基于傳統(tǒng)煤化工能源消耗對(duì)甲醇燃料汽車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)的耗能的分析

葛鋒，王文，蔡克，張亞男，張海龍，侯瑩

基于傳統(tǒng)煤化工能源消耗對(duì)甲醇燃料汽車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)的耗能的分析

葛鋒，王文，蔡克，張亞男，張海龍，侯瑩

（西安交通大學(xué)國(guó)家技術(shù)轉(zhuǎn)移中心，陜西 西安 710000）

未來(lái)，甲醇汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)均有較大的市場(chǎng)空間，甚至可能形成互為競(jìng)爭(zhēng)的格局。為充分了解兩類(lèi)汽車(chē)的真實(shí)能耗情況，通過(guò)還原真實(shí)能耗對(duì)兩類(lèi)技術(shù)路線進(jìn)行對(duì)比。由于煤可通過(guò)火力發(fā)電轉(zhuǎn)化為電能源，又可通過(guò)煤氣化轉(zhuǎn)化為甲醇原料，此次能量還原的基點(diǎn)定位為煤。將采集的甲醇汽車(chē)和純電動(dòng)汽能耗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為消耗同類(lèi)煤的數(shù)量進(jìn)行比較，進(jìn)而完成甲醇燃料汽車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)的耗能分析。

甲醇燃料；電動(dòng)汽車(chē)；能源消耗；信息化

1 背景

甲醇汽車(chē)和新能源汽車(chē)是車(chē)用燃料多元化的重要組成，對(duì)國(guó)家能源安全具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。自2012年以來(lái)，工業(yè)和信息化部會(huì)同有關(guān)部門(mén)先后在山西晉中、山西長(zhǎng)治、上海、陜西西安、陜西寶雞、陜西榆林、陜西漢中、貴州貴陽(yáng)、甘肅蘭州、甘肅平?jīng)?0個(gè)城市組織開(kāi)展了甲醇汽車(chē)試點(diǎn)工作。2018年試點(diǎn)工作全部結(jié)束，甲醇汽車(chē)的可靠性、適應(yīng)性、環(huán)保性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等各項(xiàng)性能得到有效驗(yàn)證，工業(yè)和信息化部正在研究把甲醇汽車(chē)納入《乘用車(chē)企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車(chē)積分并行管理辦法》管理，支持甲醇汽車(chē)發(fā)展。

在新能源汽車(chē)方面，2019-12-03工業(yè)和信息化部發(fā)布新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃2020—2035年征求意見(jiàn)稿，該規(guī)劃提出到2025年新能源汽車(chē)新車(chē)銷(xiāo)量占比達(dá)到25%左右，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)新車(chē)銷(xiāo)量占比達(dá)到30%。高度自動(dòng)駕駛智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)限定區(qū)域和特定場(chǎng)景商業(yè)化應(yīng)用。

中國(guó)在發(fā)展新能源汽車(chē)過(guò)程中以純電動(dòng)汽車(chē)為主、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)為輔，燃料電池汽車(chē)為未來(lái)重點(diǎn)研發(fā)對(duì)象。中國(guó)純電動(dòng)乘用車(chē)技術(shù)取得重大進(jìn)展，車(chē)輛整體技術(shù)水平接近國(guó)外公司產(chǎn)品，部分產(chǎn)品性能指標(biāo)已與國(guó)外公司產(chǎn)品不相上下，續(xù)航里程、可靠性、安全性、動(dòng)力水平不斷提高，經(jīng)濟(jì)性和綜合效益水平持續(xù)優(yōu)化。

2 數(shù)據(jù)采集

由于甲醇汽車(chē)市場(chǎng)占有率較低，應(yīng)用較少，從公開(kāi)報(bào)道僅可獲得部分乘用轎車(chē)的數(shù)據(jù)，為保證數(shù)據(jù)對(duì)比的有效性，本次對(duì)比選用純電動(dòng)乘用轎車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。本次采用的電動(dòng)汽車(chē)數(shù)據(jù)來(lái)自于《新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用推薦車(chē)型目錄》（2019年第6批），從327個(gè)樣本數(shù)據(jù)中篩選出乘用轎車(chē)數(shù)據(jù)24份作為本次的數(shù)據(jù)依據(jù)。

3 煤的轉(zhuǎn)化效率

國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)煤（標(biāo)準(zhǔn)煤是指熱值為29 307 kJ/kg）燃燒 1 t之后能夠產(chǎn)生出來(lái)的熱能達(dá)到了3×1010J，火電一般會(huì)損耗掉60%的熱能，即轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰吭?0%左右，因此，高品質(zhì)煤1 t可以發(fā)出的電力達(dá)到了3 250 kW·h。據(jù)《中國(guó)共產(chǎn)黨新聞》報(bào)道，1 t 20 929 kJ的動(dòng)力煤可發(fā)電2 143 kW·h，同樣可制甲醇0.74 t。

由于《中國(guó)共產(chǎn)黨新聞》報(bào)道公布了煤產(chǎn)生甲醇和電能的對(duì)比數(shù)據(jù)，而且內(nèi)容與本次對(duì)比關(guān)聯(lián)度較大，因此，本次將以此套數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，即1 t 20 929 kJ的動(dòng)力煤可發(fā)電2 143 kW·h，同樣可制甲醇0.74 t。

4 電動(dòng)汽車(chē)能源消耗

火電廠發(fā)發(fā)電后需要將電能通過(guò)傳輸?shù)竭_(dá)用戶終端，而后通過(guò)充電機(jī)將電能傳輸入電動(dòng)汽車(chē)電池內(nèi)。整體傳輸效率數(shù)據(jù)如下：2018年全國(guó)電網(wǎng)輸電線路損失率6.21%，即從電廠至用戶端輸電效率是93.79%；將電能用戶終端輸送到電池端需要經(jīng)過(guò)充電機(jī)，參考深圳市2011-07-01實(shí)施的兩個(gè)地方標(biāo)準(zhǔn)，其中《電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第3部分：非車(chē)載充電機(jī)》要求非車(chē)載充電機(jī)效率大于90%，《電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第4部分：車(chē)載充電機(jī)》要求車(chē)載充電機(jī)在50%～100%負(fù)載條件下電機(jī)效率大于85%。當(dāng)前各主流充電設(shè)備廠家的技術(shù)水平，基本可以達(dá)到非車(chē)載（直流）充電機(jī)效率大于93%，非車(chē)載（交流）充電機(jī)效率大于98%，車(chē)載直流充電機(jī)效率大于90%。

因此，在不考慮電池充電電化學(xué)反應(yīng)和熱管理系統(tǒng)等損耗的條件下，交流充電的效率可認(rèn)為88%（98%×90%），直流充電的效率可認(rèn)為93%，一般消費(fèi)者主要是在家里進(jìn)行交流慢充，綜合充電效率一般低于85%，交流充電效率取值85%，直流充電結(jié)合表1上市公司充電產(chǎn)品作為支撐，直流充電效率取值93%。國(guó)內(nèi)部分上市公司直流充電設(shè)備比較如表1所示。

國(guó)內(nèi)純電動(dòng)乘用轎車(chē)數(shù)據(jù)如表2所示，純電動(dòng)乘用轎車(chē)百千米耗電量范圍為9.4～14.7 kW·h。

表1 國(guó)內(nèi)部分上市公司直流充電設(shè)備比較

公司及其直流充電產(chǎn)品充電特性充電效率/（%） 科士達(dá)一體式電壓最高750 V，電流 0～125 A≥93.5 分體式電壓最高750 V，電流 0～3 300 A≥93.5 通合科技一體機(jī)最高數(shù)據(jù)電壓450 V，最大功率 75 kW＞92 充電整機(jī)電壓350～750 V，電流150～300 A＞92 中恒電氣一體式輸出功率60 kW≥95 分體式輸出功率120 kW≥95 泰坦能源技術(shù)一體式輸出功率范圍20～37.5 kW、37.5～62.5 kW、62.5～125 kW≥92 模塊式單柜最大輸出功率150 kW，單模塊功率12.5 kW≥93 單機(jī)式額定輸出功率100 kW/250 kW≥93 奧特迅一體化最大輸出功率/kW：24 12×2 120 100 140 105≥93 分體式最大輸出功率/kW：24 12×2 120 100 140 105≥93

表2 國(guó)內(nèi)純電動(dòng)乘用轎車(chē)數(shù)據(jù)

序號(hào)品牌型號(hào)百公里耗電量/kW·h續(xù)航里程/km測(cè)試方法 1一汽-大眾FV70010BABEV13.9265工況 2一汽-大眾FV7002BABEV13.6270工況 3一汽-大眾FV7004BABEV13.6270工況 4東風(fēng)汽車(chē)DFA7000C1A2BEV12.3255工況 5東風(fēng)汽車(chē)DFA7000C1A3BEV12.3255工況 6上汽通用汽車(chē)SGM7008LHBEV13.1410工況 7長(zhǎng)城汽車(chē)CC7000ZM02CBEV10.2301工況 8長(zhǎng)城汽車(chē)CC7001ZM00BBEV10.2305工況 9云度新能源汽車(chē)YDE7000BEV2N14.2401工況 10湖南江南汽車(chē)JNJ7000EVD10.9255工況 11廣州汽車(chē)集團(tuán)GAM7000BEVA0F12.9410工況 12廣州汽車(chē)集團(tuán)GAM7000BEVA0G12.9410工況 13東風(fēng)柳州汽車(chē)LZ7004SLAEV13.4401工況 14重慶長(zhǎng)安汽車(chē)SC7003AAABEV12.8521工況 15重慶長(zhǎng)安汽車(chē)SC7003ACABEV13.2505工況 16江西江鈴集團(tuán)JX7001ESHBEV11.3302工況 17江西江鈴集團(tuán)JX7002ESEBEV10.3252工況 18杭州長(zhǎng)江乘用車(chē)FDH7000BEV0412.2305工況 19浙江合眾新能源THZ7000BEVS00711.9301工況 20奇瑞新能源NEQ7000BEVJ72D9.4301工況 21重慶金康新能源SKE7000BEVF514.7405工況 22重慶金康新能源SKE7000BEVF614.7405工況 23江西昌河汽車(chē)CH7000BEVFA3B512.4101工況 24上海汽車(chē)集團(tuán)CSA7001KBEV19.9260工況

綜上數(shù)據(jù)，電動(dòng)乘用轎車(chē)采用交流充電的百千米實(shí)際消耗電能在11.8～18.5 kW·h，折合成20 929 kJ煤為5.5～8.6 kg；電動(dòng)乘用轎車(chē)采用直流充電的百千米實(shí)際消耗電能10.8～16.9 kW·h，折合成20 929 kJ煤為5.0～7.9 kg。

5 甲醇汽車(chē)能源消耗

根據(jù)公開(kāi)報(bào)道，甲醇乘用轎車(chē)百千米需消耗甲醇12 L，按能量對(duì)比相當(dāng)于消耗20 929 kJ煤11.82 kg。

6 結(jié)論

甲醇乘用轎車(chē)百千米消耗20 929 kJ煤11.82 kg，而電動(dòng)乘用轎車(chē)百千米消耗煤的用量在5.0～8.6 kg，甲醇乘用轎車(chē)能源消耗量是電動(dòng)乘用轎車(chē)的1.4～2.4倍。此外，核算甲醇乘用轎車(chē)能源消耗量時(shí)并未核算能源運(yùn)送過(guò)程中的能量消耗，因此，在能源消耗方面電動(dòng)汽車(chē)具有明顯優(yōu)勢(shì)。

［1］許帆婷.甲醇汽車(chē)是新能源汽車(chē)多元發(fā)展的一個(gè)選項(xiàng) ——訪中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)原常務(wù)副會(huì)長(zhǎng)董揚(yáng)［J］.中國(guó)石化，2019（8）：39-41.

［2］廖健.關(guān)于在部分地區(qū)開(kāi)展甲醇汽車(chē)應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)［J］.石油石化綠色低碳，2019（3）：60.

U469.7

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.13.054

2095－6835（2020）13－0132－02

〔編輯：張思楠〕