2002.4綜述車(chē)科技車(chē)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摘要冾介紹了美國(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(lèi)號(hào):461文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼∶文章編號(hào):1005-25502002)4-0009-03Application and development condition of fuel ethanol in vehicleHu 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 andChina, includes its feedstock, production scale, application mode, incentive policy and application benefit are introduced. Theoredictation of its future prospects is givenev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)。因此,汽車(chē)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。193年中國(guó)已成污染和石油資源逐漸枯竭的狀況,汽車(chē)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(lài)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〔CO、CH和NO2)占全球溫髙汽油的辛烷值有效提高汽油的抗爆指數(shù)洏且它室氣體排放的23%,其運(yùn)輸部門(mén)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(chē)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)4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(chē)排放,而且我國(guó)汽車(chē)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2002-03-20目前世界上燃料乙醇的使用方式主要有3大基金項(xiàng)自國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50175070)類(lèi):①汽油發(fā)動(dòng)?xùn)i汽車(chē),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(chē)(FFV),乙醇與汽油的混合比可以YH中國(guó)煤化工CNMHG綜述2002.4,車(chē)科技在0~85%之間仼意改變;③乙醇發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē),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(chē)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(chē)2.73億t其中65%用于生產(chǎn)乙釀(139億L)4。現(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(chē)使用美國(guó)是世界上燃料乙醇的主要生產(chǎn)國(guó)之—,70純乙醇燃料,1200萬(wàn)輛汽車(chē)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。空氣清凈法修正案( 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—汽油混合燃料(E1oy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(lài)從尋找替代能源的角度岀發(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y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3,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195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)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(chē)輛〔 Flexible fuel vehicle)桶進(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(chē)的E85(85%乙醇+15%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(chē)和公共汽車(chē)的E95、E100西政府簽署了乙醇生產(chǎn)合作協(xié)議,從2000年12月95%、100%乙醇)等燃料規(guī)格。19η7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(chē)并且與汽油車(chē)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,58量《變性燃料乙醇》GB18350-2001和《車(chē)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》(GB18351—2001)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4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1930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—汽油混合燃料的使用就達(dá)到一定的規(guī)模。。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,巴西政府設(shè)立了 Proalcool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♂醇燃料發(fā)展硏究。代替柴油川劃。以防止國(guó)內(nèi)能源的消耗盡快利用囯內(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?xún)煞N方式應(yīng)用作為能源安全體系、減少對(duì)石油的依賴(lài)程度、節(jié)約外匯、YH中國(guó)煤化工CNMHG2002.4綜述車(chē)科技增加就業(yè)、增加財(cái)政收λ、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(chē)燃料,可以明顯降低汽油特許權(quán)稅如表2車(chē)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重新被乙醇生產(chǎn)原料吸收明顯減緩全球變暖。燃料種類(lèi)聯(lián)邦發(fā)動(dòng)機(jī)每升燃料免除率換算為每升乙料稅率/%(與汽油比較)%醇的免除率/%wrench, Richard d做了汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽油醇汽油( gasohol E10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013.01.19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771.24ll.88C降低了35%,NO增加了7%。美國(guó)能源部A汽油醇A7153206818goe國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的wang, Michael Quant1直E8及b85以上12951.2014XE85)-1.E100)從事玉米乙醇用做汽車(chē)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1。3.2巴西表1玉米乙醇燃料對(duì)溫室氣體排放Jose R. Moreira和 Jose Goldenberg19901)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)技術(shù)定汽油中必須添加一定比例的乙醇(體積比為項(xiàng)目石油《HG化石燃料項(xiàng)目石油《HG化石燃料24%或使用純乙醇燃料。其次巴西實(shí)行對(duì)乙醇相EO613E0o623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E8513-7514-1934-35E8574-7624-2641-43到1985年共提供20億美元的低利率貸款(占當(dāng)前E585-81925142-4E95868303249-51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—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(chē)實(shí)驗(yàn)。包括4輛夏3.3中國(guó)利車(chē)、4輛富康車(chē)和3輛桑塔納車(chē)。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(xiāo)售。國(guó)家給予乙醇生產(chǎn)商相應(yīng)的補(bǔ)貼使來(lái)浞進(jìn)了美國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展明顯降低汽車(chē)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(chē)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58g/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(chē)〔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 Andres<1998年細(xì)討論了美國(guó)生物質(zhì)的生產(chǎn)原料將極易荻得產(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)?xùn)i燃油特許權(quán)稅和乙持續(xù)發(fā)展旳綠色能源之一,是一種很好的汽車(chē)代用醇用做車(chē)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))YH中國(guó)煤化工CNMHG設(shè)計(jì)與研究車(chē)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(mǎn)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(mǎn)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(chē)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1EQ486-004897發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架功率試驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)速/rminl80020002200240026002800扭矩/N33.4145,9146,3154.3功率/kW27.430.638.747.1轉(zhuǎn)速/rmin3200340038004000420044004600扭矩/Nm159.360.3163.3169.0170.0176.2182.0功率/kW53,356.660,464.970.881,2注」方提供的E.C.C.S中電腦為試驗(yàn)專(zhuān)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(chē)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(mǎn)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)[楊妙梁,汽車(chē)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. 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