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长期以来,航空业一直受国际油价制约,经营业绩波动较大。不断波动的航空燃油价格、燃油对环境造成的负面影响、未来油储等问题已经是快速增长的航空业发展的巨大挑战。
此外,在全球致力于节能减排大气候的背景下,航空业也被纳入了全球减少温室气体排放的体系中。
世界航空业对替代能源的渴求,从来没有像现在这样强烈过。
探索提高燃油效率、减少二氧化碳排放的方法是现在全球航空业亟待解决的问题,寻求生物类可再生航空燃料替代传统燃油也将是航空业未来的发展趋势。
民航业减排:不能承受之重?
世界各国航空飞行产生的温室气体占人类温室气体排放的3%,航空业承受着油价上涨和降低碳排放的双重压力。
航空业历来是耗能大户。根据英国《独立报》报道,全球航空运输现在向大气层排放的二氧化碳量比早前预计要高出20%。据预测,到2025年,该行业的年碳排放量将达15-20亿吨。
在北美,接近一半的燃油用于包括航空在内的运输行业。如加拿大43%的燃油用于运输行业,而美国则为46%。
为了积极应对节能减排,欧盟制定了颇为严苛的“单边措施”,即欧盟自2012年开始对进出欧盟以及在欧盟内部航线飞行的航空公司规定二氧化碳排放限额,并对超出限额的公司收费。
在经历了漫长而艰难的争论、协调之后,联合国国际民航组织(ICAO)各成员国也终于在去年10月就减少温室气体排放达成了一项协议,制定一个在行业基础上通过市场手段管理航空业温室气体排放的框架。
ICAO的这份协议就航空业的近期、中期和长期减排目标,达成了共识:在2013年制定全球飞机引擎CO2排放标准;达成发展和部署可持续的替代性航空能源的框架协议;到2050年燃油效率每年提升2%。
然而,在现有的燃油机制下,减排对于航空公司而言,是几乎不可能完成的任务。
生物燃料:目前的唯一选择?
如果打算降低世界航空机群的“碳足迹”,航空发动机使用较“清洁”、可再生的生物燃料似乎是目前的唯一选择。
对于航空界而言,对生物燃料的需求之所以如此迫切,是因为清洁天空不只是一个口号,更是真金白银的成本。
如今在发达国家,航空燃油的使用占整个石油产品产量的8%,因此,比较现实的考虑是,逐步增加生物燃料在航空燃油总使用量中的比例。
现在,以生物乙醇为燃料的飞机已经在国外广泛应用,巴西内瓦航空工业公司(Indfustria Aeronau-ticaNeiva)早在2005年就曾推出了世界上首款以乙醇为燃料的lpanema农药喷洒飞机。美国政府也在2009年宣布了一项高达18亿美元的支持生物乙醇发展的国家战略计划。
但是第一代燃料受到了质疑:占用耕地太多而且威胁粮食供应。
与第一代生物燃料玉米、小麦相比,第二代的原料(主要是麻风树、亚麻荠、海藻和盐土植物)似乎更具优势。目前世界各国都在着力研发第二代生物燃料,原因在于第二带生产原料不会挤占食物资源或水资源所用的耕地,也不会引起森林采伐的行为。此外,第二代燃料更加环保廉价,且不需要制造商重新设计引擎或飞机,航空公司和机场也无需开发新的燃料运输系统。
中国国家能源局已经和美国贸易署签署了合作谅解备忘录,共同发展航空生物燃料产业。著名的波音公司也正在和中国国家发改委、民航局和林业部等相关政府部门协商,到2020年将7500万亩中国的荒地用于种植麻风树,其中仅四川省就将有3000万亩荒地成为麻风树种植基地。如能完成种植目标,届时产自中国的原材料所生产的生物燃料可取代全球航空运输业现有40%的石化燃料。
节油收益:1000亿美元?
目前各大航空公司正在共同应对气候变化的挑战,致力于航空生物燃料的开发就是一项重要的工作。
德国汉莎航空不久前宣布,从今年4月起,该公司一架往返于法兰克福与汉堡的空客A321型客机将使用生物混合燃料试飞6个月,汉莎航空将为此投入约660万欧元。
空客的母公司――欧洲宇航防务集团透露,该集团拟在未来5年,率先在北京和上海之间开辟生物燃料航线,并投入商业运营,以作为其全球生物燃料飞行的商业试点。
而目前波音公司在试飞过程中,生物燃料与传统燃料的比例为5:5,未来可提升到9:1,甚至是100%采用生物燃料。波音民用飞机集团市场营销副总裁兰迪・廷塞思透露,他们现在有两个近期目标:一是在今年上半年,波音参与开发的航空生物燃料争取取得官方认证:二是在2015年,整个航空业所用燃油的1%将来自于生物燃油。
卡塔尔航空公司、卡塔尔科技园和卡塔尔石油公司于今年年1月11日宣布,联合进行工程、经济分析,开发可再生生物喷气燃料以支持航空业。卡塔尔航空公司之前已于2009月10月成功利用天然气制合成油燃料调合油进行了世界上第―次商业化飞行。
资料显示,只要航空业燃料中的1%采用生物燃料,便可以维持生物燃料市场。
传统灶具弊端颇多
研发新型替代产品
提起绿源科贸,河南新乡市的同行们都会竖起大拇指!
多年来,绿源科贸公司一直做着给各大餐饮店配送新型燃料的生意,日配送量多达几吨,利润稳定、生意红火。
然而,绿源科贸总经理王锁义心里始终装着一个不被人知的烦恼。原来,王总身为商人的同时,还有一个不被许多人知道的身份,便是国家新能源协会的理事。正因为如此,面对近年世界石油资源紧缺,国内燃料、燃气价格不断攀升的态势,王总一直心急如焚、茶饭不香。他敏锐地意识到,成本低、绿色环保的新型燃料、燃气,必将成为未来市场的发展趋势。而自己身为国家新能源协会理事,更是有责任、有义务率先投入到新型能源的开发和利用之中。
当前,我国餐饮业中的大小饭店、宾馆、高校食堂等,大都使用柴油、液化气,有的甚至仍然烧煤。而烧煤、烧柴油费用高,热效率低,而且不卫生、污染环境。另外,市场上的传统醇油灶具,是把醇油经油管送入灶芯,采用高压油泵和风机把醇油分散雾化燃烧。这种雾化燃烧方式,由于有一部分醇油被吹离灶芯,造成浪费还呛眼刺鼻,再加上强冷风气流,降低了火焰温度,消耗了部分能量,因此火力疲软。开发不用风机、耗量低、火力猛的灶具将是发展趋势,王总以敏锐的眼光确定了研发方向。
2009年初,王总带领绿源公司技术人员,投入到新型燃料无风机气化灶的研发中。如何使生物醇油变成气体后再燃烧,成了研发中最难攻克的技术难点。王总和他的技术团队废寝忘食,在没有参考物的情况下,到处寻师访友与同行交流,最后实现通过高温添加助燃剂、助氧剂,达到气化效果。
为了研发新型灶具,公司投入了大量的资金。上万元买回的紫铜板,几天的实验就没了,真让人心疼啊。王总没有打退堂鼓,带领技术人员反复实验,不断克服一个又一个技术难点:如灶芯气压高,燃料进不去,造成火焰忽高忽低,气压低时火焰多为虚火,且摇摆晃动不催锅。
功夫不负有心人!近两年的研发,新型灶具――无风机气化猛火灶终于研制成功。该气化猛火灶,彻底打破了传统灶具原理,不需要风机和油泵加压,可将燃料注入钢瓶或外挂塑料油箱即可,采用气化室和燃烧室分体连接的独特设计,充分气化燃烧。其特点:气化快、热值高(1250°)、耗量少(2―3公斤/时)、火力猛、无味、无烟、无残留,适合中小型饭店、夜市、大排档使用,比液化气可节约40%,比使用有风机柴油炉、醇基燃料炉节能30%以上。
多项优惠扶持商
一年发展百余家客户
顺应国家低碳节能政策,迎合市场发展趋势!
无风机气化猛火灶一经上市,便凭借其火力猛、热值高、气化快等独有优势,一举击败传统灶具,成为餐饮业主首选。当地许多餐饮店厨房使用液体气化猛火灶后,惊喜地发现,不但比以前使用的有风机燃气灶和柴油灶节省,还火力强劲,炒菜做饭的时间还大大缩短了。当地一些高校的学生食堂,使用猛火灶后,学生们都明显感到饭菜比从前更香更好吃,还没有油烟味。
最喜人的是,随着液体气化猛火灶的名气大振,从全国各地慕名到绿源科贸洽谈合作的人日益增多。猛火灶上市仅一年,公司便在各地成功发展商一百多家。不仅如此,猛火灶还获得国家新型实用专利等相关资质。
对于取得的成绩,绿源科贸公司并没有满足现状,而是加大研发力度。继主打产品无风机气化猛火灶上市后,绿源公司又先后推出了系列新产品:民用豪华液体气化灶、民用普通气化灶、无风机增压智能猛火灶、无风机气化猛火灶、无风机燃料炉、生物醇油采暖炉、并联炉具等。产品均为高效节能产品,开创了灶具行业新技术革命,顺应国家政策,发展空间巨大,欢迎有识之士洽谈合作。
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为大力扶持商,绿源公司特推出系列优惠举措:
1、免费提供燃料技术及乳化剂配方;2、免费培训钢瓶及炉灶改装技术;3、免费提供无风机猛火灶、民用气化灶样品共10台;4、免费提品的全套销售资质证书证件。同时,公司为商提供专业的技术培训及成功的市场运作模式。
特别承诺:灶具一年内出现任何质量问题,保修包换,所产生的费用皆有公司承担。
绿源科贸有限公司
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[6] 吴春杰.浅析我国压载水管理的法律体系[A].海浪海啸与实用航海技术[C].2006.
开发高效节能燃料
西安老科技教育工作者协会(简称西安老科协),成立于1983年,是经西安市民政局核准登记的社团法人单位。成功产品有生物醇油,甲醇汽油,甲醇柴油等。协会为西安市科学技术协会下属的一个社会团体,是陕西省老科技教育工作者协会的团体会员。西安老科协专利技术开发中心是西安老科协常设的业务部门,主要从事专利申请、技术转让、技术交流、技术开发、新技术新产品的推广与培训。本中心拥有西北最大的专利技术文献数据库和完善的技术开发服务体系。
由西安老科协开发的生物醇油现已大量投放市场,建立了大型生产基地,具备批量生产能力;并在市场竞争中取得了很好的经济效益。以国家科研机构为依托,雄厚的技术开发实力,对市场上已有的醇基液体燃料技术进行改良。
醇基燃料就是以醇类(如甲醇、乙醇、丁醇等)物质为主体配置的燃料。以液体或者固体形式存在称为醇基燃料。醇基燃料也可以是生物质能,和核能、太阳能、风力能、水力能一样,都是各国政府目前大力推广的环保洁净能源;面对石化能源的枯竭,醇基燃料是最有潜力的新型替代能源。
西安老科协在创新能源、再生能源、环保能源、综合利用新能源的技术改造、优化设计系统集成等方面有着得天独厚的条件;多年来始终走在业界最前端,成为引导市场的风向标。新型生物醇油燃料以高热值低能耗淘汰了醇基燃料,生物醇油在燃烧效果与柴油、液化气相等的情况下,其生产成本价格仅为柴油、液化气的1/3,不仅可以替代石油液化气用于千家万户,也可替代柴油用于宾馆、酒店、大排挡、学校、工厂等企事业单位的食堂,还可用于其他工业用途,如:工业窑炉、锅炉燃烧机等,以及在熔炼、加热相关设备上使用。
生物醇油燃料,对比柴油、液化气、天燃气,使用更安全,环保,清洁,燃烧无烟无味、无毒无害、无压力,不爆炸,无明火,不易点燃,热值高。生物醇油,生产无三废(废水、废料、废气)。生物醇油燃料,在常温常压下储存、运输、使用,无需高压钢瓶存储,只用普通金属或塑料容器存储。
西安老科协潜心研究,成功研制出生物醇油乳化剂,它不仅很好的解决了传统醇基燃料热值的不足、用量大的 历史问题;而且,首次解决了传统醇基燃料不稳定,易挥发、不安全的问题,加入5%即可提高醇基燃料1/3左右的热值。西安老科协生物醇油,已通过国家质检部门检测,并通过试点推广使用,其技术性能和安全指标符合民用燃料的要求,是一种理想的绿色环保燃料。
潮流所趋
巧赚节能钱
从目前我国的能源结构看,主要还是依靠以煤炭为主的传统能源。西安老科协生物醇油将传统能源加以改造,使清洁环保能源得以推广,并应用到生活的方方面面,大大降低碳排放量。西安老科协生物醇油从原料来源上就以环保理念为出发点,遵循循环经济发展趋势,原料清洁易得,西安老科协生物醇油采用“水包油技术”,由化工粗醇与金属盐系列助燃产品及防积炭活性清亮剂配制而成,性能稳定。
另外,西安老科协已成功开发出生物醇油酒店大灶、中小餐厅猛火灶、家用气化灶、火锅灶等一系列产品,并已成功开发出醇煤气化炉,可以适应烧煤的小餐馆及广泛使用蜂窝煤的家庭,其火力强劲,节能效果显著,无需风机,使用方便。家用燃料灶具一体化,灶具内置燃料箱,可随时添加燃料,不需专用钢瓶,给用户带来了极大的实惠和方便。无风机气化灶具, 使用安全, 火力猛, 采用电子脉冲点火, 气化过程在敞开的 燃烧器内完成,绝无压力大产生爆炸的危险, 灶具采用原子碰撞,旋风气流,强压输料等原理设计, 外形尺寸与液化气灶大小相同,结构简单,使用方便。
西安老科协生物醇油,投资建厂规模可大可小,可根据自己投资能力和本地市场容量而定。设备包括储油罐,油桶,防爆泵,灌注枪,流量计、天平、烧杯、量筒、磅秤等辅助仪器。日产量在1吨以下的可用油桶代替储油罐,设备投资3000元即可。个体小规模生产,投资1到2万元即可运营。千家万户都需要,市场稳定持久。原料易购、价格低廉,利润高,生物醇油主要原料,全国各地化工市场及化肥厂均有销售。按目前市场价格购进原料,按设计能力生产计算燃料成本为2100元/吨,售价按3600元/吨计算,吨产品毛利润1500元(含税及房租、配送等杂费),工作日按30天/月、10月/年计算。原料及产品价格因时因地会有所不同,请结合当地实际核算,可附带销售生物醇油系列灶具。
我国是能源消费大国,中国的能源需求将长期持续增长。目前中国能源消费量达到22亿吨,已面临严峻的能源安全问题、环境污染问题,在今后能源供应压力会越来越大,中国必须进一步寻求可持续的能源发展和供应途径。庞大的市场需求,国家环保政策的大力支持,燃油供应的紧张局势,选择投资生物燃料项目,即顺应能源发展的需要,也适应低碳环保的时代主题,加盟老科协生物醇油就是成就了您的财富人生!
西安老科协专利技术开发中心
地址:西安市雁塔路南段99号(省科技大院)北四楼(西安火车站:5、30、41、500路到大雁塔站下车即到)
电话:029-85525023 85538190
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关键词:供热;锅炉;发展;趋势
用于工业生产的锅炉更注重高效率、低污染、自动化、低成本(金属消耗量);而生活锅炉则追求低污染、自动化、安全可靠。本文对供热锅炉的发展趋势进行简要的分析。
1、锅炉燃用优质燃料
我们知道,锅炉燃用动力燃料。所谓动力燃料是指除了其燃烧放热可供利用外,在其他方面没有更大经济价值的燃料,主要是劣质燃料。由于国情原因,多年来,我国锅炉一直被限制使用劣质燃料。我国对供热锅炉的燃料政策在1990 年以前主要倾向于以煤为主,例如1988年底,国家煤代油办公室还发出名为以煤代油、节油的奖励办法和补贴标准的文件。随着高层民用建筑的发展、高新经济技术开发区的建设、环保要求的提,以及我国勘探到的天然气和煤层气储量的增加和我国进口能源政策的拓宽都促使供热锅炉中燃油和燃气的比例相应提高。采用燃油或燃气供热锅炉不仅可以提高锅炉热效率,而且对于改善烟气排放污染物具有显著效果。
2、锅炉用低劣的燃料的方向发展
锅炉在向燃用优质燃料的方向发展的同时,也向燃用品位更为低劣的燃料的方向发展。众所周知,随着工业化进程的加快以及人民生活水平的提高,城市垃圾已经严重影响了人类的生存环境,也困扰了城市的发展。传统的垃圾处理方法是填埋、焚烧和堆肥。而对垃圾的更进一步处理,就是垃圾能源化。这巳成为当前世界处理垃圾的热点,其中以垃圾为燃料的垃圾锅炉也成为锅炉制造业中的热点。
垃圾在锅炉中直接燃烧是各国垃圾能源化的主要手段。目前尚存在的难题是受热面管子的高温腐蚀,其中主要是塑料等垃圾中的C1和Na、 K等元素对金属的腐蚀;以及不可燃物质从炉内的排出问题。各国所采用的炉型繁多,但主要有流化床燃烧锅炉、回转窑式锅炉和机械炉排锅炉等三种。
采用流化床燃烧锅炉时,垃圾需进行预分选和破碎,然后送入流化床内燃烧。此类锅炉预处理费用高,炉前易臭味外逸,影响环境。机械炉排锅炉是目前用得最广泛的一种垃圾锅炉,其关键是炉排的结构和布置。炉排片一般用高铬钢浇铸后精加工制成,布置成水平或倾斜。炉排可分为预热段、燃烧段和燃尽段,并由固定炉排和运动炉排相隔组成。
3、洁净煤技术的开发
鉴于煤炭仍是锅炉主要燃料但对环境污染严重的事实,各国都竞相开发洁净煤技术。所谓洁净煤技术是指从煤炭开发到利用的全过程中,旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术。主要包括煤炭洗选、加工转化、先进发电技术、烟气净化等方面的内容。
煤炭洗选是指通过物理或化学的方法,降低原煤中灰分、硫分、矸石等杂质的含量,并按不同煤种、灰分、低位发热量和粒度分成若干等级,以满足不同用户的需要。煤炭经洗选后可显著低灰分和硫分的含量,减少燃烧后烟尘、二氧化硫等污染物的排放。
配煤技术是将不同品质的煤经过筛选、破碎,按比例配合等过程,并辅以一定的添加剂,以改变动力煤的化学组成、岩相组成、物理特性和燃煤性能,达到充分利用煤岩资源、优化煤炭产品结构、煤质互补,适应用户燃煤设备对煤质要求,提高燃煤效率和减少污染物排放。
型煤是用一种或数种煤与一定比例的粘结剂、固硫剂等,加工成一定形状尺寸和有一定理化性能的块状燃料或原料。型煤也可以是粉煤及一定比例的煤泥等其他低位发热量较低的燃料或废弃物,加上粘结剂、添加剂加工成型煤的,有的燃烧特性还超过了原煤的燃烧特性。
由于煤炭资源丰富,水煤浆的加工工艺简单,与煤炭气化、液化相比, 投资少、成本低。作为代油燃料,许多国家基于长期的能源战略考虑,将其作为以煤代油的燃料技术进行研究、开发和储备,且已有商品化使用。
4、生物质能技术的发展
近几十年来,大气中的各种温室气体浓度正不断增加,它们对全球气候变化的影响已引起了人们广泛的注意。各种温室气体中,以二氧化碳的危害最为严重。大气中的二氧化碳含量在最近20年中已增加了 27%。据估计目前每年约有260亿!二氧化碳被排入大气,其中大约有80%是由于煤、石油、天然气等矿物燃料的燃烧而引起的。
从长远观点看,二氧化碳零排放技术显然是解决问题的最根本途径。在这些零排放技术中,生物质能又是其中最具潜力的。
减少化石燃料的使用,提高能源的转换效率,积极发展软能源,是降低大气中二氧化碳含量的直接方法。二氧化碳的排放与动力设备的热效率有着直接的关系,例如,对相同的供电负荷而言,若发电机组的效率提高一倍,就意味着所排放的二氧化碳减少了一半。在不久的将来,燃用化石燃料的发电机组最大效率可达45%,最高限度可望达到47%。与现在的发电效率相比,尤其是与效率低下的发电机组相比,通过提高效率来降低二氧化碳排放是有着重要现实意义的。
除了通过削减化石燃料的消耗量来降低二氧化碳的排放量外,还有控制二氧化碳的排放,或者说吸收、分解脱除或分离已生成的二氧化碳。尽管目前有许多烟气净化方法可以用来控制氮氧化物和硫氧化物的排放,但还没有有效的控制二氧化碳排放的方法。
粉煤灰是煤燃烧排放出的一种粘土类火山灰质材料。狭义地讲,它就是指锅炉燃烧时,烟气中带出的粉状残留物,简称灰或飞灰;广义地讲,它还包括锅炉底部排出的炉底渣,简称炉渣。灰和渣的比例随着炉型、燃煤品种及煤的破碎程度等不同而变化,目前世界各国普遍使用的固态排渣煤粉炉,产灰量占灰渣总量的80%~90%。电厂灰渣的大量排放,促使对粉煤灰资源的综合利用的重视。近年来,粉煤灰的综合利用已逐渐形成了一个新兴产业。
目前,粉煤灰主要用在建筑工程和基础工程中。在精细化工利用方面研究得也较多。
四、结语
总之,供热锅炉技术已发展到了这样水平:燃料向多元化、洁净化方向发展;水仍是占绝对优势地位的供给锅炉的工作介质,但近年来,由于加热工艺的要求,也出现了以有机介质为锅炉工作流体的锅炉;工作压力的范围得到拓宽, 相继出现了真空相变供热锅炉,小型超临界压力贯流锅炉等;供热锅炉的容量向两个方向上都有很大发展,小容量的家用壁挂式燃油燃气锅炉在我国得到快速发展,同时,由于集中供热的要求,供热锅炉的容量大幅度提高,并且向热电联产、热电冷联产方向发展;由于对提锅炉效率、节约能源的日益重视,排烟温度很低的冷凝式锅炉得到发展;锅炉自动控制水平、智能化水平得到空前提高。
参考文蹴
关键词:海藻;生物燃油;能源;减排;
1引言
随着全球经济的发展,能源将日趋紧张。传统能源的迅速减少以及严重的污染问题,已经严重危害到全球的经济和环境。我们必须减少对化石资源的依赖,加大可再生能源的开发和利用。目前,生物质能生产主要以农作物为原料,对粮食、耕地、水等资源需求巨大,因为资源供给的限制,难以满足市场需求。海洋生物质能的开发为解决这一问题提供了出路。
2利用海藻发展生物燃料研究的背景和现状
生物质能是以生物质为载体,将太阳能以化学能形式贮存其中,能源主要依靠植物的光合作用产生。生物能可以转化为固态、液态和气态燃料形式,替代传统的化石燃料,具有环保和可再生双重属性。工程海藻的研究和开发,为生物质能产业提供充足和廉价的原料供给成为可能。
美国从1976年起就启动了微藻能源研究。目前,美国的科学家已经培育出富油的工程小环藻,这种藻类比自然状态下微藻的脂质含量提高3至12倍。2006年11月,美国亚利桑那州建立了可与1040兆瓦电厂烟道气相连接的商业化系统,成功地利用烟道气的二氧化碳,大规模光合成培养微藻,并将微藻转化为生物“原油”。2007年,美国启动“微型曼哈顿计划”,计划实现微藻制备生物柴油的工业化。美国能源局计划在各项技术全面进展的前提下,将微藻产油的成本于2015年降至2至3美元/加仑。
2007年,日本启动了大型海藻的能源计划项目,利用马尾藻生产汽车用乙醇。预计到2020年,栽培面积将达1万平方公里,每年可收获6500吨干藻,可以生产约200万升燃料乙醇,相当于现有日本汽车油耗量的三分之一。
今年,我国微藻能源方向首个国家重点基础研究发展计划(“973计划”)项目“微藻能源规模化制备的科学基础”,已经正式启动。该项目将以推动微藻能源规模化制备中核心技术的重大突破为目标,提高微藻能源规模化制备系统中各单元的效率为主线,研究从藻种选育到微藻能源规模化制备系统构建过程中亟待解决的生物学及工程学方面的关键科学问题。[1]
3 、海藻作为生物燃油原料的优点
海藻主要包括微藻和大型海藻,海藻的种植可以利用海洋、盐碱地等不适合粮食作物生产的空间进行生产,这样避免了传统生物质能对农业资源的需求。各国研究机构都在运用现代生物技术开发海洋工程微藻,因为海洋微藻本身具备以下特征。一是光合效率高,生长速度快。生长周期短、繁殖快。二是微藻个体小、木素含量低,易粉碎干燥,生产液体燃料所需处理工艺相对简单,生产成本较低。三是微藻内大量积累脂质,因而可以大量生产生物燃料。四是微藻在生长过程中又可以消耗大量的二氧化碳,能缓解温室气体的排放。五是综合利用价值较高。微藻在制备生物燃油的同时可以开发虾青素、活性蛋白、不饱和脂肪酸、天然色素、生物肥料等高值产品,以降低微藻产油的成本。[2]
4、我国海藻养殖优势和存在问题分析
目前,我国拥有世界上最大规模的海藻生产基地,不论是产业规模,还是出口贸易,在世界上都占有举足轻重的地位。我国海藻养殖业发展较早,并成功的掌握了紫菜、海带等海藻大规模培养的关键技术。在螺旋藻和小球藻等微藻的藻种选育、规模培养和产业化方面取得了大量技术成果,某些技术已经达到国际先进水平。
与国际上其他国家相比,我国在推动藻类能源规模化制备技术上有一定优势,主要表现为以下几点:一是我国拥有一定的高水平技术人员和技术储备,并在人力成本方面具有明显优势。二是海藻分类区系、藻种选育和基因工程等领域具备较强的科研力量。三是我国海洋环境富营养化和赤潮比较严重,可以通过大规模海藻栽培实现对海洋的生态修复。四是我国在海洋资源方面拥有明显的区位及环境优势。[3]
我国在海藻能源开发方面有很多不足之处,概括起来主要表现在以下几个方面:一是海藻的燃料转化技术研究投入不足,发展相对滞后。二是实现封闭式光生物反应器的规模化生产方面技术落后。三是我国海藻的栽培局限于近海小规模的试验场,试验项目的投入在技术和资金方面与发达国家相比明显不足。
5、海洋生物质能源发展趋势的必然性
5、1 发展海洋生物质燃料可以满足国家战略需求
我国1993年开始成为石油净进口国,能源安全已成为国家安全战略中最重要的一环,能源发展方向不但决定着能源安全,甚至影响到国家安全。同时,新能源工业必然要成为未来能源工业的制高点,谁有更大的竞争优势,谁就有更多的话语权。
目前,随着全球气候恶化,国际上很多领域对碳排放指标提出越来越明确的要求。在航空领域,欧盟去年公布自2012年起对所有抵达或离开欧盟国家的商业航班实施碳排放权配额制度。作为应对策略,德国开始试飞生物燃油的客机,在6个月试验期间,这架空客A321型客机预计减排二氧化碳1500吨。如果仍然使用传统燃料,我国民航业为购买碳排放权仅2012年一年需向欧盟支付8亿元人民币。[4]
另外,根据专门机构的数据和预言,按照目前的发展速度,不久的将来碳交易将发展成为全球规模最大的商品交易市场。种种迹象证明,无论是出于环境效益,还是经济效益,海洋生物质燃料的发展都已经刻不容缓。
5.2 利用海藻发展生物燃料在技术上可行
2006年全球研发海藻生物燃料的企业大约有4家,到2008年已超过50家,我国目前从事海藻生物柴油研发的企业已有5家。2009年6月,《美国生物燃料月刊》预测分析认为,到2014年,海藻生物柴油将达到6.13亿升的生产能力,每升的批发价格约为0.34美元。《生物燃料文摘》评论认为,从理论上看,海藻生物柴油的成本会像过去预计电脑的市场成本一样,很快会降下来。
6关于发展海洋藻类生物质能的几点建议
结合实际情况,就我国发展海洋藻类生物质能研究领域的资源配置及研究重点提出以下几点建议。一是从国家层面上设计和制定系统的科技发展路线图。二是明确关键科技问题,开展有针对性的技术攻关。三是开展海洋藻类基础生物学的研究。四是加快开展具有共性的关键技术研究的步伐,突破海洋生物质能产业化的技术瓶颈。五是建立健全海藻环境保护和海藻资源合理有序开发的有关法律法规,制定海藻能源产品的技术标准及相关产业扶持政策,保证海洋生物质能产业得到健康持续的发展。[5]
关键词:燃料乙醇 工艺 创新
随着世界石化能源的日趋匮乏,石油类产品价格日益攀升,开发一种绿色可持续的能源已经变得相当急迫。乙醇作为一种生产工艺成熟、生产来源广泛的替代能源越来越受到人们的关注。
乙醇俗称酒精,它以玉米、小麦、薯类、糖蜜木质纤维素等为原料经发酵,蒸馏而制成。所谓燃料乙醇是指对浓度95%左右的乙醇进一步脱水,再加上5%体积分散(一般为无铅汽油或无铅的烃类)的变性剂使之成为水分小于0.8%,且不可食用的变性无水乙醇。燃料乙醇既是一种清洁能源,又是一种良好的汽油增氧剂和辛烷值调和组分,用以代替四乙基铅和甲基叔丁基醚(MTBE)或乙基叔丁基醚(ETBE),乙醇调入汽油对降低汽车尾气中的一氧化碳含量很有效,起到净化空气的效果,同时,乙醇用粮食制造,是一种生物转化的太阳能,是一种取之不尽,用之不竭的可再生能源,在汽油中加入一定比例的乙醇作燃料,能节约石油、净化空气,转化多余的粮食,为人类社会的可持续发展提供一条简单有效的途径。
目前,世界上燃料乙醇的生产方法有合成法(即乙烯水合法)和生物法两种。由于近年来受原油资源问题及乙烯价格上涨的制约,合成法被生物法所取代。生物法生产燃料乙醇,大部分是以甘蔗、玉为、薯干和植物秸杆与农产品或农林废弃物为原料酶解糖化发酵制造的,其生产工艺有酶解法、酵水解法及一步酶法工艺法等。这段工艺与食用乙醇的生产工艺基本相同,所不同的是需增加浓缩脱水后处理工艺,使其水的体积分数降到1%以下,由于乙醇生产过程中水的存在,使得乙醇与水形成二元共沸物,而采用普通精馏方法所得乙醇中水的体积分数约为5%,要想控制燃料乙醇水的体积分数达到1%以下就必须采用较新的脱水工艺(目前开发的脱水工艺主要有:渗透汽化、吸附蒸馏、特殊蒸馏、加盐萃取蒸馏、变压吸附和超临界萃取分离等),脱水后制成的燃料乙醇再加少量变性剂就成为变性燃料乙醇。
燃料乙醇生物法生产过程包含发酵生物化学反应与乙醇分离两大主要过程,其工艺流程与人们熟知的化学工程中的许多单元操作存在不少共同点,如传递和反应诸多化学工程问题,所不同的是这里反应是发酵生化反应。在理论上来说似乎是简单的过程,但要想在大规模水平上获得最大效率,却需要依靠生物学和化学工程的结合。
化学工程的核心仍是“三传一反”,即使在纳米尺度上,反应和传递两种因素的共同作用是造成形形式式物质结构的根本原因,目前发醇工艺的放大仍停留在经验阶段,并没有上升到理论水平,这与燃料乙醇发展的需求极不相称,因此,采用化学工程的成熟理论及先进技术来研究燃料乙醇工艺过程,并进行创新具有重要的理论及实际意义。
一、发酵过程的化学工程分析
1.多尺度问题
由于酒精发酵过程是一个综合了微生物学、生物化学以及化学工程等的复杂过程,因此,模拟市场计算该过程不能仅仅单一采用传统的生物学方法或化学工程的方法,而应对生物反应器中多尺度问题作综合考虑。在化学工程学角度看来,酒精发酵罐可以看做是反应器,理论上计算反应器的模型应可以适用于酒精发酵罐。
2.动力学与放大
乙醇发醇过程前沿课题主要集中在液化、糖化和发酵过程节能降耗,包括:耐高温、高糖浓度、高乙醇浓度的能力以及酵母高效发酵过程的基础研究;液化酶、糖化酶的作用机制及实际物系的动力学研究;同步糖化发酵动力学方面的研究。从化学工程角度看,上述问题涵盖发酵生物反应动力学及传递特性两个方面,动力学方法是发酵过程放大的理论基础。发酵动力学包括两个层次:一是本征动力学,它是指没有传递等工程因素影响时,发酵生物反应固有的速率;二是宏观动力学,它是指在反应器内所观测到的总反应速率及其形式和结构、操作方式、物料的流动与混合,传递与传热等。
在大多数情况下,只要体系物性、流场、流态与在实际操作(热态)时比较接近,往往可以用冷模的实验方法模拟在热态下的流体力学状态,这对大设备的放大规律的研究有帮助。因此,采用大型冷模研究在过程设备中流体的流体力学特性并与小型热模所进行的动力学研究相结合是研究发酵设备放大规律的一种有效方法。
3.发酵罐内多场分布
多场分布包括温度分布、浓度分布和速率分布。发酵生物反应器中的物理因素—传递特性将影响到反应器内基质和产物的浓度分布及温度分布,进而影响到反应器内某一组分的反应速率。因此,传递特性的研究是不可忽视的问题,研究发酵罐内传热、传质及传动将是化学工程领域的一项重要任务,同时也为更好地控制发酵过程提供了理论依据。
CFD模型在模拟反应器内的温度、浓度和速度分布上是一种十分重要的方法,应引起重视。
二、乙醇纯化过程中的化学工程问题
采用发酵的方法生产乙醇,同时不可避免地会生成水,要获得乙醇势必要对乙醇和水进行分离,从原理讲分离乙醇和水的方法有精馏、吸附、渗透汽化膜分离等方法,然后发酵液中乙醇质量分数一般为5%~12%,而燃料乙醇产品的纯度却要在99%以上。因而从发酵液中分离出乙醇所消耗费的能量占总能量的绝大部分。所以从发酵液中分离乙醇—水混合液一般分两步:先用普通精馏得到质量分数为92.4%的乙醇,再用共沸精馏、萃取精馏、液液萃取、吸附或其它方法得到无水乙醇。
精馏作为具有技术成熟度和应用成熟度较高的分离方法,是分离乙醇—水混合液最早,也是最普遍的方法,但需很高的能耗。现有3种方法替代精馏方法生产乙醇:萃取法、超临界流体法和渗透蒸发膜分离法,这部分工艺几乎等同于化学工程的分离工艺技术,可以应用。
三、生物发酵反应与分离过程耦合
现有燃料乙醇工艺的基础研究包括生产过程放大和流程创新、研究生物反应与分离过程耦合探索新的短流程工艺。
将生物发酵直接看作反应并与分离技术耦合来提高整个发酵及分离的效率,将推动燃料乙醇工艺的技术进步。
多场耦合对开发新型发酵与分离设备具指导意义,未来发展趋势必将是将反应与分离以及多种分离结合一起的设备。如精馏与吸附、发酵与精馏等通过一个设备操作实现两者完美结合,而目前的多塔生产工艺将会被逐渐淘汰而发展对应短流程工艺这方面研究及发展将极大地消减成本,同时也降低能耗,对改善反应与分离过程,提高效率具很大潜力。
贯穿于燃料乙醇生产过程的流体流动、热量传递、质量传递问题与发酵生化反应交织在一起,对燃料乙醇过程产生决定性的影响。发酵过程尤其是同步糖化发酵技术背后的物理、生物、化学机制及工程策略,发酵罐中流场、温度场及浓度场的多场耦合,对生物反应器中多尺度问题作综合考虑,采用人工智能研究流程优化组合分析工程策略,发展新型分离发酵设备等,都是目前急需研究的内容,是燃料乙醇领域的难点和热点问题。
采用化学工程学理论及方法研究燃料乙醇生物反应工程规律、工程放大及流程创新将是一种主要趋势。
参考文献
[1] 李静海.浅谈21世纪的化学工程[J]. 化工学报,2008,59(8): 1879-1883.
关键词: 燃料乙醇 新能源 经济效益
目前,全球气候逐渐变暖,煤、石油、天然气等化石能源日渐消耗,从而引发了世界对可再生并对环境污染少的新型能源的深刻思考。诸如中国、巴西、美国、加拿大等国正在积极开发和利用生物质燃料乙醇。但如果一直采用大量粮食生产燃料乙醇,必然会造成人类缺粮、缺地等生活隐患,所以走“非粮”路线必然是正确道路。再者地球纤维素的贮量丰富,其能量来自太阳,取之不尽,用之不竭。
一、国内外燃料乙醇的发展现状
目前,随着石油价格的飞涨,环境污染与能源短缺问题日渐突出,化石能源日益枯竭,燃料乙醇便应运而生,并逐渐形成了一个产业,一些农产品丰富的国家正大力发展燃料乙醇的供应市场。巴西早在1981年就颁布法令规定全国销售的汽油必须添加燃料乙醇,成为世界上唯一不用纯汽油作为汽车燃料的国家。经过几十年的发展,巴西用占全国面积1.5%的国土面积,解决了全国超过一半的非柴油车用燃料的供应。美国自1992年起就开始推广燃料乙醇汽油,目前已经成为燃料乙醇年产量最大的国家,年产近4000万吨。加拿大从1981年起在汽油中添加乙醇,到2003年,加联邦政府宣布实施加拿大燃料乙醇的生产和利用,并拨巨款直接用于魁省等4个省的燃料乙醇商业化项目。欧盟每年约生产176万吨酒精。1997年只有5.6%用于燃料。1994年欧盟通过决议,给生物燃料生产工厂予以免税。并在2010年使燃料乙醇的比例达到12%。因此一些后续的国家如荷兰、瑞典和西班牙也出台了生物燃料计划。泰国是亚洲第一个由政府开展全国生物燃料项目的国家。在短短的几年时间内,泰国成功地开展了燃料乙醇项目。这些项目提供了利用过剩的食用农产品的途径,对提高泰国农村几百万农民的生活水平起到了积极作用。印度是仅次于中国的亚洲第二大乙醇生产国,设计的年生产能力约为200万吨,并准备效法巴西推出“乙醇汽油计划”。
我国是继巴西、美国之后全球第三大生物燃料乙醇生产国和消费国。受化石能源枯竭和环境保护双重压力的影响,中国生物质能源产业的发展再一次被提到战略性新兴产业的位置上来,尤其是在我国已经形成了初步规模的燃料乙醇产业,更是受到格外关注。我国燃料乙醇市场格局是2002年形成的,2006年以后的几年时间里,燃料乙醇已经在国内更多地区推广。到2010年底,燃料乙醇消费量占全国汽油消费量的比例,已经由过去不足20%上升到50%以上。同时我国也将采取各种措施来增加燃料乙醇的产量。可见,燃料乙醇行业发展前景光明,具有相当的投资潜力。
二、燃料乙醇的概述
1.燃料乙醇的含义
乙醇俗称酒精,它以玉米、小麦、薯类、甜高粱等为原料,经发酵、蒸馏而制成。将乙醇进一步脱水再加上适量汽油后形成变性燃料乙醇。燃料乙醇中的无水乙醇体积浓度一般都达到99.5%以上,它是燃烧清洁的高辛烷值燃料,是可再生能源。主要是以雅津甜高粱加工而成。
燃料乙醇再添加变性后,与无铅汽油按一定比例混配成的乙醇汽油,是一种新型绿色环保型燃料。当乙醇混配比例在25%以内时,燃料可保持其原有动力性。它可以有效改善油品的性能和质量,降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物的排放。它不影响汽车的行驶性能,还可以减少有害气体的排放量。更重要的是,乙醇是太阳能的一种表现形式,在整个自然界大系统中,乙醇的生产和消费过程可形成无污染的闭路循环。
2.燃料乙醇的使用方法
乙醇既是一种化工基本原料,又是一种新能源。尽管目前已经有着广泛的用途,但仍是传统观念的市场范围。其现在的使用方法主要有两种:一种以乙醇为汽油的“含氧添加剂”,这也是美国使用燃料乙醇的基本方法;二是用乙醇代替汽油,这是巴西较普遍采用的方法。未来乙醇作为基础产业的市场方向将主要体现在三个方面:一是车用燃料,主要是乙醇汽油和乙醇柴油。这就是我们传统所说的燃料乙醇市场,也是近期的(10年内)容量相对于以后较小的市场(在我国约1000万吨/年)。二是作为燃料电池的燃料。在低温燃料电池诸如手机、笔记本电脑,以及新一代燃料电池汽车等可移动电源领域具有非常广阔的应用前景,这是乙醇的中期市场(10―20年内)。乙醇目前已被确定为安全、方便、较为实用理想的燃料电池燃料。乙醇将拥有新型电池燃料30―40%的市场。市场容量至少是近期市场的5倍以上(主要是纤维原料乙醇);三是乙醇将成为支撑现在以乙烯为原料的石化工业的基础原料。在未来二十年左右的时间内,由于石油资源的日趋紧张,再加上纤维质原料乙醇生产的大规模工业化,成本相对于石油原料已具可竞争性,乙醇将顺理成章地进入石化基础原料领域(如乙烯原料市场),很可能将最终取而代之。如果要做一个形象而夸张的比喻的话,二十世纪后半叶国际石油大亨的形象将在二十一世纪中叶为“酒精考验”的乙醇大亨所替代。
3.燃料乙醇的特点
(1)可作为新的燃料替代品。
乙醇作为新的燃料替代品,可直接作为液体燃料,也可用于生产生物质燃料乙醇的主要原料来源或者同汽油混合使用,减少对不可再生能源――石油的依赖,保障国家能源的安全。
(2)辛烷值高,抗爆性能好。
作为汽油添加剂,可提高汽油的辛烷值。通常车用汽油的辛烷值一般要求为90、93或97,乙醇的辛烷值可达到111,所以向汽油中加入燃料乙醇可大大提高汽油的辛烷值,且乙醇对烷烃类汽油组分(烷基化油、轻石脑油)辛烷值调合效应好于烯烃类汽油组分(催化裂化汽油)和芳烃类汽油组分(催化重整汽油),添加乙醇还可以较为有效地提高汽油的抗爆性。
(3)减少矿物燃料的应用,以及对大气的污染。
乙醇的氧含量高达34.7%,乙醇可以按较甲基叔丁基醚(MTBE)更少的添加量加入汽油中。汽油中添加7.7%乙醇,氧含量达到2.7%;如添加10%乙醇,氧含量可以达到3.5%。所以加入乙醇可帮助汽油完全燃烧,以减少对大气的污染。使用燃料乙醇取代四乙基铅作为汽油添加剂,可消除空气中铅的污染;取代MTBE,可避免对地下水和空气的污染。另外,除了提高汽油的辛烷值和含氧量,使用乙醇汽油可以有效降低汽车尾气对环境的污染,降低碳氢化合物和氮的氧化物的排放量。
(4)可再生能源。
若采用雅津甜高粱、小麦、玉米、稻谷壳、薯类、甘蔗、糖蜜等生物质发酵生产乙醇,其燃烧所排放的CO2和作为原料的生物源生长所消耗的CO2,在数量上基本持平。这对减少大气污染及抑制温室效应意义重大。
三、燃料乙醇的生产工艺
目前,燃料乙醇的生产方法有合成法和生物法两种。由于近年来原油资源短缺及乙烯价格上升,所以合成法逐渐被生物法所取代。
生物法生产燃料乙醇大部分是以甘蔗、玉米、薯类和植物秸秆等农产品或农林废弃物为原料经酶解糖化发酵制造的,其生产工艺有酶解法、酸水解法及一步酶法等。其生产工艺与食用乙醇的生产工艺基本相同,有所不同的是需要增加浓缩脱水后处理工艺,使乙醇的含量达到99.5%以上。脱水后制成的燃料乙醇再加入少量的变性剂就成为变性燃料乙醇,与汽油按一定比例调和就成为车用乙醇汽油。合成法是用纤维素、半纤维素、木素及其它生物体有机物,经过热解合成气(H2,CO),化学或酶催化或微生物发酵而合成乙醇。
在某些方面,化学法好比西药,强烈、见效快,生物法好比中药,温和、见效慢。两种方法“各有千秋”,其制约因素是成本和高效、廉价催化剂、酶和合适微生物的开发等关键技术。生物法具有选择性、活性好、反应条件温和等优点,但原料利用率低、反应时间长、产物浓度低及酶、微生物活性易受影响且纤维素降解和单糖转化所需酶、微生物适用于不同反应条件,不能很好耦合。而化学法具有原料利用率高、反应时间短、催化剂构成简单、没有严格反应条件限制等优点,但为高温、高压过程,对设备要求高。
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四、燃料乙醇的经济效益
生物质直接燃烧热效率很低,只有10%左右,而将它们转化成气体或液体燃料(甲烷、氢气、乙醇、丁醇、柴油等)热效率可达30%以上,缓解了人类面临的资源、能源、环境等一系列问题。其次,乙醇燃烧值仅为汽油2/3,但分子中含氧,用作汽油添加剂抗暴性能好、低排放,可提高其辛烷值2―3倍,还能使汽车动力性能增加等。
据推算,平均每3.3吨玉米可生产1吨燃料乙醇,而且生产只是利用玉米种的淀粉,玉米种的其他部分仍可综合利用。如生产优质的药用添加剂、食品添加剂、专用饲料和农业复合肥等产品,由此可见燃料乙醇的生产成本比较低。巴西以甘蔗为原料生产燃料乙醇,成本价为每升0.2美元。美国以玉米为原料生产燃料乙醇,成本价为每升0.33美元。而且如谷物茎秆、稻草和木屑等废料也可用来生产燃料乙醇,这样就大大降低了燃料乙醇的生产成本。
除此之外,燃料乙醇还有一些明显的关联经济效应。一方面,燃料乙醇有巨大的环保效应,这可以大大降低城市处理空气污染的费用。另一方面,对于石化行业发展来说,燃料乙醇具有巨大的需求又是十分有利的。燃料乙醇的辛烷值是非常高的,可以提高油品质量和辛烷值。
五、燃料乙醇的发展前景和展望
燃料乙醇的生产正在由传统的粮食酿造向生物加工过渡,所以它的发展前景是十分广阔的。美国能源部资助用生物质废料生产燃料乙醇的技术开发,美国每年生产约2.8×108T的生物质废料。如谷物茎秆、稻草和木屑等,开发将生物质废料转化为乙醇是生物质制乙醇工业持续发展的关键,美国Novozymes公司和NREL合作研发了将生物质(如玉米秸秆)中的纤维素转化成葡萄糖,再发酵成燃料乙醇,这大大降低了燃料乙醇的生产成本。加拿大IOGEN公司与加拿大石油公司合作投产了世界上最大的,也是迄今唯一的用纤维素废料生产乙醇的装置,每年可将12000―15000T小麦等其他谷物茎秆转化为3×106―4×106T燃料乙醇。这也将燃料乙醇的生产成本价降到了1.1美元/加仑,预计未来可减少到90美分/加仑。
我国由天冠集团和山东大学联合攻关的纤维素酶科项目中试发酵试验表明,酶活力及生产成本达到国内领先水平。该项目利用酶解法生产纤维素乙醇,具有反应条件温和、环境污染小、装置简单等优点。采用当今流行的液体深层通风发酵培养,通过诱发育种和基因工程等方法,从提高酶活性降低生产成本着手,利用经济实用的秸秆类物质作原料,使酶的发酵水平显著提高,可望经过后续处理进行规模化生产。
燃料乙醇作为一种新型清洁燃料,是目前世界上可再生能源的发展重点,符合中国能源替代战略和可再生能源发展方向,技术上成熟安全可靠,在中国完全适用,具有较好的经济效益和社会效益,成为普通汽油与柴油的替代品。燃料乙醇作为推动农业产业化的战略产业,必须依靠科技进步。在吸收国外成果和经济的基础上,加强燃料乙醇生产新技术研究、开发和副产物深度加工研究工作。
近年来,石油等矿物质日渐枯竭,油价进一步上涨,使燃料乙醇发展更重要,而且使燃料乙醇的价格有一定的上升空间。随着石油等矿物质的枯竭与油价的大幅上升,以乙醇等能代替矿物质能源的新型能源供应多元化战略已成为国家能源政治的一个方向。
参考文献:
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[关键词]新能源汽车,发展现状,二氧化碳,纯电动车,政策
中图分类号:TU8;TU758.7 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)08-0042-01
一、前言
世界各国都在大力发展新能源汽车,我国更是将其列入到七大战略性新兴产业之中。节能与新能源汽车的发展是我国减少石油消耗和降低二氧化碳排放的重要举措之一,中央和地方各级政府对其发展高度关注,陆续出台了各种扶持培育政策,为新能源汽车的发展营造了良好的政策环境。近年来,我国新能源汽车产业在行业标准、产业联盟、企业布局、技术研发等方面也取得了明显进展,有望肩负起中国汽车工业“弯道超车”的历史重任。
二、新能源汽车的发展现状
目前,全球能源和环境系统面临巨大的挑战,汽车作为石油消耗和二氧化碳排放的大户,需要进行革命性的变革。目前全球新能源汽车发展已经形成了共识,从长期来看,包括纯电动、燃料电池技术在内的纯电驱动将是新能源汽车的主要技术方向,在短期内,油电混合、插电式混合动力将是重要的过渡路线。目前来看,全球新能源汽车的发展还面临着一些共同的难题,例如关键技术的突破、汽车工业的转型、基础设施的建设以及消费者的接受度等。
引领新能源汽车的主要是欧美日这些国家,他们起步比我们要早很多,而且它们各有侧重。比如美国侧重解决石油依赖,保证石油安全,日本是既保证能源安全,又重视提高他们产业的竞争力。相对于美国和日本,欧洲更加侧重于温室气体减排战略,满足日益严格的二氧化碳排放限制要求已经成为欧洲对新能源汽车发展的主要驱动力。
欧洲的新能源汽车发展在早期主要以生物质燃料、天然气以及氢燃料为主,本世纪初曾经提出到2020年23%的石油替代目标。近期,欧洲则对电动汽车给予高度关注。例如德国2009年下半年电动汽车计划,高度重视纯电驱动的电动汽车发展,以纯电为重点,分别提出了2012年、2016年、2020年的产业化和市场化目标。在技术路线的选择方面,欧洲、美国、日本有些类似的经历,在早期这些国家主要是替代燃料为主,譬如说欧洲发展生物质燃料,美国也曾经大力提倡发展生物质燃料替代燃油。但近期都转向电动汽车路线,尤其金融危机之后,美国把发展电动汽车,短期内插电式混合动力汽车作为发展新能源汽车规划的重要组成部分。
相对于美国和日本,欧洲更加侧重于温室气体减排战略,满足日益严格的二氧化碳排放限制要求已经成为欧洲对新能源汽车发展的主要驱动力。欧洲的新能源汽车发展在早期主要以生物质燃料、天然气以及氢燃料为主,本世纪初曾经提出到2020年23%的石油替代目标。
三、新能源汽车发展要与能源结构调整相结合
新能源汽车的节能、二氧化碳减排效果不能仅从新能源汽车本身使用的环节来看,还得看上游能源的结构,也就是说要从新能源汽车的全生命周期来考虑。我们也做过测算,分成几种不同的技术路线来考虑,相对于传统的汽油车,在中国现有的能源结构下,纯电动汽车节能是有效果的,要好于传统的内燃机汽车,但在减排方面,二氧化碳排放目前还略高于内燃机汽车。为什么在这种情况下,我们还是在积极发展纯电动汽车?原因就是上游的能源结构趋势是可变的,比如我国就在逐步提高清洁能源、低碳能源的比重,核电、风能、太阳能、水电的比重越高,电动汽车全生命周期的节能减排效果就会越好,即使依靠现在火电为主的能源结构,如果未来采用IGCC、超超临界等发电技术之后,发电效率大概能够提高40%,下游用电来驱动的新能源汽车,它的减排效果就能好于传统的内燃机汽车。
总结起来就是两个方面,一方面传统的火力发电技术还在进步,另一方面从结构上看,我国的一次能源结构也在进一步改善,风电、太阳能等新能源的比重会越来越高,一次能源向电能转换过程中二氧化碳的排放也会逐步减少,这样,新能源汽车的减排效果会逐渐地体现出来。
针对节能减排效果来说,根据我们的研究结果,着眼于长期应该将电动汽车作为汽车产业发展的主要方向。无论是提升传统汽车的燃油经济性,还是大规模普及混合动力汽车与其他类型的节能汽车,所能够带来的耗油和排放减少最终都将遇到瓶颈制约。因此从长远来看,纯电动汽车才是汽车工业未来的发展方向。然而,纯电动汽车对于技术的要求也最高,普及起来比混合动力汽车困难得多,短期内尚不具备全面推广的条件。因此,至少在未来二三十年中,混合动力汽车仍将会是汽车工业走向低碳之路的重要过渡。
四、我国节能与新能源汽车发展政策取向
我国汽车产业确立了“纯电驱动”的技术转型方向,重点突破电池、电机和电控技术,推进纯电动汽车、插电式混合动力汽车产业化,实现汽车工业跨越式发展。近期以混合动力汽车为重点,大力推广普及节能汽车,逐步提高我国汽车燃油经济性水平。“十二五”期间大力发展节能汽车,中度、重度混合动力乘用车保有量计划超过100万辆,但是占总体汽车保有量的比重还是小的。2020年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车实现产业化,市场保有量希望超过500万辆。
在发展方式上也存在不小的争论。我们是走自主创新的路线还是走国际合作的路线?是先要市场还是先要技术?如何给小型低速电动车进行定位?在山东一些地方,小型低速电动车已经发展起来,价格不算贵,3到6万元,用的是铅酸蓄电池,市场的接受度很高,买的人较多。但根据发改委的观点,第一,这肯定不算新能源汽车;第二,这用的是低技术,速度也低,达不到现在乘用车的速度。现在新能源汽车在市场上价格太高没有生存能力,即使国家在私人购买新能源汽车时发放补贴,但是买的人寥寥无几。
在政策支持上,我国主要是在研发和产业化方面的进行补贴,也选了很多试点城市,未来还是延续“三纵”“三横”路线,加大关键技术投入和实现关键技术突破,要建立基于燃料消耗量的奖惩机制,以前是对单车的,以后要针对生产企业,这对企业应该是个非常强的激励政策。
五、结束语
动汽车本身不排放污染大气的有害气体,废气排出比燃油汽车减少92%―98%。即使按所耗电量换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少。通过建立跨部委发展协调机制,避免目前多头管理、整车、电池、能源企业各自为战的局面;同时,明确电动汽车发展的时间表、路线图和配套细则,更好地引导电动汽车产业的发展。同时,建立和完善电池研发、生产、使用和回收处理系统,制定相关政策规范其运营;适当给予电动汽车租赁运营企业电池补贴,加速电动汽车的市场推广;建立报废电池管理系统,由国家提供补助电池回收费用,将整个运行周期对环境负面影响降到最低。相信,采取了以上措施并且攻克了技术壁垒,解决了成本的问题,达到环境效益和电能效益的双赢,纯电动车在未来会成为新兴的独秀。
参考文献
[1]赵英. 我国新能源汽车的发展趋势及问题[J]. 中国科技投资, 2010,(05).