生物油燃料优势和缺点篇1
关键词：LnG-柴油；双燃料发动机；燃油替代率；可行性；经济性；
一、引言
石油作为全球经济发展引擎的原材料，具有储量大、分布广等优势，长期以来在能源中占主导地位，是汽车、轮船等交通工具的优质动力燃料。但随着世界经济的飞速发展，人类对石油的需求越来越大，导致石油总储量逐年递减，能源危机日益加重，环境污染加剧等问题。
石油燃料发动机排放气体污染严重，特别是氮氧化物和硫氧化物及温室气体二氧化碳等气体的排放尤为突出。其中，汽车、船舶等燃油发动机所排放的颗粒污染物（pm）、一氧化碳（Co）、氮氧化物（noX）、硫氧化物（SoX）等有害物是大气污染的主要污染源，对人体和环境造成严重的损害[1]。为了控制石油燃料发动机废气排放并缓解能源危机等问题，各国都制定了严格的排放法规。同时，积极寻找新型、节能减排的替代燃料，开发新能源发动机。LnG-柴油双燃料发动机的推广使用，可以解决石油资源短缺的问题，减少有害气体排放，达到节能减排的目的。
二、LnG特性
（一）LnG基本特性
常温常压下天然气是无色、无味、无毒、无腐蚀，是一种以饱和烃类为主的混合气体。其主要成分是甲烷，约含有85%-95%，并含有少量的氮气、硫化物。随着天然气的加工、储存、运输、应用等技术的不断成熟，天然气应用范围不断拓展，其中在汽车、船舶等发动机上的使用最为显著。
液化天然气（LiquefiednaturalGas简称LnG）是天然气经压缩、冷却，在-160℃下液化而成，主要成分是甲烷。天然气在液化过程中进一步净化，甲烷纯度高，几乎不含氮气和硫化物。其作为一种优质燃料，具有洁净、经济、高效、资源丰富和方便储运等优点。天然气用作汽车、船舶等设备的替代燃料，与汽油、柴油相比，其二氧化碳、硫氧化物和氮氧化物的排放量明显降低，几乎不含颗粒物，是一种理想的发动机绿色替代燃料；其燃料、维护保养成本较低，具有显著的经济效益[2]。经过长期的发展，LnG产业已经形成了液化、储存、运输及终端使用一整套工艺技术和装备。
LnG的密度取决于其组分，由于LnG产地不同其密度通常在430kg/m3-470kg/m3之间。其主要特点如下[3]：
1、LnG体积是同质量天然气的1/625，重量仅为同体积水的45%，可以使用汽车、火车、轮船等常规设备运输。
2、LnG储存效率高，占地少。
3、LnG作为优质的发动机燃料与石油相比，它具有辛烷值高、抗爆性能好、燃料费用低、节能环保等优点。LnG-柴油双燃料发动机尾气中，HC减少72%，nox减少39%，Co减少90%，几乎不含有Sox及颗粒物。
4、LnG汽化潜热高，液化过程中的冷量可回收利用。
（二）LnG燃烧特性
石油燃料燃烧排出的废气主要成分是noX、Co、Co2、SoX和颗粒物等有害气体[4]。二氧化碳（Co2）加剧温室效应，温室效应导致海平面上升、土地面积减少，且使气温上升，厄尔尼诺现象严重，造成极大的经济损失。noX和SoX在空气中氧化，生成no2和So2是酸雨形成的主要原因，大气中氮氧化物和硫氧化物浓度高了就会产生烟雾和酸雨，刺激人的呼吸道和肺部，引起肺炎和支气管炎。
LnG燃烧与汽油相比，Co2排放减少27%左右；与柴油燃烧相比，Co2排放减少35%左右。
（三）LnG发动机的类型及特点
根据最新国内内河船舶规范――2013年01月01日，《内河绿色船舶规范》船级社要求，内河船舶柴油机排放要求如下[5]：
1、氮氧化物（noX）
凡输出功率超过130Kw的柴油机（应急发动机以及安装在救生艇上或只在应急情况下使用的任何设备或装置上的柴油机除外），其noX的排放量（按总的noX加权排放量计算）应在下列限制内：
14.4g/kwh当n
40ng/kwh当130r/min
7、7g/kwh当n>2000r/min时
其中，n为柴油机额定转速
2、硫氧化物（SoX）
船上使用的任何燃油的含硫量，应不超过3.5%。也可采用清洁后处理装置将排放废气中SoX排放量控制在14.0g/kwh以下。因此，建设绿色船舶，节能减排是航运业面临的重大课题。
由于LnG-柴油所具有的优势，天然气发动机在汽车、船舶等领域得到推广应用。为了适应不同的应用要求，各机构和企业开发了多种燃料供给方式的天然气发动机，主要有进气道喷射、缸内直喷等方式[6]。
（1）进气道喷射：空气/天然气进气总管混合、柴油引燃双燃料发动机，天然气直接喷射入进气总管，天然气与空气混合均匀，有利于充分燃烧。缺点是未经燃烧的混合气容易进入排气管，造成气体浪费和排气管爆炸等危险。
（2）缸内直喷：发动机可燃烧较稀的混合气体提高经济性；发动机不安装节气门，节流损失小；可以抑制爆燃，可以采用较高的压缩比改善发动机经济性和动力性；可通过喷射正时、空燃比和点火提前角等手段优化匹配，改善燃烧过程。采用压燃式工作方式，喷入少量引燃柴油，该方式保留了柴油机高效率的特点，同时具有较好的机动性，天然气的使用又很好地达到了经济性和环保的目的。该类型的柴油机在原来发动机的基础上进行改造，只需增加一套燃气供给系统即可解决问题，这是目前柴油机改造和生产最主要的模式。
三、结论
根据实际装船使用的LnG-柴油双燃料发动机在运行中数据分析，LnG燃料替代柴油燃料平均替代率最高可达60%-70%[7]。同时，与柴油燃料相比，LnG-柴油双燃料发动机二氧化碳排放量可减少18%-22%，氮氧化物、硫氧化物减少均达到90%，颗粒物排放基本为零，运行成本减少30%左右。LnG-柴油双燃料发动机的使用很大程度上解决了船舶、汽车等运输工具的污染问题，同时也符合国家节能减排的要求。但因为LnG-柴油双燃料发动机需要在原燃油系统上增加一套供气系统，存在控制系统复杂，可靠性下降等问题，需要进一步完善。（作者单位：贵州交通职业技术学院）
参考文献：
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[3]顾安忠，鲁雪生.液化天然气技术手册[m].北京：机械工业出版社，2010，21.
[4]段长晓.LnG船主推进装置的选择和双燃料发动机的经济性研究[J].上海海事大学，2007.
[5]中国船级社.内河绿色船舶规范[m].北京：机械工业出版社，2013，21.
生物油燃料优势和缺点篇2
关键词：燃料乙醇市场兼并重组原材料向
随着全球变暖、污染日益严重、能源日渐消耗，低碳环保和节能已成为世界性的主题。全世界各个国家对新型、可再生能源都尤为重视。我国油气资源相对短缺，随着我国社会经济的快速发展，石油消耗日益增加，资源紧缺状况十分严重。自1993年，我国已经成为石油净进口国，原油需求日益增加和资源的日益减少使我国的原油供求矛盾非常突出，这已经成为制约我国社会经济发展的长期压力。燃料乙醇是替代能源的代表，对于国家发展意义重大。不仅能减少碳的排放量，达到环保的目的，同时，也可以一定程度上缓解我国能源紧缺的压力。但由于我国燃料乙醇行业的技术以及原材料成本方面的原因，生产燃料乙醇的企业盈利非常困难，必须依赖国家的补贴。国家对燃料乙醇行业的政策是，定点企业生产并给予一定的补贴，定点区域强行销售，价格和汽油价格绑定。
一、中国燃料乙醇市场概况
我国燃料乙醇行业起步较晚，但是发展十分迅速。起初燃料乙醇原材料来自于我国去陈粮过程中的陈粮，但是随着陈粮问题的解决之后，成本问题也阻碍了燃料乙醇行业的发展。由于我国玉米和小麦等原材料成本和技术方面的劣势，发展速度和美国与巴西等国家相比，还差很多。所以，未来我国燃料乙醇市场原材料将会以非粮食作物为主。但是，燃料乙醇是替代能源的代表，对于国家发展意义重大，所以我们必须坚定的发展燃料乙醇产业。燃料乙醇主要的下游产品就是乙醇汽油。我国乙醇汽油是用90％的普通汽油与10％的燃料乙醇调和而成。它可以有效改善油品的性能和质量，降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物排放。目前燃料乙醇只在几个省定点推广，并强制销售，而且是定点企业生产。
二、中国燃料乙醇市场的建议
第一，中国燃料乙醇市场兼并重组行为的建议
目前我国燃料乙醇市场是5家定点生产企业，未来市场中一定会增加许多非粮原材料为主的生产企业。市场中基本上呈现中粮集团、中国石油、中国石化三足鼎立之势。在我国有生产燃料乙醇能力的企业很多，但是大多数由于企业规模等方面原因，很难获得国家的准入牌照。这样就会有很多潜在的产能浪费。所以，我国燃料乙醇的兼并行为还将继续。但是目标应该是将那些达不到规模经济的实力落后企业。淘汰那些落后产能企业，整合他们的资源。
但是中国燃料乙醇市场集中度过高，使企业之间缺乏竞争，效率低下，大多都依赖国家的补贴生存。国外燃料乙醇市场生产企业数目要远远大于中国，所以中国政府应该在一定程度上限制大企业的兼并行为，并适度降低准入门槛，引入竞争。北海国发，海南椰岛等有一定实力的上市公司都具备燃料乙醇生产能力，主要原材料为木薯，也符合国家非粮的政策导向。可以引入这些有一定实力的企业进入市场，增加市场的竞争力。
第二，中国燃料乙醇市场“原材料指向”战略行为研究建议
首先，实施“原材料指向”战略过程中，要兼顾副产品对区域的经济实用性
中国燃料乙醇企业目前对原材料丰富的区域投产主要依据仍然是当地原材料的经济性，而没有考虑到生产过程中产生的副产品。合理的应用副产品可以很大程度上降低成本，美国就是很好的例子，企业投产的区域不仅仅考虑原材料玉米的供应方便，同样也考虑副产品的销路的方便，这样使副产品顺利转化成为效益，降低成本。除此之外，还应该考虑生产出燃料乙醇产品后的交通问题。应该对每个环节都加以考虑，在去结合“原材料指向”战略，选择合适的地区投产。
其次，加强甘蔗燃料乙醇的投产，还可以起到平稳糖价的作用。当糖价格降低的时候，会极大挫伤农民的积极性，这时可以通过增加甘蔗燃料乙醇的生产，这样可以保证糖价的平稳，也会缓解不同时期的“糖贱伤民”的情况。
三、结论
我国燃料乙醇市场前景广阔。我国已经是世界第一汽车消费国，2010年我国汽车销量达到了1806万辆，随着汽车销量的增长，汽油的需求量也同样增长，估计2010年汽油需求量将达到6500万吨。按照10%乙醇调和的比例，燃料乙醇的最大需求将达到650万吨，我国缺口比较大，再加上我国能源短缺，在高油价和低碳经济的背景下，我国燃料乙醇市场的前景是广阔的。
参考文献：
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[2]张晓阳.论国内发展燃料乙醇的优势及前景[J].中外能源,2006(1):15-20
[3]奥兹夏伊.产业组织理论与应用[m].清华大学出版社，2008
[4]钱伯章.我国燃料乙醇产业发展现状及前景[J].太阳能，2007（8）：7-9
生物油燃料优势和缺点篇3
关键词新能源汽车；锂离子电池；燃料电池；生物燃料
中图分类号F4文献标识码a文章编号1674-6708（2016）172-0194-02
当下，我国汽车保有量增长快速，一方面导致对石油的需求量大幅增长，自上世纪以来我国石油进口依存度迅速上升，1993年尚处于原油净出口国，1995年石油进口依存度则变为5.3%，2007年达到49%[1]，2015年我国石油进口量超越美国，达到740万桶/日，成为世界上最大的石油进口国[2]。另一方面汽车在生产和使用的过程中加重了环境污染，危及了人类的日常生活。2013年我国只有约1%的城市空气质量符合世界卫生组织的标准，2014年国家减灾办、民政部于正式将雾霾天气列为自然灾情，2015年我国东北部、华北中南部、黄淮及陕西北部等地陆续出现重度污染天气。因此迫于资源、环境的双重压力，开发节能环保的新能源汽车已成为我国汽车产业的必然选择。按照动力提供方式的不同，新能源汽车主要可分为充电式电动汽车、燃料电池汽车、燃气汽车、生物燃料汽车等类别分述如下。
1新能源汽车的分类
1.1充电式电动汽车
充电式电动汽车以蓄电池为动力源，通过电机驱动，提供动力。这种汽车具有结构简单、噪声小、排放少、能量转换效率高、适用范围广等等优点。但其缺点也较多，比如过分依赖充电设施，充电时间长，续驶里程短，电池寿命短、制造成本较高等，因而在商业化的过程中困难重重。目前，研制经济的、持久的、高效的电池是充电式电动汽车发展的关键性问题，经过20多年的研究发展，目前已开发出多种适用性较强的蓄电池，如早期的铅酸电池、在混动汽车中采用的镍氢电池以及在当前及以后有着极大发展空间的锂离子电池等等。锂的原子序数为3，是最轻的碱金属元素，其化学特性十分活泼，易形成电荷密度很大的氦型离子结构。锂离子电池的储能能力是在电动自行车上广为应用的铅酸电池的3倍，其在地壳中的蕴藏量第27位，可利用资源较丰富，因此有很大的发展前景。
以目前应用最为广泛的磷酸铁锂电池为例，锂离子电池的工作原理如下：整个电池以含锂的磷酸铁锂作为正极材料，负极为碳素材料（常用石墨）。两极之间为聚合物隔膜，一方面可分隔正负极，另一方面也是锂离子在正负极往返的通道所在。当对电池充电时，正极发生脱嵌，形成的锂离子在电解液的帮助下，通过隔膜，进入负极碳层的微孔中，同时正极产生的电子也会通过外电路向负极迁移。放电时，锂离子从负极碳层中脱嵌，又嵌回正极。
目前，欧洲、美国、日本等主要发达国家均斥巨资进行锂电池技术的研发，在中国由于国家新能源产业政策的推动锂离子电池制造业也得到了篷勃发展，各种锂离子电池技术不断涌现，生产商业化电动汽车用锂离子电池的企业更是达到300家之多，但是锂离子电池的核心材料比如正负极材料、电池隔膜以及电解液却“技不如人”，过度依赖进口，因而生产成本难以下降，目前其价格3倍于铅酸电池，因此，产品难以规模化生产。近几年来，我国锂离子电池核心技术取得巨大突破，所有关键性材料均初步实现了自动生产，生产成本降幅较大，不少产品价格仅为刚面市的1/3左右，这与铅酸电池相比，已形成明显的性价比优势。锂离子电池成本的下降，使得充电式电动汽车的商业化规模化生产不再是一句空话。
1.2燃料电池汽车
在诸多的新能源汽车中，燃料电池汽车目前被公认为是21世纪最核心的技术之一，可以说它对汽车工业发展的重要性，不亚于微处理器之于计算机业。燃料电池汽车直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，不受卡诺循环的限制，能量利用率高达45%～70%，而火力发电和核电的效率大约在30%～40%；燃料电池汽车最终排放物为H2o，几乎不排放氮氧化物和硫化物，Co2排放量远低于汽油的排放量（约其1/6）。
整车的核心部件燃料电池并不需要充放电的操作，在一定程度上它很类似于汽油汽车，直接将燃料（常用H2、甲醇等等小分子燃料）注入贮存箱，即可获得动力。根据所用电解质类型的不同分为五个大类，分别为熔融碳酸盐燃料电池、聚合物电解质燃料电池、碱性燃料电池、磷酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。目前在汽车工业中应用的多为聚合物电解质燃料电池，它以荷电的薄膜状高分子聚合物作为电解质，以离子交换的形式选择性地传导离子（H+，oH-），达到导电的目的[3]。工作时与直流电源相当，阳极作为电池负极，燃料在阳极发生氧化反应；阴极作为电池正极，氧化剂在阴极发生还原反应；反应生成的离子通过隔膜在电池内迁移，而电子则通过外电路对外做功输出电能，整个体系形成回路。
燃料电池但其在商业化的过程中仍存在着一些困难与瓶颈急需解决，比如由于采用贵金属催化剂铂及造价高昂的全氟磺酸膜，因此生产成本极高；再如由于工作环境多为酸碱性较强的溶液，对部分元件具有一定的腐蚀性，因而耐久性较差。目前随着非铂催化剂及无氟耐久性膜材料研发的成功，生产成本呈下降趋势，燃料电池汽车的市场普及率逐年上升。虽然以家用小汽车的形式进入普通家庭尚有一段时间，但燃料电池大巴已经完全可以产业化。目前，国外生产一辆燃料电池大巴造价约在400万元左右，若引入其核心部件及技术，采用国内人工生产，采用国内辅件及包装，可将其成本降至100万元左右，这一价格已与传统大巴接近，如果我国能抢占先机，与行业内先进的外企紧密合作，加快研发核心技术，假以时日，燃料电池大巴完全可能成为我国经济绿色增长的支柱产业。
1.3燃气汽车
燃气汽车是以液化石油气、压缩天然气及氢气为燃料的气体燃料汽车。目前市场供应以天然气为主要燃料。与常规燃油汽车相比，燃气汽车的排放污染很小，铅，Co排放量减少90%左右，碳氢化合物排放减少60%以上，氮氧化合物排放减少35%以上，且尾气中无硫化物和铅，因此它是一种较为实用的低排放汽车。此外这种汽车能大幅度降低使用成本，一方面由于目前天然气的价格低于汽油及柴油，营运过程中能使燃料费用下降50%左右；另一方面由于发动机采用天然气做功，运行平稳、无积碳，发动机寿命长、也无需频繁更换火花塞及机油，维修费用亦可下降50%以上。但它也有不少缺点，比如由于存有大量高压系统使用的零部件，安全系数及密封性要求高；天然气汽车动力性比常规燃油下降约5%～15%；受到能源不可再生的约束限制；燃气缸占地面积大等。
天然气汽车工作时，高压天然气经过减压调节器减压后送到混合器中，与净化后的空气混合后，利用传感器、动力阀和计算机调节混合气的空燃比，以使燃烧更加充分，再经化油器通道进入发动机气缸燃烧做功。我国于1988年正式推行燃气汽车，多采用气/油混动改装的形式，并于同年建造了第一座加气站。发展迄今，我国已经加气站近千座，改造汽车数十万辆。中国从对燃气汽车的推广力度仍逐年上升，各大城市均有部署，可见目前以气代油，是最切实可行的一条新能源汽车之路。
1.4生物燃料汽车
生物燃料汽车的创新之处在于从农林产品、工业废弃物和生活垃圾中提取燃料，比如从玉米出发制备的汽车用乙醇燃料，利用回收食用油为源料获得的生物柴油等等。生物燃料与传统的石油燃料不同，它是一种可再生能源。近年来，生物燃料汽车得到了迅速发展，美国认为生物燃替代汽油切实可行并将其列为国家重点发展项目，目前使用生物柴油燃料的汽车己经累计运行1600万km；欧盟于2005年也推行法规，要求成员国2010年生物柴油消费量从占交通运输油料总消费量的2%提高到5.75%，2020年进一步提高到占20%。生物燃料汽车降低了对石油的需求，且其运行中的排放污染也大大降低，以常规燃油汽车相关数据为分母，生物燃料汽车尾气中有毒物含量仅为10%，颗粒物约20%以下，Co和Co2排放量仅为10%，硫化物和铅含量为0，同时，燃料燃烧较为彻底，对发动机的维护保养要求低[4]。
尽管生物燃料有较多的优点，但其发展遇到难以克服的瓶颈。第一，产能有限。在生物燃料汽车推行力度最大的美国，据有关资料显示，即便将所有玉米和大豆都拿来制造生物燃料，也仅能满足国家柴油需求量的6%和汽油需求量的12%。而玉米和大豆首先是粮食产品，只能将其少量产品用于生产生物燃料。在我国，若能将农业副产品秸杆加以利用，则将对生物燃料汽车的推广有很大的促进。第二，耗水量太大。生物燃料主要来源于农业，每年农业消耗掉的水资源高达70%，若将其产品大量用于制造燃料，往往是得不偿失的。而我国是人均水资源拥有量位于世界后列，用大量的水换回少量燃料，只能说看上去很美，实际操作性较低。第三，存在与粮争地的问题，生物燃料的推广已经造成美国和墨西哥玉米价格上涨，并可能导致发展中国家粮食短缺，因此有业内人士指出使用粮食生产生物燃料是“反人类的罪行”。
2结论
当下，我国新能源汽车产业迎来了篷勃发展的大好机遇。但由于多数新能源汽车造价过高，许多关键技术还未完全攻克，而且配套基建设施远不足以支撑行业的发展，这些因素严重阻碣了新能源汽车行业的良性发展。从我国新能源汽车近几年发展的态势来看，目前还难以实现大规模的量产。从价格方面来看，新能源汽车的造价普遍高于传统汽车，如果国家不提高购车补助，很难提高民众对新能源汽车的购买热情。从技术角度来看，我国的电池、燃料等相关技术的研发才刚刚起步，远远落后欧美等发达国家。从配套设施角度来看，我国目前的配套设施基本处于空白状态，比如很多城市未建设电动车充电站，如果不能及时充电，电动车无法前行，这给使用带来不便。虽然在当今中国新能源汽车的推广困难重重，但从国家对汽车工业的发展部署来看，发展新能源汽车己经被确定为汽车工业未来的发展方向。因此，我国汽车企业和相关科研机构必须抓住机遇，在提高自身实力的同时，推动我国新能源汽车产业的迅速发展。
参考文献
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生物油燃料优势和缺点篇4
【关键词】：未来新能源汽车；技术发展
1、导言
人类社会自进入二十一世纪以来，随着工业的迅速发展，能源消耗与日俱增，这使得能源问题成为了一项世界性的重大问题，而若想有效解决这项问题，最直接的方式之一就是开发能够代替传统能源的新能源。汽车是主要能源消耗因素之一，近年来，经过各国众多科研人员的不懈努力和多年的研究试验，几种新能源汽车已经被研发出来，并基本规划出了一条新能源汽车的发展方向。可以想见，未来在汽车行业中新能源汽车将是主要发展趋势，而其在技术方面也将不断进步。本文主要探讨了未来新能源汽车的技术发展趋势。
2、当前新能源汽车的技术类型
2.1纯电动汽车
传统汽车的动力能源是燃油，即汽车的发动机需要依靠燃油才能够产生巨大动力，从而驱使汽车运行前进。但在燃油发动的过程中，会产生大量的有毒、有害气体，如二氧化碳、二氧化硫等等，从而给大气环境带来非常严重的污染。同时，燃油本身就是一种不可再生能源，在汽车中大量使用燃油也会加速能源的紧缺。而纯电动汽车是一种利用电能来驱动运行的汽车，它将传统的燃油发动机以电动机代替，利用电能转化为动能，这一过程中不会向外界环境排放任何有毒、有害物质，因此不会造成环境污染，是解决温室效应的有效途径。纯电动汽车的动力系统是由动力电池、电动机、充电器及相关控制系统所构成的，它完全使用电能，无须其他能源。纯电动汽车的能源储存装置是动力电池，因此动力电池的性能直接决定着汽车的续航能力和性能质量状况。纯电动汽车还有一项优点就是能够在低速区内提供大扭矩输出，这是内燃机所无法比拟的优势。
2.2混合动力汽车
混合动力汽车所使用的不仅仅是一种能源，而是两种或两种以上能源混合使用。目前比较常见的混合动力汽车大多是燃油和电力混合汽车，通过这两者的相互支持既能够减少废气排放量，又能够保障发动功率。由于这一优点，使得混合动力汽车成为了目前最受瞩目的新能源汽车之一，也是当前主要的技术研究方向。近年来出现了一种插电式混合动力汽车，其更像是一种纯电动汽车与混合动力汽车的综合体，同时具备动力电池和充电设备，当电池内的储电量充足时使用电能进行驱动，而当电能不足时则能够一边自动转化为燃油驱动、一边自动进行充电。
2.3燃料电池汽车
除了纯电动汽车和混合动力汽车以外，燃料电池汽车也是一种新能源汽车。燃料电池汽车所使用的动力核心是燃料电池，它通过燃料电池驱动电动机发电，从而为汽车的运行提供动力。燃料电池汽车的动力系统主要是由驱动电机、燃料电池、储气系统及动力蓄电池等构成的，燃料电池可以通过电化学反应产生电能。燃料电池汽车一般常用的是氢氧燃料，其发电原理是氢气和氧气燃烧生成水，同时释放电能。
3、新能源汽车技术的发展趋势
3.1纯电动汽车是新能源汽车发展的最终目标
纯电动汽车具有显著的节能环保优点，同时维护保养便捷，作为一个真正的绿色环保汽车，纯电动汽车虽然受到了充电时间和续驶里程的限制，但是电池技术的问题不会永远存在，政府也进行了大力的支持，颁布了相应的扶持政策，例如采用电池置换、补贴退税降低车辆制造成本等，以此解决纯电动汽车充电时间较长的问题。总而言之，纯电动汽车在未来的发展过程中，通过长期的努力以及各方的合作，纯电动汽车将会成为我国主流交通工具之一。
3.2混合动力电动汽车是目前可实施的新能源汽车技术
混合动力电动汽车具有较高的动力性，同时还有续驶里程方面的优势，因此不仅可以利用成熟的发动机技术，同时还可以促进电池电机技术的发展，为纯电动汽车技术奠定坚实的基础条件。可插电式混合动力电动车技术，在用电和用油方面，保障了消费者的自，满足消费者日常对于交通的需求，并兼顾低碳环保、燃油经济性的要求。由双系统造成的成本增加，可以由消费者、企业和国家一起承担。可以说，混合动力电动汽车是目前新能源汽车实施性较强的一种技术。
3.3氢燃料汽车的发展具有一定的局限性
虽然氢燃料汽车具有清洁、高效以及制备资源比较丰富等优势，但是相应的技术水平偏低，尚未成熟，同时再加上生产成本较高，因此在短时间内，无法有效的实现产业化目标。根据氢燃料汽车长期发展潜力而言，其内燃机产生动力的能源转化模式与氢燃料电池汽车相比，其环保性和高效性有待提高。
3.4燃料电池电动汽车是新能源汽车发展中的重要补充
目前，燃料电池电动汽车技术已经取得了一定的突破，并进行了一定的应用，由此可知，在今后一段时间内，燃料电池电动汽车技术依然会得到发展。但是由于燃料电池电动汽车的供电方式具有单一性，如果不能与超极电容或蓄电池进行相应的配合，依然存在着很大的缺陷性。而且随着纯电动汽车技术的提高与发展，燃料电池电动技术可能会运用于长途运输，成为新能源汽车中长期发展的重要部分。
3.5生物燃料汽车是新能源汽车发展过程中的有效补充之一
生物燃料汽车与燃气汽车相比，其采用的代用燃料可以在很大程度上缓解能源紧张的局面，同时生物燃料汽车的燃料属于可再生资源，可以进行长期生产，但是会受到土地资源、气候环境等方面的影响。除此之外，生物燃料汽车主要是依赖于内燃机产生动力，以此驱动车辆行驶，这种模式最终会被纯电动车技术所替代。由此可知，该技术在化工领域的价值比作为内燃机燃料的价值更高。
结语
综上所述，近年来，随着社会发展对生态环境保护意识的不断增强，新能源汽车将会是未来汽车产业发展的主要方向，同时也是能源发展趋势的必然选择，因此应当加大研究力度，制定一定的政策制度，调动汽车制造商的研发积极性，为新能源汽车的进一步发展打下坚实的基础。
【参考文献】：
[1]庞德良，刘兆国.基于专利分析的日本新能源汽车技术发展趋势研究[J].情报杂志，2014，05：60-65.
[2]陈石胤.国内新能源汽车的技术发展探究[J].科技传播，2014，08：96+104.
生物油燃料优势和缺点篇5
须考虑代用燃料的发展问题.汽车使用醇类燃料作为石油的替代燃料,也许是一个解决能源消耗和尾气排放的手段之一.其中,丁醇是一种极具潜力的新型生物燃料,被称为第二代生物燃料,可以用来完全或者部分替代化石燃料,从而缓解石油危机.
1丁醇性能的优缺点
丁醇可作为汽油的代用燃料.丁醇与其它普通醇类燃料如乙醇和甲醇相比,具有很多优点.丁醇的热值大约是汽油的83%,乙醇和甲醇的热值分别只有汽油的65%和48%,丁醇的热值比乙醇要高30％左右,因此相同质量的丁醇可比乙醇多输出约1／3的动力;丁醇的挥发性远低于乙醇,只有乙醇的1／6左右,丁醇的吸湿性远小于甲醇、乙醇和丙醇;这些低碳醇能与水完全互溶,而丁醇则具有适度的水溶性,丁醇的这一特性使它在纯化阶段降低了能源消耗;丁醇比乙醇的腐蚀性低,能够利用现有管道运输,同时由于比其它低碳醇具有相对较高的沸点和闪点,其安全性更高;此外,丁醇与汽油、柴油的互溶性较好,因此可以不必对现有的发动机结构作大的改动,而且可以使用体积分数几乎为100％的丁醇燃料.
尽管作为发动机燃料丁醇比其它低碳醇具有更多的优势,但将丁醇直接应用到发动机中仍然存在一些潜在的问题,例如:①与发动机性能的匹配性.尽管丁醇与甲醇、乙醇相比具有更高的能量,但它的热值仍然比传统的汽油或柴油燃料低,因此,汽油或柴油发动机利用丁醇作为替代燃料需要增加燃油供给量.②尽管甲醇、乙醇的密度比丁醇低,但它们较高的辛烷值允许发动机有更高的压缩比和燃烧效率,较高的燃烧效率减少了温室气体的排放量.③丁醇比乙醇、甲醇的黏度高,这使得丁醇应用在柴油发动机中不会产生燃油泵内润滑不足和潜在的磨损问题.然而将丁醇应用于火花点火式发动机(简称Si发动机)时,较高的黏度将产生潜在的沉积或腐蚀等问题.
2丁醇生产的发展过程
2.1丁醇生产的历史
wirtz在1852年发现正丁醇可以作为一种常规的燃料组成部分.十年之后,pasteur于1862年通过试验得出结论,丁醇是厌氧转化乳酸和乳酸钙的直接产物.1876—1910年,许多学者研究了丙酮-丁醇的生产方法和有关的溶剂［1］.
通过aBe(丙酮、丁醇、乙醇)发酵法工业生产丁醇和丙酮始于1912—1916年,这是已知最早的工业发酵法之一,在生产规模上排名第二,仅次于通过酵母发酵法生产乙醇的规模,而且它是已知的最大型的生物技术工艺流程［2-3］.在发酵过程中主要有三类典型的产物:①溶剂(丙酮、丁醇、乙醇);②有机酸(乙酸、乳酸、丁酸);③气体(二氧化碳、氢).生物合成的丙酮、丁醇、乙醇共享相同的代谢途径,即从葡萄糖到乙酰辅酶a(acetylCoa),但随后的分支进入不同的途径.通过发酵法生产的丁醇皆是生物丁醇,自从19世纪60年代通过aBe发酵法生产丁醇的产量持续下降,几乎所有的丁醇都是通过石油化工方法生产的.发酵法生产丁醇的产量下降,主要是因为石油化工原料的价格比淀粉糖基如谷物、糖蜜的价格低,因此用石油燃料生产丁醇越来越受到欢迎,在这个阶段aBe发酵法被使用得越来越少.
19世纪80年代,石油危机促进了生物燃料的发展.那时人们最关注的代用燃料是乙醇,人们虽然熟悉乙醇的生产,但并没有认识到为了将乙醇与汽油混合,进行脱水这一非常消耗能源的步骤是必要的,同时也没有认识到运输乙醇-汽油燃料的困难性,因为乙醇-汽油燃料不能利用现有的管道运输,任何浓度的乙醇-汽油燃料都会对橡胶密封产生腐蚀和损害.尽管乙醇是一种能量等级较低的醇类物质,而且具有腐蚀性、难于提纯、易挥发、有爆炸危险性等缺点,但它较高的产量使得乙醇成为主要应用的生物燃料.过去的30年中,能源密集型的乙醇生产仍然不能满足人们对燃料、能源、清洁空气的需求.近年来,为了应对石油化工产品和污染治理成本的上升,且生产乙醇的技术、设备稍作调整就可以直接用于生产丁醇,因此,许多国家开始重新关注丁醇.
2.2利用非粮食生物质提高丁醇生产能力
生物丁醇可通过发酵法利用淀粉或糖类制取,然而,由于成本高、产量相对较低、发酵时间长等原因,使得用aBe发酵法生产丁醇无法在工业规模上与采用合成法生产丁醇进行竞争.随着人们对丁醇这一代用燃料越来越关注,许多公司纷纷研究新方法代替传统aBe发酵法,从而使生物丁醇的生产可达到工业规模.基于生物化学转换非粮食木质纤维素的第二代生物丁醇生产相比现有的能源密集型生物丁醇生产具有一些潜在优势.
有研究表明,改良菌株具有更高的利用淀粉的能力,同时能在发酵培养液中积累较高浓度的丁醇(17～21g•L-1)［2］.除了使用玉米,丙酮-丁醇生产还使用了液化玉米粉和玉米浆,60g•L-1的液化玉米粉和玉米浆产生约26g•L-1的溶剂.由于发酵酶作用物的成本对丁醇价格影响最大,利用其它可再生能源和经济上可行的基材例如淀粉基包装材料、玉米纤维水解物、大豆蜜糖、水果加工工业废料等进行丁醇发酵,从这些替代性可再生资源中生产的溶剂总量为14.8~30.1g•L-1［3］.在关于多糖的研究中,其焦点是纤维素和半纤维素,它们是地球上最丰富的可再生利用资源.大量糖类已用于生产丁醇,使用改良菌株进行分批发酵,可以提高丁醇的产量.
小麦麸是小麦制粉工业的副产品,主要包括半纤维素、淀粉和蛋白质.经稀硫酸水解的小麦麸皮水解产物中含有53.1g•L-1的总还原糖、21.3g•L-1的葡萄糖、17.4g•L-1木糖和10.6g•L-1的阿拉伯糖［4］.一种工业酶作用物液化玉米淀粉(LCS)已经被成功用于aBe生产,分批发酵LCS(60g•L-1)过程中产生18.4g•L-1的aBe产品,与葡萄糖相当.如果向分批发酵反应器放入糖化的液化玉米淀粉(SLCS),通过气体剥离重新获得aBe,此法可以得到81.3g•L-1的aBe［5］.
同时,随着丁醇制备技术的不断成熟,丁醇的生产成本也逐渐下降.美国ButylFuel公司的成果表明,使用微生物发酵法可以由1L玉米制备0.27L丁醇,其成本仅为0.317美元•L-1,远低于利用石油化工方法制备丁醇的成本1.350美元•L-1.而如果使用饲料等废弃物代替玉米,此生产成本可进一步下降［6］.
3丁醇作为生物燃料应用的进展
如前所述,丁醇和其它低碳醇相比具有许多优势,并且大量新技术的使用也可提高丁醇的产量.另外许多因素都促进了生物燃料的发展,例如不确定的石油价格、温室气体排放、提高能源安全和能源多样性的需要等.目前很多研究团队已将丁醇作为一种替代生物燃料进行研究,将丁醇与汽油或柴油混合应用在发动机上，或应用在一些基本的燃烧反应器中.
3.1丁醇的基础燃烧试验
在丁醇的基础燃烧试验中,研究人员测量了层流层的燃烧速度,同时还研究了在预混和燃烧或扩散燃烧中形成的中间物质.利用这些试验数据开发了丁醇的化学反应动力学模型.这些预测模型可以提供对丁醇燃烧特性更好的理解,并可以解释通过石油衍生原料和其它生物原料获取的丁醇在燃烧特性方面的差异.Sarathy等［7］的试验结果表明,丁醇的层流燃烧速度在当量比介于0.8和1.1之间时增加,相对应的最大燃烧速度为47.7cm•s-1,随后在达到较高的当量比时燃烧速度下降.
一个早期的关于静态反应器的研究指出,丁醇的热解是通过C3H7－CH2oH键的裂变开始的,产生了正丙基自由基和羟甲基自由基.羟甲基自由基进一步分解为甲醛和氢自由基,而正丙基自由基分解为乙烯和甲基自由基［8］.有学者研究了丁醇的燃烧速度,因为燃烧速度是决定传播和稳定预混火焰的关键参数之一.Roberts使用火焰锥的阴影图像测量了丁醇的燃烧速度,结果表明,丁醇的最大燃烧速度和正丙醇、异戊醇是类似的,约为46cm•s-1［9］.
3.2在可变操作参数单缸发动机（CFR发动机）中使用丁醇作为混合燃料的研究
Yacoub等［10］多次进行了关于应用直链醇C1－C5(甲醇-正戊醇)与汽油混合使用在CFR发动机上的研究,试验条件为:空气和燃料按化学计量比混合,转速为1000r•min-1.对发动机的工作条件进行了优化,使混合燃料中氧的质量分数分别为2.5%和5.0%,相应丁醇的体积分数分别为11%和22%.研究结果表明:丁醇比无铅汽油容易产生燃烧爆震,所有醇-汽油混合燃料的试验均显示Co排放减少,总的HC排放也减少.尽管如此,所有混合燃料与汽油相比未燃烧醇排放较高,醇含量越高未燃烧醇的含量也越高;所有混合燃料的醛排放较高,甲醛是主要成分;nox排放可能增加也可能降低,取决于不同的操作条件.
Gautam等［11-12］在900r•min-1、空气和燃料为化学计量比的试验条件下,使用6种醇-汽油混合燃料在CFR发动机上进行试验,每种混合燃料由体积比为9∶1的汽油和醇组成,混合用的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇.试验结果表明,混合燃料中氧含量越高,抗爆震性能越高,火焰速度越快.在最大功率工况条件下,排放试验结果表明,醇-汽油混合燃料比纯汽油的排放明显降低,Co排放降低16%~20%,Co2排放降低18%~23%,nox排放降低5%~11%,总的HC排放降低17%~23%.这是因为混合燃料有更好的抗爆震性能,允许更高的压缩比,从而提高发动机的输出能量.醇-汽油混合燃料与纯汽油相比,循环燃料消耗量高3%~5%,但比油耗低15%~19%.
Szwaja等［13］在一台单缸CFR发动机上通过改变点火提前角研究了丁醇的燃烧特性,丁醇的体积分数为0%~100%,压缩比为8~10,转速为900r•min-1,空气和燃料为化学计量比.试验结果表明,最高峰值压力随丁醇体积分数的增加而提高.因此,混合燃料最佳点火正时应延迟.通过试验,研究人员从燃烧、能量密度以及理化性能等角度证明了丁醇可代替汽油作为纯燃料或燃料混合物.
3.3在Si发动机中使用丁醇作为混合燃料的研究
目前关于Si发动机中使用丁醇的研究非常广泛,但关于丁醇-汽油混合燃料燃烧和丁醇燃料发动机的研究还很少.几乎所有关于丁醇-汽油混合燃料的研究都集中在不同运行工况下对发动机的性能评价、燃料消耗量和排放物方面.研究表明,与纯汽油相比,在保证发动机性能不变的条件下,向汽油中添加体积为20%~40%的丁醇能使发动机在更稀的混合气状态下工作.丁醇体积分数为20%~40%的丁醇-汽油混合燃料未燃HC排放与无铅汽油类似,但随着丁醇体积分数的增加,未燃HC排放也会增加.丁醇体积分数为20%的丁醇-汽油混合燃料与纯汽油相比,nox排放物降低到较低的水平.随着丁醇体积分数的提高,燃油消耗率轻微增加,这与混合燃料的热值下降有关.例如,丁醇体积分数为40%的丁醇-汽油混合燃料比汽油的热值低10%,燃油消耗率增加10%［14］.
研究人员研究了基于不同混合比的丁醇-汽油混合燃料的汽油发动机的性能,结果显示:丁醇是一种非常有前景的代用燃料,在节能方面具有很大的潜力;丁醇可降低14%的制动燃油消耗率并减少排放［15］.
Dernotte等［15］研究了丁醇-汽油混合燃料的燃烧和排放特性,结果表明,BU40(丁醇体积分数为40%)的HC排放达到最低值,除了BU80(丁醇体积分数为80%),nox排放没有明显变化.通过指示平均有效压力(imep)的变化发现加入正丁醇提高了燃烧的稳定性,同时减少了点火延迟.
wallner等［16］用一台四缸直喷Si发动机研究了纯汽油、e10(乙醇体积分数为10%的乙醇汽油)和BU10(丁醇体积分数为10%)的燃烧和排放性能,发动机转速从1000~4000r•min-1,负载从0nm升至150nm.结果显示,BU10燃烧速度比e10和纯汽油的高,三种燃料的燃烧稳定性没有明显不同,在发动机整个工作范围内imep小于3%.相比于e10,BU10和纯汽油在高负载时更容易爆震.相比于纯汽油,BU10的油耗大约增加3.4%,e10的油耗大约增加4.2%,而三种燃料的制动热效率非常类似.在纯汽油和两种混合燃料之间,Co和HC排放没有显著的差异,nox排放BU10最低.由于丁醇的辛烷值低,在高负载的条件下需要推迟点火时间.根据试验结果,BU10代替e10能够改善燃油经济性并且保证排放性和燃烧稳定性不下降.
目前国外关于丁醇的研究热点之一是丁醇的低温燃烧特性.oliver等［17］给出了丁醇两种同分异构体在低温(550~700K)条件下的燃烧氧化反应路径.Subram［18］通过试验和仿真给出了正丁醇在750~850K下详细化学反应动力学机理,几乎100%的燃料消耗是通过脱氢反应完成的,其中62%的原始燃料转化成乙醛等物质,其它38%转化成C3H7CHo等物质.
4结论
丁醇、丁醇-汽油混合燃料的燃烧持续期与汽油相当,混合燃料与汽油相比减少了点火延迟.当使用正丁醇-汽油混合燃料时,由于燃烧加快,为了获得最大输出转矩,需要延迟火花点火正时.通过测算imep,正丁醇、正丁醇-汽油混合燃料的燃烧稳定性并没有明显变化.
截至目前,研究使用的发动机有CFR发动机、光学引擎发动机、单缸或多缸发动机.其中一些发动机使用了涡轮增压、可变气门、直喷等先进技术.从现有的研究中可以总结如下:
(1)丁醇在混合燃料中体积分数小于20%时,不需要调整发动机就可以获得和汽油燃料相同的发动机功率;当丁醇体积分数达到30%时,发动机最大功率开始下降;随着丁醇体积分数的增加,燃料消耗量增加。这是由于和汽油相比,混合燃料的能量密度降低.丁醇-汽油混合燃料和乙醇-汽油混合燃料相比热值高,试验中燃料消耗量低.
(2)Co、HC、nox排放的减少或增加取决于具体的发动机(如点喷或直喷)、操作条件、丁醇-汽油的混合比等.混合燃料与纯汽油相比,未燃烧醇的排放增加,而且丁醇的占比越高,未燃烧醇的排放越高.混合燃料的排放物中醛类物质较高,其中甲醛是主要成份.和乙醇、醇汽油相比,随着丁醇体积分数的增加,苯类物质排放增加,因此直喷点燃式发动机燃烧丁醇-汽油混合燃料会排放较多的碳烟.
参考文献:
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生物油燃料优势和缺点篇6
一、经验：通过立法、规划和鼓励补贴等政策，持续推动生物质资源的研究、开发和利用
（一）美国通过立法和补贴政策促进生物质乙醇产业发展
美国是世界上最大的乙醇生产国，乙醇商业化生产始于上个世纪90年代，玉米一直是其主要的生产原料。20世纪90年代开始，美国以法律形式确定了生物质能源的主导地位和具体发展指标。2002年11月，《美国生物质能与生物基产品展望》报告对美国生物质资源研究做出了远景规划，提出到2030年，美国生物质能和生物基产品将发展成为完善、成熟并可持续发展的产业，为美国农业经济增长创造新的机遇，并向消费者提供性能优良、绿色环保的生物基产品。
1999年，美国了《开发和推进生物基产品和生物能源》总统令，制定了到2030年以生物质燃料替代目前石油消费总量30%的发展目标，占国家电力的5%、交通运输燃料的20%和化工产品的25%。2005年，美国能源部提交的报告显示：生物质能已经开始对美国的能源做出贡献，2003年提供了1亿吨标煤能量，占美国能源消费总量的3%，超过水电而成为可再生能源的最大来源。
为了实现上述目标，美国在生物质资源研发领域的资金投入逐年递增，其中，包括2008年12月能源部投资2亿美元支持利用生物质原料生产先进生物燃料的商业化研究与实践、2009年1月其能源部与农业部联合支持有关生物燃料、生物质能及生物基产品生产技术与过程的研发项目等。即使在金融危机发生之后，生物质资源研究仍成为美国经济复兴和再投资计划的重要组成部分。2009年5月，美国能源部宣布，复兴计划中将有7.865亿美元用于加快先进生物燃料的研究和开发、以及商业规模的生物精炼示范项目等。
发展生物燃料对美国经济发挥了极大的推动力量。据统计，仅2007年发展乙醇使美国减少进口2.28亿桶原油，原油进口减少量约占美国原油进口总量的5%，相当于为美国经济节省了165亿美元；乙醇生产经营、乙醇运输以及新建乙醇生产企业投资，共为其国内生产总值增加476亿美元，为美国各经济领域创造了近24万个工作岗位；使美国消费者增加了123亿美元收入，为联邦政府创税约46亿美元，同时为各州和当地政府创税36亿美元。
奥巴马上台后，提出了7000多亿美元的巨额经济刺激计划，同时，确保实现国会设定的2022年美国生物燃料年产量达到360亿加仑的目标。为减轻粮食负担，美国已经做好了向非粮的二代生物燃料过渡的部署，到2030年，生物燃料替代30%化石运输燃料中，玉米原料只占6.7%，九成以上将是非粮原料。其最新举措是加快纤维素燃料乙醇的研发和产业化。（详见表1）为尽快实现第二代生物燃料技术的产业化和商业化，美国政府采取了一系列刺激和鼓励政策。
2007年10月，美国生物质研发技术咨询委员会了新的生物燃料与生物基产品路线图，确定了生物质技术发展的主要障碍和解决途径。
（二）欧洲各国对替代燃料的立法支持、差别税收以及油料植物生产的补贴，共同促进了生物柴油产业的快速发展
欧盟委员会提出，2010年运输燃料的5.75％用燃料乙醇和生物柴油替代，到2020年这一比例将提高到20％。法国计划到2015年生物柴油的产能将从现在的每年600万吨增长到1000万吨。目前，意大利是欧洲生物柴油使用最多的国家之一。在2001年制定的金融法中，意大利计划在3年内将生物柴油的生产配额从12.5万吨增加到30万吨。德国政府鼓励使用生物柴油，对生物柴油生产企业全额免除税收，使其价格低于普通柴油。德国在2003年颁布法规，准许自2004年起，无需标明即可在石化柴油中最多加入5%的生物柴油。同时，德国还规定了机动车使用生物燃料的最低份额，从2004年起的2%提高到2010年的5.75%。新规定的出台将使生物柴油营业额从2000年的5.035亿美元猛增至24亿美元，平均年增25%。西班牙2002年12月30日颁布法令，对生物燃料全部免征特别税，该税是浮动的，根据石油产品和生物燃料生产成本的变化进行调整。
2009年4月23日，欧盟的生物燃料政策也拍板定案，其生物燃料也有了一个明确的目标和发展方向。《可再生能源指令》和《燃料质量指令》这两道与生物燃料政策相关指令的产生，将对欧洲生物燃料行业的未来发展起着决定性的作用，并影响全球生物燃料市场。
（三）巴西通过规划推动生物柴油发展
巴西是世界上最大的可再生能源生产国。2002年，联邦政府推出生产和使用生物柴油计划（pnpB），计划目标为：2008年1月开始，将在全国燃料消费中，添加2％的生物柴油，到2013年1月该比例将上升到5％。为了推进该计划，联邦政府分步骤、分阶段实施。
第一阶段：可行性分析阶段。结论是：在经济上，可以扩大就业，增加收入，缩小区际之间的收入差距。在社会发展上，可以扶持社会弱势阶层，提高低收入者收入水平。在环境上，通过使用生物柴油，减少废气和空气污染，可以降低社会的医疗成本。在发展战略上，可以减少对进口能源的依赖，降低国家能源安全风险。
第二阶段：完善法律和政策阶段。首先，定义和规范生物质能源，同时在法律、政策、税收上给予支持。在税收上针对发展程度不同的地区采取不同的优惠税率，给予贫穷地区更多的税收减免。按照该种差别税率的逻辑，政府政策有义务保护两个薄弱环节：（1）农民的种植环节。联邦政府为了鼓励小农户种植油料作物，保障全部收购，创造了一个“社会燃料”凭证，以此来决定企业税收减免的多少。（2）市场环节。政府公布生物柴油的质量标准，以保障提供到市场上的都是高质量的产品。
第三阶段：计划的实施阶段。在各项法律、政策和税收标准确立以后，2004年12月6日，联邦总统宣布推出pnpB。2005年，第一个加入2％生物柴油的加油站开业，联邦政府以拍卖的方式收购生物柴油，只有拥有“社会燃料”凭证的企业才能参加拍卖。政府的介入和收购，主要目的是形成实在的市场需求。
目前，世界可再生能源消费仅占总能源消费的14％，而巴西占45％。巴西还是世界上最大的乙醇出口国，30年来，乙醇生产导致巴西原油消耗下降，累计节省520亿美元，还提供了100万个工作岗位。
二、各国开发生物质能源带来的启示
（一）利用自身资源禀赋的比较优势，寻找新的替代原料来源，力求保持能源安全、环境安全与粮食安全协调发展
从中国的情况看，上海财经大学财经研究所张锦华与吴方卫研究认为，我国农产品中资源禀赋最高的是甘薯，玉米也有一定优势，小麦不具有优势。但由于当时国家急于解决陈化粮问题，采用玉米和小麦作为生物质能源原料。以玉米为主的生物质能源发展路径并不完全基于资源禀赋优势的策略。同时，与美国地多人少相反，中国的人口众多，即使采用一定优势的玉米为原料的生物质能源发展路径也受到粮食安全问题的制约。虽然我国有大量的盐碱地、荒地等劣质土地可种植甜高粱，也有大量荒山、荒坡可以种植麻风树和黄连木等油料植物，但目前缺乏对这些土地利用的合理评价和科学规划。我国虽然在西南地区种植了一定规模的麻风树等油料植物，但不足以支撑生物柴油的规模化生产。生物质燃料资源不落实是制约生物质燃料规模化发展的重要因素。生物质资源的发展是生物质能源的根本问题，优良的作物品种是发展生物质能的重中之重。
（二）政府积极参与，为生物质能源的产业化发展创造良好的市场环境
生物质能源产业是具有环境效益的弱势产业。2000年以来，我国建立了包括燃料乙醇的技术标准、生产基地、销售渠道、财政补贴和税收优惠等在内的政策体系，但为避免对粮食安全造成负面影响，国家开始对以粮为原料的燃料乙醇的生产和销售采取严格管制。对于生物柴油的生产，国家还没有制定相关的产业政策，也没有完善的销售渠道。此外，生物质资源的其它利用项目，如燃烧发电、气化发电、规模化畜禽养殖场大中型沼气工程项目等，初始投资高，需要稳定的投融资渠道给予支持，以降低成本。同时，需建立行之有效的投融资机制做保障，促进生物质资源的开发利用。
（三）将扶持生物质能源的产业化发展纳入到国家的可持续发展战略中
我国非粮作物的燃料乙醇尚处于试验阶段，要实现大规模生产，还需在生产工艺和产业组织等方面做大量工作。以废动植物油生产生物柴油的技术较为成熟，但发展潜力有限。后备资源潜力大的纤维素生物质燃料乙醇和生物合成柴油的技术尚处研究阶段，一些相对成熟的技术缺乏标准体系和服务体系的保障，产业化程度低，大规模生物质能源生产产业化的格局尚未形成。
（四）加强生物质资源研究对于国家可持续发展具有很强的战略意义
生物油燃料优势和缺点篇7
在部分网站，“十一”长假游的自驾车族，今年被特别提示:在跨省或跨市的时候，要注意燃油的种类问题。做好准备，以便在只供应乙醇汽油的省份能正常通行。
乙醇汽油是由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源。按照国家标准，乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。目前车用乙醇汽油暂分为e90#、e93#、e97#。在中国的9个省均有推行。乙醇汽油和现有的发动机系统是兼容的，只是在初次加注之前，最好对油箱、油路系统各部件进行一次预防性的检查或清洗，以保证燃油系统的清洁。
勾兑的乙醇汽油不影响汽车行驶性能，而且减少了对原油的消耗，这对石油严重贫乏的中国来讲，无疑是值得庆幸的事。再则由于燃料乙醇主要来自于可再生能源，还能减少有害气体排放量，远远比使用化石能源更有优势。燃料乙醇虽然只是作为石油的辅助燃料，但优势与前景却是有目共睹的。
因政策而兴
目前，乙醇汽油在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5省进行封闭性的使用，同时还有江苏的5个市，河北的6个市，山东的7个市，湖北的9个市使用。在所有的汽车燃油替代能源中还没有一种能源可以在全国如此大规模地得到推广。对此，中国农村能源行业协会生物质能专委会秘书长肖明松认为：国家政策的推动起了很重要的作用。
2001年，在国务院办公会议上，正式批准通过了吉林60万吨变性燃料乙醇项目可行性研究报告，中石油、吉林省粮食集团和香港华润集团获准联合出资建设该项目。此后，经国务院批准，相继确定的三个变性燃料乙醇生产试点项目全面启动。河南天冠集团、吉林燃料乙醇、黑龙江华润酒精、安徽丰原燃料酒精成为国家发改委确定的全国4个燃料乙醇定点生产企业，至今燃料乙醇的市场也是由这四家企业所占据。燃料乙醇项目的诞生和成长与国家的政策性补贴紧密相关。在项目上马之初，国家相当于将补贴粮食库存的财政支出转移给了燃料乙醇的生产。据悉，单就吉林燃料乙醇项目而言，国家不但给予了粮源供应和陈化玉米补贴，还先后出台了免征消费税、增值税，建设用地有偿使用费先征后返等方面的政策，到2006年我国乙醇汽油推广使用工作已覆盖北方9省。
乙醇原料的尴尬命运
农村能源行业协会生物质能专委会秘书长肖明松认为：目前汽车燃油替代能源中添加量最大的就是乙醇。大量的原料推动是乙醇燃料快速发展的主要原因。“酒精汽油”的最初设想出现在1999年前后，当时全国的粮食严重积压，国家不仅要拿出大量资金去新建粮库，还要对库存的粮食提供每年每吨几百元的补贴，财政不堪重负。于是才有了用陈化粮来生产酒精，以满足试点车用“酒精汽油”所需的想法。事实上，自1996年起，我国粮食连年丰收，玉米也同样实现了丰产。正因为出现粮食富裕，才出现了生产乙醇的高涨，才出现了现在国家定点的4个企业。但当4家企业进入建设期的时候，我国粮食丰产形势发生逆转，2002年至2004年，我国粮食产量急剧下跌，甚至跌破安全线。这样触动了国家粮食安全的敏感神经，对乙醇燃料生产企业的原料，各个部委纷纷出台限制政策。
可以说，原料的充足推动乙醇燃料，如今乙醇燃料的发展又因为原料受到了制约。
2006年国家发改委就加强玉米加工项目建设管理发出紧急通知，要求以非粮为主，积极稳妥地推动生物燃料乙醇产业发展。“十五”期间建设的4家燃料乙醇生产企业，未经国家核准不得增加产能。新建和在建的项目都要停下，目的就是不让粮食转向燃料乙醇生产。相应，提倡用非粮食作物，比如木薯、甘薯、甜高粱等淀粉类和糖蜜类作物为原料来生产。
国家发改委能源所可再生能源发展中心研究员赵勇强认为：企业发展要把握住木薯、甘薯等非粮食作物。利用非粮食原料的企业，也需要探索新的路径。
由中粮控股的广西20万吨木薯项目，从去年年底就已经开始投产运营了。但是提高价格收购木薯的方式，又不得不让人担心――一段时间后，发现效益的农民们，就会用种植粮食的土地去种植木薯。
肖明松指出：非粮食作物应用从2006年才开始提倡，目前还没有显示出效果。但必须强调的一点是：既然是用非粮食作物，便从头到尾必须和耕地没有关系。
尚待提高的生产环节
在国外，车用乙醇汽油的生产和使用技术已经十分成熟。美国和巴西是目前世界上最大的车用乙醇汽油生产和消费国。和国外乙醇燃料的生产水平相比，中国企业的差距很大。例如，国内生产燃料乙醇技术水平和现代化水平最高的吉林燃料乙醇厂，目前生产出1吨燃料乙醇需消耗0.6吨标准煤，由于一公斤标煤产生的热量是7000大卡，一公斤燃料乙醇产生的热量也是7000大卡左右，基本相等。所以生产一公斤乙醇消耗的标煤越少，转化的效率才会越高。相比，美国生产一吨燃料乙醇的能源消耗量则只是0.2～0.4吨标准煤。可见，我国乙醇的生产技术水平与国外的巨大差距。
肖明松特别指出：降能耗是需要技术水平和管理水平支撑的。比如我国早期引进过日本燃料乙醇的全套生产线，说明书上明确标明了每小时的产出，但进入我国就达不到这个标准。同样的设备由不同的人管理，效果就不一样。这说明我们的管理也存在问题。
肖明松同时指出：目前国内基本只有4大燃料乙醇企业能得到国家政府的补贴。以前是每吨乙醇燃料补贴1700～1800元，现在虽有削减，但还是保持在1300多元。别的企业进入这个领域，也得不到政府补贴等优惠政策，缺乏一个公平竞争的平台。可以看出，国家是在有计划地来做，而不是完全的市场化。一般企业很难进入乙醇燃料生产领域。
未来的发展趋势
首先，生产乙醇燃料要找到适合的原料。依据目前的国家政策，必须寻找到能适合非耕地生长的生产原料。像甜高粱，就有支持其发展的可能性。甜高粱具有耐贫瘠、耐旱、耐盐碱的特性，可以在盐碱度为3‰到6‰的盐碱地里种植。
肖明松认为，不管是甜高粱、木薯、甜菜还是甘薯都只是过渡原料，最好的生产原料是生物质纤维。生物质纤维原料来源广泛，比如一些木板木条，田地里的秸秆，包括路边的杂草都可以。原料也比较容易获得。
生物油燃料优势和缺点篇8
关键词LnG；天然气汽车；加气站
1LnG概述
液化天然气（简称LnG），主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的能源。无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。其制造过程是先将生产的天然气净化处理，经压缩、冷却，在-160℃下液化而成。燃烧后对空气污染非常小，而且放出热量大。
2发展LnG汽车的意义
环境保护已得到我国各级政府的高度重视。发展天然气汽车与改善城市大气环境质量、调整能源结构、促进经济发展紧密相连。天然气是清洁能源，发展天然气汽车是当前公认的、实用有效的改善城市大气环境的有效手段之一，具有显著的社会效益和经济效益。
目前天然气汽车市场用的燃料多为CnG（压缩天然气），并且国内已经建设了多座CnG加气站。LnG汽车和CnG汽车同样都是以天然气为燃料，对环境、经济、社会都有很好的效益。不同之处是CnG汽车的燃料是压缩的天然气，其缺点是密度小，一次充装量相对较少，运行距离不是很长，主要适合对象为市内出租车、公交车和私家车。LnG汽车是以低温液态天然气为燃料的新一代天然气汽车，具有车辆增加重量小，续驶里程长、尾气污染小的特点。目前国内的LnG汽车发动机一般在260马力至380马力之间，载重量在20t以上。LnG燃料汽车能够实现较长的续驶里程，具有了柴油能源密度大和压缩天然气（CnG）清洁的优点，且经济性能较高，适合发展大功率汽车。
随着中国经济的飞速发展，人员流通量加大，工业发展迅速，长途客车和载重货车增长较快，数量庞大，并且长途客车、载重货车日行驶里程较长，燃油消耗量巨大，因此尾气造成的污染更为严重，是当前节能减排工作的重点。而LnG汽车的出现，很好的解决了这一问题。
3LnG竞争力优劣势分析
LnG燃料汽车具有清洁、经济的优点，同时克服了柴油污染严重和CnG能量密度小的缺点，还具有较高的安全性能和较强的环保性能。下面通过对LnG汽车和柴油车进行各方面比较，来分析LnG汽车市场竞争的优劣势。
3.1经济性比较
以300马力的重型卡车为例，LnG燃料汽车在价格上比柴油车贵8万左右，但由于LnG和柴油保持一定的价差，车辆价格上价格差主要通过燃料费用来得到补偿。
对单位体积热值的比较，用LnG取代柴油，1nm3天然气相当于0.9L柴油，但考虑到燃料燃烧的工况和效率有所差别，通过实际车辆燃料消耗进行比较，柴油车百公里消耗燃油约45L，LnG燃料汽车百公里消耗天然气约50nm3。按日行程300kg计算，LnG燃料汽车比柴油车每天燃料成本减少242.25元；按年运营时间300天计算，年可以节省燃料成本7.27万，购车增加的8.0万元成本可以在运营14个月后收回，按重型卡车运营寿命为5年，5年内由燃料费用上得到的经济效益为28.35万元，因此采用LnG燃料汽车比柴油车大幅度的降低了车辆的运营成本，为车主创造较大的经济利益。
3.2续驶里程比较
LnG燃料汽车采用低温液态储存方式，能源密度较高，其液化体积为气态的1/600，配置450L车用LnG储气罐，储存量大约240nm3，在满载的情况下可以行驶440kg。柴油车配置280L油箱，在满载的情况下可以行驶620kg，因此柴油车在续驶里程上要优于LnG燃料汽车，但LnG燃料汽车440kg的续驶里程是能够满足重型卡车长途运输的需要。
3.3车辆尾气污染物排放
汽车尾气排放是造成空气污染的主要原因之一，据统计汽车尾气排放占了空气污染源总量的40％以上，将汽车燃料由燃油改为天然气后，尾气污染将会明显减少。LnG燃料汽车尾气中相对于柴油其尾气Co2排放减少24%，Co排放减少31%、nmHe减少49%，颗粒物和So2减少100%、烟度为0，不生产苯、铅等致癌物质。
3.4车辆的安全性能比较
LnG采用密闭真空储存设备储存，不与空气接触，而燃油储油箱内有部分空气，所有从储存方式上来说LnG比燃油更加的安全。在大气条件下，LnG一旦在系统中发生较小的泄漏，便能很快完全蒸发，不会发生泄漏的LnG聚集的现象，从而杜绝了燃烧及爆炸的可能，保证了乘客及车辆的安全。而燃油在发生泄漏时则不会挥发，容易发生聚集，易发生事故和污染，因此发展液化天然气汽车具有极好的安全效益。
综上所述，LnG燃料汽车相对于柴油车具有较高经济性能、安全性能和环保性能，LnG燃料能量密度高，能够实现较长的续驶里程，是目前实际应用最为理想的清洁车用能源，具有较强的市场竞争力。
4LnG加气技术介绍
LnG加气站是近年发展的新型加气站，主要为LnG汽车充装LnG燃料。目前国内已经建成多座天然气液化工厂，同时在东部沿海地区多座LnG接收码头陆续建成投产，因此国内LnG供应有充足的气源保证。
LnG加气站所采用的工艺技术成熟、可靠，主要设备全部实现国产化，国产设备在总体市场份额达80%以上。国产设备具有价格低、配件供货期短、现场服务快、日常维护成本低等优势。为车辆供应系统的安全稳定运行起到有力的保障。
LnG汽车技术也基本实现国产化。陕汽、上柴股份、东风汽车、上汽依维柯、大宇等开发的天然气电喷发动机已成功地在新疆、内蒙古鄂尔多斯运煤专线、城市客车上应用。
总体来看，我国已开始初步建立了完整的天然气汽车产业发展的技术链和产业链，加气站设备、发动机和汽车配套零部件的国产化，大幅度降低了天然气汽车发展的投入，为规模化发展提供了很好的支撑。
生物油燃料优势和缺点篇9
关键词：新能源汽车代用燃料汽车混合动力车纯电动车燃料电池车发展态势
引言：
汽车产业是拉动国民经济的支柱型产业,同时也是高消耗高排放型产业，它在低炭经济转型中扮演着重要角色。我国经济和市场的高速发展,吸引了众多发达国家的汽车制造厂家来中国发展,带来先进产品和技术的同时也使我国面临着环境保护的巨大压力,如石油危机、城市环境污染、及交通恶化等。低碳经济是以低能耗、低排放、低污染和高效能、高效率、高效益为重要特征,以尽可能少的温室气体排放获取尽可能大产出的新经济发展模式,将成为我们可持续性发展的必由之路。我们传统的汽车产业发展模式对于发展低碳经济有着明显的阻碍作用,因此汽车产业必须以技术创新为核心向低碳转型,以适应低碳经济的趋势。
一、总体发展趋势
长期的研究和开发进程当中，各国政府、相关科研机构及国际汽车大公司都对传统内燃机汽车与新能源汽车的发展趋势方面形成了共同认识：即在未来的20年内，汽油和柴油人还会是汽车主要的能量来源，也就是说传统汽油机仍然继续扮演重要角色，但市场份额将在此后明显下降，而柴油车短期内可能仍将在重型车辆领域继续保持很高的市场份额；新能源汽车近期的解决方案是传统内燃机新技术和代用燃料汽车方面；中期的方案则是混合动力汽车大幅度降低油耗和排放；远期的方案是纯电动汽车和燃料电池汽车，特别是资源极为丰富且完全没有污染的氢燃料电池汽车将重新定义整个世界汽车产业发展的格局。
二、重点领域发展态势
代用燃料汽车领域：
部分代用燃料汽车已经逐步进入商业化实用阶段。所谓代用燃料汽车是指使用除常规燃料(汽油和柴油)以外的燃料的汽车，代用燃料主要分气体燃料（天然气、液化石油气）、生物质燃料（乙醇和生物柴油）和煤基燃料（甲醇、二甲醚和煤制油）等等。代用燃料汽车有利提高能量效率和降低排放，从而改善能源的消费结构，且技术难度相对较低可操作性强。但代用燃料汽车中的气体燃料和煤基燃料同属于不可再生能源，不可再生资源意味着受资源和成本限制，而且这两种燃料效率和排放改善程度并不十分显著；生物质燃料则容易破坏环境并影响粮食安全问题。所以总体来看，代用燃料汽车发展不能均衡，受区域因素限制多、适应能力较差，虽然欧洲国家想重点发展生物燃料汽车，但目前除生物资源比较丰富的巴西外，其它地区普遍推广不太现实。
混合动力车领域：
混合动力汽车是比较现实的解决方案。混合动力因为采用了内燃机和电动机两种动力，同时兼顾了传统汽车和纯电动汽车的优越性，混合动力是由单一发动机驱动向纯电动驱动转移的必经环节。混合动力汽车按动力系统结构来划分，可分为串联式、并联式和混联式等3类；按混合程度不同则可划分为微混、轻混、中混、重混和插电式混合等5种类型。合理采用混合动力技术节油减碳效果明显，成本也能较好的得到控制，因此混合动力汽车更有实践可能性，目前已成为各国汽车公司产业化的重点。日本最早开始开发混合动力汽车，并最先实现了产业化，丰田、本田是国际市场上混合动力技术的领跑者。将来随着混合动力技术水平逐步成熟，实用化程度和产业化水平系统性提高，最终将实现向电气化转化。
纯电动车领域：
纯电动汽车方面，其电池技术是发展瓶颈，有待取得实质性突破。远远早于内燃机汽车，纯电动汽车问世于19世纪90年代，但由于性能发展不及后来居上的内燃机汽车，一度退出汽车发展历史舞台。如今，随着高性能锂离子电池和一体化电力驱动系统等技术的发展应用推广，纯电动汽车取得很大进步，在产品研发、示范和试用方面都有突破，小规模的商业化推广应用在许多国家和地区开展开来，目前世界上总共有近5万辆纯电动汽车在运行，主要应用领域为市政用车、公交车、公务用车和小型私人用车等。但目前纯电动汽车领域还有非常多缺陷，电池普遍存在价格昂贵、功率密度低、能量密度不高、性能不稳定、充电时间长、循环寿命短、存在安全和环保隐患等重大缺点，各方面技术还有待突破，，需辅助采用其它技术满足用户需求，如采用增程式方案，在纯电动汽车上增设常规能源系统为车辆补充电能，或用超级电容器进行功率辅助等。因此，纯电动汽车在电池技术取得实质性突破前难以大规模市场普及。
燃料电池汽车领域：
燃料电池汽车是终极解决方案。燃料电池汽车具有高效率、零污染、零碳排放、燃料来源广泛等特点，这些优点使其成为最具诱惑的终极汽车能源动力方案。燃料电池通过氢气燃料和氧气的化学作用直接变成电能进而驱动汽车，不经过燃烧。但从目前情况看，短期无法根本突破燃料电池的可靠性和耐久性；而依赖于贵金属铂，又导致催化剂又成本高昂；氢存储供应问题也一直无法很好解决，所以市场化难以形成。但各国鉴于其重要的战略意义，始终未放松对燃料电池汽车的攻关研究。其中美国是燃料电池汽车技术起步最早的国家，德国和日本从90年代初期也加入了研发行列，美、日、德共同成为燃料电池汽车技术的领军者。除了各国政府主导的燃料电池开发计划外，各国各大汽车公司也投入大量的人力、物力、财力进行开发，取得了不少重要进展。
参考资料：参考文献:
[3] 清华大学中国车用能源研究中心著：《中国车用能源展望2012》[m]，北京：科学出版社，2012
[4] 周宏春著：《低炭经济学》[m]，北京，机械工业出版社，2012
生物油燃料优势和缺点篇10
生物燃料主要是指以生物质为原料制取的燃料乙醇和生物柴油。生物燃料的发展动因，一是源于国家石油安全的需求，即作为汽油和柴油的替代能源，以达到缓解石油过度依赖进口的危机；二是源于国家环境保护的需要，利用生物燃料的清洁性降低机动车污染物排放。燃料乙醇是指用玉米、木薯、甘蔗、甜高梁以及农作物秸秆等生物纤维制取的液体燃料；生物柴油是指用废食用油、油料植物(麻疯树、黄连木等)和油料水生植物(藻类)等为原料制取的液体燃料。生物燃料可直接与汽油或柴油按一定比例混合后作为汽车动力燃油使用，起到替代汽油和柴油的作用。而汽车用汽油和柴油在我国交通部门油品消费中占很大比例，因此，生物燃料替代潜力的分析和研究将主要围绕汽车用油展开。
燃料乙醇(俗称酒精)，以玉米等农作物或秸秆为原料，经发酵、蒸馏而制成，生产工艺技术成熟。燃料乙醇以10％比例与汽油搀和作为汽车动力燃料(e10)，在减少汽油消耗的同时，还能有效改善油品的使用性能和降低汽车尾气污染。国家汽车研究中心的实验结果表明，汽车使用燃料乙醇汽油，其动力性能基本不变。从机理上讲，汽油加入10％燃料乙醇后热值降低3％，但含氧量增加3.5％，可将原汽油不能完全燃烧的部分充分燃烧，从而保证其动力性能，使总体油耗持平。美国的研究结果表明，e85高比例燃料乙醇汽油与传统汽油相比，前者辛烷含量低28％，但能源利用率高于后者；前者每公里耗油量是后者的85％，温室效应排放量只是后者的75％，每升造价也低于后者近0.80美元。
生物柴油的生产方法有化学法、生物酶法和工程微藻法三种。我国生产普遍采用化学法，即利用酯交换反应，通过去掉植物或动物脂肪中的甘油分子制取生物柴油。一旦甘油分子从植物油或动物脂肪中除去后，生物柴油的分子成分与石油柴油相似，可以直接用于任何柴油发动机，而不需要对发动机作任何更改。江苏工业学院精细化工重点实验室研究了生物柴油与o#柴油的调和油性质，结果表明，生物柴油与我国僻柴油的主要性能指标相接近(除闪点外)。美国科学家的大量试验结果显示：生物柴油作为车用替代燃料，其排放指标可满足欧洲Ⅱ和Ⅲ排放标准。英国能源技术支持单位(etSU)还对生物柴油与柴油进行全生命周期的C02排放研究，结果表明，生物柴油的全生命周期Co2排放仅仅为柴油的1/5左右。燃料乙醇汽油与纯汽油的全生命周期排放比较结果是：燃料乙醇在Co、Co2的排放方面低于汽油，而nox、CH4排放相当于或略高于汽油。由此可看出生物燃料的清洁性。
二、国内外生物燃料开发利用的现状
生物燃料生产和应用在国际上已呈高速发展趋势，发展燃料乙醇产业已成为各国政府调控农产品供需矛盾、解决石油资源短缺以及保护城市大气环境质量的重要措施。巴西始终处于燃料乙醇发展的领先地位。目前巴西国内有400万辆汽车使用纯燃料乙醇，其他车辆使用25％的乙醇汽油。美国1/3汽油中掺100k的燃料乙醇，美国总统布什希望到2025年用燃料乙醇取代3/4的进口石油，2030年燃料乙醇将占美国运输燃油消费总量的20％。法国自2006年秋季开始使用B30乙醇汽油车辆，2007年e85高级乙醇汽油正式面市，目前生物燃料占所有燃料的比重只有1.25％。法国政府的目标是，2008年使生物燃料比重提高到5.75％，2010年达到7％，2015年达到10％。印度政府规划，2011－2012年间，实现生物柴油替代20％的石油柴油。美国每年销售20亿加仑的生物柴油，占普通柴油消耗量的8％。由于生物柴油更容易与柴油混合，因此随着柴油车的发展，生物柴油将有更大的应用规模。目前德国1/3的新增汽车为柴油车，几乎所有的出租车都是柴油车。奥地利则接近50％。欧洲每两部新增车辆中有一辆柴油车。目前德国大众和奔驰汽车等多家公司，已经在巴西和美国等国家推出多种利用生物燃料的车型，以迎合市场的需求。
我国目前已成为全球第三大燃料乙醇生产国，排名第一和第二的分别是巴西和美国。我国政府批准建设的四家以消化玉米陈化粮为主的燃料乙醇生产企业，2006年生产能力达163万吨。车用燃料乙醇汽油扩大试点工作在9个省的27个地市开展，车用燃料乙醇汽油销量达到1000万吨左右，占全国汽油消费量的20％左右。广东首条以木薯作原料的燃料乙醇生产线也在清远落户，而盛产糖蜜和木薯的广西也正计划在南宁和贵港兴建两个乙醇燃料生产基地。此外河南天冠集团年产3000吨的生物质纤维乙醇生产项目已在镇平县奠基，这是国内首条千吨级利用生物质纤维生产燃料乙醇的产业化试验生产线。但是要实现大规模的工业化生产，还有很长一段路要走。
此外，我国生物柴油也开始进入了准备推广阶段。海南正和公司在河北已开发了11万亩黄连木种植基地，每年可产果实2－3万吨，可获得生物柴油原料8000－12000吨。该公司计划在此基础上建立年产生物柴油5－20万吨的炼油化工厂。海南正和公司在河北邯郸建成年产l万吨的生物柴油工厂。四川古杉集团建成年产3万吨生物柴油工厂。福建源华公司建成年产3万吨的生物柴油工厂。北京等省市也已经建成一定规模的生产线。上述这些生产线目前均是利用垃圾油或植物油脚、餐饮废油等为原料生产生物柴油。2005年我国的生物柴油生产关键技术研究取得重大进展，产品各项指标达到美国aStm6751标准，使用性能良好，完全能够作为柴油内燃机燃料。在今后5年内，我国将建成年产2－5万吨规模的生物柴油产业化示范工程。
我国政府非常重视替代能源问题，《可再生能源法》中明确指出国家鼓励生产和利用生物质液体燃料。国家发展改革委、财政部关于加强生物燃料的通知中强调：发展生物燃料涉及原料供应、生产、混配、储运、销售以及相关配套政策、标准、法规的制定等各个方面，业务跨多个部门，是一项复杂的系统工程。因此，应按照系统工程的要求统筹规划。根据国情，政府要求积极稳妥地推进生物燃料产业的发展，走“非粮”路线，不与农业争地。生物燃料发展在我国不仅具有石油替代作用，而且对解决粮食深加工转化、稳定粮价和提高农民收入以及减少环境污染、保持生态平衡等诸多方面都具有十分重要的意义，还能创造许多新的就业机会。因此，推广使用生物燃料必将成为中国可持续发展的一项长期战略。
生物燃料作为替代燃油具有节能、环保的优势，但是要积极稳妥地发展生物燃料，许多问题仍值得深入研究和探讨。需要关注最多的问题是：未来我国生物燃料究竟有多大发展潜力，发展生物燃料的资源保障性如何，生产的技术经济性如何，以及汽车利用这种替代燃油的技术适应性和社会需求性如何。针对这些重要问题，本研究利用中国能源环境综合政策评价模型的
技术模型(ipaC－aim)，从我国社会发展、能源需求以及环境制约条件下对生物燃料的需求端，以及从生物燃料生产的资源开发和制取技术的生产供应端，全面分析生物燃料作为车用替代燃油的发展潜力问题。
三、对生物燃料开发利用的评价
1、生物燃料开发的资源保障性评价
我国生物质资源非常丰富，可供生物燃料制取的资源种类将随着今后不同的生产阶段而改变。目前，我国燃料乙醇处于小规模生产阶段，主要利用玉米陈化粮为原料。若按10％乙醇汽油计，我国年燃料乙醇需求量在480万吨左右，根据1吨酒精消耗3.2吨玉米量估算，需用玉米量约1536万吨，可是我国每年大约只有400－600万吨玉米陈粮。由此看来，玉米燃料乙醇的发展因受玉米陈化粮资源的限制而不能持续。当陈化粮用完后，燃料乙醇生产将逐步转向利用其他经济作物，如甜高梁、木薯等作原料，并且作为调节粮食市场供求的一种手段，将燃料乙醇生产纳入到饲料生产中。因为燃料乙醇在生产过程中只消耗粮食中的淀粉，同时对蛋白质等其它营养物质是一个浓缩过程，也就是说，是优质高蛋白饲料(DDGS)的生产过程。国家可以通过宏观调控和市场机制，将部分饲料粮先生产燃料乙醇，然后将其副产品(优质高蛋白饲料)放回饲料市场。
粗略估算，我国每年饲料用玉米大约有8000－10000万吨，其中加工成现代混合饲料的玉米用量占50％(周立三，2000)。如有计划地从饲料粮中拿出15％，先生产500万吨燃料乙醇，同时联产500万吨DDGS饲料投放饲料市场，它的饲养价值(优质蛋白质总量)与1500万吨粮食相比，不但不会减少，反而得以增加。这种将燃料乙醇生产与饲料生产综合利用的协调发展形式，扩大了燃料乙醇的资源潜力。另外，积极种植不与口粮争地、争水的高产、耐旱、耐盐碱的经济作物，如甜高粱、木薯、甘蔗等，也可为生产燃料乙醇开发更多的原料资源。有专家估计，利用易改造的盐碱地种植甜高梁，可以提供年产4000万吨燃料乙醇的原料。在不远的将来，通过生物质纤维(秸秆和薪柴等)生产燃料乙醇技术，可以为大规模燃料乙醇生产提供取之不尽的生物质资源。根据粗略估算，我国每年来自农业废弃物的秸秆可利用量约6亿吨，如果利用其中的50％制取燃料乙醇，按照7－8吨秸秆生产1吨燃料乙醇计，可以提供年产3700万吨燃料乙醇的原料。
从我国生产生物柴油的资源情况看，由于受原材料价格的影响，现阶段较适合作为制取生物柴油的原料主要有酸化油、地沟油和泔水油。有关资料显示，我国每年消耗植物油1200万吨，直接产生油脚酸化油250万吨，大中城市餐饮业产生地沟油200多万吨，这些油品的价格基本在2000－3000元/吨左右，是目前我国生物柴油生产的主要原料。价格高于4500元/吨的原料油如菜籽油、棉籽油、大豆油基本不在现阶段考虑之内。木本油脂植物如麻疯树、黄连木、文冠果等，尚处于试点培育阶段，只能作为未来几年后的生物柴油原料。粗略估计，如果利用非农业和林业规划用地的无林地和退耕还林地(约6700万公顷)种植油脂植物，按种植黄连木或麻疯树计算，以每公顷油料林出油1-5吨计，则可生产生物柴油近亿吨。此外，我国约有5000万亩可开垦的海岸滩涂和大量的内陆水域可以发展工程藻类资源。按照美国可再生能源实验室运用基因工程等现代生物技术开发出含油量超过60％的工程藻类，若按每亩生产2吨以上生物柴油计算，我国未来的工程藻类也可提供制取数千万吨的生物柴油原料。
综上所述，我国未来的资源潜力可提供5000－8000万吨左右的燃料乙醇。燃料乙醇原料的利用路线为：近期利用玉米陈化粮，之后开发经济作物，中远期则利用农林生物质资源。生物柴油原料的利用路线为：近期利用废油，中期开发油料植物，远期则发展工程藻类。总体看，我国生物燃料资源可以满足未来大规模开发利用生物燃料的需求。
2、生物燃料生产的技术经济性评价
从以玉米为原料制取燃料乙醇的技术经济性看，由于玉米原料价格偏高，生产1吨燃料乙醇需3.3吨玉米，仅原料成本就达4620元(1吨玉米价格1400元左右)，企业在国家每吨补贴1600元基础上可保本获微利。需要提及的是，国家对燃料乙醇的补贴是一种多赢之举。因为，加入wYo后，我国政府将粮食出口补贴改为对粮食加工生产企业的补贴，因此，对燃料乙醇的补贴不但是国家对燃料乙醇产业的支持，也是国家带动粮食生产和农民增收，同时创造大量就业机会的措施。有专家估算，按我国每年生产400万吨燃料乙醇推算，可拉动160亿元以上的直接消费，创造约50万个就业岗位，在生产、流通、就业等相关环节都可以给国家创造收入。以木薯等代粮作物为原料制取燃料乙醇技术正在研发阶段，其经济性好于玉米燃料乙醇，直接成本可控制在2500元/吨范围内。从长远看，燃料乙醇生产应以农林废弃物纤维质为原料。从上海奉贤2005年的“纤维素废弃物制取燃料乙醇技术”项目看，已完成的年产600吨乙醇中试示范生产线，按每7－8吨秸秆生产1吨燃料乙醇计，每吨燃料乙醇的生产成本在4300－5500元左右。从安徽丰原已经运行的秸秆燃料乙醇项目看，生产规模为5万吨/年，秸秆原料成本2100元/吨(约6吨玉米秸秆生产1吨乙醇，秸秆按350元/吨计)；其他成本3800元/吨(包括酶制剂、耗水电和蒸汽及其他加工费等)，总生产成本约5900元/吨。虽然目前利用秸秆纤维素制取燃料乙醇的成本高于玉米燃料乙醇，但随着技术的逐步成熟，其生产成本将会降低。另外，由于燃料乙醇具有与mtBe汽油添加剂同样的作用，所以，如果考虑到燃料乙醇的这一作用，对燃料乙醇的定位和定价来说都还有较大空间。
生物柴油的生产方法有化学法、生物酶法和工程微藻法三种，化学法是我国目前的常用方法。据不完全统计，我国万吨以下生物柴油产业化制备技术大部分采用酸碱催化间歇式化学法。由于投资少、上马快，投资回收期短，普遍为我国中小企业所接受。化学法生产中使用碱性催化剂，要求原料必须是毛油，比如未经提炼的菜籽油和豆油，原料成本将占总成本的75％。因此，采用廉价原料降低成本是生物柴油能否市场化的关键。正和公司以食用油废渣为原料制取生物柴油的经济性表明，每1.2吨食用油废渣生产1吨生物柴油，同时获得甘油50－80公斤，按当时的生物柴油售价为2300－2500元/吨估算，每生产1吨生物柴油获利为300－500元，现在，柴油价格涨到4900元/吨，更显现出生物柴油的市场竞争力。贵州省利用麻疯树果实生产的生物柴油，通过自有核心技术建设的首条年产300吨麻疯树生物柴油中试生产线，通过国家质检部门和国外大型汽车公司的指标检测，其关键指标均优于国内零号柴油，达到欧Ⅱ排放标准。
但是，上述的这些利用化学法合成生物柴油技术
还存在能耗高、生产过程产生大量废水和废碱(酸)等污染问题。为解决上述问题，人们开始研究用生物酶合成法制取生物柴油。2005年清华大学用生物酶法制取生物柴油中试成功，生物柴油产率达90％以上。生物酶法的无污染排放优点已日益受到重视，但是如何降低反应成分对酶的毒性是亟待解决的问题。工程微藻法是以富油的工程藻类为原料的生产方法。藻类的高脂肪含量可降低生物柴油的生产成本，生产的生物柴油不含硫，燃烧时不排放有毒害气体，排入环境中也可被微生物降解，不污染环境。专家评价，利用工程微藻生产生物柴油是未来发展技术的一大趋势。
由此可见，在一些具有经济性的生物燃料制取技术得到广泛应用的同时，更多的正在孕育发展的高新技术层出不穷，这种发展势头预示着我国生物燃料生产技术和产业将迎来更好的发展前景。
3、现代汽车技术利用生物燃料的可能性评价
目前，我国汽车利用燃料乙醇多采用混合燃料方式，即在不改动汽车发动机情况下以小比例与汽油混合，如燃料乙醇汽油e10(90％汽油，10％燃料乙醇)。其他利用方式有在线混合方式和双燃料方式，在线混合方式可以根据汽车发动机的工况调节燃料乙醇的比例，但需要改造汽车发动机；双燃料方式具有突出的高替代率、高热效率和高净化碳烟效果，但目前尚有问题需要解决。生物柴油与燃料乙醇一起混入车用柴油的方法，可以形成更理想的高比例含氧燃料，大幅度降低汽车的碳烟和微粒排放。由此可知，生物燃料作为替代燃料应用于汽车的关键问题，还在于混合动力汽车技术和先进柴油汽车技术的发展。
目前，采用生物混合燃料技术、具备较高燃油经济性以及低排放特性的混合动力新车型有若干多种，目前全球使用生物燃料的主要车型有：FordFocusBioflex型；FordFocusC-maxBioflex型；Saab9/5berline2.0tBio-power型；Saab9/5break2.0tBio-power型；VolvoC30Flexifuel型；VolvoS40Flexifuel型；VolvoS50Flexifuel型。主要包括e85燃油混合动力车、燃料乙醇与电力混合动力车、纯燃料乙醇e100的运动概念车、满足欧4排放标准的现代柴油车技术以及在降低排放和降低油耗上有高效率的均质压燃混合动力车发动机技术，等等。虽然这些汽车技术目前在我国以及外国仍处于研发和示范阶段，但在不久的将来都将成为交通行业高效、经济、有益环保、面向未来的新型汽车技术。混合动力汽车和先进柴油车技术与生物燃料结合，是我国未来公路交通满足节能、环保需求的最佳技术选择。
四、生物燃料作为替代燃料的发展情景
1、社会经济发展对生物替代燃料的需求
伴随着国民经济的持续快速发展和居民收入水平的稳步提高，我国已进入汽车大众消费的成长期。在未来较长的成长期阶段，汽车保有量的持续快速增长，使车用燃油消耗成为我国石油消费中增长最快的部分。相比石油消费的快速增长趋势，我国的石油供应，在探明储量没有重大突破的情况下，仅能保持低速增长，无法满足国内需求的状态已成定局，并且依赖国际石油供应的比例将逐步加大，对我国石油供应和石油安全造成极大的挑战。解决这一严峻问题的战略措施是加强节能和发展替代能源，在众多车用替代能源中，生物燃料以其清洁、可再生以及低污染的优势具有很好的发展前景。
影响我国未来公路交通油品需求的主要因素包括人口发展趋势、经济发展趋势、汽车车辆和周转量增长趋势、公路交通的发展模式等等，这些因素之间的相互关系在模型中被一一构建，主要参数的设置简单叙述如下。
GDp和人口是交通运输需求的主要驱动因素。按照目前我国经济发展势头估计，将2010－2020年GDp的增长速度设置为8％。人口数2010年为13.93亿人，2020年为14.72亿人(社科院人口所)。
车辆周转量是反映公路交通需求的重要基础参数。伴随着我国经济的持续快速发展、人均收入水平的提高以及城市化的快速推进，预计在2010－2020年间，我国汽车保有量将以12％－15％的增长速度转向10％的增长速度发展，汽车保有量将比现在增长4倍。其中轿车的发展速度将高于汽车平均发展速度，估计2020年，我国人均轿车保有量约每千人75辆(接近目前世界人均水平)。依据国家交通发展规划和经济建设对公路交通服务量的需求，对公路交通周转量的预测主要考虑了车辆拥有量、车辆负荷率以及每年的运行距离等因素。预计2010年、2020年和2030年的公路交通周转量分别比2005年增长3倍、6倍和9倍。如此大的周转量增长，将导致巨大的交通油品需求量。
未来公路交通发展模式是预测未来交通油品需求量的重要参数。关于未来交通模式的设置，本研究选择了25种汽车技术，除一些正在应用的普通汽柴油客货车外，充分考虑了新型汽车技术如混合动力车、清洁燃料车、先进柴油车、电动车和地铁等技术的广泛推广应用。通过在不同情景中，对未来各种类型车辆在公路交通中所占份额以及这些车辆所消耗油品比例等重要参数的设置，作为预测未来公路交通油品需求量的重要参数。由于篇幅所限，25种公路汽车技术的市场份额设置就不一一列出。其结果是，在常规燃油发展情景中，先进的汽油车，特别是先进柴油车得到大力发展，其保有量比例将由目前的4％提高到17％；在生物燃料替代情景中，除先进的汽油车和柴油车得到大力发展外(保有量比例提高到27％)，混合动力车也得到快速发展，在我国汽车保有量比例将由目前的7％增加到52％，其中，生物燃料的混合动力车将占很大比例。
2、展望生物燃料未来的发展情景
为分析我国未来社会发展中汽车对油品的需求，研究中设定了两个发展情景，即常规燃油发展情景和生物燃料替代情景，通过比较两个情景中油品的消费状况，展望未来生物燃料的发展情景。两种发展情景的定义如下。
(1)常规燃油发展情景。在此发展情景中主要考虑目前国家已有的交通节能和环境政策，如发展清洁车辆，施行欧洲汽车排放标准；发展公共交通，2020年公共交通将占公路机动车客运周转量的40％；促进柴油车发展，满足未来交通运输中客运和货运大容量的需求等；执行国家现有的生物液体燃料鼓励政策，参照车用燃料乙醇e10在我国的推广历程以及生物燃油制取技术的常规发展速度，估计生物燃料开发应用的发展趋势。即2010年燃料乙醇汽车仍处于区域化推广应用阶段，从目前的9个省市推广应用到15个省市，即全国有50％的车辆使用e10燃料；生物柴油处于技术准备阶段。2020年，继续推广e10车用燃料，车辆使用e10燃料的比例达到80％。生物柴油进入小规模应用阶段。
(2)生物燃料替代情景。此情景是在常规燃油发展
情景基础上，为满足我国能源供应安全需求、环保和气候变化需求以及可持续社会经济发展需求，在国家采取节能降耗和发展替代燃料的战略举措指导下，达到降低汽车油品需求量的目的。一方面，在发展汽车工业的同时，要降低能耗和保护环境，尽快引进新一代先进汽车；加速推广低能耗汽油汽车、低能耗柴油小汽车、混合动力汽车、清洁燃料汽车；扩大公共交通的承载比例，在轨道交通和公共交通体系完善的情况下，提高车辆运行效率，减少交通需求。另一方面，要强化推行车用生物燃料替代的扶持政策，考虑了国家可再生能源发展规划以及相关政策对车用替代燃料所产生的影响，加大投资力度，大幅度提高生物燃料的开发利用进程。对于燃料乙醇，2010年e10车用燃料在全国范围推广使用，即全国有90％－100％的车辆使用e10燃料。2020年，在使用e10燃料比例达100％基础上，进一步在使用e10燃料条件较好的省市推广使用e25车用燃料，使e25燃料车占汽油车的比例达到30％，在东北三省以及北京、天津、河北、河南、山东、江苏等连接而成的大区域内推广使用。对于生物柴油，2010年按照国家鼓励发展节能型轿车和柴油车的政策，在上海等省市示范推广使用柴油出租车和公共汽车，并要求新增的车辆也使用现代柴油车；2020年在上海、北京、广州等大城市推广使用柴油出租车、公共汽车和小轿车，并且这些车的车用燃料均使用搀和10％－20％的生物柴油的混合燃料。基于我国社会发展预测，特别是公路交通发展预测基础之上，根据对上述情景量化为模型参数的设置，应用ipaC模型对汽车油品需求量得到以下预测结果(见下表)。
在常规燃料发展情景中，未来20年，我国汽车的油品需求总量分别是2010年1.2亿吨，2020年2.2亿吨和2030年2.9亿吨。汽车以汽油和柴油为主要燃料将一直持续下去，到2030年，汽车消耗的汽、柴油占交通油品需求总量的比例仍在95％以上。因此，提高传统汽油和柴油车辆的效率和环保性能，以及提高油品质量是公路交通能源问题的重点。在2010－2020年期间，先进柴油车从早期发展阶段到推广示范阶段，柴油车辆将不断增加，柴油需求量快速增长，柴油占公路交通油品消费的比例将从45％提高到59％，需求量将达到1.7亿吨。另一方面，在国家对生物燃料的鼓励政策支持下，生物燃料在资源丰富地区得到示范和推广应用。从生物燃料总体的替代能力看，2010年至2030年在我国公路交通的油品消耗中，生物燃料的替代能力将从3％提高到5％，替代作用不十分明显。
在生物燃料替代情景中，未来20年，我国汽车的燃油需求总量分别是2010年1.1亿吨，2020年2.1亿吨，2030年2.7亿吨。在国家鼓励发展节能型轿车和柴油车政策支持下，燃油经济性高的先进汽车技术被广泛推广使用，预计2010－2020年的汽车平均百公里油耗将比2000年降低20％－40％，2010年我国乘用车的油耗量将比目前水平降低15％左右，从而使汽车油品需求总量减少。虽然汽车仍以汽油和柴油为主要燃料；但是，汽柴油的比例在逐步减小，由2010年的93％降低到2020年的89％和2030年的85％。特别是低能耗的混合动力车(包括生物燃料)的广泛推广和使用，其车辆的市场份额从2005年的7％提高到2020年的30％和2030年的52％，使石油油品消耗量逐步降低，而生物燃料比重逐步增加。由于国家鼓励开发利用可再生能源液体燃料的政策得以充分实施，2010年在全国范围内100％推广使用e10车用燃料，燃料乙醇的需求量达到670万吨；2020年，使用e25燃料车比例占汽油车的30％，燃料乙醇的需求量达到1670万吨。随着先进柴油车和柴油小轿车的推广使用，这些柴油车的车用燃料均使用搀和10％－20％的生物柴油，届时生物柴油在公路交通中替代柴油的比例将从2010年的2％增加到2020年的6％和2030年的11％。从生物燃料总体的替代能力看，2010年至2030年，在我国公路交通的油品消耗中，生物燃料所占份额将从7％提高到17％，具有相当明显的替代作用。
3、生物燃料具有相当明显的车用燃料替代潜力
综上所述，本研究利用能源研究所构建的中国能源环境综合政策评价模型中的技术模型，重点对我国未来公路交通行业的生物燃料替代问题进行了分析。在今后的10－20年中，我国快速的经济建设，对公路交通汽车拥有量以及客货运周转量有巨大的需求，从而导致成倍增长的汽车油品消耗量，对我国本已薄弱的石油供应问题造成更严重的威胁。因此，节能降耗和发展替代燃料是降低我国公路交通油品消耗量的重要战略选择。生物燃料替代情景的研究结果表明，生物燃料在我国未来公路交通中将逐步展现出很强的燃料替代能力。这种替代能力，一方面来自于完全满足大规模生物燃料生产的资源潜力，以及层出不穷的生物燃料制取的高新技术潜力；另一方面来自于先进的混合动力汽车技术，特别是生物燃料混合动力技术在我国的推广应用前景。除此之外，更重要的是，这种替代能力源于国家能源战略和可持续发展的需要。展望未来，国家鼓励开发和利用生物液体燃料的政策得以充分实施，新型生物燃料混合动力技术逐步成熟，成为高效、经济、有益环保的普遍应用汽车技术。届时，在我国公路交通中，生物燃料将发挥非常显著的燃料替代作用。本研究表明，从生物燃料总体的替代能力看，2010－2030年，在我国公路交通的油品消耗中，生物燃料所占份额将从7％提高到17％，替代车用油品的数量为700万吨(2010年)、2300万吨(2020年)和4000万吨(2030年)，具有相当明显的替代能力。
五、我国生物燃料未来发展有明确的政策支持
我国政府十分重视生物替代燃料的发展，针对我国生物燃料初期发展所面临的问题，国家发改委组织相关部门研究和制定专项发展规划和一系列指导性政策，如《生物燃料乙醇产业发展政策》和《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》，财政部也在制定生物燃料的财税扶持政策。这些政策对我国生物燃料未来的发展将产生有力的支持。