2015年天然气汽车（NGV）和液化石油气汽车（LPGV）市场发展分析

    一、各种燃气汽车的比较

    1、液化石油气汽车（LPGV）

    液化石油气（Liquefied Petroleum Gas ，简称LPG）是以三个或四个碳原子的烃类（如丙烷、丙烯、丁烷、丁烯）为主的混合物，常温常压下是无毒、无色、无味的气体，具有辛烷值高、抗爆性能好、热值高、储运压力低等优点，是一种性能优良的汽车代用燃料。

    液化石油气是一种干净高效的汽车燃料，它具有如下优点：①比汽油便宜；②国际国内丰富的储量；③丁烷和丙烷混合可以形成一定量的辛烷，使液化气有较好的抗爆性。

    液化气还有许多操作优点：①几乎可以完全充分地燃烧；②和汽油车的尾气排放量相比，对环境污染小；③可满足各国的排放标准；④引擎部件的碳沉淀极小，因此液化气引擎运转更自如、寿命更长，比汽油机和柴油机需要更少的日常维修保养；⑤由于燃料是气态，寒冷天气更易启动；⑥专用天然气引擎或两用燃料汽油机等各种火花塞引擎都能以液化气为燃料；⑦液化气在注入引擎气缸前是气态并与空气混合，所以寒冷天气启动时，气缸壁的润滑薄膜不会被洗掉，发动机油不会出现稀释现象；

    液化气的缺点：①相对较高的更换费用；②若用一些低质的液化气，系统需要定期调试以维持恰当的混合状态，并易发生气阻现象；③极度寒冷天气下启动受到液化气混合中所需丁烷含量的限制（因为燃料中丁烷含量增加，原有压力下降，在摄氏零度时，丁烷就不能转变成气态，而液化气在气态状态下才能燃烧）；

    2、压缩天然气汽车（CNGV）

    天然气作为汽车燃料的主要优点：

    （1）天然气汽车比液化气汽车更环保、节能，可以替代十分紧缺的汽柴油,天然气的热值较高，同时从热能含量上看，1立方米的天然气相当干1.13升汽油的当量;

    （2） 天然气的辛烷值高于110，抗爆性能优于汽油，发动机燃用天然气时可以采用较高的压缩比,机油更换时间大大延长，不必经常更换火花塞，与燃用柴油（汽油）相比，可节约50%以上的维修费用。此外，发动机运转平稳，噪声小（比汽油机低40%），发动机使用寿命为汽油车的3倍。

    （3）天然气在常温下为气态，以气态进入发动机，与空气相同，因此混合气均匀，燃烧比较完全，从而可大大降低CO、HC和NOx的排放，同时也改善了颗粒排放。燃用天然气与汽油相比，CO可降低70%，NOx和非甲烷类可降低80%，CO2可降低30%，HC可降低70%。

    （4） 操作方便，技术成熟。

    （5） 天然气全球储量丰富，开采运输方便，价格比汽油、柴油便宜;

    （6）天然气发动机的热效率较高，特别在直喷式柴油机上用天然气进行双燃料运行时，在高负荷运行中与柴油机的热效率不相上下.
天然气作为汽车燃料的主要缺点：

    （1）改装后的天然气汽车动力有所不足；

    （2）改装成本较高；

    （3）天然气密度低，不如汽油和柴油容易贮存，天然气用于车用气时，需要专用的燃料储运和供给系统。为提供充足的燃料，天然气必须压缩至20.7～24.8MPa（207～248巴），然后进入高压气瓶内，或经强冷（-161℃）使之变成液态，再储存在特制的外部具有高绝热层的气瓶内，这就使汽车本身的重量加大。

    （4）天然气输气管路和补充设备（如加气站）尚未形成象加油站那样的网络，则天然气在内燃机上的应有将会受到限制。

    （5）在柴油机上用天然气进行双燃料运行时，在低负荷下发动机的性能和排放较差，其中的一个原因是低负荷时获得的混合气太稀，混合气难以着火，且燃烧缓慢。

    3、液化天然气汽车（LNG汽车）

    节约成本

    燃油汽车和燃气汽车主要是燃料种类不同，车辆在购置相同车型时，燃气汽车相对燃油汽车会增加一定的购置费用，汽车在行驶过程中，除燃料费用有所差别外，其他费用基本上都一样，因此使用LNG汽车将大幅减少燃料消耗成本，从而大幅增加车辆运营企业的利润。

    减少废气

    使用更加洁净的LNG作为车用燃料，将大幅减少汽车尾气排放物，产生良好的社会环境保护效益。根据BP中国碳排放计算器提供的资料，每辆LNG车相比汽、柴油车每年可减少CO2排放约60吨，如按照8年使用期计算，每辆车可减少CO2排放约480吨。

    二、中国发展液化天然气汽车的可行性分析

    产业信息网发布的《2015-2020年中国新能源汽车市场运行态势与投资前景评估报告》显示，天然气作为机动车发动机燃料始于20世纪30年代的意大利。当时意大利缺少石油，开始用自产天然气替代燃油用作汽车发动机的燃料。二战结束后，世界相继发现大油田，且油价低廉，致使天然气替代车用燃油的进程几乎停滞，直至经历三次石油危机，油价不断攀升，天然气替代车用燃油才又提上日程。在高油价和越来越严格的机动车排气污染控制的双重压力下，天然气替代车用燃油的进程大大加快。

    天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要成分由甲烷组成。LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间，而且具有热值大、性能高等特点。

    LNG是一种清洁、高效的能源。由于进口LNG有助于能源消费国实现能源供应多元化、保障能源安全，而出口LNG有助于天然气生产国有效开发天然气资源、增加外汇收入、促进国民经济发展，因而LNG贸易正成为全球能源市场的新热点。

    天然气作为清洁能源越来越受到青睐，很多国家都将LNG列为首选燃料，天然气在能源供应中的比例迅速增加。液化天然气正以每年约12%的高速增长，成为全球增长最迅猛的能源行业之一。近年来全球LNG的生产和贸易日趋活跃，LNG已成为稀缺清洁资源，正在成为世界油气工业新的热点。为保证能源供应多元化和改善能源消费结构，一些能源消费大国越来越重视LNG的引进，日本、韩国、美国、欧洲都在大规模兴建LNG接收站。国际大石油公司也纷纷将其新的利润增长点转向LNG业务，LNG将成为石油之后下一个全球争夺的热门能源商品。

    在所有的清洁燃料中，天然气以其应用技术成熟、安全可靠、经济可行而被世界许多国家和专家视为目前最适宜的汽车替代燃料。汽车使用天然气作为动力燃料，与汽油相比，其尾气排放中HC减少72%，NOx减少39%，CO减少90%，SOx、Pb降为零。噪音降低40%。因此，推广使用天然气燃料，对减少大气污染、改善环境将会起到积极的推动作用。

    三、中国液化天然气汽车发展分析

    LNG在汽车上的应用主要是城市公交、环卫车辆、出租车、城际大巴、重卡等。

    ①城区公交车辆：由于LNG能量储存密度大，方便储存和车载，因此，使用LNG作为车用燃料将使公交车续驶里程加长，加气次数减少，增强运行能力，提高效率。在LNG公交车加气便捷的情况下，现有CNG公交车更新换代或者改装为LNG车辆的可能性较大，故公交车辆可作为LNG主要客户之一。

    ②城区环卫车辆：环卫车辆主要有洒水车、扫地车和垃圾车等类型，在国内一些城市，已经开始推广采用天然气环卫车辆。随着环境保护政策的不断加强，环卫车辆可作为LNG潜在客户。

    ③出租车辆：由于LNG气瓶一般为双层金属真空加多层缠绕超低温绝热结构，气瓶较厚，出租车后备箱体积较小，改装受到一定限制。但随着LNG的不断发展和市场的培育，出租车可作为LNG潜在客户。

    ④城际大巴、重卡车辆：城际大巴和重卡车辆的行驶距离一般较长，若在高速公路沿线布设LNG加气站，为其提供燃料补给，这类车辆也将成为LNG主要客户。

    我国 LNG 产业链逐渐完善，LNG 汽车产业初具规模

    截至 2014 年底，我国 LNG 汽车保有量超过 18.4 万辆，主要为公交车和重型卡车。LNG加气站数量呈爆发式增长，由 2011 年的 241 座，增长到2012年的811座，2013年底达到约1844座，2014年底达到1962座，主要分布于靠近油气田的西部地区和靠近 LNG 接收站的东南沿海地区，新疆、河北、山东、广东、内蒙古、河南、山西、江苏、浙江、陕西十省的LNG 加气站数量占全国的比重超过 70%。我国LNG 汽车产业相关装备制造已形成从 LNG 整车、发动机、车载气瓶及供气系统到 LNG 加注设备的覆盖全产业链的装备制造能力。

    四、天然气和液化石油气汽车的发展成必然

    以天然气和液化石油气（以LPG）代替汽油作汽车动力燃料，在当今已是必然的趋势。

    首先，这是社会经济持续发展的需要，早在一个半世纪这前，恩格斯就告诫人们：在人类征服自然的同时，大自然也会向人类报复。如今人们已经深切地感觉到了这一“报复”。其中最严重的就是生态失衡，环境污染。人类为此已付出了成千上万的生命代价，“世纪警钟”终于敲响了：要保持经济持续发展，必须同时保护生态环境。于是人们立刻注意到汽车所造成的空气污染的严重性，它随着经济的发展，社会繁荣，车辆保有量剧增而越来越加剧。为了减少和控制汽车尾气中有害物的排放，人们作出了极大的努力，在所有的技术方案中，“以气代油”是既治“本”又治“标”；既有环保效益，又有经济效益的好办法。

    第二、汽油等石油产品作为传统的汽车动力燃料，面临着随石油资源危机而枯竭的威协。据报道，再有15年，全球石油产量开始资源性的下滑，全部石油资源只够用40年。若不未雨绸缎，届时整个社会经济会坠入灾难性的困境。而天然气储量丰实。有待开发。我国资源储量为39万亿立方米，探明储量达2.3万亿立方米，目前年产为170亿立方米，火炬放空几十亿立方米／年，丰实的资源远未开发利用，可以预计，在相当一段时期内，天然气（其中也含有液化石油气组份）将是接替石油产品的主体能源。并且，在目前已经是最现实的可以有足够数量供给社会需求的替代能源。

    总之，由于能源资源结构的不可逆转的变化，天然气作为洁净燃料又符合环保的要求，所以国际社会都将天然气在一次消费能源结构中所占的比例高低，视为一个国家的能源结构是否优化的标志。发达国家为30——40%，世界平均水平为21%，而我国只有2%左右。从这一差距，企业家和投资者将会发觉、他们正面临一个极好的发展机遇。

    五、山西省煤层气汽车初见规模

    山西煤层气开发具有明显的资源优势，储量10.4万亿立方米，占全国总量的1/3，是全国最具潜力的煤层气开发利用基地。山西将组建高水平煤层气综合研发机构，设立煤层气矿权改革试点区，建设太原、晋城两大煤层气装备制造业基地，形成六大煤层气勘探开发基地，构建五大瓦斯抽采利用园区。到“十二五”末，山西地面煤层气总产能将达195亿立方米，气化人口覆盖量达2000万人。到2020年，通过推广过境天然气、焦炉煤气、煤制天然气和煤层气，实现民用领域全面替代燃煤。

    随着中国持续加大对新能源汽车的扶持力度，山西也在该领域逐渐发力。2013年底，太原、晋城两市成为中国首批新能源汽车推广应用城市，随后出台一系列补贴政策；2014年1月，山西省政府发布消息加快发展节能环保产业，其中明确包括“节能与新能源汽车推广”。2014年6月，山西出台《新能源汽车产业重大布局推进意见》；2015年11月，《关于加快推进电动汽车产业发展和推广应用的实施意见》（以下简称《意见》）和《电动汽车产业发展和推广应用2016年行动计划》相继面世；同年12月，为加快新能源汽车产业发展和推广应用，山西宣布从2015年12月1日至2017年12月31日，对山西省标注的甲醇重卡和燃气重卡新能源汽车在山西省境内减半征收高速公路车辆通行费。

    《意见》提出，山西省将打造太原、晋中、晋城等电动汽车产业基地，以电动客车、电动专用车、电动乘用车、核心配件为重点领域，培育若干销售收入百亿元级以上的龙头企业。到2020年，全省电动汽车市场保有量达到20万辆以上。

    加快发展和推广应用电动汽车，是国家推进汽车工业转型升级、促进节能减排的战略部署，也是山西省有效转化煤电资源优势、推动产业结构调整、提升人民生活水平的现实需求。

    一场大的“布局”正在进行。电动汽车、甲醇汽车、燃气汽车三大产业基地的建设构想已经提出。如今，山西已在晋城市建成中国最大的煤层气抽采利用基地，这个城市超过9000辆汽车使用煤层气。到2018年，山西将实现全省域主干高速公路充电设施全覆盖。同时，在政策红利的促进下，山西从民间到厂商都充满期待。发展新能源汽车是实现能源安全、环境保护以及中国汽车工业跨越式、可持续发展的需要，前景必然广阔。

    六、燃气汽车发展中存在的问题

    1、思想保守，缺乏专业人员

    尽管燃气汽车的应用有很好的经济效益和社会生态效益，但是由于人们对新产品有观念的保守性和本能的排斥性，特别是对像燃气汽车这样有一定的技术密集度和防爆品质要求的产品，更是惟恐避之不及。因此就需要一批具备新型营销观念的专业人员去引导，去宣传，去服务。目前正是由于缺少这样的队伍，才致使人们对燃气汽车产品所产生的保守性观念没有解放，对燃气汽车潜意识的戒备心理没有消除。

    2、资金不足，缺乏配套设施

    由于各地政府和相关部门的重视不够，国内不少城市能用来支持发展燃气汽车的资金不足，特别是对于推广新产品这类风险投资行为，相应的风险战略眼光及风险对策思维尚不成熟，使资金筹措更是存在一定的难度。资金的限制使各种配套的基础设施、设备不能按规划的规模建设和购置。供气站更是由于政府投资能力及城市规划的制约，导致其布局不够合理，供气量不能及时满足需求。

    3、标准与技术规范不够完善

    现有加气站的设计技术规范（《城镇燃气设计规范》和《建筑防火规范》）在现代城市行不通，已经不能满足现代加气站建设的需要。再者，改装车也无现成的规范与标准。

    七、天然气汽车存在的问题及对策

    （一）存在问题

    尽管天然气汽车（NGV）在改善空气质量方面有着重要意义，近年来天然气汽车（NGV）技术也得到了前所未有的发展，从过去的常压天然气汽车发展到压缩天然气汽车（C N G V ）和液化天然气汽车（LNGV），但是天然气汽车（NGV）的全面推广和使用仍然有一定的难度，主要表现为以下几方面。

    1、技术方面

    在天然气汽车发展中，还有一些技术问题需待解决，其中最为突出的是发动机功率下降、发动机腐蚀与早期磨损、储气瓶和改装车的安全性问题。

    （1）发动机功率下降

    天然气汽车使用中的一个主要问题是发动机的功率比使用汽油时有明显下降。功率下降的结果，一方面导致汽车重载、爬坡或加速时动力不足，另一方面导致燃料消耗相对增加，并增加污染物排放量。天然气汽车功率下降的主要原因在于燃料本身的特性和发动机的构造。在燃料性质方面，汽油是液体燃料，而天然气是气体燃料。使用汽油时，液态汽油体积与进气体积相比几乎可以忽略不计，但用天然气作燃料时，燃料本身的体积在整个进气中占有较大比例，因此导致进入气缸的空气量减少，充气数下降，从而导致发动机功率下降。在发动机的构造方面，决定发动机功率的主要因素是发动机的压缩比，压缩比越大，热效率越高，有效功率就越大。因此发动机的压缩比还必须与燃料的抗爆性相适应。汽油的抗爆性决定了汽油机的压缩比不可能太大，但天然气的抗爆性很好，完全可以用压缩比较大的发动机，从而提高其功率。目前，天然气汽车多是改装的压缩天然气汽车（CNG），为两用燃料汽车，可以使用天然气，也可以使用汽油。为兼顾使用汽油的需要，压缩比提高有限。因此天然气高抗爆性的优越性并未得到充分发挥，导致发动机功率下降。

    （2）腐蚀与早期磨损

    当汽车以天然气汽车为燃料时，燃烧室部件明显腐蚀，气门、活塞环和气缸磨损严重，与汽油机相比，汽车大修期通常要缩短1/3～1/2。主要原因是由于天然气中含有微量硫化合物（硫化氢），引起气缸、气缸壁的腐蚀与磨损，使发动机动力下降，使用寿命缩短。

    （3）储气瓶占用空间大

    现在改装车的储气瓶都是安装在行李箱中，占用行李箱空间比较大，对于一些小车而言，储气瓶布置困难。同时，同等热值的压缩天然气（20MPa情况下）和汽油相比，其体积是汽油的4.5 倍，要保证相同的续驶里程，天然气汽车储气瓶的体积比汽车油箱就要大许多。而高压气瓶本身质量就比较大，增加了汽车的整备质量，限制了汽车的续驶里程。

    （4）改装车的安全性有问题

    全国各地相继发生天然气汽车在加注天然气过程中发生爆炸的事故。

    2、使用方面

    （1）加气站建设滞后

    加气难主要表现为站点少、位置分布不合理。导致加气站建设滞后的主要原因为：技术标准出台晚；气站建设涉及政府主管部门太多。据了解，一个加气站的审批和建设要经过近20个部门，审批手续复杂；城市土地紧张，规划困难；一次性投资大，资金短缺，短期内资金回收慢；油气站合建问题，在规范上和具体审批上，涉及安全问题，各地都非常慎重。

    （2）相关标准的缺失或滞后

    对于改装车的改装标准；改装后的汽车能耗标准和整车技术条件；从业人员的素质；改装后的车辆保险理赔；燃气汽车的维护和保养等方面的相关标准缺失或滞后。

    （二）对策

    针对天然气汽车发展过程中存在的一些问题以及我国的国情，解决方案应主要从以下2个方面着手。

    1、关键技术的突破

    （1）提高功率的措施

    提高充气系数

    充气系数下降是导致天然气汽车功率下降的重要原因。从理论上讲，提高充气系数是提高功率的一种途径。充气系数下降是由天然气本身的性质所决定的，从燃料方面显然无法解决这一问题，惟一的解决办法是采取进气增压措施。但进气增压无疑会加大发动机的体积和质量，在实施中存在一定难度。

    适当提高发动机压缩比

    天然气的辛烷值很高，抗爆性非常好，如果直接在汽油机上使用天然气，就不能充分利用天然气的这种优点，提高发动机功率。如果将发动机气缸盖减薄一部分，提高发动机的压缩比，就可以提高发动机的功率，在一定程度上弥补部分功率损失。这种方法是人们通常采用的一种方法。但是，考虑到目前大部分天然气汽车都是两用燃料汽车，发动机压缩比不可能提高太多，否则一旦换用汽油作燃料，有可能产生爆震。因此压缩比的提高有一定限度，应根据实际情况确定。

    使用天然气汽车发动机专用润滑油

    天然气是气体燃料，使用中不会出现发动机润滑油稀释现象，因此可以使用粘度较低的润滑油，这样可以减少粘度造成的功率损失，提高发动机的效率。同时，天然气汽车专用发动机润滑油可以有效防止气门、活塞环等燃烧室部件的腐蚀与磨损，防止气缸压力下降引起的功率损失。

    （2）减少腐蚀和磨损的措施

    天然气脱硫

    如前所述，天然气汽车发生腐蚀和早期磨损的根本原因是由于天然气中含有微量硫化氢。因此，对天然气进行脱硫处理是减少腐蚀和磨损的重要手段。但对天然气进行脱硫处理，也很难将硫化氢完全除去，因此，天然气对发动机的腐蚀是很难完全避免的。

    采用耐腐蚀材料

    采用抗硫化物腐蚀的金属材料制造发动机也是防止腐蚀的一个重要措施。但这种方法仅适用于新发动机的制造，对于现有发动机是无能为力的。

    使用专门的天然气汽车发动机润滑油

    使用天然气汽车发动机润滑油代替目前使用的汽油机润滑油是防止天然气汽车发动机腐蚀的有效措施，这种方法不但简便，而且不增加成本。天然气汽车发动机润滑油与汽油机润滑油相比具有较高的碱值，很强的酸中和能力。

    高压气瓶的研究

    合理地选择高压气瓶等重要设备的制造材料，采用优良的结构设计，正确地执行标准，实行严格的质量管理和工艺控制过程以及质量认证试验，认真执行运输、安装、检验和使用要求。

    2、 政策法规的支持

    （1）排放法规

    政府行为力度要进一步加大，刺激天然气汽车的推广和使用的一个主要因素就是政府所制定的排放法规。政府应尽快完成相关标准的制定和实施。

    （2）优惠政策

    发展天然气汽车还可以制定相应的优惠政策。

    对加气站的建设给予大力支持：加气站建设所需土地实行行政划拨供应，提高手续审批的效率，对于建站资金可以给予政府财政补贴或银行贷款，同时还可以给予税收优惠。对从事天然气汽车研究和生产的企业、科研院所、高校和个人给予扶持和奖励。对使用天然气汽车的的企业（如公交公司、出租车公司等）加大补贴力度，使之与燃油汽车形成差距，激励使用天然气汽车。对使用天然气汽车的个人可以给予减免养路费或贷款方面等优惠。对天然气汽车在城市内行使不予限制（例如对机动车行驶实行单双号限制）。采取一些强制手段，对一些政府和企事业单位用车强制规定必须保有一定比例的天然气汽车。

    （3）规范标准

    出台和完善目前改装天然气汽车的改装标准、改装操作规范、改装车的能耗标准、改装车的整车技术标准、改装厂的资格认证标准等。加强对天然气汽车改装厂、加气站的从业人员的素质和技能培养，出台相应的操作流程、规范要求。规范改装后的燃气汽车维修、保养以及一些注意事项等，对使用者和维修保养人员进行培训。改装汽车在事故后的理赔问题。针对目前保险公司对汽车改装部分在事故中遭受的损失多不予赔付。出台相应的措施，解决这一问题，免除使用者的担心。

    八、液化石油气汽车发展的建议

    1 、培训工作人员，提高服务质量

    LPGV产品的销售形态属于“完全新产品”（新型的供燃系统改装成套件），而使用形态为“不完全新产品”（定型产品的改装或改型），需要培训一批与之相匹配的专业的营销队伍来为其开拓市场。LPGV体系对安全度的要求很高，在每一环节的工作人员都需经过严格的系统培训，拿到资格证书后才能上岗；同时，工作人员应建立强烈的安全环保意识，每年要到培训机构进行确认和检查；除了掌握本岗位的技能外，工作人员还需进行其他环节的培训，了解整个体系的运作规律，最终完善自己的综合技能，提高对顾客的服务质量。

    2、引进先进技术，增加投资比重

    国外已经形成了7代成熟的LPGV产品技术。建议根据我国的实际情况，有条件的引进国外先进的LPGV生产、改装、维护等技术和加气站重要设备设施的生产、维护技术等，来提高国内LPGV的技术水平。同时，国家与政府要高度重视LPGV的研发工作，增加其投资比重，并通过减免税收和控制LPG价格来支持和鼓励企业对LPGV及其配套设施的投资，通过网络、电视、报纸等媒介做好LPGV的宣传工作，协调好企业与用户之间的利益关系，号召社会各界积极参与进来，共同为LPGV的应用和发展作出贡献。

    3、建立标准规范，形成行业网络

    对于改装车，建立规章、规定或暂行标准等；对于整车，逐步建立全国统一的LPGV行业标准和技术规范；对于加气站，需出台能适应不同情况的新的加气站设计规范。建议尽早形成统管全国LPGV产业的行政系统，成立全国性的LPGV行业组织，进而构建适合国情的LPGV市场机制，建立诸如“参赛”资格、“比赛”程序和“比赛”规则等之类的市场规则，完善供气站的城市布局和供气信息网络，以保证进入LPGV市场的产品性能和质量，维护用户的安全和利益，另一方面也便于逐步规范LPGV的市场竞争行为。