基于傳統(tǒng)煤化工能源消耗對甲醇燃料汽車與電動汽車的耗能的分析

葛鋒，王文，蔡克，張亞男，張海龍，侯瑩

基于傳統(tǒng)煤化工能源消耗對甲醇燃料汽車與電動汽車的耗能的分析

葛鋒，王文，蔡克，張亞男，張海龍，侯瑩

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

未來，甲醇汽車和純電動汽車均有較大的市場空間，甚至可能形成互為競爭的格局。為充分了解兩類汽車的真實(shí)能耗情況，通過還原真實(shí)能耗對兩類技術(shù)路線進(jìn)行對比。由于煤可通過火力發(fā)電轉(zhuǎn)化為電能源，又可通過煤氣化轉(zhuǎn)化為甲醇原料，此次能量還原的基點(diǎn)定位為煤。將采集的甲醇汽車和純電動汽能耗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為消耗同類煤的數(shù)量進(jìn)行比較，進(jìn)而完成甲醇燃料汽車與電動汽車的耗能分析。

甲醇燃料；電動汽車；能源消耗；信息化

1 背景

甲醇汽車和新能源汽車是車用燃料多元化的重要組成，對國家能源安全具有長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。自2012年以來，工業(yè)和信息化部會同有關(guān)部門先后在山西晉中、山西長治、上海、陜西西安、陜西寶雞、陜西榆林、陜西漢中、貴州貴陽、甘肅蘭州、甘肅平?jīng)?0個城市組織開展了甲醇汽車試點(diǎn)工作。2018年試點(diǎn)工作全部結(jié)束，甲醇汽車的可靠性、適應(yīng)性、環(huán)保性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等各項性能得到有效驗證，工業(yè)和信息化部正在研究把甲醇汽車納入《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》管理，支持甲醇汽車發(fā)展。

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

中國在發(fā)展新能源汽車過程中以純電動汽車為主、插電式混合動力汽車為輔，燃料電池汽車為未來重點(diǎn)研發(fā)對象。中國純電動乘用車技術(shù)取得重大進(jìn)展，車輛整體技術(shù)水平接近國外公司產(chǎn)品，部分產(chǎn)品性能指標(biāo)已與國外公司產(chǎn)品不相上下，續(xù)航里程、可靠性、安全性、動力水平不斷提高，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

由于甲醇汽車市場占有率較低，應(yīng)用較少，從公開報道僅可獲得部分乘用轎車的數(shù)據(jù)，為保證數(shù)據(jù)對比的有效性，本次對比選用純電動乘用轎車數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。本次采用的電動汽車數(shù)據(jù)來自于《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》（2019年第6批），從327個樣本數(shù)據(jù)中篩選出乘用轎車數(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)生出來的熱能達(dá)到了3×1010J，火電一般會損耗掉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)《中國共產(chǎn)黨新聞》報道，1 t 20 929 kJ的動力煤可發(fā)電2 143 kW·h，同樣可制甲醇0.74 t。

由于《中國共產(chǎn)黨新聞》報道公布了煤產(chǎn)生甲醇和電能的對比數(shù)據(jù)，而且內(nèi)容與本次對比關(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的動力煤可發(fā)電2 143 kW·h，同樣可制甲醇0.74 t。

4 電動汽車能源消耗

火電廠發(fā)發(fā)電后需要將電能通過傳輸?shù)竭_(dá)用戶終端，而后通過充電機(jī)將電能傳輸入電動汽車電池內(nèi)。整體傳輸效率數(shù)據(jù)如下：2018年全國電網(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)過充電機(jī)，參考深圳市2011-07-01實(shí)施的兩個地方標(biāo)準(zhǔn)，其中《電動汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第3部分：非車載充電機(jī)》要求非車載充電機(jī)效率大于90%，《電動汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第4部分：車載充電機(jī)》要求車載充電機(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)到非車載（直流）充電機(jī)效率大于93%，非車載（交流）充電機(jī)效率大于98%，車載直流充電機(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%。國內(nèi)部分上市公司直流充電設(shè)備比較如表1所示。

國內(nèi)純電動乘用轎車數(shù)據(jù)如表2所示，純電動乘用轎車百千米耗電量范圍為9.4～14.7 kW·h。

表1 國內(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 國內(nèi)純電動乘用轎車數(shù)據(jù)

序號品牌型號百公里耗電量/kW·h續(xù)航里程/km測試方法 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DFA7000C1A2BEV12.3255工況 5東風(fēng)汽車DFA7000C1A3BEV12.3255工況 6上汽通用汽車SGM7008LHBEV13.1410工況 7長城汽車CC7000ZM02CBEV10.2301工況 8長城汽車CC7001ZM00BBEV10.2305工況 9云度新能源汽車YDE7000BEV2N14.2401工況 10湖南江南汽車JNJ7000EVD10.9255工況 11廣州汽車集團(tuán)GAM7000BEVA0F12.9410工況 12廣州汽車集團(tuán)GAM7000BEVA0G12.9410工況 13東風(fēng)柳州汽車LZ7004SLAEV13.4401工況 14重慶長安汽車SC7003AAABEV12.8521工況 15重慶長安汽車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杭州長江乘用車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CH7000BEVFA3B512.4101工況 24上海汽車集團(tuán)CSA7001KBEV19.9260工況

綜上數(shù)據(jù)，電動乘用轎車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；電動乘用轎車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 甲醇汽車能源消耗

根據(jù)公開報道，甲醇乘用轎車百千米需消耗甲醇12 L，按能量對比相當(dāng)于消耗20 929 kJ煤11.82 kg。

6 結(jié)論

甲醇乘用轎車百千米消耗20 929 kJ煤11.82 kg，而電動乘用轎車百千米消耗煤的用量在5.0～8.6 kg，甲醇乘用轎車能源消耗量是電動乘用轎車的1.4～2.4倍。此外，核算甲醇乘用轎車能源消耗量時并未核算能源運(yùn)送過程中的能量消耗，因此，在能源消耗方面電動汽車具有明顯優(yōu)勢。

［1］許帆婷.甲醇汽車是新能源汽車多元發(fā)展的一個選項 ——訪中國汽車工業(yè)協(xié)會原常務(wù)副會長董揚(yáng)［J］.中國石化，2019（8）：39-41.

［2］廖健.關(guān)于在部分地區(qū)開展甲醇汽車應(yīng)用的指導(dǎo)意見［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〕