姚春德
2019年，我国的石油进口对外依存度超过70%。随着我国经济发展，石油需求量还在逐步加大。石油是与国际政治关系密切的重要战略资源。曾有人说过，谁掌握石油，谁就掌握世界。我国能源资源禀赋是“缺油少气相对富煤”，如此高企的石油对外依存度给我国的燃料能源安全带来极大的压力。我国进口的石油，除了部分由管道输入之外，大部分还需要船舶经过远涉重洋运输。我国是汽车大国，无论产量还是保有量都雄踞全球高位。汽车动力是来自于自身发动机对能源的转换。目前汽车能源燃料主要是化石类燃料，即石油和天然气。工作中需要将燃料通过燃烧，在发动机气缸密闭空间中完成从热能向机械能的转换，从而做功完成动力输出。由于化石类燃料主要成分是由碳氢组成，因此，在实现能量转化过程会排放二氧化碳。在我国目前二氧化碳的年排放量里，使用石化燃料汽车的贡献量占比约为8%左右。为此，汽车产业减少碳排放义不容辞。按期实现“双碳”目标是汽车领域的重要任务，发展提高发动机热效率新技术、减少各类无益的摩擦损失、做好工作中热能量管理等已成为当今车企和各个研究院科研人员的不懈追求。
尽管技术不断进步，但是我国“缺油少气相对富煤”的基本能源属性决定了减少燃油消耗，积极开拓新型低碳能源是重要发展方向。通过研究和实践，甲醇是未来最有前景的新型燃料。发展甲醇以减少石化产品的消耗，不仅可以缓解能源安全压力，还可以给国家经济发展以重要支撑。
一、 甲醇作为替代燃料是底线思维
甲醇之所以是最有前景的化石类燃料最佳替代，主要基于以下几个因素。一是甲醇生产原料来源广泛，煤炭、天然气、焦炉气、生物质都是。我国的煤炭资源丰富，其中更有大量的高硫、劣质煤，工业上无法使用，但可用于生产甲醇。二是甲醇生产技术成熟。我国目前甲醇70%产自煤炭，余为天然气、焦炉气等。由于我国煤炭资源是相对富有的，完全独立自主，这是国家能源安全的重要保证。另外，经过我国科技人员的努力，突破了二氧化碳加氢合成甲醇的技术瓶颈并实现了规模生产。利用二氧化碳和光与风可再生能源发电产生的氢气生产甲醇，不仅将实现能源可持续发展，而且可以吸收二氧化碳使之得到充分利用。目前我国的甲醇产能已经过亿吨，接近年消耗汽油1.2亿吨左右的水平。经过科技人员的努力，甲醇在化工领域已经达到了全面替代石化产品的条件。
由此可见，发展甲醇有国家能源资源做后盾，有成熟的技术支持，积极发展甲醇是确保国家能源安全的底线思维。
二、 甲醇汽车发展现状
在汽车上应用甲醇，由来已久。早在第二次世界大战期间，便有发动机上应用甲醇的情况。上世纪70年代发生第一次石油危机时，甲醇再次进入“发动机人”的眼中。国际上美国、欧、日、韩均有所作为，其中美国和德国走得最远。美国福特公司在洛杉矶等地开始规模使用甲醇燃料的汽车，历时10年之久。后因石油供应回复正常，该工作遂告停止。德国大众汽车开发了甲醇汽车，甚至在1984年世界奥运会上将其作为工作车。奥运会结束后，其中部分车辆还赠给我国有关部门试验。我国在同期有中科院和多所大学开始类似的研究。进入新世纪以来，随着我国的石油对外依存度逐步上升，部分甲醇生产条件有利的地区开始采用甲醇替代石化燃料，如山西、陕西省等地。2012年，工信部开始在山西、陕西、甘肃、贵州以及上海“四省一市”开展甲醇汽车试点，正式从政府层面对甲醇汽车的“动力、经济、环保、安全、可靠”等对甲醇汽车使用及其对环境影响进行考核。历经5年，有1024辆汽车参加，涉及乘用车、商用车等不同车型。经过试点，通过大量的数据和试验体验充分证明，甲醇作为车用燃料是动力性满足使用要求，工作是可靠、安全的。在甲醇富产地区具有很好的经济性。2019年由工信部等八部委联合颁布了在部分地区推广应用甲醇汽车的指导意见，2020年11月份生态环境部颁发了甲醇汽车尾气排放的检测方法，2020年12月，工信部批准甲醇汽车列入公告管理。至此，甲醇汽车在我国已经全面的合法化，享有和其它燃料车辆一样的权益，正式进入国家管理的序列。
相比于我国在车辆应用甲醇，国际上大力发展甲醇船舶动力。以甲醇燃烧无硫、低氮氧化物排放为优势，2015年瑞典首条以甲醇燃料为动力的船舶。目前全球已经数十条船舶，安装了甲醇燃料系统。最近，由我国广州船厂承建的一艘柴油甲醇双燃料船舶刚刚下水。我国在船舶动力方面，集中在中高速船舶应用甲醇，2019年5月由江龙船艇下水国内首条甲醇柴油双燃料船舶。2022年2月淄博柴油机公司的6170型中高速柴油甲醇双燃料船舶技术通过技术鉴定。我国尚未有正式运行甲醇燃料的船舶。
三、 吉利汽车是甲醇汽车发展中的引领者
在我国甲醇汽车发展方面，吉利汽车发挥了引领的重要作用。无论在2012年工信部的甲醇汽车试点，还是现阶段的甲醇汽车应用，吉利汽车始终走在甲醇汽车的前列。作为一家民营汽车企业，这种勇于担当，积极为国家能源安全出谋划策并付诸行动的行为值得夸赞。
十余年来，吉利集团不仅开发了甲醇乘用车、商用车，最近还开发了甲醇混合动力车。在推广应用甲醇汽车的同时，吉利集团还协助地方的甲醇加注、甲醇运输等基础设施的建设。为甲醇汽车推广应做出积极贡献。
四、 甲醇汽车推广应用存在的问题和解决途径
我国正进入能源和动力多元化的历史时期，各种新型能源和动力型式不断涌现，能源有气体燃料、氢燃料等，动力如纯电动、燃料电池、混合动力等，甲醇乘用车也成为其中一员。但是，在我国的交通运输中商用车、船舶动力以及内燃机车，以及广大的工程机械和农业机械、发电机组等依然使用柴油机。相比于点燃式发动机，采用压燃式柴油机具有更高的动力性和经济性。因此，这部分动力如何应用甲醇是国际难题。
天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室的科研人员，经过近二十年的努力，终于攻克此难题，实现甲醇在压燃式柴油机上的应用。在柴油甲醇二元燃料燃烧理论指导下，采用柴油甲醇组合燃烧技术，实现在甲醇加持下，柴油的能量得到充分发挥。不仅燃烧高效，而且排放清洁。更加可贵的是，甲醇的参加改变了柴油的工作方式，大幅度提高了热效率，是原有的燃料能量实现了接近倍增的效果。让柴油甲醇组合燃烧技术的载重车在2012年的甲醇汽车试点进行了应用，取得了很好的效果。
为了使甲醇燃料在更大的领域得到应用，发挥其压舱石的作用，我们建议：
一是国家层面加大对甲醇燃料应用的支持力度。政策和策略是甲醇能否发挥其作用的关键。
二是鼓励更多的车企加入到甲醇推广应用的队伍中，使吉利的一花独秀变成百花齐放。
三是积极宣传甲醇燃料的优越性，科学、客观地认识甲醇，防止甲醇燃料的妖魔化。
（作者：姚春德/天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室原负责人、天津大学教授）
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