化工产品。
助溶剂生产基地。
助溶剂是清洁甲醇汽、柴油的核心技术产品,调配清洁甲醇汽、柴油需要添加助溶剂,在全国能够建许多甲醇燃料助溶剂的工厂。
综上所述,在我国推广使用清洁甲醇燃料不仅能达到节约能源、促进环保的目的,还能带动相关产业进展,充分发挥地点资源优势,符合我国实际情况,意义十分重大而深远。
3.3甲醇燃料与石化燃料比较的优势(1)甲醇之因此能够作为汽车燃料,是由甲醇本身的性质特点决定了它的优势地位。
其要紧表现在以下几个方面:⑴抗爆性好。
甲醇的辛烷值大于110,远高于一般汽油,因此与汽油混溶后,甲醇汽油辛烷值比同标号汽油提高3~5个单位,即90#甲醇汽油的辛烷值单位在93#以上,通常能够提高汽车发动机的压缩比,起到抗爆剂的作用,防止汽油机出现爆震现象。
许多赛车使用甲醇燃料,确实是因为热效率专门高。
⑵理论混合气热效率高。
甲醇的热值为19.9MJ/kg,只有汽油的1/2左右,但甲醇理论混合气的热效率却与汽油相当,这是甲醇能够成为汽车燃料的要紧条件。
以M15甲醇汽油为例,汽油里掺进15%的甲醇,混合燃料的热值有所降低,使发动机动力也有所下降,但通过提高热值的助溶剂复配后,明显提高了汽油的辛烷值,把90#汽油提升为95#清洁汽油。
黑龙江鹤岗市在使用南阳基地生产的醇基燃料助溶增标剂后,经黑龙江检测,将90#汽油提升到了99#清洁汽油。
M15混合燃料的弹筒热值为41.23MJ/kg,净热值为38MJ/kg,完全能够满足发动机的动力要求。
山西省用大货车、油罐车试验,都得到了证实。
⑶着火限宽。
汽油和甲醇的着火极限分不是1.4%~6.7%和6.7%~36.0%。
甲醇的着火极限比汽油宽,因此甲醇燃料能够在较宽的混合气浓度范围内工作,可不能因空燃比操纵得不精确而导致烽火,保证发动机在更宽的混合气浓度范围内稳定工作,而且能使燃料燃烧更充分,这是改善排放和降低油耗的目的。
(4)推广成本低。
甲醇的蒸汽压力比汽油压力小,比重高,比汽油不易挥发上浮,着火危险性小;甲醇有优良的传导性,能够减少静电产生的危险,意外火灾可能性小,其生产、储存、运输和使用比石油燃料安全。
甲醇燃料的凝点低,方便冬季使用。
M15甲醇汽、柴油能够与成品汽、柴油混用,在不能加注M15甲醇燃料时,能够随时切换成品油,使用灵活、方便。
另外,发动机改造和供应系统建设也是制约替代燃料推广应用的重要因素,如使用天然气、液化石油气等燃料都需要投入大量资金进行发动机改造和建设。
使用高比例甲醇燃料或纯甲醇燃料也需要对发动机进行改造,但若合作中、低比例甲醇燃料,几乎不需要对发动机改造,也能够利用现有的燃料供应系统,原使用石油的机动车辆,除老、旧车和油箱特不脏的车辆需要清洗外,其他车辆无需进行清洗。
因此,推广的成本专门低,这是甲醇燃料推广应用的一个有利条件。
3.4经济优势乙醇燃料是以玉米、蔗糖等农作物为原料,采纳生物发酵方法生产,具有可再生性,排放也优于汽、柴油。
但生产1吨乙醇需要3吨以上的粮食,大规模生产乙醇需要大量的富余粮食。
另一方面,乙醇的生产成本专门高,据测算,按以3.5吨粮食生产1吨乙醇计算,在玉米价格952元/吨时,乙醇生产成本为3897元/吨。
高昂的生产成本,导致乙醇燃料的市场竞争力脆弱。
而乙醇燃料的进展依靠财政补贴,加重了地点政府的负担。
更严峻的瓶颈是产能制约。
中国人均耕地专门少,剩余粮食不可能专门多。
2004年,中国进口了1亿吨石油,假如把乙醇作为要紧替代燃料,那意味着至少3亿吨以上的粮食。
一句话,乙醇燃料的进展受到资源和成本的制约,不适合大规模替代。
燃料经济性是制约替代燃料推广应用的重要因素,甲醇燃料在经济性方面具有显著优势。
目前我国汽油售价在4500元/t左右,而甲醇的生产成本仅为1000~1200元,市场售价为2000~2200元,甲醇的售价差不多上是成品油的一半,比汽油低得多。
即使考虑使用甲醇燃料时,燃料消耗率有增加的因素,使用甲醇汽油仍有一定经济效益。
具体来看甲醇汽油市场价格比较:1吨M15甲醇汽油的比较,90#汽油4500元/t,用汽油850kg,3825元;甲醇2200元/t 用甲醇147.5kg,324.5元,助溶剂15000元,用助溶剂2.5kg,37.5元,M15甲醇汽油的价格为4187元/t,比成品油1t少313元。
1吨M40甲醇汽油的比较:用90#汽油600kg2700元;用甲醇393kg,865元,用助溶剂7kg,105元,M40甲醇汽油的价格为3670元/t,比成品油1t少830元。
通过对比,能够看出了甲醇汽油的价格优势,其经济效益是显而易见的。