替代燃料叉車的發(fā)展狀況與前景

文/蔣旭東 丁光金 莫志遠

替代燃料叉車的發(fā)展狀況與前景

文/蔣旭東 丁光金 莫志遠

本文對替代能源叉車的前景做了分析，并對各類替代能源叉車的品類做了細分介紹：對液化氣、天然氣、乙醇、二甲醚、甲醇、氫氣、生物柴油等叉車的特點進行分析，其次對替代能源叉車今后可能的發(fā)展趨勢進行闡述，指出替代燃料叉車也是現(xiàn)有柴油叉車的有益補充。

天然氣（NG）叉車；液化石油氣（LPG）叉車；生物柴油叉車；二甲醚叉車；甲醇叉車；乙醇汽油叉車；氫氣叉車

在過去的一年里，叉車行業(yè)一直處在小幅波動之中，全年受整體經(jīng)濟下行的壓力影響，行業(yè)雖有小幅下挫，但依然保持了較為健康的發(fā)展態(tài)勢，2016年內(nèi)燃叉車行業(yè)或有所回升。特別是“十三五”規(guī)劃和國三排放標準的出臺，更是給行業(yè)發(fā)展帶來更多的選擇方向。中國內(nèi)燃機工業(yè)協(xié)會人士表示，“為了順應環(huán)境友好型社會的倡導，要開展新型替代燃料燃燒技術研究，深化替代燃料發(fā)動機與現(xiàn)有發(fā)動機制造體系兼容?！?/p>

由中國內(nèi)燃機工業(yè)協(xié)會起草的《中國內(nèi)燃機工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》已經(jīng)完成。該《規(guī)劃》提到，“內(nèi)燃機是目前和今后實現(xiàn)節(jié)能減排最具潛力、效果最為直觀明顯的產(chǎn)品，在相當長的一個時期作為主流動力機械的地位不可動搖。”

越來越高的排放標準不僅對車輛廠商也對內(nèi)燃機的生產(chǎn)提出了新的環(huán)保要求。對此，中國機械工業(yè)聯(lián)合會副秘書長李東茹表示，“應將未來的發(fā)展重點放在綠色設計技術、清潔生產(chǎn)技術、資源循環(huán)利用技術以及節(jié)能減排降噪技術上。在業(yè)內(nèi)開展新型替代燃料燃燒技術研究?！焙戏蕦毎l(fā)動力公司作為眼下國內(nèi)唯一一家專業(yè)致力于各類替代能源叉車動力產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)型公司，已經(jīng)掌握了天然氣（LNG/CNG）、液化氣LPG、生物柴油、乙醇、二甲醚DME、甲醇等替代能源發(fā)動機的研發(fā)能力。

一、我國替代燃料叉車的發(fā)展前景

總體來看，我國叉車用替代燃料仍處于早期發(fā)展階段，在排放政策扶持下推進，已呈現(xiàn)出替代能源技術的路徑多元化的趨勢。

（1）內(nèi)燃叉車多元化發(fā)展是我國叉車替代燃料開發(fā)進程的必然路徑。從資源保障能力上看，目前非常規(guī)石油資源、生物質資源、煤炭資源都有規(guī)?；_發(fā)潛力。

（2）各類替代燃料發(fā)展進程將呈現(xiàn)重疊遞進的態(tài)勢。在近期，低碳高效替代燃料技術和產(chǎn)業(yè)化條件部分已經(jīng)成熟，具有明顯節(jié)能減排效果，可望率先擴大市場占有率，包括液化氣叉車、天然氣叉車、乙醇和甲醇叉車等。中長期來看，隨著國際石油價格回升、替代燃料技術快速進步、國內(nèi)能源稅和溫室氣體排放權制度的建立健全，清潔替代燃料和新能源叉車將進入快速發(fā)展階段。在長遠期，隨著各種清潔替代燃料技術的日趨成熟，其中溫室氣體減排潛力最大和資源保障程度較高的技術途徑將得到更多支持和更快發(fā)展，預計主要是各類燃氣叉車（天然氣＜LNG/ CNG＞、液化氣LPG）、氣電混合動力車、第二代生物燃料叉車、二甲醚和甲醇叉車以及可能的氫燃料叉車都有輪番上臺的機會存在。

（3）受到加氣站的制約因素，液化氣LPG叉車將率先于天然氣NG叉車并保持高速發(fā)展，但其發(fā)展會受到區(qū)域和價格等方面的制約。目前的態(tài)勢是LPG叉車國際市場的需求量遠大于國內(nèi)市場。

（4）生物液體燃料產(chǎn)業(yè)化水平有望進一步提升，生物燃料將成近中期的市場熱點。近期通過收集利用廢糖蜜、秸稈和廢油脂可年產(chǎn)數(shù)千萬噸級燃料乙醇和生物柴油；近中期通過推廣良種良法和開發(fā)邊際土地，種植甜高粱、薯類和油料林等，預計可年產(chǎn)上百萬噸燃料乙醇和數(shù)百萬噸生物柴油；

（5）煤基合成燃料主要是醇醚類燃料也將成為重要替代燃料方向。純乙醇叉車、純二甲醚叉車、甲醇叉車的市場化應用也指日可待。

（6）新能源產(chǎn)業(yè)化的進程加快，叉車行業(yè)在叉車產(chǎn)業(yè)的示范和基礎設施的帶動下，鋰電類、混合電動動力類、氫燃料內(nèi)燃叉車的發(fā)展進程可望進一步加快實現(xiàn)推廣應用，

二、 替代燃料叉車的技術分類

可以應用于內(nèi)燃叉車的代用燃料種類有：

天然氣（NG）叉車，又細分為CNG叉車與LNG叉車、液化石油氣（LPG）叉車、生物柴油叉車、二甲醚叉車、甲醇叉車、乙醇叉車、氫氣叉車等。當前，叉車主機廠家對液化石油氣（LPG）叉車和天然氣叉車已經(jīng)可以實現(xiàn)銷售。

根據(jù)叉車每次使用燃料種類的不同，內(nèi)燃叉車又分為：

A單燃料叉車——叉車只能使用一種燃料，沒有備用燃料可以選擇。譬如：單LPG叉車、單CNG叉車等，按此定義柴油叉車也是單燃料叉車的一種。

B兩用燃料叉車——叉車能夠使用兩種燃料，同一時間只能使用其中一種燃料，但可以自由切換來使用，比較常見的有LPG與汽油的兩用燃料叉車。

C雙燃料叉車——叉車能夠使用兩種燃料，但是在同一時間混合使用。譬如：柴油摻雜天然氣、柴油摻雜液化氣、汽油摻雜乙醇。也可以稱為摻燒叉車。

考慮到產(chǎn)品的穩(wěn)定性、技術可行性以及排放情況在實際應用與我們大量的試驗證明，雙燃料技術（也就是摻燒技術）不容易成為主流技術，主要原因是排放控制。排放控制不過關的產(chǎn)品不適宜在替代能源叉車的整車領域應用。

三、 各款替代燃料叉車的特點及發(fā)展狀況

㈠液化石油氣叉車，簡稱LPG叉車

1.LPG是英文liquefiedpetroleumgas的首字母縮寫，意為液化石油氣。LPG叉車最早于90年代引入中國小批量生產(chǎn)，是國人最早接觸并實際產(chǎn)生銷售的一款替代能源叉車，應該是中國叉車行業(yè)替代能源的鼻祖車型。目前LPG叉車也是應用最為廣泛的一種替代能源叉車。

2.LPG、CNG叉車都是已成熟技術，在資源和加氣站方便的條件下逐步推廣也是叉車燃料多元化方向之一，可以解決排放污染和經(jīng)濟運行，由于在常態(tài)下液化石油氣和壓縮天然氣都是氣體，在儲、運、加氣等商業(yè)運行中都需要較大的投資，所以它會成為替代叉車燃料中必不可少的一個產(chǎn)品。

㈡壓縮或液化天然氣叉車，簡稱CNG/LNG叉車

天然氣（英文：NaturalGas簡稱NG）其主要是由烷烴構成，是一種無色無味的氣體，常見的車用代替燃料天然氣有兩種存在的形態(tài)，一種是壓縮天然氣（CNG），一種是液化天然氣（CNG）。在中國出現(xiàn)的時間是2002年寶雞合力研發(fā)的一款天然氣叉車，當時的動力性還不能完全勝任3噸叉車的要求，后期的產(chǎn)品已經(jīng)得到完善。在2年前，安徽合力集團已經(jīng)開發(fā)了各類天然氣叉車的產(chǎn)品。

應用前景：

由于后工業(yè)時期世界能源結構的調(diào)整與各國排放法規(guī)的日益嚴格，使用天然氣作為叉車代用燃料中的一種，是時代的需要也是客戶自主選擇的權利。在石油上漲能源短缺的未來，天然氣作為叉車的代用燃料將大有可為。

㈢生物柴油叉車

1.生物柴油的定義：

生物質能是一種以生物質為載體的能量，它直接或間接地來源于植物的光合作用，可轉化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡，用之不竭，是一種可再生能源。目前的生物柴油由動、植物油脂及廢烹調(diào)油轉化而成。

生物質柴油叉車在國內(nèi)沒有得到過真正意義的推廣，2015年度合肥寶發(fā)公司接受一家生物柴油公司的委托進行了生物柴油叉車發(fā)動機型式的試驗，各項試驗數(shù)據(jù)表明，生物柴油的動力不低于標準柴油，經(jīng)濟性非常強，但由于生物柴油制造工藝的差異化大，在整機的排放中各項污染物的控制比較難掌握。相對于醇醚類能源，生物質柴油發(fā)動機在歐美的開發(fā)比較積極。因為生物柴油的生產(chǎn)工藝簡單，發(fā)動機無需改動，而且基礎設施也可以沿用。所以，歐美在二甲醚和甲醇發(fā)動機的開發(fā)上缺乏積極性。如果可以突破生物質能源制造一致性得到規(guī)范，排放符合國家要求，則生物質柴油叉車的推廣普及相對比較容易獲得突破。

2.生物柴油的特點：

1）由動、植物油脂及廢烹調(diào)油轉化成生物柴油的技術基本已成熟，不需要復雜的設備。

2）pH值低，故儲存裝置最好是抗酸腐蝕的材料。

3）生物柴油的資源豐富，是環(huán)境友好型的可再生燃料。

4）具有“老化”傾向，加熱不宜超過80℃，宜避光、避免與空氣接觸保存。

5）潤滑性能好，有較好的低溫發(fā)動機起動性能。

6）無需改動柴油機，可以摻燒任何比例的混合燃料或者直接添加使用，同時無需另添設加油設備、儲存設備，這是在多種替代燃料中唯一能夠這樣做的。

7）較好的安全性能。十六烷值高，又含氧，燃燒性能好于柴油。

㈣乙醇叉車

1.乙醇（CH3CH2OH），俗稱酒精，是以玉米、小麥、薯類、甘蔗等農(nóng)作物作為原料，經(jīng)發(fā)酵、蒸餾制成，也可以由乙烯與水合成。將乙醇脫水后再加上適量汽油后制成變性燃料乙醇，所謂的車用乙醇汽油就是把變性燃料乙醇和汽油以一定比例混配制成一種車用燃料。一般常用的有兩種：一種是E10（即乙醇含量占容積的10%）一種是E85（即乙醇含量占容積的85%）。

2.乙醇叉車的市場推廣情況：

如果把乙醇叉車理解為乙醇汽油叉車對大部分人來說都不陌生，在國內(nèi)許多地區(qū)向汽油中按比例加入一定量的乙醇即為車用乙醇汽油，目前受到排放法規(guī)中PM碳顆粒物限值的要求，今后乙醇叉車的市場有希望獲得進一步擴大。目前該替代能源叉車是除了液化氣叉車外應用非常廣泛的產(chǎn)品。

而在巴西國內(nèi)全部使用乙醇汽油已有近20年的歷史，是世界惟一不供應純汽油的國家；巴西的乙醇叉車市場占比一度超過內(nèi)燃叉車的50%，現(xiàn)在的乙醇叉車的占比也是非常高的國家。近年，美國、日本、印度啟動乙醇汽油推廣計劃；目前英國、荷蘭、德國、南非、泰國、奧地利在積極推廣乙醇汽油替代工作；這些國家的乙醇汽油叉車是有市場需求的。

㈤二甲醚叉車

1.二甲醚（DimthylEther，簡稱DME）是一種簡單的脂肪醚，又稱木醚、甲醚。DME的化學分子式為CH3OCH3在常溫下是一種無色可燃氣體，二甲醚氧含量高，這使得DME的燃燒十分充分，幾乎是無煙燃燒。是城市車輛比較理想的清潔燃料。

目前叉車行業(yè)當下只有合肥寶發(fā)公司用作為動力技術的儲備，國內(nèi)尚沒有實現(xiàn)過二甲醚叉車的整機銷售，考慮到二甲醚價格和環(huán)保的優(yōu)勢所在，該產(chǎn)品的市場突破指日可待。

2.二甲醚在叉車的應用方式：

有純液態(tài)二甲醚和以二甲醚作為點火促進物質兩種方式：純液態(tài)二甲醚缸內(nèi)直噴壓燃式以及混合噴射?；旌蠂娚溆址譃槎酌杨A混、柴油（或甲醇）噴射式。

按照汽車行業(yè)的運行效果來看，采用純液態(tài)二甲醚缸內(nèi)直噴壓燃式是最常見的應用，即利用燃油噴射裝置直接向氣缸內(nèi)噴射液態(tài)二甲醚，靠發(fā)動機的活塞壓燃著火進行工作。

㈥甲醇叉車

甲醇又名木醇，化學分子式為CH3OH，是一種無色有毒的液體，易揮發(fā)、易燃、易氧化，能與水、乙醇、乙醚、苯、酮等有機溶劑混溶，蒸汽與空氣可形成爆炸混合物，遇火發(fā)生爆炸，有腐蝕性。

甲醇叉車的技術路線：有汽油基礎機甲醇叉車與柴油基礎機甲醇叉車兩種不同的技術路線，目前均已成功在合肥寶發(fā)公司的產(chǎn)品平臺上投產(chǎn)并小批量銷售。在汽油基礎機的技術實現(xiàn)比較簡單。在柴油機種應用相對復雜，成本也比較高，目前采用的輔助著火方法有3種：點火塞點火、柴油引燃式、混合燃料、改質醇類。

甲醇燃料在作為叉車代用燃料時主要以純燒為主，摻燒（柴油壓燃的方式）為輔。

㈦氫燃料叉車

1.氫氣英文名字（hydrogen）化學分子式H2不溶于水、乙醇、乙醚，是無色可燃的氣體。氫氣作為叉車替代能源有兩種方式存在，一種是以現(xiàn)有叉車的內(nèi)燃機為基礎，通過改造制成可以以氫氣為燃料的內(nèi)燃機。另一種是以氫氣為叉車燃料電池的燃料，通過質子交換的方式來發(fā)電驅動叉車。

2.應用前景

傳統(tǒng)的石化燃料發(fā)展到今天暴露了很多問題，如環(huán)境污染問題、燃料短缺問題，而氫正好符合我們的需求，它儲量豐富，燃燒后不排放有毒有害物質，是最為理想的叉車替代燃料。

四、替代能源叉車的趨勢分析

（1）中國的能源政策是：節(jié)約優(yōu)先、立足國內(nèi)、多元發(fā)展。因此，中國內(nèi)燃叉車的代用燃料朝著多元化方向發(fā)展是個趨勢。

（2）當前的液化氣叉車、天然氣叉車、乙醇叉車已經(jīng)中小批量開始銷售，其它能源市場的開拓是個時間問題。

（3）生物柴油、甲醇、二甲醚、氫氣作為叉車代用燃料在技術上是可行的。

（4）液化氣、天然氣叉車、生物柴油、醇醚類燃料是未來替代燃料發(fā)展的主要方向。

（作者單位：合肥寶發(fā)動力技術有限公司）