基于传统煤化工能源消耗对甲醇燃料汽车与电动汽车的耗能的分析

发布时间：2021-06-22

　　摘要：未来，甲醇汽车和纯电动汽车均有较大的市场空间，甚至可能形成互为竞争的格局。为充分了解两类汽车的真实能耗情况，通过还原真实能耗对两类技术路线进行对比。由于煤可通过火力发电转化为电能源，又可通过煤气化转化为甲醇原料，此次能量还原的基点定位为煤。将采集的甲醇汽车和纯电动汽能耗数据转化为消耗同类煤的数量进行比较，进而完成甲醇燃料汽车与电动汽车的耗能分析。

　　关键词：甲醇燃料;电动汽车;能源消耗;信息化

　　1背景

　　甲醇汽车和新能源汽车是车用燃料多元化的重要组成，对国家能源安全具有长远的战略意义。自2012年以来，工业和信息化部会同有关部门先后在山西晋中、山西长治、上海、陕西西安、陕西宝鸡、陕西榆林、陕西汉中、贵州贵阳、甘肃兰州、甘肃平凉10个城市组织开展了甲醇汽车试点工作。2018年试点工作全部结束，甲醇汽车的可靠性、适应性、环保性、安全性、经济性等各项性能得到有效验证，工业和信息化部正在研究把甲醇汽车纳入《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》管理，支持甲醇汽车发展。

　　在新能源汽车方面，2019-12-03工业和信息化部发布新能源汽车产业发展规划2020—2035年征求意见稿，该规划提出到2025年新能源汽车新车销量占比达到25%左右，智能网联汽车新车销量占比达到30%。高度自动驾驶智能网联汽车实现限定区域和特定场景商业化应用。

　　中国在发展新能源汽车过程中以纯电动汽车为主、插电式混合动力汽车为辅，燃料电池汽车为未来重点研发对象。中国纯电动乘用车技术取得重大进展，车辆整体技术水平接近国外公司产品，部分产品性能指标已与国外公司产品不相上下，续航里程、可靠性、安全性、动力水平不断提高，经济性和综合效益水平持续优化。

　　2数据采集

　　由于甲醇汽车市场占有率较低，应用较少，从公开报道仅可获得部分乘用轿车的数据，为保证数据对比的有效性，本次对比选用纯电动乘用轿车数据进行比较。本次采用的电动汽车数据来自于《新能源汽车推广应用推荐车型目录》(2019年第6批)，从327个样本数据中筛选出乘用轿车数据24份作为本次的数据依据。

　　3煤的转化效率

　　国内的标准煤(标准煤是指热值为29307kJ/kg)燃烧1t之后能够产生出来的热能达到了3×1010J，火电一般会损耗掉60%的热能，即转变为电能的能量在40%左右，因此，高品质煤1t可以发出的电力达到了3250kW·h。据《中国共产党新闻》报道，1t20929kJ的动力煤可发电2143kW·h，同样可制甲醇0.74t。

　　由于《中国共产党新闻》报道公布了煤产生甲醇和电能的对比数据，而且内容与本次对比关联度较大，因此，本次将以此套数据为基准，即1t20929kJ的动力煤可发电2143kW·h，同样可制甲醇0.74t。

　　4电动汽车能源消耗

　　火电厂发发电后需要将电能通过传输到达用户终端，而后通过充电机将电能传输入电动汽车电池内。整体传输效率数据如下：2018年全国电网输电线路损失率6.21%，即从电厂至用户端输电效率是93.79%;将电能用户终端输送到电池端需要经过充电机，参考深圳市2011-07-01实施的两个地方标准，其中《电动汽车充电系统技术规范第3部分：非车载充电机》要求非车载充电机效率大于90%，《电动汽车充电系统技术规范第4部分：车载充电机》要求车载充电机在50%～100%负载条件下电机效率大于85%。当前各主流充电设备厂家的技术水平，基本可以达到非车载(直流)充电机效率大于93%，非车载(交流)充电机效率大于98%，车载直流充电机效率大于90%。

　　因此，在不考虑电池充电电化学反应和热管理系统等损耗的条件下，交流充电的效率可认为88%(98%×90%)，直流充电的效率可认为93%，一般消费者主要是在家里进行交流慢充，综合充电效率一般低于85%，交流充电效率取值85%，直流充电结合表1上市公司充电产品作为支撑，直流充电效率取值93%。国内部分上市公司直流充电设备比较如表1所示。国内纯电动乘用轿车数据如表2所示，纯电动乘用轿车百千米耗电量范围为9.4～14.7kW·h。

　　综上数据，电动乘用轿车采用交流充电的百千米实际消耗电能在11.8～18.5kW·h，折合成20929kJ煤为5.5～8.6kg;电动乘用轿车采用直流充电的百千米实际消耗电能10.8～16.9kW·h，折合成20929kJ煤为5.0～7.9kg。

　　5甲醇汽车能源消耗

　　根据公开报道，甲醇乘用轿车百千米需消耗甲醇12L，按能量对比相当于消耗20929kJ煤11.82kg。

　　6结论

　　甲醇乘用轿车百千米消耗20929kJ煤11.82kg，而电动乘用轿车百千米消耗煤的用量在5.0～8.6kg，甲醇乘用轿车能源消耗量是电动乘用轿车的1.4～2.4倍。此外，核算甲醇乘用轿车能源消耗量时并未核算能源运送过程中的能量消耗，因此，在能源消耗方面电动汽车具有明显优势。——论文作者：葛锋，王文，蔡克，张亚男，张海龙，侯莹

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