替代燃料叉车的发展状况与前景

2016-02-13蒋旭东丁光金莫志远

中国储运 2016年12期

关键词：二甲醚叉车柴油

文/蒋旭东丁光金莫志远

替代燃料叉车的发展状况与前景

文/蒋旭东丁光金莫志远

本文对替代能源叉车的前景做了分析，并对各类替代能源叉车的品类做了细分介绍：对液化气、天然气、乙醇、二甲醚、甲醇、氢气、生物柴油等叉车的特点进行分析，其次对替代能源叉车今后可能的发展趋势进行阐述，指出替代燃料叉车也是现有柴油叉车的有益补充。

天然气（NG）叉车；液化石油气（LPG）叉车；生物柴油叉车；二甲醚叉车；甲醇叉车；乙醇汽油叉车；氢气叉车

在过去的一年里，叉车行业一直处在小幅波动之中，全年受整体经济下行的压力影响，行业虽有小幅下挫，但依然保持了较为健康的发展态势，2016年内燃叉车行业或有所回升。特别是“十三五”规划和国三排放标准的出台，更是给行业发展带来更多的选择方向。中国内燃机工业协会人士表示，“为了顺应环境友好型社会的倡导，要开展新型替代燃料燃烧技术研究，深化替代燃料发动机与现有发动机制造体系兼容。”

由中国内燃机工业协会起草的《中国内燃机工业“十三五”发展规划》已经完成。该《规划》提到，“内燃机是目前和今后实现节能减排最具潜力、效果最为直观明显的产品，在相当长的一个时期作为主流动力机械的地位不可动摇。”

越来越高的排放标准不仅对车辆厂商也对内燃机的生产提出了新的环保要求。对此，中国机械工业联合会副秘书长李东茹表示，“应将未来的发展重点放在绿色设计技术、清洁生产技术、资源循环利用技术以及节能减排降噪技术上。在业内开展新型替代燃料燃烧技术研究。”合肥宝发动力公司作为眼下国内唯一一家专业致力于各类替代能源叉车动力产品的研发、生产型公司，已经掌握了天然气（LNG/CNG）、液化气LPG、生物柴油、乙醇、二甲醚DME、甲醇等替代能源发动机的研发能力。

一、我国替代燃料叉车的发展前景

总体来看，我国叉车用替代燃料仍处于早期发展阶段，在排放政策扶持下推进，已呈现出替代能源技术的路径多元化的趋势。

（1）内燃叉车多元化发展是我国叉车替代燃料开发进程的必然路径。从资源保障能力上看，目前非常规石油资源、生物质资源、煤炭资源都有规模化开发潜力。

（2）各类替代燃料发展进程将呈现重叠递进的态势。在近期，低碳高效替代燃料技术和产业化条件部分已经成熟，具有明显节能减排效果，可望率先扩大市场占有率，包括液化气叉车、天然气叉车、乙醇和甲醇叉车等。中长期来看，随着国际石油价格回升、替代燃料技术快速进步、国内能源税和温室气体排放权制度的建立健全，清洁替代燃料和新能源叉车将进入快速发展阶段。在长远期，随着各种清洁替代燃料技术的日趋成熟，其中温室气体减排潜力最大和资源保障程度较高的技术途径将得到更多支持和更快发展，预计主要是各类燃气叉车（天然气＜LNG/ CNG＞、液化气LPG）、气电混合动力车、第二代生物燃料叉车、二甲醚和甲醇叉车以及可能的氢燃料叉车都有轮番上台的机会存在。

（3）受到加气站的制约因素，液化气LPG叉车将率先于天然气NG叉车并保持高速发展，但其发展会受到区域和价格等方面的制约。目前的态势是LPG叉车国际市场的需求量远大于国内市场。

（4）生物液体燃料产业化水平有望进一步提升，生物燃料将成近中期的市场热点。近期通过收集利用废糖蜜、秸秆和废油脂可年产数千万吨级燃料乙醇和生物柴油；近中期通过推广良种良法和开发边际土地，种植甜高粱、薯类和油料林等，预计可年产上百万吨燃料乙醇和数百万吨生物柴油；

（5）煤基合成燃料主要是醇醚类燃料也将成为重要替代燃料方向。纯乙醇叉车、纯二甲醚叉车、甲醇叉车的市场化应用也指日可待。

（6）新能源产业化的进程加快，叉车行业在叉车产业的示范和基础设施的带动下，锂电类、混合电动动力类、氢燃料内燃叉车的发展进程可望进一步加快实现推广应用，

二、替代燃料叉车的技术分类

可以应用于内燃叉车的代用燃料种类有：

天然气（NG）叉车，又细分为CNG叉车与LNG叉车、液化石油气（LPG）叉车、生物柴油叉车、二甲醚叉车、甲醇叉车、乙醇叉车、氢气叉车等。当前，叉车主机厂家对液化石油气（LPG）叉车和天然气叉车已经可以实现销售。

根据叉车每次使用燃料种类的不同，内燃叉车又分为：

A单燃料叉车——叉车只能使用一种燃料，没有备用燃料可以选择。譬如：单LPG叉车、单CNG叉车等，按此定义柴油叉车也是单燃料叉车的一种。

B两用燃料叉车——叉车能够使用两种燃料，同一时间只能使用其中一种燃料，但可以自由切换来使用，比较常见的有LPG与汽油的两用燃料叉车。

C双燃料叉车——叉车能够使用两种燃料，但是在同一时间混合使用。譬如：柴油掺杂天然气、柴油掺杂液化气、汽油掺杂乙醇。也可以称为掺烧叉车。

考虑到产品的稳定性、技术可行性以及排放情况在实际应用与我们大量的试验证明，双燃料技术（也就是掺烧技术）不容易成为主流技术，主要原因是排放控制。排放控制不过关的产品不适宜在替代能源叉车的整车领域应用。

三、各款替代燃料叉车的特点及发展状况

㈠液化石油气叉车，简称LPG叉车

1.LPG是英文liquefiedpetroleumgas的首字母缩写，意为液化石油气。LPG叉车最早于90年代引入中国小批量生产，是国人最早接触并实际产生销售的一款替代能源叉车，应该是中国叉车行业替代能源的鼻祖车型。目前LPG叉车也是应用最为广泛的一种替代能源叉车。

2.LPG、CNG叉车都是已成熟技术，在资源和加气站方便的条件下逐步推广也是叉车燃料多元化方向之一，可以解决排放污染和经济运行，由于在常态下液化石油气和压缩天然气都是气体，在储、运、加气等商业运行中都需要较大的投资，所以它会成为替代叉车燃料中必不可少的一个产品。

㈡压缩或液化天然气叉车，简称CNG/LNG叉车

天然气（英文：NaturalGas简称NG）其主要是由烷烃构成，是一种无色无味的气体，常见的车用代替燃料天然气有两种存在的形态，一种是压缩天然气（CNG），一种是液化天然气（CNG）。在中国出现的时间是2002年宝鸡合力研发的一款天然气叉车，当时的动力性还不能完全胜任3吨叉车的要求，后期的产品已经得到完善。在2年前，安徽合力集团已经开发了各类天然气叉车的产品。

应用前景：

由于后工业时期世界能源结构的调整与各国排放法规的日益严格，使用天然气作为叉车代用燃料中的一种，是时代的需要也是客户自主选择的权利。在石油上涨能源短缺的未来，天然气作为叉车的代用燃料将大有可为。

㈢生物柴油叉车

1.生物柴油的定义：

生物质能是一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，可转化成常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽，用之不竭，是一种可再生能源。目前的生物柴油由动、植物油脂及废烹调油转化而成。

生物质柴油叉车在国内没有得到过真正意义的推广，2015年度合肥宝发公司接受一家生物柴油公司的委托进行了生物柴油叉车发动机型式的试验，各项试验数据表明，生物柴油的动力不低于标准柴油，经济性非常强，但由于生物柴油制造工艺的差异化大，在整机的排放中各项污染物的控制比较难掌握。相对于醇醚类能源，生物质柴油发动机在欧美的开发比较积极。因为生物柴油的生产工艺简单，发动机无需改动，而且基础设施也可以沿用。所以，欧美在二甲醚和甲醇发动机的开发上缺乏积极性。如果可以突破生物质能源制造一致性得到规范，排放符合国家要求，则生物质柴油叉车的推广普及相对比较容易获得突破。

2.生物柴油的特点：

1）由动、植物油脂及废烹调油转化成生物柴油的技术基本已成熟，不需要复杂的设备。

2）pH值低，故储存装置最好是抗酸腐蚀的材料。

3）生物柴油的资源丰富，是环境友好型的可再生燃料。

4）具有“老化”倾向，加热不宜超过80℃，宜避光、避免与空气接触保存。

5）润滑性能好，有较好的低温发动机起动性能。

6）无需改动柴油机，可以掺烧任何比例的混合燃料或者直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备，这是在多种替代燃料中唯一能够这样做的。

7）较好的安全性能。十六烷值高，又含氧，燃烧性能好于柴油。

㈣乙醇叉车

1.乙醇（CH3CH2OH），俗称酒精，是以玉米、小麦、薯类、甘蔗等农作物作为原料，经发酵、蒸馏制成，也可以由乙烯与水合成。将乙醇脱水后再加上适量汽油后制成变性燃料乙醇，所谓的车用乙醇汽油就是把变性燃料乙醇和汽油以一定比例混配制成一种车用燃料。一般常用的有两种：一种是E10（即乙醇含量占容积的10%）一种是E85（即乙醇含量占容积的85%）。

2.乙醇叉车的市场推广情况：

如果把乙醇叉车理解为乙醇汽油叉车对大部分人来说都不陌生，在国内许多地区向汽油中按比例加入一定量的乙醇即为车用乙醇汽油，目前受到排放法规中PM碳颗粒物限值的要求，今后乙醇叉车的市场有希望获得进一步扩大。目前该替代能源叉车是除了液化气叉车外应用非常广泛的产品。

而在巴西国内全部使用乙醇汽油已有近20年的历史，是世界惟一不供应纯汽油的国家；巴西的乙醇叉车市场占比一度超过内燃叉车的50%，现在的乙醇叉车的占比也是非常高的国家。近年，美国、日本、印度启动乙醇汽油推广计划；目前英国、荷兰、德国、南非、泰国、奥地利在积极推广乙醇汽油替代工作；这些国家的乙醇汽油叉车是有市场需求的。

㈤二甲醚叉车

1.二甲醚（DimthylEther，简称DME）是一种简单的脂肪醚，又称木醚、甲醚。DME的化学分子式为CH3OCH3在常温下是一种无色可燃气体，二甲醚氧含量高，这使得DME的燃烧十分充分，几乎是无烟燃烧。是城市车辆比较理想的清洁燃料。

目前叉车行业当下只有合肥宝发公司用作为动力技术的储备，国内尚没有实现过二甲醚叉车的整机销售，考虑到二甲醚价格和环保的优势所在，该产品的市场突破指日可待。

2.二甲醚在叉车的应用方式：

有纯液态二甲醚和以二甲醚作为点火促进物质两种方式：纯液态二甲醚缸内直喷压燃式以及混合喷射。混合喷射又分为二甲醚预混、柴油（或甲醇）喷射式。

按照汽车行业的运行效果来看，采用纯液态二甲醚缸内直喷压燃式是最常见的应用，即利用燃油喷射装置直接向气缸内喷射液态二甲醚，靠发动机的活塞压燃着火进行工作。

㈥甲醇叉车

甲醇又名木醇，化学分子式为CH3OH，是一种无色有毒的液体，易挥发、易燃、易氧化，能与水、乙醇、乙醚、苯、酮等有机溶剂混溶，蒸汽与空气可形成爆炸混合物，遇火发生爆炸，有腐蚀性。

甲醇叉车的技术路线：有汽油基础机甲醇叉车与柴油基础机甲醇叉车两种不同的技术路线，目前均已成功在合肥宝发公司的产品平台上投产并小批量销售。在汽油基础机的技术实现比较简单。在柴油机种应用相对复杂，成本也比较高，目前采用的辅助着火方法有3种：点火塞点火、柴油引燃式、混合燃料、改质醇类。

甲醇燃料在作为叉车代用燃料时主要以纯烧为主，掺烧（柴油压燃的方式）为辅。

㈦氢燃料叉车

1.氢气英文名字（hydrogen）化学分子式H2不溶于水、乙醇、乙醚，是无色可燃的气体。氢气作为叉车替代能源有两种方式存在，一种是以现有叉车的内燃机为基础，通过改造制成可以以氢气为燃料的内燃机。另一种是以氢气为叉车燃料电池的燃料，通过质子交换的方式来发电驱动叉车。