試論我國消費(fèi)柴汽比的優(yōu)化調(diào)整

瞿國華

(上海石油學(xué)會，上海 200020)

改革開放40年來，我國的煉油工業(yè)取得了巨大進(jìn)步，1995年我國煉油產(chǎn)能為200 Mt/a，2015年已經(jīng)達(dá)到710 Mt/a，20年內(nèi)煉油產(chǎn)能增加了約2.6倍，有預(yù)計(jì)認(rèn)為到2020年中國煉油產(chǎn)能將達(dá)到880 Mt/a。目前中國煉油工業(yè)產(chǎn)能僅次于美國，列世界第二位。對于汽柴油質(zhì)量的升級換代，我國僅用了10年左右的時(shí)間就走完了國外20～30年才能達(dá)到的水平，2019年起全國汽柴油將實(shí)施國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)。文章主要針對我國消費(fèi)柴汽比優(yōu)化調(diào)整的相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題進(jìn)行闡述和討論。

1 我國消費(fèi)柴汽比和柴油消費(fèi)市場產(chǎn)生了重大變化

隨著人民生活水平的提高，我國家用汽車保有量保持高速增長(其中絕大部分是汽油車，民用柴油轎車/面包車占比例極少)，2017年全國民用汽車保有量2.17億輛，比上年末增長11.8%，其中民用轎車保有量1.22億輛，增長12.0%，民用轎車中私人轎車1.14億輛，增長12.5%。2020年前我國汽車保有量將快速增長，2020年預(yù)計(jì)將達(dá)到2.56億輛，2030年達(dá)到2.99億輛。因此汽油消費(fèi)量在未來10年內(nèi)繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長態(tài)勢，同時(shí)由于過去采用的柴油發(fā)電等粗放式消費(fèi)得到控制，公路運(yùn)輸量沒有太大增長，柴油消費(fèi)增速低于汽油消費(fèi)增速將成為今后的常態(tài)。汽油消費(fèi)的增長和柴油消費(fèi)保持零增長或者負(fù)增長導(dǎo)致出現(xiàn)了目前消費(fèi)柴汽比不斷下降的現(xiàn)象。國內(nèi)成品油消費(fèi)柴汽比2000年后基本在(2.1～2.2)∶1之間變化，2005年達(dá)到2.31∶1的高點(diǎn),2012年回落至1.97∶1,2013年上半年又回落至1.93∶1的新低點(diǎn)。消費(fèi)柴汽比下降意味著油品市場出現(xiàn)柴油供應(yīng)過剩的局面。

表1是2010—2030年我國主要石油產(chǎn)品需求及預(yù)測情況。2014年汽油消費(fèi)達(dá)到110 Mt，預(yù)測到2025年前，年均增長5.50 Mt左右，2025年將達(dá)到170 Mt的峰值。柴油消費(fèi)在2014年達(dá)到176 Mt的峰值后出現(xiàn)了零增長或負(fù)增長，2025年柴油消費(fèi)量將減少到168 Mt，小于當(dāng)年汽油消費(fèi)量，也就是可能會出現(xiàn)消費(fèi)柴汽比小于1的局面。

分析目前消費(fèi)柴汽比下降的事實(shí)，有觀點(diǎn)認(rèn)為是社會的發(fā)展階段決定了一個(gè)國家消費(fèi)柴汽比變化的趨勢，也就是說一個(gè)國家進(jìn)入工業(yè)化后期其消費(fèi)柴汽比將進(jìn)入長期下降的趨勢。同時(shí)我國是一個(gè)發(fā)展中國家，提高國家的能源效率應(yīng)該是一項(xiàng)基本國策，和汽油相比，柴油的能源效率更高，目前我國柴油消費(fèi)下降的現(xiàn)實(shí)情況表明這方面應(yīng)該還是存在一定的發(fā)展余地。

表1 2010—2030年我國主要石油產(chǎn)品需求及預(yù)測情況 Mt

為了緩解當(dāng)前煉油產(chǎn)能過剩和消費(fèi)柴汽比降低的矛盾，國家采取大幅提升成品油出口量(柴油出口量大于汽油出口量)的解決方法。2004年，中國石油天然氣集團(tuán)有限公司(以下簡稱中國石油)首先增加石油出口，通過外貿(mào)來消化過剩的柴油資源。2013年我國成品油(包括汽油、煤油、柴油)出口量為10.00 Mt；2015年我國成品油出口量為25.42 Mt，同比增長30.4%；2017年中國凈出口成品油約為35.81 Mt，其中汽油凈出口10.38 Mt，增長9.4%，柴油凈出口16.19 Mt，增長11.8%；2020年成品油出口量預(yù)計(jì)達(dá)到50.00 Mt。中西部一些出口條件差的煉廠甚至把輕柴油作為乙烯裂解原料使用，從資源利用角度分析裂解原料重質(zhì)化是不合理的。因此要從根本上達(dá)到調(diào)整和優(yōu)化消費(fèi)柴汽比的目的，其解決方案就是要擴(kuò)大清潔柴油的用途，進(jìn)而適當(dāng)壓縮汽油的消費(fèi)量和原油加工量。目前我國石油“大進(jìn)大出”的格局造成煉油行業(yè)“兩頭在外”的局面，不僅給我國石油供應(yīng)安全帶來壓力，在某種程度上也把加工能耗、環(huán)境污染等問題留在了國內(nèi)，此類涉及到煉油產(chǎn)能規(guī)模和適合國情的消費(fèi)柴汽比調(diào)整和優(yōu)化等能源結(jié)構(gòu)宏觀方面的問題，值得有關(guān)方面重視并加以研究改善。

2 我國汽柴油質(zhì)量的提升和清潔柴油的生產(chǎn)

汽柴油質(zhì)量的提升和清潔柴油的生產(chǎn)為今后國產(chǎn)柴油的擴(kuò)大應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。2015年國家發(fā)展改革委員會發(fā)布了加快我國成品油質(zhì)量升級的工作方案，加快了汽柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的升級步伐。2017年初，國家環(huán)保部等4部門和北京、天津、河北等6省市發(fā)布《京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案》，要求“2+26”城市于2017年9月底前全部供應(yīng)符合國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)的車用汽柴油，率先完成城市車用柴油和普通柴油并軌，禁止銷售普通柴油。也就是說，國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)油品將突破過去國家標(biāo)準(zhǔn)在全國統(tǒng)一實(shí)施的慣例，提前到2017年10月1日起在我國大氣污染最嚴(yán)重的地區(qū)(也稱為“大氣污染傳輸通道”)實(shí)施。據(jù)了解，中國石油化工集團(tuán)有限公司(以下簡稱中國石化)及中國石油下屬煉廠已成功地向上述城市提供合格產(chǎn)品，實(shí)際上這是一個(gè)推廣國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)汽柴油的預(yù)演。

表2是中國車用柴油國家標(biāo)準(zhǔn)近年來發(fā)展情況，表3是歐美車用柴油標(biāo)準(zhǔn)主要指標(biāo)的變化情況[1]。

表2 中國車用柴油國家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程

表3 歐美車用柴油標(biāo)準(zhǔn)主要指標(biāo)的變化情況

注：①、②分別為餾出體積分?jǐn)?shù)為50%和90%的餾出溫度(℃)。

由表2～3可知：我國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了最新的國Ⅵ階段車用柴油(GB 19147—2016)的主要指標(biāo)如密度、硫含量和多環(huán)芳烴含量等都已經(jīng)達(dá)到了歐洲現(xiàn)階段車用柴油的質(zhì)量要求，個(gè)別技術(shù)指標(biāo)如多環(huán)芳烴含量的要求上已經(jīng)略優(yōu)于現(xiàn)行的歐盟標(biāo)準(zhǔn)(EN 590/2013)。

我國油品質(zhì)量升級換代速度近年來越來越快，一個(gè)主要原因是我國煉油工業(yè)不斷開發(fā)出許多成熟有效的成套煉油核心技術(shù)，從而帶動了整個(gè)國產(chǎn)油品質(zhì)量的快速提升[2]。實(shí)際上，在近幾年我國一些大型煉油廠汽柴油產(chǎn)品出廠質(zhì)量水平早已經(jīng)達(dá)到比國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)還要優(yōu)秀的水平，生產(chǎn)國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)汽柴油已經(jīng)是遲早的事。如某些煉廠柴油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.8～5.11 mg/kg,已小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的10 mg/kg；柴油多環(huán)芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.6%～2.6%,已小于國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不超過7%的指標(biāo)。這兩個(gè)指標(biāo)對改善柴油機(jī)尾氣細(xì)微顆粒物(PM)排放有重要意義，也為今后民用柴油轎車的開發(fā)奠定了環(huán)?；A(chǔ)。

國家已明確新一代國Ⅵ清潔油品標(biāo)準(zhǔn)2019年年初將在全國范圍內(nèi)執(zhí)行，中國石化、中國石油等大石油公司以及不少省份已提前于2018年下半年開始執(zhí)行國Ⅵ汽柴油標(biāo)準(zhǔn)，試用情況良好。根據(jù)2017年10月1日起京、津等6省市提前執(zhí)行國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)后的相關(guān)報(bào)道，國Ⅵ清潔油品具有“清潔環(huán)保、動力強(qiáng)勁、積炭更少、使用安全”等特點(diǎn)。使用國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)成品油后，汽油車尾氣顆粒物排放量平均可降低10%，氮氧化物和有機(jī)廢氣排放量可下降8%～12%；柴油車氮氧化物可降低4.6%，顆粒物下降9.1%。對于消費(fèi)者關(guān)心的價(jià)格問題，各大石油公司明確表示國Ⅵ油品“升級不漲價(jià)”，受到廣大消費(fèi)者的歡迎。

3 優(yōu)化調(diào)整柴汽比的方案

3.1 柴油轎車比汽油轎車更節(jié)能

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國政府部門及相應(yīng)研發(fā)機(jī)構(gòu)十分重視加快發(fā)展先進(jìn)柴油轎車、實(shí)現(xiàn)民用轎車柴油機(jī)化這一課題。如2005年9月，中國資源綜合利用協(xié)會資源節(jié)約與代用專業(yè)委員會在京召開《中國柴油轎車發(fā)展建議書》發(fā)布會,提出現(xiàn)階段中國應(yīng)適度發(fā)展現(xiàn)代柴油轎車,以緩解能源短缺的壓力。國家發(fā)展改革委員會能源局和地區(qū)經(jīng)濟(jì)司、國務(wù)院發(fā)展研究中心、國家環(huán)保總局等有關(guān)部門均出席了該發(fā)布會[3]。但該工作一直沒有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，西歐等國一半左右的轎車使用節(jié)油效率高的柴油，但國內(nèi)該比例不到1%。從油品角度分析主要有兩個(gè)原因：一是過去國產(chǎn)柴油質(zhì)量太差，二是市場供應(yīng)緊張。但是目前情況有了根本性變化，我國煉油工業(yè)目前達(dá)到的水平，無論是國產(chǎn)清潔柴油質(zhì)量還是車用柴油供應(yīng)這兩個(gè)方面都已經(jīng)為實(shí)現(xiàn)民用轎車柴油機(jī)化打下了良好的基礎(chǔ)。根據(jù)這種情況，尤其是目前我國國民經(jīng)濟(jì)下行壓力較大的現(xiàn)實(shí)條件下，采用上述解決方案無論在節(jié)能環(huán)保還是經(jīng)濟(jì)效益方面都可以為國家創(chuàng)造巨大的產(chǎn)出，這也是歐洲各國大量使用清潔柴油轎車的一個(gè)主要原因。

從宏觀方面分析，柴油機(jī)的燃燒熱效率達(dá)到40%以上，遠(yuǎn)大于汽油機(jī)30%燃燒熱效率，也就是說如果發(fā)動機(jī)輸出等量的機(jī)械能，汽油發(fā)動機(jī)燃料的消耗量約是柴油發(fā)動機(jī)燃料消耗量的1.3倍。2015年全國汽油消費(fèi)需求為112 Mt，如有10%改為柴油，則全年可節(jié)約汽油3.36 Mt；如按30%比例改為柴油，則可節(jié)約汽油10.08 Mt，可見其存在巨大節(jié)油和節(jié)能潛力。具體到消費(fèi)者而言，與汽油車相比，柴油發(fā)動機(jī)有高達(dá)30%的省油功效，再加上汽油和柴油有相當(dāng)?shù)膬r(jià)差，使得柴油在商業(yè)用車上作為燃料可產(chǎn)生更多的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然，不可能全部用柴油轎車來替換汽油車，對比歐洲，我國近期能達(dá)到10%～30%比例就可有很大的作用了。

3.2 案例分析

在“十一五”國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)“先進(jìn)柴油轎車運(yùn)行試驗(yàn)與技術(shù)考核”的支持下，2010年我國在上海、寧波、杭州、蕪湖等城市曾經(jīng)進(jìn)行過推廣使用柴油出租車示范工程的研究，效果很好。當(dāng)時(shí)約投放了1 230輛柴油轎車，主要以出租車形式運(yùn)營，開展了即國Ⅱ/國Ⅳ柴油、合成燃料(G10)和可再生燃料(B10)的1×105km運(yùn)行試驗(yàn)，進(jìn)一步探索了當(dāng)時(shí)的國內(nèi)車用柴油對不同品牌柴油轎車的適應(yīng)性等問題，包括先進(jìn)柴油轎車使用時(shí)的環(huán)保性評價(jià)和轎車動力性、城市使用平均每100 km燃料消耗量、排放穩(wěn)定性、安全性、系統(tǒng)可靠性和駕駛性能綜合評價(jià)等。

試驗(yàn)樣車用了3種柴油出租車，發(fā)動機(jī)排量均為2.0。有關(guān)燃油經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)果是：桑塔納出租車每100 km汽油耗為10.09 L，使用柴油出租車后，每100 km油耗均有較大幅度下降，其中車型-C(P)、車型-A(J)和車型-B(D)平均油耗分別為7.17，6.33，7.60 L，油耗降低率分別為29%，37%，25%。

以上海市出租車為例，按每天行駛450 km計(jì)算，與汽油出租車相比，每輛柴油出租車每年大約可以節(jié)省燃油3.97 t。按照當(dāng)時(shí)上海柴油價(jià)格7.33元/L，汽油油價(jià)7.39/L計(jì)算，單車每年可節(jié)省開支3.46萬元。2016年上海市共有出租車5.8萬輛，如按照其中10%，20%，50%比例采用柴油轎車計(jì)算，每年節(jié)省的燃油分別為23.1，46.0，115.3 kt，全年可節(jié)省開支分別為2.01億，4.02億，10.05億元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。近來，一汽大眾在包括新型TDI柴油轎車在內(nèi)的節(jié)能環(huán)保車型方面做了不少工作，值得關(guān)注。

上述3種柴油出租車減排效果均可分別滿足當(dāng)時(shí)的國Ⅲ和國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型升級，柴油消費(fèi)量的增長受到很大的限制，消費(fèi)柴汽比不斷下降，雖然采用了擴(kuò)大柴油出口量等解決手段，但效果仍有限。柴油機(jī)燃燒熱效率遠(yuǎn)大于汽油機(jī)的燃燒熱效率，柴油轎車比汽油轎車更節(jié)能，因此擴(kuò)大車用柴油用途，重視民用清潔柴油轎車開發(fā)，是符合我國國情的優(yōu)化調(diào)整消費(fèi)柴汽比的一個(gè)主要解決方案。

致謝：在編寫本文時(shí)上海同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院譚丕強(qiáng)教授、方亮老師給予了大量的指導(dǎo)和幫助，謹(jǐn)致以衷心感謝！