国内天然气汽车的发展现状及趋势

王帅兵，秦豪杰，邵方阁

（华北水利水电大学，河南 郑州 450045）

行业综述

国内天然气汽车的发展现状及趋势

王帅兵，秦豪杰，邵方阁

（华北水利水电大学，河南 郑州 450045）

文章论述了天然气汽车在资源、排放、安全、经济性等方面的优势，介绍了我国天然气汽车的发展现状。依据国内发展现状，提出了未来天然气汽车的发展方向，并从天然气汽车的区域协调发展、单燃料天然气汽车、LNG汽车、天然气发动机技术等方面做了简要概述。

天然气汽车；清洁能源；发展现状；趋势

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.001

教师引导学生通过文本阅读获得基本信息，并在此基础上进行自我反思，思考自己对待不喜欢的礼物的方式并与Hanlin进行对比，做出自己的判断。从文本到学生的生活，问题设计思维层次逐级上升，促进学生思维的发展。

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

前言

随着汽车保有量的不断增加，汽车尾气污染日趋严重。同时，石油等常规化石能源不断消耗，能源短缺引发地缘政治危机。为了缓解能源和环境压力，世界各国汽车工业纷纷调整汽车燃料结构，开发清洁能源汽车，例如天然气汽车（NGV）、电动汽车、醇类燃料汽车、氢燃料汽车、太阳能汽车和混合动力汽车等。其中，天然气汽车以其低成本、低排放、有效抑制温室效应和降低对石油依赖度等优点，成为当前汽车工业的一个重要发展方向。

1、天然气汽车的优势

天然气替代汽油和柴油具有得天独厚的优势。 作为一种优良的汽车发动机燃料，天然气所含的 CH 值大于90%，广泛适用于各类型汽车。天然气汽车有以下优势：

式中：A0：被测样品溶液分别在pH 1.0时510 nm处的吸光值；A1：被测样品溶液分别在pH 1.0、pH 4.5时510 nm处的吸光值；V：被测样品提取液液总体积，单位/mL；DF：稀释倍数；M：484.82g/mol（矢车菊-3-葡萄糖苷(cy-3-glu)的相对分子质量）；ε：24825 L/mol·cm（矢车菊-3-葡萄糖苷(cy-3-glu)的在510 nm处的摩尔消光系数）；m：样品质量（g）。

调节丁香酚微乳及海藻酸钠修饰丁香酚微乳pH至3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，再分别用相同pH的缓冲液将其稀释100倍，测定乳液粒径分布。不同pH处理的丁香酚微乳及海藻酸钠修饰丁香酚微乳，静置0.5 h后拍照。

1.1 天然气资源丰富

1.2 尾气排放降低

我国天然气资源比较丰富, 截至2013年我国天然气探明储量已达13.99万亿 m3，探明可开采量2.26万亿m3[1]，显示出我国天然气雄厚的资源潜力和良好的发展前景；其次，国家积极引进国外天然气资源，在西北地区，已完成同俄罗斯、土库曼斯坦等国天然气管道贸易协议；在沿海地区，已经投入运营的广东大鹏、福建莆田等进口LNG接收码头及十多个待建 LNG 项目，年接收能力达9000万吨[2]，为沿海地区天然气发展提供了更多发展机遇；国内主要城市基本实现燃气化也为天然气汽车的发展提供了有利条件。

Ⅰ期槽孔槽段内布置3组直径为250 mm的导管，相邻导管间距设置为3.0 m，两端导管距孔端1.0 m，Ⅱ期槽孔槽段内同样布置3组直径为250 mm的导管，相邻导管间距为2.8 m，两端导管距离孔端1.0 m。

汽车尾气占城市空气各种污染源总量的60%～70%；排出的CO、HC、NOX、PM、含铅物质等污染物，严重危害人体健康。使用天然气作为汽车的燃料，能够减少CO2、NOx、PM的排放；与汽油动力汽车对比，天然气汽车可以减少大约93%的CO排放量，并可以减少33%的NOx和50%活性烃气的排放量，其余乙烷、硫化氢、二氧化碳和丙烷等的排放量也有所降低[5]。与柴油动力汽车相比，NOx排放量低50%，PM低90%，CO2低10%，没有铅污染。天然气汽车是理想的低污染汽车。

1.4 汽车安全性

1.3 汽车经济性

各类燃料汽车经济性能取决于燃料热值和价格，表1按等热值折算出天然气对其他燃料的替换量。

表1 等热值条件下天然气与其他燃料的替换量

表2为等热值天然气、汽油、柴油、液化石油气经济性比较，平均来说，天然气使用费用比其他燃料低1/3。费用的降低有效地削减了天然气车的运行成本，为大幅度推广创造了有利条件。天然气具有不易扩散、纯净、燃烧纯粹性好、抗爆性能强等优点，天然气汽车有比拟汽油柴、油汽车的性能；而且，天然气汽车与汽油、柴油汽车的润滑油具有良好的兼容性，进而能减少汽车保养开支，提高天然气机车的实用性。

表2 天然气、汽油、柴油、液化石油气经济性比较

原装天然气汽车达到欧 Ⅲ、欧 Ⅳ的排放限值，有些国外天然气汽车发动机排放指标甚至能达到2010年美国环保署( EPA) 和欧Ⅵ 计划标准，完全符合城市清洁燃料汽车发展要求。图1所示为欧盟、美国汽车尾气排放指标限值。

天然气是比汽油更安全的燃料。天然气的自燃点温度为650～680℃，密度低，泄漏后易升空；爆炸极限（5%～15%）高于汽油（1.4%～7.6%）；泄露后不易达到燃烧和爆炸的浓度，很难形成危险区；天然气从气瓶中泄出是一个吸热过程，泄缝周围迅速形成低温区，很难燃烧。这些特点就决定了天然气发动机自燃起火的可能性要比汽油、柴油小很多。与汽油或柴油油箱相比，天然气汽车的燃料储罐安全系数更高[4]。

2、国内天然气汽车的发展现状

我国天然气汽车保有量迅速，天然气汽车技术得到了长足发展。天然气发动机和其他关键部件基本已经实现了国产化。在大型城市，天然气汽车已经大规模应用，取得了良好的经济效益和环境效果。

我国天然气汽车近年来快速发展，保有量持续增长，全国31个省区市全部拥有天然气加气站。四川、新疆等省区位于油气田周边和天然气管道附近，因此天然气资源丰富，而且车用天然气市场及相关配套产业相对成熟，天然气汽车产业发展较好。但随着“西气东输”及陕京线等工程相继完成，城市天然气管网规模越来越大；在沿海地区，LNG码头从海上输入大量天然气资源，使得天然气资源贫乏地区也具备了大规模发展天然气汽车的条件。针对当前天然气汽车的发展格局，未来我国天然气汽车的发展路线为：燃料形式主要以CNG 为主，优先在天然气基础条件好的地区推广，以点带面，逐步辐射到其他天然气汽车发展落后地区，在沿海地区可以优先发展 LNG汽车[10]，形成全国协同发展的格局。

截至2015年底，我国的天然气汽车（NGV）保有量为503万辆，（其中CNG480万辆，LNG23万辆）居世界第一。加气站保有量近7400座（其中LNG加气站近2700座），也居世界第一位[11]。天然气车辆的增加不仅节省了燃油资源，减少了排放污染，还能降低车辆的运营成本。2011-2015年天然气汽车的保有量如图2所示：

2011-2015年天然气汽车保有量增长迅速，年平均增长率46%；在2015年天然气汽车构成中，两用燃料出租车保有量为71万辆，占出租车总量137万辆的51.8%；压缩天然气（CNG）私家车300多万辆；天然气公交车保有量约19万辆，占公交总量的36.5%；18.4万辆LNG汽车，其中重型卡车12万辆，客车4.5万辆。虽然天然气汽车发展迅速，保有量持续增加，但天然气汽车（503万辆）仅占我国汽车总保有量（1.54亿辆）的3%，仍有极大的增长空间[9]。

2.1.3 混播禾草种类对混播植物MDA含量的影响 A3、A4处理禾草MDA含量极显著(P<0.01)低于A1和A2处理，其中,A3处理低50.35%和51.53%，A4处理低67.29%和68.06%；A4处理禾草MDA含量又极显著低于A3处理(P<0.01)；A2和A1处理之间没有显著性差异。不同禾草种类处理对苜蓿叶片中MDA含量没有显著影响(表1，2)。

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

我国的天然气汽车以出租车、公交车和货车为主。随着加气站网络的进一步发展完善，驾驶乘坐舒适、性能优越、低排放的天然气私家车将是重要的增长方向[8]。

目前，我国企业实现了第三代电喷CNG发动机批量生产，自主开发出电控单元、天然气喷嘴、减压器等燃气汽车专用装置。在气瓶的研发、生产方面，我国掌握了CNG及LNG全系列气瓶的生产制造技术。

压缩机、加气机、储气装置、净化装置等加气站设备已全部国产化，国产设备市场份额占90%以上。随着加气站设备、供气转换装置等关键零部件的自主开发生产，国内的加气站建设和运行成本大幅度降低，为我国天然气汽车的规模化发展提供了重要支撑。

2.2 天然气汽车技术的现状

尽管我国天然气汽车产业技术取得了长足的进步，但仍有不足。

天然气专用发动机技术水平较低，该装车可靠性较差，动力性不理想，环保效果不明显。天然气技术标准不完善，已有标准执行不严格，导致天然气车辆事故高于国外水平。车用天然气质量较低，影响发动机的性能与寿命。液化天然气（LNG）汽车的技术不成熟，基础设施不完善，实际推广应用效果不佳，影响和制约了LNG汽车的健康、快速发展。

3、我国天然气汽车的发展趋势

多元化、清洁化、高效化和低碳化是能源发展的重要方向；十三五期间，天然气要成为我国的主力能源之一，总消费量要达到3600亿方；天然气在一次能源消费中的比例，从目前的5.8%提高到10%以上[3]。其中最有增长潜力的就是天然气汽车。由此可见，天然气汽车的发展前景非常广阔。

3.1 区域协调发展

融雪剂喷洒系统采用接续的方式进行喷洒，喷洒时要考虑到喷洒的液体对驾驶员视线、车窗透视性和清洁性的影响，因此，液体的喷洒高度既不能高于我国采用的驾驶员视线高度标准值1.2 m，也不能超过汽车挡风玻璃下缘。车窗玻璃下缘距地面的垂直高度H应按照公式（1）计算：

2.1 天然气汽车增长迅速

通过国家实施的“清洁汽车行动”等专项计划，天然气汽车技术得到了长足的发展，实现了产品的国产化。

3.2 单燃料是未来发展的主流

目前天然气汽车市场，天然气汽车以改装车、双燃料车为主。改装后的天然气汽车虽然污染物排放量有所降低，但仍不是真正意义的清洁汽车，而且改装后车辆最大功率一般下降10%-15%，最大扭矩下降大约10%，最高车速和加速性能也有所下降。单燃料天然气汽车在节省燃料、增强动力性、排放水平、单次充气行驶里程方面都有很大提升。目前国内单燃料已批量投放市场，购买成本将逐步降低。因此，单燃料天然气汽车将会是天然气汽车的重要发展方向[7]。

3.3 液化天然气车辆是重要的发展方向

目前，CNG汽车充气一次的续航里程仅有200公里左右，续航里程不足，制约着天然气汽车的发展。短期内，压缩气体储存仍是市场的主导，大容量轻质储气瓶能在一定程度上解决续航问题。但是，从长远来看，要解决车用天然气的储存问题，最佳的方式还是把天然气液化，使其体积由气态缩小625倍[6]。由于天然气液化的过程是燃料提纯的过程，液化天然气汽车会有更好的燃烧性能和排放性能。

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柴油机由于自身的供油和排放特点，需要装配昂贵的高压喷射系统及尾气处理系统，以满足排放法规的要求。液化天然气发动机不需要安装高压喷射系统，使用一般的燃气喷射系统就可以达到良好的燃烧效果；PM排放比柴油机低90%，不需要使用复杂的尾气处理装置，就可以达到良好的排放效果。使用液化天然气发动机能够极大的节省车辆生产成本，并且天然气燃料的价格是等热值柴油（0#）的67%（2016年1月天津市车用燃料价格），车辆的运营成本也会极大的降低。

经过一个多世纪的发展，通过几代学者的努力，西夏研究不断深入，研究内容从语言文字扩展到西夏的历史文化、考古、经济、军事等更加广泛的领域。中华人民共和国成立后，在1982—1983年间，内蒙古文物考古研究所等组成联合考古队，正式发掘了黑城，弄清了地层关系和城市布局情况，发现了大量文书和其他文物，文书中有汉文、西夏文、蒙古文、藏文、古阿拉伯文等各种民族文字，为研究黑城以及西夏、元朝社会历史和文化，提供了极为宝贵的文献资料，黑城也成为全国重点文物保护单位。

随着我国排放法规的日益严格，中、重型液化天然气汽车将取代柴油汽车，开发性能优越的液化天然气重型发动机替代柴油机是天然气汽车发展的重要组成部分。

3.4 提高天然气汽车技术

2.选择的食物要易消化、易吸收，同时能减轻烧心，如烤面包、饼干、大米或小米稀饭。干食品能减轻烧心症状，大米或小米稀饭能补充因恶心、呕吐失去的水分。

天然气汽车的技术研究，主要是有关天然气发动机技术的研究开发。首先，采用先进电控技术，来对天然气发动机中的燃料的供给以及定时点火等问题进行更为精确的控制，以实现天然气汽车高效率、低污染。其次，天然气发动机的燃烧技术以及高能点火的技术也是实现发动机高性能、低排放的重要途径。再次，天然气发动机专用的三效催化转化器和氧化催化转化器技术的研发应用，将进一步提高发动机的排放性能，使其适应更高的排放标准。所以，不断提高各方面的技术水平，不断向着高、精、尖的技术方向迈进，争取早日与国际水平进行接轨，这是天然气汽车发展的必然选择。

4、结语

天然气汽车的推广应用是实现多元化、清洁化、高效化和低碳化能源国策的重要途径。随着天然气基础设施的不断完善，天然气汽车技术的进步，天然气汽车将成为未来汽车发展的重要方向。

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[11] 汤湘华,李雪峰,罗艳托,孔劲媛.国内车用替代燃料的发展现状及展望[J].石油规划设计,2012,（3）：15-18.

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

王帅兵（1990-），男，硕士研究生，就读于华北水利水电大学。