投资要点： 液体燃料较之气体燃料便于储存和携带的优点，使得汽车进入二十世纪后迅速得到普及并快速发展，以石油为原料的液体燃料目前依然是汽车的主要燃料。
2007年以来，受国际地缘政治形势、新兴市场经济发展以及美元持续贬值的影响，目前国际原油价格已经摸高到127美元/桶，虽然汽油、柴油等石油加工燃料在一段时期内仍将是汽车的主要能源，但是人们的忧患意识也日益增强，对于汽车替代燃料研发、应用的步伐明显加快。
汽车代用燃料是指除目前广泛使用的汽油和柴油之外的所有车用燃料，包括：天然气、液化石油气、甲醇、乙醇、醚类、生物质柴油、氢燃料、燃料电池等等。
分析可以得知，从利益最大化角度出发，近期汽油车和柴油车仍将按照各自的轨迹发展，不太可能出现厚此薄彼的状况。而伴随着汽油、柴油以及天然气、液化石油气等不可再生能源的持续消耗和价格的不断上扬，以及代用燃料汽车的技术日益进步成熟，其成本相应地将不再成为障碍。
鉴于乙醇汽油和生物质柴油的制造或大量消耗粮食，或出现与粮争地的情况，因此以二甲醚为代表的醇醚类燃料引起人们的关注。不过由于醇醚类燃料其基本原料还是煤炭或天然气，属于深度加工的产物，同时其生产过程中的温室气体排放等原因，因此并不存在大力发展的基础，或者说并不完全符合节约资源的要求。从节能减排的角度看，未来氢燃料汽车和纯电动汽车，在解决了电池的耐用性和成本等问题后，以其“零排放”和可以从包括太阳能、风能等可再生能源中获得补充等的优势而具有无限的发展潜力。
1.汽车动力发展简要回顾
1765年英国人瓦特发明蒸汽机引发了十八世纪的工业革命，促进了社会经济的发展，改变了全球的面貌。1770年，法国人古诺研制出了世界上第一辆蒸汽机驱动的三轮车，利用装在车前部的一个锅炉产生的蒸汽推动气缸中的活塞来驱动前轮运行。虽然这台车辆的速度只有3.5公里/小时而且运行时隆隆作响、滚滚浓烟，但是正是它的出现标志着人类以机械力代替人力、畜力等驱动车辆时代的开始。1860年法国人莱诺以煤气作为燃料，研制成世界上最早的气体燃料发动机，1876年德国人奥托又对莱诺的发明进行了改进提高，通过采用飞轮组件，使得发动机的运转更为平稳，又通过加长进气道和改进气缸盖构造等，使得气体燃料与空气的混合更为充分，进而提高了气体发动机的热效率。但是无论是蒸汽机还是气体燃料发动机，由于其庞大的体积（当时气体液化技术尚未出现），复杂的管道系统以及偏低的热效率，使得其在汽车上的应用无法实现。直到十九世纪下半叶，随着全球石油工业的兴起，汽油、柴油等液体燃料的出现才彻底改变了这一局面。液体燃料较之气体燃料便于储存和携带的优点，使得汽车进入二十世纪后迅速得到普及并快速发展，以石油为原料的液体燃料目前依然是汽车的主要燃料。
进入二十世纪后，伴随着飞机、火车、汽车等运输工具的出现和不断发展提高，人类的活动半径日益扩大，地球已经开始显得十分“渺小”。但是，飞机、火车和轮船由于受天气等自然条件和运行线路、河道以及停靠场地等的制约，只能做到城际间“点对点”的运输，而如果需要做到同城内乃至城际间“门对门”的运输，那么就需要依靠汽车来完成。这从国家有关部门的统计数据可以得到印证：目前全国货物运输的72%，人员运输的92%是由汽车来完成的。
统计数据显示，目前汽车消耗了全部汽油的80%（约4500万吨/年）和全部柴油的30%（约4000万吨/年）。进一步细分可知，营运用汽车消耗了90%（约3600万吨/年）的柴油和40%（约1800万吨/年）的汽油；个人用车则主要以汽油作为燃料（约2700万吨/年）。
2.柴油车VS汽油车，取决于国家燃油政策
在目前使用的各种汽车燃料中，柴油的能量密度最高，比CNG/LPG高出近1倍，比汽油高出10%以上。作为发动机的燃料，由于燃烧原理的不同，柴油机瞬间喷油量相对较少，在燃烧过程中的热效达到40%左右的水平，因此其燃油经济性要好于汽油机。那么为什么不大力发展柴油汽车呢？
说到这个问题，就不得不从如何使用石油才能获得最佳/最大的经济效益和国家的总体能源政策两个方面加以阐述。
首先，从地下开采出来的原油是由多种碳氢化合物所组成，除了当作普通燃料来燃烧外，石油几乎无法被直接拿来使用，而要想使石油物尽其用，充分发挥其效能，就必须进行一系列的加工，以获得供各种运载工具和机械设备应用的多样化石油产品。
作为一种不可再生的矿物质能源，如果简单地将从石油中提炼出来的柴油和汽油等作为燃料来使用，其实并未能发挥其最大的效能，显得有些“浪费”。因为柴油和汽油等还是化工业的原料，用它们能够再生产出其它化工产品，从而大大提高石油这一矿物质能源的附加值。石油加工深度愈高，其经济效益越显著。如果以原油作燃料发电的经济效益为100，则提炼为成品油后的经济效益为140-220；再加工成基本化工原料的经济效益为380-430；进一步加工成合成材料的经济效益更是达到了1030-1560。
其次，由于石油炼制与石油化工二者是相互依存、相互联系的，并由此组成了一个庞大而复杂的工业部门，其产品有数千种之多。他们的相互结合和渗透，不但推动了石油化工的技术发展，也是提高石油经济效益的主要途径。再从全球范围看，石油开采炼制和石油化工等业务基本上都在同一个企业集团中，其中石化企业的基本原料是乙烯等，而生产乙烯等的原料则是轻质柴油、渣油或天然气等，乙烯等又是其他化工产品如塑料、有机化工品等的原料。从企业追求盈利最大化的角度出发，势必会减少包括燃油在内的“初级产品”的份额，而尽可能提高化工原料和合成材料的比重。退一步说，即便石油开采炼制与石油化工不在同一企业集团中，伴随着石油化工业的不断发展，其对柴油和汽油等原料的需求也会日益增长，由于石油深加工程度与效益成正比，因此必然导致柴油和汽油等燃油价格的大幅度攀升，这从乙醇汽油和生物质柴油的发展中需要消耗大量的粮食结果导致食品价格大幅度提高是一个道理。因此从整个社会和谐协调的角度出发，既要满足燃油等成品油的需求，又要满足乙烯等基本化工原料的需求，这就需要国家给出一个明确的、带有一定强制性的政策-能源政策，以协调好石油深加工各个层次产品的比例。这也就是为什么我国目前石油提炼中的柴油与汽油的比例为“2∶1”，而石油企业向市场提供的成品油中汽油却多于柴油，成品油中的柴油与汽油的比例基本保持在“1∶2”的根本原因。近期广东、江浙等地柴油供应趋紧，甚至出现“油荒”也从另一个侧面反映了上述问题。
需要特别指出的是，由于在目前国内的成品油价格水平上，改用柴油车似乎更能做到节省用车支出，因此近来关于大力发展柴油车，特别是柴油轿车的呼声频现媒体。但是有两个问题需要引起注意的：其一，乘用车，特别是轿车目前在我国基本上以汽油为主，柴油动力的轿车售价较之汽油动力的轿车售价要高出20-30%，无形中会加大消费者购车的一次性支出，再综合考虑尾气排放、震动噪音、燃油添加等因素后，消费者可能还是选用汽油动力的汽车更为理想。其二，前几年天然气车型发展中所遭遇的尴尬值得我们在大力发展柴油汽车时警醒和吸取深刻的教训。当年新疆、陕西等地的天然气刚刚实现规模化开采，用户需求尚未起来，那时天然气的价格相对较低，结果导致各主要城市从环保的角度纷纷将公交车、出租车等车型改用天然气作为燃料，然而伴随着市场需求的持续增长，全国范围的天然气出现了供不应求的局面，最终导致天然气的价格开始大幅度提升，再加上燃料添加不便等因素的影响，因此汽车使用天然气作为燃料的优势也不复存在。
2007年以来，受国际地缘政治形势、新兴市场经济发展以及美元持续贬值的影响，目前国际原油价格已经摸高到127美元/桶，虽然汽油、柴油等石油加工燃料在一段时期内仍将是汽车的主要能源，但是人们的忧患意识也日益增强，对于汽车替代燃料研发、应用的步伐明显加快，其中美、欧、日是当前全球三大代用燃料汽车研发、生产和使用的主体，并且通过制定相应的法律法规和技术标准，以确保代用燃料的推广和应用。
3.汽车代用燃料简介
所谓汽车代用燃料（AlternativeFuel）是指除目前广泛使用的汽油和柴油之外的所有车用燃料，包括：天然气、液化石油气、甲醇、乙醇、醚类、生物质柴油、氢燃料、燃料电池等等。
其实天然气和液化石油气与汽油、柴油一样，作为化工原料，如果简单地被用作车燃料并不能最大限度地发挥其效能。而且作为不可再生能源，需求增长势必引发价格上涨，因此其也有局限性。
那么其他代用燃料又如何呢？
3.1.甲醇
首先，甲醇来自煤炭或天然气，目前我国甲醇产能已经突破1200万吨/年，产量近1000万吨/年，其中：煤制甲醇占87%，天然气制甲醇占12%，焦炉煤气制甲醇占1%。生产除北京和西藏没有外，遍布全国各地且主要集中在华东、华北和西南地区，又以华北地区增长最快。
调查显示全国备案甲醇项目产能高达3400万吨/年，而预计全球到2010年的甲醇产能为6400万吨/年，到2015年的产能为7200万吨/年，全球甲醇年均增速不超过4%，且主要集中在天然气资源较为丰富的地区。从全球甲醇产能分布看，亚洲占37%（其中中国占22%）、北美洲占19%，欧洲占18%，南美洲占17%，其他地区占9%。
由于高剂量的甲醇与人接触或被人所吸入会引起中毒，严重的甚至导致死亡，因此使用中需严格按规程办理，防止误饮，同时减少甲醇暴露，减少人体吸入和皮肤接触。其次煤制甲醇酸性气体和灰渣排放量较大，环保投入较多。第三用甲醇制造的甲基叔丁基醚MTBE（methyltertiary-butylether）是一种含氧燃料，可与汽油混合以提高汽油的辛烷值，是替代铅的汽油抗爆剂。但是研究也发现，MTBE会造成环境污染，并且具有致癌作用，因此目前其使用呈下降趋势。从发展前景看，未来甲醇很可能主要被用来制作氢气而成为燃料电池的能源。
其次，同样来自煤炭或天然气的二甲醚（DEM，也可以理解为是甲醇深度加工的产物），具有惰性、无腐蚀性、无致癌性、几乎无毒的优点。DEM本身就呈十六烷值大，燃烧性能好，热效率高，燃烧过程中无残渣、无黑烟，CO、NO排量低等特性，将DEM与液化石油气（LPG）或天然气按比例混合后作为燃料可提升燃烧热能，因而日渐受到重视，被称为“新的清洁能源”。但是需要指出的是，目前国内DEM的生产制造主要原料为煤炭，生产工艺有一步法和二步法两种，且各有优势：一步法中一氧化碳（CO）的转化率远高于二步法，但在一步法中，由于三个反应必须同时发生，且三个反应均为放热反应，这就要求所用的催化剂有很好的耐热性，在高温下具有高选择性，一步法生产的DEM一般用作醇醚燃料；而二步法的转化率虽然不如一步法高，但是它具有生产工艺成熟，装置适应性广，后处理简单等特点，既可直接建在甲醇生产厂，也可建在其它公用设施好的非甲醇生产厂。与一步法相比，二步法合成流程稍长，但两类催化剂装在不同反应器，互不干扰。从目前的技术发展趋势来看，一步法具有流程短、设备效率高、操作压力低和CO单程转化率高等特点，使得设备投资费用和操作费用大大减少，合成二甲醚的生产成本较两步法大幅度降低。因此，一步法经济上更加合理，市场上更具竞争力，总体上来说更具技术优势。但是一步法制DEM时，生成一分子DEM就会产生一分子CO2，即在生产过程中有三分之一的CO被生成了CO2，不仅增加了原料气消耗，CO2的排放从环保角度考虑是不希望的，从资源保护上看也是一种浪费。此外，大力发展DEM势必要大量消耗煤炭，这样对煤炭的需求将会提升，可能促使煤炭价格上涨，进而影响到DEM的价格，最后影响到其作为车用燃料的商用化进程。
从国内目前的情况分析，氮肥企业联产甲醇具有较为明显的优势，利用现有的合成氨装置联产甲醇的醇烃化联醇工艺，投资少，见效快。甲醇生产工序属于合成氨的深度净化工序，在清除原料气中CO、CO2的同时副产甲醇。但是需要考虑国家相关产业政策、原料供应、水资源平衡、环境综合保护以及运输条件、市场客户、销售网络、储运设施等等因素，切忌盲目跟风和恶意炒作。
3.2.乙醇汽油和生物质柴油
乙醇主要来自玉米、大麦和小麦等粮食作物，也可以来自树木等纤维植物。我国乙醇汽油的生产主要集中在吉林、河南、湖北、山东、四川等产粮大省和广西、广东、贵州、江西、云南等地的非粮（木薯、甘蔗等）乙醇生产。不过从全球的角度看，发展乙醇汽油已经导致粮食价格飞涨和森林植被的大面积砍伐，不但“与民争食、与粮争地”，还造成环境破坏，因此其前景似乎并不容乐观。
而生物质柴油以大豆和油菜籽作为原料，同样存在“与粮争地”的情况，虽然还可以利用废弃食用油作为原料，但是生物质柴油因黏度高、雾化性能差、发动机低温起动性差等缺点而制约了其应用前景。
3.3.氢燃料
第四是氢燃料汽车。氢燃料汽车主要是指以氢气发动机为动力或以燃料电池为动力的汽车。目前氢气发动机还处于研发阶段，虽然氢气燃烧迅速，但由此引发的发动机爆震问题以及经济性等问题还没有得到很好的解决。车用燃料电池主要是质子交换膜型（PEM）燃料电池，虽然PEM的综合热效率高达80%，但是氢气主要由甲醇、天然气或柴油等生成，而用甲醇直接产生氢气时工作的可靠性不易保证，因此仍未摆脱对传统矿物能源的依赖。而且燃料电池中的贵金属催化剂极容易一氧化碳中毒失效。因此目前燃料电池制造成本高昂，阻碍了其商业化应用的进程。
3.4.电动汽车
最后来看一下电动汽车的前景。在过去的十几年间，电-油混合动力汽车、燃料电池汽车和纯电动汽车及其相关的零部件技术得到了很大的发展，取得了一定的成效。
对于纯电动汽车而言，其最大的优点在于使用中没有任何排放，但是目前最致命的缺点是受制于电池技术的发展。
由于电动汽车对电池的要求比较高，高比能、高比功率、快速充电和具有深度放电功能、循环和使用寿命长是基本的要求。铅酸电池作为比较成熟的技术，虽然其比能量、比功率和能量密度都比较低，但是高的性价比及高倍率放电，是目前唯一能大批量生成的电动汽车用电池。镍镉电池和镍氢电池虽然性能好于铅酸电池，但是其性价比不高，含重金属，用完遗弃后对环境会造成严重污染。锂离子动力电池具有以下特点：工作电压高（是镍镉电池氢-镍电池的3倍）；比能量大（可达165WH/?，是氢镍电池的3倍）；体积小；质量轻；循环寿命长；自放电率低；无记忆效应；无污染等。不过目前如果采用锂离子电池，成本难以降低。磷酸铁锂电池也是一种锂电池，其比能量不到钴酸锂电池的一半，但是其安全性高，循环次数可达2000次，放电稳定，价格便宜，是一种车用动力的新选择。
鉴于目前汽车用电池一方面充电时间较长，另一方面一次充电的行驶里程偏短，同时需要象建加油站那样建设相当一批充电站，因此目前同样无法实现商业化量产。不过虽然目前纯电动汽车的电池是制约大量推广应用的关键因素，但是还是可以乐观地相信，伴随着高能量大功率型锂离子电池技术的不断进步和成本的持续降低，纯电动汽车商业化应用前景光明。
4.未来汽车能源来自何方？
通过以上分析可以得知，从利益最大化角度出发，近期汽油车和柴油车仍将按照各自的轨迹发展，不太可能出现厚此薄彼的状况。而伴随着汽油、柴油以及天然气、液化石油气等不可再生能源的持续消耗和价格的不断上扬，以及代用燃料汽车的技术日益进步成熟，其成本相应地将不再成为障碍。
不过鉴于乙醇汽油和生物质柴油的制造或大量消耗粮食，或出现与粮争地的情况，因此以二甲醚为代表的醇醚类燃料引起人们的关注。然而由于醇醚类燃料其基本原料还是煤炭或天然气，属于深度加工的产物，同时其生产过程中的温室气体排放等原因，因此并不存在大力发展的基础，或者说并不完全符合节约资源的要求。
因此从节能减排的角度看，未来汽车燃料的发展将沿以下路径演化：
“柴油或汽油”→“柴油+生物质柴油”或“汽油+乙醇汽油”或“天然气、液化石油气”→“油-电混合”→“燃料电池”或“纯电动”特别是氢燃料汽车和纯电动汽车，在解决了电池的耐用性和成本等问题后，以其“零排放”和可以从包括太阳能、风能等可再生能源中获得补充等的优势而具有无限的发展潜力。
作者：张欣 国泰君安
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