基于傳統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

（西安交通大學國家技術轉移中心，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能耗情況，通過還原真實能耗對兩類技術路線進行對比。由于煤可通過火力發電轉化為電能源，又可通過煤氣化轉化為甲醇原料，此次能量還原的基點定位為煤。將采集的甲醇汽車和純電動汽能耗數據轉化為消耗同類煤的數量進行比較，進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的戰略意義。自2012年以來，工業和信息化部會同有關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、甘肅平涼10個城市組織開展了甲醇汽車試點工作。2018年試點工作全部結束，甲醇汽車的可靠性、適應性、環保性、安全性、經濟性等各項性能得到有效驗證，工業和信息化部正在研究把甲醇汽車納入《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》管理，支持甲醇汽車發展。

在新能源汽車方面，2019-12-03工業和信息化部發布新能源汽車產業發展規劃2020—2035年征求意見稿，該規劃提出到2025年新能源汽車新車銷量占比達到25%左右，智能網聯汽車新車銷量占比達到30%。高度自動駕駛智能網聯汽車實現限定區域和特定場景商業化應用。

中國在發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研發對象。中國純電動乘用車技術取得重大進展，車輛整體技術水平接近國外公司產品，部分產品性能指標已與國外公司產品不相上下，續航里程、可靠性、安全性、動力水平不斷提高，經濟性和綜合效益水平持續優化。

2 數據采集

由于甲醇汽車市場占有率較低，應用較少，從公開報道僅可獲得部分乘用轎車的數據，為保證數據對比的有效性，本次對比選用純電動乘用轎車數據進行比較。本次采用的電動汽車數據來自于《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》（2019年第6批），從327個樣本數據中篩選出乘用轎車數據24份作為本次的數據依據。

3 煤的轉化效率

國內的標準煤（標準煤是指熱值為29 307 kJ/kg）燃燒 1 t之后能夠產生出來的熱能達到了3×1010J，火電一般會損耗掉60%的熱能，即轉變為電能的能量在40%左右，因此，高品質煤1 t可以發出的電力達到了3 250 kW·h。據《中國共產黨新聞》報道，1 t 20 929 kJ的動力煤可發電2 143 kW·h，同樣可制甲醇0.74 t。

由于《中國共產黨新聞》報道公布了煤產生甲醇和電能的對比數據，而且內容與本次對比關聯度較大，因此，本次將以此套數據為基準，即1 t 20 929 kJ的動力煤可發電2 143 kW·h，同樣可制甲醇0.74 t。

4 電動汽車能源消耗

火電廠發發電后需要將電能通過傳輸到達用戶終端，而后通過充電機將電能傳輸入電動汽車電池內。整體傳輸效率數據如下：2018年全國電網輸電線路損失率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過充電機，參考深圳市2011-07-01實施的兩個地方標準，其中《電動汽車充電系統技術規范第3部分：非車載充電機》要求非車載充電機效率大于90%，《電動汽車充電系統技術規范第4部分：車載充電機》要求車載充電機在50%～100%負載條件下電機效率大于85%。當前各主流充電設備廠家的技術水平，基本可以達到非車載（直流）充電機效率大于93%，非車載（交流）充電機效率大于98%，車載直流充電機效率大于90%。

因此，在不考慮電池充電電化學反應和熱管理系統等損耗的條件下，交流充電的效率可認為88%（98%×90%），直流充電的效率可認為93%，一般消費者主要是在家里進行交流慢充，綜合充電效率一般低于85%，交流充電效率取值85%，直流充電結合表1上市公司充電產品作為支撐，直流充電效率取值93%。國內部分上市公司直流充電設備比較如表1所示。

國內純電動乘用轎車數據如表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 國內部分上市公司直流充電設備比較

公司及其直流充電產品充電特性充電效率/（%） 科士達一體式電壓最高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 通合科技一體機最高數據電壓450 V，最大功率 75 kW＞92 充電整機電壓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 國內純電動乘用轎車數據

序號品牌型號百公里耗電量/kW·h續航里程/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東風汽車DFA7000C1A2BEV12.3255工況 5東風汽車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GAM7000BEVA0F12.9410工況 12廣州汽車集團GAM7000BEVA0G12.9410工況 13東風柳州汽車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JX7001ESHBEV11.3302工況 17江西江鈴集團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CSA7001KBEV19.9260工況

綜上數據，電動乘用轎車采用交流充電的百千米實際消耗電能在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，按能量對比相當于消耗20 929 kJ煤11.82 kg。

6 結論

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勢。

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

［2］廖健.關于在部分地區開展甲醇汽車應用的指導意見［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〕