國內(nèi)天然氣汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

王帥兵，秦豪杰，邵方閣

（華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450045）

行業(yè)綜述

國內(nèi)天然氣汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

王帥兵，秦豪杰，邵方閣

（華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450045）

文章論述了天然氣汽車在資源、排放、安全、經(jīng)濟(jì)性等方面的優(yōu)勢，介紹了我國天然氣汽車的發(fā)展現(xiàn)狀。依據(jù)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀，提出了未來天然氣汽車的發(fā)展方向，并從天然氣汽車的區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展、單燃料天然氣汽車、LNG汽車、天然氣發(fā)動機(jī)技術(shù)等方面做了簡要概述。

天然氣汽車；清潔能源；發(fā)展現(xiàn)狀；趨勢

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.001

教師引導(dǎo)學(xué)生通過文本閱讀獲得基本信息，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行自我反思，思考自己對待不喜歡的禮物的方式并與Hanlin進(jìn)行對比，做出自己的判斷。從文本到學(xué)生的生活，問題設(shè)計思維層次逐級上升，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。

CLC NO.: TK46 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)10-01-03

前言

隨著汽車保有量的不斷增加，汽車尾氣污染日趨嚴(yán)重。同時，石油等常規(guī)化石能源不斷消耗，能源短缺引發(fā)地緣政治危機(jī)。為了緩解能源和環(huán)境壓力，世界各國汽車工業(yè)紛紛調(diào)整汽車燃料結(jié)構(gòu)，開發(fā)清潔能源汽車，例如天然氣汽車（NGV）、電動汽車、醇類燃料汽車、氫燃料汽車、太陽能汽車和混合動力汽車等。其中，天然氣汽車以其低成本、低排放、有效抑制溫室效應(yīng)和降低對石油依賴度等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前汽車工業(yè)的一個重要發(fā)展方向。

1、天然氣汽車的優(yōu)勢

天然氣替代汽油和柴油具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。 作為一種優(yōu)良的汽車發(fā)動機(jī)燃料，天然氣所含的 CH 值大于90%，廣泛適用于各類型汽車。天然氣汽車有以下優(yōu)勢：

式中：A0：被測樣品溶液分別在pH 1.0時510 nm處的吸光值；A1：被測樣品溶液分別在pH 1.0、pH 4.5時510 nm處的吸光值；V：被測樣品提取液液總體積，單位/mL；DF：稀釋倍數(shù)；M：484.82g/mol（矢車菊-3-葡萄糖苷(cy-3-glu)的相對分子質(zhì)量）；ε：24825 L/mol·cm（矢車菊-3-葡萄糖苷(cy-3-glu)的在510 nm處的摩爾消光系數(shù)）；m：樣品質(zhì)量（g）。

調(diào)節(jié)丁香酚微乳及海藻酸鈉修飾丁香酚微乳pH至3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，再分別用相同pH的緩沖液將其稀釋100倍，測定乳液粒徑分布。不同pH處理的丁香酚微乳及海藻酸鈉修飾丁香酚微乳，靜置0.5 h后拍照。

1.1 天然氣資源豐富

1.2 尾氣排放降低

我國天然氣資源比較豐富, 截至2013年我國天然氣探明儲量已達(dá)13.99萬億 m3，探明可開采量2.26萬億m3[1]，顯示出我國天然氣雄厚的資源潛力和良好的發(fā)展前景；其次，國家積極引進(jìn)國外天然氣資源，在西北地區(qū)，已完成同俄羅斯、土庫曼斯坦等國天然氣管道貿(mào)易協(xié)議；在沿海地區(qū)，已經(jīng)投入運(yùn)營的廣東大鵬、福建莆田等進(jìn)口LNG接收碼頭及十多個待建 LNG 項目，年接收能力達(dá)9000萬噸[2]，為沿海地區(qū)天然氣發(fā)展提供了更多發(fā)展機(jī)遇；國內(nèi)主要城市基本實(shí)現(xiàn)燃?xì)饣矠樘烊粴馄嚨陌l(fā)展提供了有利條件。

Ⅰ期槽孔槽段內(nèi)布置3組直徑為250 mm的導(dǎo)管，相鄰導(dǎo)管間距設(shè)置為3.0 m，兩端導(dǎo)管距孔端1.0 m，Ⅱ期槽孔槽段內(nèi)同樣布置3組直徑為250 mm的導(dǎo)管，相鄰導(dǎo)管間距為2.8 m，兩端導(dǎo)管距離孔端1.0 m。

汽車尾氣占城市空氣各種污染源總量的60%～70%；排出的CO、HC、NOX、PM、含鉛物質(zhì)等污染物，嚴(yán)重危害人體健康。使用天然氣作為汽車的燃料，能夠減少CO2、NOx、PM的排放；與汽油動力汽車對比，天然氣汽車可以減少大約93%的CO排放量，并可以減少33%的NOx和50%活性烴氣的排放量，其余乙烷、硫化氫、二氧化碳和丙烷等的排放量也有所降低[5]。與柴油動力汽車相比，NOx排放量低50%，PM低90%，CO2低10%，沒有鉛污染。天然氣汽車是理想的低污染汽車。

1.4 汽車安全性

1.3 汽車經(jīng)濟(jì)性

各類燃料汽車經(jīng)濟(jì)性能取決于燃料熱值和價格，表1按等熱值折算出天然氣對其他燃料的替換量。

表1 等熱值條件下天然氣與其他燃料的替換量

表2為等熱值天然氣、汽油、柴油、液化石油氣經(jīng)濟(jì)性比較，平均來說，天然氣使用費(fèi)用比其他燃料低1/3。費(fèi)用的降低有效地削減了天然氣車的運(yùn)行成本，為大幅度推廣創(chuàng)造了有利條件。天然氣具有不易擴(kuò)散、純凈、燃燒純粹性好、抗爆性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，天然氣汽車有比擬汽油柴、油汽車的性能；而且，天然氣汽車與汽油、柴油汽車的潤滑油具有良好的兼容性，進(jìn)而能減少汽車保養(yǎng)開支，提高天然氣機(jī)車的實(shí)用性。

表2 天然氣、汽油、柴油、液化石油氣經(jīng)濟(jì)性比較

原裝天然氣汽車達(dá)到歐 Ⅲ、歐 Ⅳ的排放限值，有些國外天然氣汽車發(fā)動機(jī)排放指標(biāo)甚至能達(dá)到2010年美國環(huán)保署( EPA) 和歐Ⅵ 計劃標(biāo)準(zhǔn)，完全符合城市清潔燃料汽車發(fā)展要求。圖1所示為歐盟、美國汽車尾氣排放指標(biāo)限值。

天然氣是比汽油更安全的燃料。天然氣的自燃點(diǎn)溫度為650～680℃，密度低，泄漏后易升空；爆炸極限（5%～15%）高于汽油（1.4%～7.6%）；泄露后不易達(dá)到燃燒和爆炸的濃度，很難形成危險區(qū)；天然氣從氣瓶中泄出是一個吸熱過程，泄縫周圍迅速形成低溫區(qū)，很難燃燒。這些特點(diǎn)就決定了天然氣發(fā)動機(jī)自燃起火的可能性要比汽油、柴油小很多。與汽油或柴油油箱相比，天然氣汽車的燃料儲罐安全系數(shù)更高[4]。

2、國內(nèi)天然氣汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

我國天然氣汽車保有量迅速，天然氣汽車技術(shù)得到了長足發(fā)展。天然氣發(fā)動機(jī)和其他關(guān)鍵部件基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。在大型城市，天然氣汽車已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效果。

我國天然氣汽車近年來快速發(fā)展，保有量持續(xù)增長，全國31個省區(qū)市全部擁有天然氣加氣站。四川、新疆等省區(qū)位于油氣田周邊和天然氣管道附近，因此天然氣資源豐富，而且車用天然氣市場及相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)相對成熟，天然氣汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展較好。但隨著“西氣東輸”及陜京線等工程相繼完成，城市天然氣管網(wǎng)規(guī)模越來越大；在沿海地區(qū)，LNG碼頭從海上輸入大量天然氣資源，使得天然氣資源貧乏地區(qū)也具備了大規(guī)模發(fā)展天然氣汽車的條件。針對當(dāng)前天然氣汽車的發(fā)展格局，未來我國天然氣汽車的發(fā)展路線為：燃料形式主要以CNG 為主，優(yōu)先在天然氣基礎(chǔ)條件好的地區(qū)推廣，以點(diǎn)帶面，逐步輻射到其他天然氣汽車發(fā)展落后地區(qū)，在沿海地區(qū)可以優(yōu)先發(fā)展 LNG汽車[10]，形成全國協(xié)同發(fā)展的格局。

截至2015年底，我國的天然氣汽車（NGV）保有量為503萬輛，（其中CNG480萬輛，LNG23萬輛）居世界第一。加氣站保有量近7400座（其中LNG加氣站近2700座），也居世界第一位[11]。天然氣車輛的增加不僅節(jié)省了燃油資源，減少了排放污染，還能降低車輛的運(yùn)營成本。2011-2015年天然氣汽車的保有量如圖2所示：

2011-2015年天然氣汽車保有量增長迅速，年平均增長率46%；在2015年天然氣汽車構(gòu)成中，兩用燃料出租車保有量為71萬輛，占出租車總量137萬輛的51.8%；壓縮天然氣（CNG）私家車300多萬輛；天然氣公交車保有量約19萬輛，占公交總量的36.5%；18.4萬輛LNG汽車，其中重型卡車12萬輛，客車4.5萬輛。雖然天然氣汽車發(fā)展迅速，保有量持續(xù)增加，但天然氣汽車（503萬輛）僅占我國汽車總保有量（1.54億輛）的3%，仍有極大的增長空間[9]。

2.1.3 混播禾草種類對混播植物MDA含量的影響 A3、A4處理禾草MDA含量極顯著(P<0.01)低于A1和A2處理，其中,A3處理低50.35%和51.53%，A4處理低67.29%和68.06%；A4處理禾草MDA含量又極顯著低于A3處理(P<0.01)；A2和A1處理之間沒有顯著性差異。不同禾草種類處理對苜蓿葉片中MDA含量沒有顯著影響(表1，2)。

The authors are thankful for the IHP pilot line staff for excellent fabrication of the chip. The authors also thank Mr.Borngr?ber Johannes in IHP for measurement of the chip.

我國的天然氣汽車以出租車、公交車和貨車為主。隨著加氣站網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展完善，駕駛乘坐舒適、性能優(yōu)越、低排放的天然氣私家車將是重要的增長方向[8]。

目前，我國企業(yè)實(shí)現(xiàn)了第三代電噴CNG發(fā)動機(jī)批量生產(chǎn)，自主開發(fā)出電控單元、天然氣噴嘴、減壓器等燃?xì)馄噷Ｓ醚b置。在氣瓶的研發(fā)、生產(chǎn)方面，我國掌握了CNG及LNG全系列氣瓶的生產(chǎn)制造技術(shù)。

壓縮機(jī)、加氣機(jī)、儲氣裝置、凈化裝置等加氣站設(shè)備已全部國產(chǎn)化，國產(chǎn)設(shè)備市場份額占90%以上。隨著加氣站設(shè)備、供氣轉(zhuǎn)換裝置等關(guān)鍵零部件的自主開發(fā)生產(chǎn)，國內(nèi)的加氣站建設(shè)和運(yùn)行成本大幅度降低，為我國天然氣汽車的規(guī)?；l(fā)展提供了重要支撐。

2.2 天然氣汽車技術(shù)的現(xiàn)狀

盡管我國天然氣汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，但仍有不足。

天然氣專用發(fā)動機(jī)技術(shù)水平較低，該裝車可靠性較差，動力性不理想，環(huán)保效果不明顯。天然氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善，已有標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不嚴(yán)格，導(dǎo)致天然氣車輛事故高于國外水平。車用天然氣質(zhì)量較低，影響發(fā)動機(jī)的性能與壽命。液化天然氣（LNG）汽車的技術(shù)不成熟，基礎(chǔ)設(shè)施不完善，實(shí)際推廣應(yīng)用效果不佳，影響和制約了LNG汽車的健康、快速發(fā)展。

3、我國天然氣汽車的發(fā)展趨勢

多元化、清潔化、高效化和低碳化是能源發(fā)展的重要方向；十三五期間，天然氣要成為我國的主力能源之一，總消費(fèi)量要達(dá)到3600億方；天然氣在一次能源消費(fèi)中的比例，從目前的5.8%提高到10%以上[3]。其中最有增長潛力的就是天然氣汽車。由此可見，天然氣汽車的發(fā)展前景非常廣闊。

3.1 區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展

融雪劑噴灑系統(tǒng)采用接續(xù)的方式進(jìn)行噴灑，噴灑時要考慮到噴灑的液體對駕駛員視線、車窗透視性和清潔性的影響，因此，液體的噴灑高度既不能高于我國采用的駕駛員視線高度標(biāo)準(zhǔn)值1.2 m，也不能超過汽車擋風(fēng)玻璃下緣。車窗玻璃下緣距地面的垂直高度H應(yīng)按照公式（1）計算：

2.1 天然氣汽車增長迅速

通過國家實(shí)施的“清潔汽車行動”等專項計劃，天然氣汽車技術(shù)得到了長足的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的國產(chǎn)化。

3.2 單燃料是未來發(fā)展的主流

目前天然氣汽車市場，天然氣汽車以改裝車、雙燃料車為主。改裝后的天然氣汽車雖然污染物排放量有所降低，但仍不是真正意義的清潔汽車，而且改裝后車輛最大功率一般下降10%-15%，最大扭矩下降大約10%，最高車速和加速性能也有所下降。單燃料天然氣汽車在節(jié)省燃料、增強(qiáng)動力性、排放水平、單次充氣行駛里程方面都有很大提升。目前國內(nèi)單燃料已批量投放市場，購買成本將逐步降低。因此，單燃料天然氣汽車將會是天然氣汽車的重要發(fā)展方向[7]。

3.3 液化天然氣車輛是重要的發(fā)展方向

目前，CNG汽車充氣一次的續(xù)航里程僅有200公里左右，續(xù)航里程不足，制約著天然氣汽車的發(fā)展。短期內(nèi)，壓縮氣體儲存仍是市場的主導(dǎo)，大容量輕質(zhì)儲氣瓶能在一定程度上解決續(xù)航問題。但是，從長遠(yuǎn)來看，要解決車用天然氣的儲存問題，最佳的方式還是把天然氣液化，使其體積由氣態(tài)縮小625倍[6]。由于天然氣液化的過程是燃料提純的過程，液化天然氣汽車會有更好的燃燒性能和排放性能。

主席感慨道，波爾多已經(jīng)有幾年沒有遇到如此美好的年份了。他最后還欣喜地告訴記者，2018年將是他自1983年開始釀酒以來遇到的一個超大年份！讓我們盡情享受經(jīng)典2015年份波爾多列級葡萄酒，期待2018年份波爾多列級葡萄酒品嘗會的到來！

柴油機(jī)由于自身的供油和排放特點(diǎn)，需要裝配昂貴的高壓噴射系統(tǒng)及尾氣處理系統(tǒng)，以滿足排放法規(guī)的要求。液化天然氣發(fā)動機(jī)不需要安裝高壓噴射系統(tǒng)，使用一般的燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)就可以達(dá)到良好的燃燒效果；PM排放比柴油機(jī)低90%，不需要使用復(fù)雜的尾氣處理裝置，就可以達(dá)到良好的排放效果。使用液化天然氣發(fā)動機(jī)能夠極大的節(jié)省車輛生產(chǎn)成本，并且天然氣燃料的價格是等熱值柴油（0#）的67%（2016年1月天津市車用燃料價格），車輛的運(yùn)營成本也會極大的降低。

經(jīng)過一個多世紀(jì)的發(fā)展，通過幾代學(xué)者的努力，西夏研究不斷深入，研究內(nèi)容從語言文字?jǐn)U展到西夏的歷史文化、考古、經(jīng)濟(jì)、軍事等更加廣泛的領(lǐng)域。中華人民共和國成立后，在1982—1983年間，內(nèi)蒙古文物考古研究所等組成聯(lián)合考古隊，正式發(fā)掘了黑城，弄清了地層關(guān)系和城市布局情況，發(fā)現(xiàn)了大量文書和其他文物，文書中有漢文、西夏文、蒙古文、藏文、古阿拉伯文等各種民族文字，為研究黑城以及西夏、元朝社會歷史和文化，提供了極為寶貴的文獻(xiàn)資料，黑城也成為全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位。

隨著我國排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，中、重型液化天然氣汽車將取代柴油汽車，開發(fā)性能優(yōu)越的液化天然氣重型發(fā)動機(jī)替代柴油機(jī)是天然氣汽車發(fā)展的重要組成部分。

3.4 提高天然氣汽車技術(shù)

2.選擇的食物要易消化、易吸收，同時能減輕燒心，如烤面包、餅干、大米或小米稀飯。干食品能減輕燒心癥狀，大米或小米稀飯能補(bǔ)充因惡心、嘔吐失去的水分。

天然氣汽車的技術(shù)研究，主要是有關(guān)天然氣發(fā)動機(jī)技術(shù)的研究開發(fā)。首先，采用先進(jìn)電控技術(shù)，來對天然氣發(fā)動機(jī)中的燃料的供給以及定時點(diǎn)火等問題進(jìn)行更為精確的控制，以實(shí)現(xiàn)天然氣汽車高效率、低污染。其次，天然氣發(fā)動機(jī)的燃燒技術(shù)以及高能點(diǎn)火的技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)高性能、低排放的重要途徑。再次，天然氣發(fā)動機(jī)專用的三效催化轉(zhuǎn)化器和氧化催化轉(zhuǎn)化器技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，將進(jìn)一步提高發(fā)動機(jī)的排放性能，使其適應(yīng)更高的排放標(biāo)準(zhǔn)。所以，不斷提高各方面的技術(shù)水平，不斷向著高、精、尖的技術(shù)方向邁進(jìn)，爭取早日與國際水平進(jìn)行接軌，這是天然氣汽車發(fā)展的必然選擇。

4、結(jié)語

天然氣汽車的推廣應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)多元化、清潔化、高效化和低碳化能源國策的重要途徑。隨著天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，天然氣汽車技術(shù)的進(jìn)步，天然氣汽車將成為未來汽車發(fā)展的重要方向。

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Development Status and Trends of Domestic Natural Gas Vehicles

WangShuaibing, Qin Haojie, Shao Fangge
( North China University of Water Resources and Electric Power, Henan Zhengzhou 450045 )

This article discusses the advantages of natural gas vehicles in resources, emissions, safety, economy and other aspects, and introduces the current development of natural gas vehicles. Based on current situation of development, the direction of future development of natural gas vehicles is put forward. A brief overview is issued at coordinated regional development, single-fuel natural gas vehicles, LNGvehicles and the development of natural gas engine technology.

Natural Gas Vehicle; Clean Energy; Development Status; Tendency

TK46

A

1671-7988(2016)10-01-03

王帥兵（1990-），男，碩士研究生，就讀于華北水利水電大學(xué)。