甲醇汽車全產業鏈技術日趨成熟,多家公司 也加入了甲醇汽車賽道。
1.甲醇汽車技術路線
甲醇汽車和氫能汽車類似,有多種技術路線。 第一種是使用甲醇發動機。甲醇內燃機和燃油車發動機類似,只 不過把汽油換成了甲醇。代表企業為吉利汽車,目前已經將其自主研 發的甲醇發動機運用到了輕卡、重卡、客車和多種車型上。 第二種是使用直接甲醇燃料電池。直接甲醇燃料動力電池的工作原理為直接將甲醇放入堆,通過氧化還原等反應將化學能轉化為電能。 擁有結構簡單、使用方便、能量密度高等優勢,劣勢在于能量轉化效 率低,發電功率小。 第三種是使用甲醇重整燃料電池。是先用甲醇制造氫源,再將氫 源的化學能轉變為電能驅動車輛前進,可以理解為由甲醇重整系統和 氫燃料電池兩部分構成的電池。蘇州氫潔電源科技有限公司在 2016 年和東風特汽聯合開發了一款基于甲醇重整氫燃料電池系統的 T7 型 電動物流車,就屬于此類。第三種路線會比前兩者成本更高,設備更 復雜,但是擁有更高的能源利用效率。
2.我國甲醇汽車推廣歷程
我國對甲醇汽車的研究始于上世紀 70 年代,經過幾十年的研發 與實踐積累,時至今日,甲醇汽車全產業鏈技術日趨成熟,多家公司 也加入了甲醇汽車賽道。 2013 年至 2018 年,工信部牽頭先后在山西、上海、陜西、貴州、 甘肅 5 省市的 10 個城市(晉中、長治、上海、西安、寶雞、榆林、 漢中、貴陽、蘭州、平涼),組織開展了甲醇汽車試點工作。試點中 共有 1024 輛車參加(其中吉利投入甲醇汽車 908 輛,占試點車輛總 數的近 90%),包括乘用車、廂式車和重型卡車,總行駛里程達 1.84 億公里,采集了涉及甲醇汽車經濟性、環保性、可靠性、安全性、適 應性等 5 億多條技術數據。根據工信部甲醇汽車試點運行數據測算, 甲醇汽車與汽油車相比,能效提高約 21%,CO2排放減少約 26%。
2019 年 3 月份,工信部、國家發改委、科技部等八部委聯合發 布《在部分地區推廣應用甲醇汽車的指導意見》,提出重點在山西、 陜西、貴州、甘肅等資源稟賦條件較好且具有甲醇汽車運營經驗的地 區推廣應用甲醇汽車。2021 年 9 月,生態環境部打開甲醇汽車公告 申報端口,甲醇汽車被納入國家汽車工業統一管理范疇。同年 11 月 份,工信部在《“十四五”工業綠色發展規劃》中提出,推進二氧化 碳耦合制甲醇等降碳技術的推廣應用,將甲醇汽車納入綠色產品,促 進甲醇汽車等替代燃料汽車推廣。 至此,我國甲醇汽車推廣應用完成了發展政策、行政管理、技術 標準、市場準入規范和組織推廣應用規范化閉環管理體系。
當前,我國甲醇汽車的技術儲備處于世界領先水平,甲醇汽車推 廣應用已初具規模。不過,在推廣應用中,各地進度參差不齊,其中 貴州省、山西省等煤炭大省走在前列。在甲醇燃料汽車應用上,貴陽、 西安、晉中三個城市在商用化上進度最快。三地一共有 2.7 萬輛甲醇 乘用車投入出行市場運營,總運行里程接近 100 億公里。每年節省汽 油消耗 15.8 萬噸,降低二氧化碳排放 1.94 萬噸。商用車方面,新疆、 青海、山西、內蒙古、陜西、甘肅、貴州等多個省份已經將甲醇重卡 投入使用,數量超過數百輛。整車經濟性提升 18%-32%。
主要地區在甲醇汽車的應用推廣情況如下: 1、貴陽市。自 2015 年首批甲醇汽車在貴陽市投入試運行以來, 經過 8 年的發展,目前貴州累計投入運營的甲醇汽車超過 1.84 萬輛, 占全國已推廣運營甲醇汽車總量的三分之二以上,投入運營甲醇燃料加注站超過 80 座,年消耗甲醇約 25 萬噸,替代汽油約 15 萬噸。其 中,貴陽市累計投入運營甲醇汽車 1.79 萬輛,投入運營甲醇燃料加 注站 67 座,成為全球甲醇燃料和甲醇汽車市場化推廣規模最大的城 市之一。通過推廣甲醇汽車,貴陽市汽油依存度較之前降低近 8%。 貴陽因此形成了以出租車為末端的甲醇經濟產業鏈,被業內稱為甲醇 汽車的貴陽模式。
2、晉中市。山西作為中國近代汽車工業的發源地之一,也是全 國甲醇資源最豐富的地區,從 1982 年起就率先開始了甲醇汽車和甲 醇燃料的研究工作,是全國推廣示范區域最廣、示范技術最全、持續 時間最長的省份。晉中市經過多年探索發展,初步形成甲醇生產研發、 裝備制造、輸配加注的全產業鏈體系。其中,吉利晉中基地是吉利集 團布局以新能源汽車和甲醇汽車為主的生產基地,是山西省新能源汽 車產業鏈鏈主企業,每 90 秒就有一輛新能源汽車下線,產量占全省 的 95%,2022 年產值突破 200 億元。晉中市有關負責人表示,山西是 重卡需求大省,保有量約 45 萬輛,按照每年 13%到 15%的更換率,僅 省內每年就有約 6 萬輛重卡的市場需求。2022 年初,在新能源汽車 產業集群成型成勢的基礎上,晉中市啟動建設國家級甲醇經濟示范區, 力爭三年成型、五年成勢,構建千億級甲醇經濟生態。晉中將錨定建 設一流甲醇經濟示范區,全力實施“11155”工程,即年制備 100 萬 噸綠色甲醇、年產 10 萬臺甲醇汽車、建設 1000 座甲醇加注站、年產 5 萬臺甲醇增程重卡、年產值超 500 億元。2022 年 8 月,晉中市出臺 政策,對市域范圍內購買甲醇汽車的消費者給予獎勵 30000 元/輛。2023 年 3 月,中石油的山西·晉中 M100 車用甲醇燃料加注示范站正 式啟動。
3、西安市。2018年西安市成立甲醇汽車產業發展協調領導小組, 推進甲醇汽車發展。西安市甲醇資源供給有保障,陜重汽已具備甲醇 汽車生產能力,甲醇汽車產業發展有一定基礎。2018 年 12 月,吉利 甲醇出租車在西安市投放運行,西安市表態在 2019 年將推廣 10000 輛使用 M100 甲醇燃料的吉利出租車。 盡管電動汽車是當前我國汽車產業轉型升級的主賽道,但無論從 滿足用戶需求和復雜使用場景來看,還是從減碳的緊迫性和艱巨性來 看,僅靠純電動汽車一條技術路線還遠遠不夠。事實上,在政策、技 術與市場等多重因素的影響下,當前全球汽車產業已形成動力技術多 元化、多技術路線共存的發展格局。特別是近年來,動力電池上游礦 產資源緊張、發電環節能耗高等困擾電動汽車的問題仍未完全解決, 這就使得甲醇汽車的推廣具有一定的現實意義。
3.甲醇汽車推廣面臨的問題
1、甲醇的腐蝕性等問題。甲醇因為固有的燃料性質導致汽化潛 熱高,低溫啟動性能差,在低溫啟動過程中會吸收更多的熱量,因此 需要在燃料中添加助燃劑或采取預熱措施來改善其低溫啟動性能。同 時,甲醇是一種腐蝕性和易揮發性燃料,對發動機中的橡膠零件等具 有腐蝕性,發動機運行過程中會溶解零件接觸表面的油膜,這將導致 活塞環等器件潤滑不良,產生嚴重的磨損。但隨著吉利汽車等企業的長期技術積累,已經解決了甲醇燃料存在的腐蝕性、冷啟動、溶脹性 等關鍵技術問題。 2、甲醇汽車的油箱需要占用更多空間。甲醇熱值比汽油低,大 概是 1:2.2,所以在行駛相同里程時,甲醇的消耗要比汽油快很多。 在油箱大小相同的情況下,滿燃料的甲醇車續航更短(可能只有汽油 車的一半),需要更加頻繁地加注燃料。這一點當然可以通過加大甲 醇車的油箱大小來解決,但更大的油箱肯定會占用更多的空間,后排 乘坐空間或后備箱空間可能會因此而減少。所以甲醇乘用車目前的發 展受到一定限制,主要是在甲醇豐富的西北地區推廣,甲醇轎車車型 目前也僅有吉利的帝豪系列。但商用車對于油箱空間不敏感,特別是 重卡,因此甲醇的替代前景較好。
3、不計入電力生產上游的碳排放成本,甲醇汽車運營成本當前 相比純電動車不具有優勢。汽油一噸6000多元;甲醇一噸2000多元, 即便考慮熱值,甲醇燃料成本也低于汽油,因此甲醇汽車相對于燃油 車具有成本優勢。但電動車如果不考慮發電的能源問題,即我國電力 結構中火電占比 60%,本身會產生相應的碳排放、碳成本,僅就甲醇 汽車和純電動車的使用、運營成本進行比較,即便是甲醇混動車型, 運營成本也只是低于汽油車,并未比純電車型低。這讓最敏感的出租 車、網約車企業們,對甲醇汽車也提不起興趣。 4、甲醇加注站依賴基礎設施建設進行普及。甲醇汽車就像新能 源汽車一樣,非常依賴基礎設施建設,想要大規模的推廣,需要興建 或改造眾多的甲醇加注站。目前甲醇燃料未列入國家新能源范圍,使甲醇燃料的生產、銷售以及加注站的審批建設等缺乏政策依據,使目 前國內很多區域的甲醇加注站未能普及。相應的,甲醇汽車未被納入 新能源汽車發展體系和管理范疇,也就導致甲醇汽車認定為新能源汽 車并領取新能源牌照缺乏依據與支持。目前甲醇汽車只在少數省份或 城市有政策支持和補貼,但無論是力度與廣度都與純電等新能源車型 有較大差距,減緩了甲醇汽車的推廣速度。
4.我國甲醇汽車市場情況
目前,我國甲醇汽車市場處于起步階段。近年來發展新能源汽車 成為各大車企的主流選擇,選擇甲醇汽車路線的車企屈指可數。當前 我國甲醇汽車保有量近 3 萬臺,其中吉利汽車總計投放市場 2.8 萬輛, 占據主導地位。對于當前沒有更多車企推出甲醇汽車的原因,一些專 家的解釋是,一方面這些車企出于經濟考量,希望能夠享受完新能源 汽車補貼政策的紅利后,再推出暫時收益不高的甲醇汽車;另一方面, 當前甲醇加注站建設不完善,推出甲醇汽車后銷量也不會太好。 目前我國甲醇汽車的發展已經建全了支持政策許可,行政管理許 可、技術標準許可、市場準入許可和運行保障許可的全體系通道,技 術鏈、產業鏈和供應鏈的建設也已完成。當前,甲醇汽車發展的重點 就在于:一方面要加快進行甲醇加注站的配套建設,方便甲醇汽車的 使用;另一方面,從技術研發角度,進一步提高甲醇內燃機的熱效率 和燃盡率,降低排放和“醇耗”。
目前甲醇汽車發展上商用車尤其是重卡的前景較為明朗。據統計,我國道路交通中,占比約 12%的商用車保有量產生了汽車行業 58%的 碳排放。由于商用車應用場景的特殊性,受限于動力電池體積大、重 量大、補能慢、電池受溫度影響衰減等因素,電動化并不適用所有交 通運輸場景,無法滿足遠距離運輸等需求,商用車多元化低碳綠色發 展路徑成為研究重點。甲醇重卡和普通柴油重卡購車價格相當,但具 有明顯的燃料和運營成本優勢。甲醇的儲運、加注方面仍然處于市場 推廣期。受此影響,用戶的區域性特征明顯,主要集中在新疆、青海、 山西、內蒙古、陜西、甘肅、貴州、海南、河南等富醇區域及重點推 廣省份,運距主要集中在單程 1000 公里范圍內。有消息稱今明兩年 會陸續有主機廠加入到甲醇重卡賽道。屆時,甲醇重卡的推廣進程將 進一步加快。 吉利汽車是我國乃至全球甲醇汽車、甲醇商用車的引領者,經過 吉利汽車多年的提倡與推廣,政策逐漸出現鼓勵發展的態勢。從 2022 年起,吉利的甲醇重卡產銷量開始快速增長,山西晉中基地 2022 年 6 月至 12 月交付量超過 800 輛(預計占全國 90%以上),并計劃 2026 年實現甲醇重卡 5 萬輛銷量,以此推斷,2026 年全國甲醇重卡市場 空間有機會達到 10 萬輛。按照我國每年重卡銷量 80-130 萬輛的規模, 如果甲醇重卡滲透率能夠達到 30%,年銷量可達到 25-40 萬輛。