汽車科技綜述車科技車用燃料乙醇的應(yīng)用與發(fā)展胡志遠(yuǎn),浦耿強(qiáng),王成燾(上海交通大學(xué)機(jī)械動(dòng)力學(xué)院上海200030)摘要介紹了美國(guó)巴西、歐共體加拿大、泰國(guó)等世界主要燃料乙醇應(yīng)用國(guó)家及中國(guó)的燃料乙醇使用情況包括燃料乙醇的生產(chǎn)原料、生產(chǎn)規(guī)模、使用方式、推行燃料乙醇的鼓勵(lì)政策和應(yīng)用收益等,并展望了燃料乙醇的未來(lái)應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞燃料乙醇應(yīng)用鼓勵(lì)政策中圖分類號(hào)0461.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文號(hào)章0005-25020204009-03 Application and development condition of fuel ethanol in vehicle Hu Zhiyuan, Pu Gengqiang, Wang Chengtao Mechanical and Dynamic Engineering Institute, Shanghai Jiaotong University. Shanghai 200030, China) Abstract: The application condition of fuel ethanol in many countries such as America, Brazil, EU, Canada, Thailand and predictation of its future prospects is given. Key words: fuel ethanol; application; incentive policy從全球角度來(lái)說(shuō),新發(fā)現(xiàn)的石油儲(chǔ)量跟不上石平均增長(zhǎng)率13%的速度增長(zhǎng)21。因此,汽車是導(dǎo)致油開(kāi)采量按目前的開(kāi)采速度到2050年世界石油的城市污染和全球變暖的主要污染源之一。鑒于環(huán)境產(chǎn)量將會(huì)縮減至1960年的水平。1993年中國(guó)已成污染和石油資源逐漸枯竭的狀況,汽車代用清潔燃為石油凈進(jìn)口國(guó)預(yù)測(cè)到2010年中國(guó)石油總需求的料成為目前的研究熱點(diǎn)之一。47%將進(jìn)口,2050年后中國(guó)石油總需求的絕大部分燃料乙醇是一種很好的代用清潔燃料。它可以將依賴進(jìn)口面臨著石油供應(yīng)嚴(yán)重不足的局面。增加汽油的含氧量,使其燃燒更充分,降低排放;提美國(guó)溫室氣體排放(CO2、CH4和NO2)占全球溫高汽油的辛烷值有效提高汽油的抗爆指數(shù)而且它室氣體排放的23%,其運(yùn)輸部門排放占全美溫室氣還是可持續(xù)的綠色能源之一體排放的29%,隨著車輛數(shù)量的增加,這個(gè)比例還在直線上升日本科學(xué)技術(shù)廳地球尖端研究所通1各國(guó)燃料乙醇使用狀況過(guò)一系列數(shù)據(jù)分析和電腦模擬實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論:以目前地球上CO2的增長(zhǎng)速度來(lái)計(jì)算,21世紀(jì)后半段20世紀(jì)初就有了燃料乙醇,后因石油的大規(guī)CO2的濃度將是目前的3倍,地球的平均氣溫將上模低成本開(kāi)發(fā)其經(jīng)濟(jì)性較差而被淘汰。隨著一些升2~3℃。先進(jìn)農(nóng)業(yè)國(guó)勞動(dòng)生產(chǎn)率的大幅度提高,70年代中期在我國(guó)北京CO2的63%、HC的73%和NO的以來(lái)次較大的石油危機(jī)”,和可持續(xù)發(fā)展觀念的22%均來(lái)自汽車排放,而且我國(guó)汽車擁有量正以年深入燃料乙醇又在世界許多國(guó)家得以迅速發(fā)展。收稿日期2002-03-0基金資助項(xiàng)(507507基金項(xiàng)目國(guó)家自然科學(xué)金項(xiàng)100)目前世界上燃料乙醇的使用方式主要有3大類:①汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車,乙醇添加量為5%~22%;作者簡(jiǎn)介:胡志遠(yuǎn)(1970-)男,河北安國(guó)市人,博士研究生,主要研究方向綠色設(shè)計(jì)全生命周期分析。②靈活燃料汽車(FFV),乙醇與汽油的混合比可以9綜述20024車科技在0~85%之間任意改變;③乙醇發(fā)動(dòng)機(jī)汽車,使汽油的辛烷值增加劑,混合比例為22%;②作為純用純乙醇燃料,包括乙醇汽車和乙醇燃料電池燃料使用(含水4%1996年巴西甘蔗的產(chǎn)量為車。2.73億其中65%用于生產(chǎn)乙醇139億L)?，F(xiàn)1.1美國(guó)在,巴西年產(chǎn)乙醇約130億L約300萬(wàn)輛汽車使用美國(guó)是世界上燃料乙醇的主要生產(chǎn)國(guó)之一70純乙醇燃料,1200萬(wàn)輛汽車使用22%乙醇混合燃年代的世界石油危機(jī)和1990年11月美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)料成為世界上惟一不供應(yīng)純汽油的國(guó)家?？諝馇鍍舴ㄐ拚? Clean Air Act Amendments)后,1.3加拿大是美國(guó)燃料乙醇的兩個(gè)主要發(fā)展時(shí)期。1978年,含加拿大的乙醇工業(yè)是相對(duì)較新的工業(yè),生產(chǎn)原10%無(wú)水乙醇的乙醇一汽油混合燃料(E10)在內(nèi)料主要為玉米、小麥等富含淀粉的農(nóng)作物。在安大略布拉斯加州大規(guī)模使用。1979年,美國(guó)國(guó)會(huì)為減少省、魁北克省等6個(gè)省已有約1000個(gè)燃料乙醇供對(duì)進(jìn)口原油的依賴從尋找替代能源的角度出發(fā)建應(yīng)站。主要作為汽油辛烷值增加劑使用大多是5%立了聯(lián)邦政府乙醇發(fā)展計(jì)劃(使用E10,減免聯(lián)邦~10%的混合比例消費(fèi)稅)開(kāi)始大力推廣E10。計(jì)劃的實(shí)施使美國(guó)乙加拿大年產(chǎn)乙醇約2.2億部分出口到美醇工業(yè)得到迅速發(fā)展,乙醇產(chǎn)量從1979年的4550國(guó)未來(lái)幾年內(nèi)加拿大將建立新的乙醇工廠使乙萬(wàn)L迅速增加到1990年的39.6億L醇年產(chǎn)量增加到7.5億L美國(guó)的空氣清凈法修正案要求從1992年冬季1.4歐共體開(kāi)始131,在美國(guó)39個(gè)CO排放超標(biāo)的地區(qū)必須使用現(xiàn)在歐共體中法國(guó)、西班牙和瑞典已生產(chǎn)和含氧量2.7%的含氧汽油相當(dāng)于添加7.7%的無(wú)水使用乙醇一汽油混合燃料。其他成員國(guó)如荷蘭、英乙醇除此之外法案還要求從1995年開(kāi)始在美國(guó)、德國(guó)、奧地利等國(guó)家的農(nóng)業(yè)部也已向政府提出國(guó)9個(gè)臭氧超標(biāo)地區(qū)使用新配方汽油( Reformulated規(guī)劃要求發(fā)展燃料乙醇工業(yè)。目前其乙醇一汽油 Gasoline目前美國(guó)新配方汽油的消耗量約占全美混合燃料的使用量大約在12.5億L以上。汽油總消耗量的1/3。其中約有8%的新配方汽油1.5泰國(guó)使用無(wú)水乙醇添加劑泰國(guó)是推行燃料乙醇較積極的國(guó)家之一?，F(xiàn)在,除添加7.7%、10%無(wú)水乙醇外,1993年美國(guó)泰國(guó)7日消耗石油74.1萬(wàn)桶,其中本國(guó)生產(chǎn)7.2萬(wàn)加州開(kāi)始實(shí)施靈活燃油車輛( Flexible Fuel Vehicle)桶需進(jìn)口66.9萬(wàn)桶。政府計(jì)劃通過(guò)乙醇來(lái)降低石計(jì)劃,制定了用于輕型車的E8585%乙醇+15%汽油的消耗和MTBE的進(jìn)口,并于2000年11月和巴油)和用于重型載貨汽車和公共汽車的E95、E100西政府署了乙醇生產(chǎn)合作協(xié)議,從2000年12月(95%、100%乙醇)等燃料規(guī)格1997年夏天福特開(kāi)始執(zhí)行稅收鼓勵(lì)政策促進(jìn)燃料乙醇的應(yīng)用。和克萊斯勒分別宣布他們每年將生產(chǎn)250000輛靈1.6中國(guó)活燃料汽車并且與汽油車的售價(jià)相同。為節(jié)約石油資源、減少進(jìn)口石油和改善環(huán)境質(zhì)目前,美國(guó)乙醇年生產(chǎn)能力約為81.9億L,8量《變性燃料乙醇XGB183502001)和《車用乙醇個(gè)乙醇生產(chǎn)廠分布在19個(gè)州。主要生產(chǎn)原料為玉汽油》(GB183512001)兩項(xiàng)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)于米,產(chǎn)地和使用地主要集中在中北部和西部地區(qū)。2001年月2日頒布,并于15日開(kāi)始實(shí)施。在吉除玉米外,農(nóng)業(yè)和森林廢物、城市固體垃圾、工業(yè)廢林河南和黑龍江開(kāi)始進(jìn)行使用燃料乙醇的試點(diǎn)河物和能量作物等也將被用來(lái)生產(chǎn)燃料乙醇。南和黑龍江老廠變性燃料乙醇改擴(kuò)建項(xiàng)目已相繼投1.2巴西產(chǎn),年產(chǎn)量分別為2.5億L和1.25億L,吉林省年巴西燃料乙醇的應(yīng)用始于20世紀(jì)初,到190產(chǎn)7.5億L燃料乙醇項(xiàng)目將在2002年建成投產(chǎn)年乙醇一汽油混合燃料的使用就達(dá)到一定的規(guī)模。181。廣西政府正與上海交通大學(xué)合作進(jìn)行利用當(dāng)?shù)?0年代,巴西 ProAlcool政府設(shè)立了計(jì)劃(用生物質(zhì)豐富的木薯資源生產(chǎn)燃料乙醇的可行性研究。國(guó)家原料制備乙醇代替汽油)和ProOleo計(jì)劃(用植物油計(jì)委已立項(xiàng)進(jìn)行中國(guó)生物乙醇燃料發(fā)展研究。代替柴油)計(jì)劃。以防止國(guó)內(nèi)能源的消耗盡快利用國(guó)內(nèi)資源代替石油進(jìn)口,保持經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。出于多2推行燃料乙醇的收益種原因,甘蔗幾乎成為巴西燃料乙醇的惟一生產(chǎn)原料。推行燃料乙醇可以給國(guó)家?guī)?lái)刺激農(nóng)業(yè)、完善在巴西燃料乙醇主要以兩種方式應(yīng)用①作為能源安全體系、減少對(duì)石油的依賴程度、節(jié)約外匯、10汽軍002·4綜述車科技增加就業(yè)、增加財(cái)政收入改善燃油品質(zhì)等巨大的綜加侖乙醇補(bǔ)貼54美分)。不同燃料的聯(lián)邦發(fā)動(dòng)機(jī)燃合收益。使用乙醇作為汽車燃料,可以明顯降低汽油特許權(quán)稅如表2車廢氣的排放有效改善大氣環(huán)境質(zhì)量。研究表明,表2乙醇一汽油混合燃料聯(lián)邦發(fā)動(dòng)機(jī)燃料特許權(quán)稅乙醇生產(chǎn)和乙醇燃燒中的C循環(huán)封閉,排放的CO2聯(lián)邦發(fā)動(dòng)機(jī)每升燃料免除率換算為每升乙重新被乙醇生產(chǎn)原料吸收明顯減緩全球變暖。燃料種類燃料稅率/%(與汽油比較%醇的免除率/% Lawrence, Richard做了汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽油醇汽油18.400(gasohol10發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明與汽油汽油醇E1013.01.191.8發(fā)動(dòng)機(jī)相比,汽油醇發(fā)動(dòng)機(jī)排放的HC降低了9%,汽油醇7.714.240.9211.88CO降低了35%,NO增加了7%。美國(guó)能源部Ar-汽油醇E5.715.320.6811.88 goone國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Wang, Michael Quanlu1直85及85以上12.951.201.485)-1.E100)從事玉米乙醇用做汽車燃料對(duì)溫室氣體排放、減少石油使用和減少化石燃料使用的影響研究見(jiàn)表13.2巴西表1玉米乙醇燃料對(duì)溫室氣體排放、 Jose. Moreira和 Jose Goldemberg1999)對(duì)石油和化石燃料使用的影響%巴西的燃料乙醇計(jì)劃進(jìn)行了描述。首先巴西政府規(guī)目前玉米和乙醇生產(chǎn)技術(shù)遠(yuǎn)期玉米和乙醇生產(chǎn)定汽油中必須添加一定比例的乙醇(體積比為項(xiàng)目石油GHG化石燃料項(xiàng)目石油G化石燃料24%域使用純乙醇燃料。其次巴西實(shí)行對(duì)乙醇相E10613E10623關(guān)農(nóng)業(yè)和工業(yè)企業(yè)提供經(jīng)濟(jì)鼓勵(lì)的政策從1980年F8574-76E8573714194-35E8574-62-2641-43到1985年提供20億美元的低利率貸款(占當(dāng)前e9585-8819-2542-44e9586-8830-324-51乙醇生產(chǎn)能力所需總投資額的29%)同時(shí)政府確中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院1999年4月對(duì)乙醇一汽定汽油的價(jià)格使燃料乙醇具有吸引力1999年乙油混合燃料(7.7%,10%和15%混合比例)與汽油醇的售價(jià)是汽油售價(jià)的80%~85%燃料進(jìn)行了排放污染物對(duì)比行車實(shí)驗(yàn)。包括4輛夏3.3中國(guó)利車、4輛富康車和3輛桑塔納車。實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本與目前,我國(guó)正處于乙醇一汽油混合燃料的試驗(yàn)國(guó)外相同。階段。乙醇生產(chǎn)商按國(guó)家定價(jià)出售無(wú)水乙醇給石油使用燃料乙醇不僅能降低環(huán)境污染,并且給國(guó)公司,由石油公司負(fù)責(zé)無(wú)水乙醇與汽油的混合及乙家?guī)?lái)綜合收益。美國(guó)政府推行燃料乙醇政策以醇汽油的銷售國(guó)家給予乙醇生產(chǎn)商相應(yīng)的補(bǔ)貼使來(lái)促進(jìn)了美國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展明顯降低汽車廢氣的排乙醇汽油與汽油的售價(jià)相同。放,有害物質(zhì)排放總量減少30%以上(CO降低約20%~30%,VOC降低12%左右1997年為社會(huì)4燃料乙醇應(yīng)用展望提供了近20萬(wàn)個(gè)工作機(jī)會(huì),并使聯(lián)邦政府增收約36億美元。①由于推行燃料乙醇政策可以給國(guó)家?guī)?lái)巨大巴西推行燃料乙醇政策后,形成了獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)的綜合收益,所以推行燃料乙醇政策的國(guó)家將越來(lái)能源運(yùn)行系統(tǒng)刺激了農(nóng)業(yè)、乙醇相關(guān)行業(yè)的大發(fā)展越多燃料乙醇的應(yīng)用范圍將越來(lái)越廣(乙醇出產(chǎn)率由0.24L/m2增加到0.5L/m2;大氣②隨著乙醇生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步(如酶技術(shù)、發(fā)酵技和生態(tài)環(huán)境顯著改善,汽車CO排放由50g/km下術(shù)、廢水處理技術(shù)等)及乙醇生產(chǎn)成本的降低,燃料降到5.8g/km)節(jié)約外匯約287億美元。乙醇的價(jià)格將越來(lái)越具有競(jìng)爭(zhēng)性。③隨著汽油含氧添加劑MTBE的禁止使用及靈3政府鼓勵(lì)燃料乙醇使用政策活燃料汽車(FFV)產(chǎn)量的增加,燃料乙醇的消耗量將大量增加。3.1美國(guó)④隨著利用纖維素生產(chǎn)乙醇技術(shù)的成熟,乙醇 David Andress1998年細(xì)討論了美國(guó)生物質(zhì)的生產(chǎn)原料將極易獲得產(chǎn)量將大大增加。燃料乙醇的稅收鼓勵(lì)政策。美國(guó)最重要的鼓勵(lì)政策總之燃料乙醇是未來(lái)最有希望的、清潔的、可包括部分免除汽油醇聯(lián)邦發(fā)動(dòng)機(jī)燃油特許權(quán)稅和乙持續(xù)發(fā)展的綠色能源之一,是一種很好的汽車代用醇用做車輛發(fā)動(dòng)機(jī)燃料所得稅抵免兩種,兩種鼓勵(lì)燃料。政策名義上都相當(dāng)于每升乙醇補(bǔ)貼11.88美分(每(下轉(zhuǎn)第19頁(yè))11汽2002·4設(shè)計(jì)與研究車科技發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的輔助裝置占有的引腳,其原始狀態(tài)是滿足E.C.C.S單元中CPU初始化要求的。3結(jié)束語(yǔ)(7)電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)比化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)用電量大得多,動(dòng)態(tài)測(cè)量臺(tái)架供電電源電壓降是否滿足發(fā)表1為EQ486-004897電噴發(fā)動(dòng)機(jī)在東風(fēng)汽動(dòng)機(jī)的正常工作要求,特別要保證控制單元和燃油車監(jiān)督檢驗(yàn)所發(fā)動(dòng)機(jī)3號(hào)臺(tái)架試驗(yàn)室功率試驗(yàn)結(jié)泵供電電壓。果結(jié)果與該機(jī)的技術(shù)指標(biāo)相吻合表明臺(tái)架電子控制系統(tǒng)的改制效果良好。表1EQ486004897發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架功率試驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)速/tmin16001800200022002400260028003000扭矩/Nm133.4145.9146.3150.4154.3158.2160.9功率W22.327.430.634.738.742.947.150.0轉(zhuǎn)速/rmin32003400360038004000420044004600扭矩/Nm159.3159.4160.3163.3169.0170.0176.2182.0功率/W53.356.660.464.970.874.881.287.6注廠方提供的E.C.C.S中電腦為試驗(yàn)專用,軟件限速不高于5000r/min因而表中試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅達(dá)到4600r/min借用車用線束改制電噴發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架控制系統(tǒng),完全能滿足臺(tái)架試驗(yàn)要求。而且時(shí)間短幾乎不需增參考文獻(xiàn)加額外費(fèi)用,也不需要對(duì)試驗(yàn)室測(cè)功機(jī)的電控系統(tǒng)[1楊妙梁汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與環(huán)境保護(hù)[M].北京:中國(guó)物資進(jìn)行改動(dòng)。這種方法適用于不同電噴發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架電出版社2001.1控系統(tǒng)的改制具有一定的推廣價(jià)值。[2]株式會(huì)社, NISSAN BLUEBIRD[M].日本:1999(上接第11頁(yè)) Future Production and Utilisation of Biomass in Sweden: Po- tentials and CO2 Mitigation J]. 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