以天然氣(NG)為能源取代汽油、柴油燃料的天然氣汽車(NGV)，包括壓縮天然氣汽車（CNG）和液化天然氣汽車（LNG），自20世紀(jì)以來在世界范圍得到了普遍發(fā)展。這是因為，生態(tài)惡化和石油短缺已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點。環(huán)境污染則直接威脅著人們的健康和生存，使人類生存面臨著前所未有的挑戰(zhàn)；能源短缺將直接影響世界各國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，由此引起人們對石油資源長久性和依賴性的憂慮與擔(dān)心。
天然氣作為公認(rèn)的清潔能源，與煤炭、石油并列為世界能源的三大支柱。據(jù)研究資料顯示，世界已探明的石油儲量，按現(xiàn)在的消耗速度只能再支撐40～70年。而已經(jīng)探明的天然氣儲量，預(yù)計可以開采利用200年以上。
天然氣汽車的應(yīng)用與運(yùn)營之所以在世界各國獲得成功，除了資源豐富這一主要促進(jìn)因素之外，它還是一種優(yōu)良的綠色環(huán)保汽車燃料。同時，天然氣汽車的燃料消耗成本較低，通常比燃油汽車節(jié)約燃料費(fèi)50%左右。除此之外，通過加大供氣基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和隨車貯氣裝置的改善，天然氣汽車的運(yùn)行能力也不斷提高。社會普遍認(rèn)為，天然氣汽車是目前最具有推廣價值的低污染、低消耗的汽車。可以說，21世紀(jì)是天然氣汽車工業(yè)發(fā)展的一個重要方向，是天然氣汽車的新世紀(jì)。
一、天然氣汽車的普及情況與發(fā)展前景
1、世界天然氣汽車的普及情況。天然氣汽車以低排放、抑制溫室效應(yīng)和擺脫對石油的依賴這三大特性，正在世界范圍內(nèi)得到普及和推廣。截止到2006年2月的統(tǒng)計資料顯示，全世界共有486萬輛天然氣汽車。其中，位居世界第一位的是阿根廷，保有量為145.9萬輛；中國居世界第七位，保有量約9.7萬輛（見表1）。
世界天然氣汽車及加氣站的普及情況 表1
國 家 保有量（臺） CNG加氣站 國 家 保有量（臺） CNG加氣站
阿根廷 1,459,236 1,400 孟加拉 44,534 106
巴西 1,035,348 1,176 委內(nèi)瑞拉 44,146 149
巴基斯坦 870,000 828 俄羅斯 41,780 213
意大利 382,000 509 玻利維亞 38,855 63
印度 204,000 198 亞美尼亞 38,100 60
美國 130,000 1340 德國 33,000 647
中國 97,200 357 日本 25,000 289
伊朗 91,314 120 加拿大 20,505 222
烏克蘭 67,000 147 其他國家 114,324 883
埃及 63,135 95 合 計 4,859,477 8,892
哥倫比亞 60,000 90
近二十多年來，世界天然氣需求持續(xù)穩(wěn)定增長，平均增長率保持在2%。預(yù)計到2020年，天然氣在世界能源組成中的比重將會增加到30%。到21世紀(jì)中后期，天然氣在世界能源結(jié)構(gòu)中的比重將超過石油，成為世界第一大能源。
2、天然氣汽車在我國發(fā)展迅速。截至2004年底，我國正式確定的清潔汽車重點推廣應(yīng)用城市(地區(qū))有19個，燃?xì)馄嚤Ｓ辛繛?15000輛，其中使用壓縮天然氣的汽車已達(dá)97200輛。
從圖1可以看出，LPG（液化壓縮石油）汽車發(fā)展趨于平穩(wěn)。CNG車輛發(fā)展則呈平穩(wěn)增長勢頭。1999年CNG汽車占燃?xì)馄嚤壤秊?.3%，到2004年時CNG汽車占燃?xì)馄嚤壤秊檫_(dá)47%，幾乎占了整個燃?xì)馄嚨囊话�，天然氣汽車區(qū)域化發(fā)展模式已逐步形成。
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圖1
我國燃?xì)馄嚉v年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(單位：萬輛)
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表2為燃?xì)馄嚰凹託庹驹谖覈饕鞘械耐茝V情況（截至2004年底）。
燃?xì)馄嚰凹託庹局饕鞘型茝V情況(截至到2004年底) 表2
城市(地區(qū)) 燃?xì)馄?輛) 燃?xì)馄嚰託庹?座)
LPGV CNGV LPGV CNGV
北京市 32412 2089 69 27
上海市 39000 175 102 4
天津市 760 850 12 5
重慶市 － 18985 － 46
四川省 － 52461 － 185
海南省 515 1841 3 7
烏魯木齊 3777 5398 34 30
長春市 10092 200 36 2
西安市 － 10497 － 27
廣州市 7300 － 14 －
哈爾濱市 5789 － 27 －
濟(jì)南市 2400 1400 7 3
青島市 3506 － 17 －
銀川市 1436 264 6 4
廊坊市 － 1910 － 5
注：截至目前，北京天然氣公交車保有量已達(dá)3800輛。
可以預(yù)見，隨著國內(nèi)加氣站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的完善，天然氣汽車必將得到大力推廣，天然氣企業(yè)和天然氣汽車行業(yè)的市場空間將更為廣闊。
3、國內(nèi)天然氣汽車加氣站穩(wěn)定增長。從圖2可以看出，LPG汽車和CNG汽車加氣站均發(fā)展平穩(wěn)，相比而言CNG車輛加氣站增長速度更快些。
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圖2
我國燃?xì)饧託庹練v年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(單位：座)
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燃?xì)馄嚤Ｓ辛康脑黾蛹笆褂寐实奶岣邩O大的增加了汽車能源消耗的替代效益。據(jù)不完全統(tǒng)計，2004年度19個重點推廣應(yīng)用城市(地區(qū))的加氣站累計出售LPG34.8萬噸，CNG9.4億立方米，替代燃油達(dá)116萬噸，能源替代效益逐步顯現(xiàn)。
4、天然氣是國際公認(rèn)的潔凈能源。天然氣的主要成分是甲烷，燃燒后的主要生成物為二氧化碳和水，氧化硫（SOX）的排放為零。圖3為煤炭、石油、天然氣三者燃燒后的排放情況的對比。當(dāng)煤炭燃燒后二氧化碳（CO2）、氮氧化物（NOX）、氧化硫（SOX）的排放量為100時，天然氣燃燒后二氧化碳（CO2）的排放為60%；氮氧化物（NOX）的排放為40～60%；氧化硫（SOX）的排放為0。
近幾年來，我國汽車保有量增長較快，年增長率接近15%，汽車的污染問題在一些大城市已日趨嚴(yán)重。隨著經(jīng)濟(jì)的增長和人們生活水平的提高，汽車的需求量還會不斷擴(kuò)大，尾氣排放問題將越來越突出。我國政府對治理汽車污染十分重視，采取了一系列對策措施。從實際發(fā)展和使用情況來看，天然氣汽車可有效降低汽車排氣中的有害成分，是控制大氣污染的有效措施之一。
二、天然氣供應(yīng)與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整
1、世界天然氣探明儲量十分豐富。推廣和使用燃?xì)馄囎匀粫?lián)想到燃?xì)獾膬α颗c供應(yīng)狀況。圖4為近30年世界天然氣探明儲量示意圖。其中顯示，1970年天然氣儲量為石油儲量的50%；1985年上升至80%；到2000年則達(dá)到了石油儲量的103%，相當(dāng)于1400億噸石油。是十分客觀的21世紀(jì)的能源消耗對象，堪稱具有劃時代意義的重大發(fā)現(xiàn)。
根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)研所2000年提供的世界天然氣已探明儲量分布情況。其中，前蘇聯(lián)約占40%；中東約占35%。同資料還列出了未探明儲量的分布情況。其中顯示：包括亞洲、北美、非洲、中南美洲在內(nèi)的世界尚未探明的天然氣儲量與已探明的儲量基本相當(dāng)。如果繼續(xù)進(jìn)行資源開發(fā)的話，可能實現(xiàn)天然氣探明儲量翻一番。
2、中國開始大量進(jìn)口天然氣以替代煤炭和石油。中國第一個液化天然氣接收站將在廣東投產(chǎn)，這標(biāo)志中國將通過進(jìn)口清潔便宜的液化天然氣，改善能源結(jié)構(gòu)并解決大量石油替代。同時也表明液化天然氣市場正在迅速發(fā)展和不斷擴(kuò)大。在未來幾年內(nèi)將迅速達(dá)到2500萬噸/年以上。到2020年，按目前規(guī)劃的在建項目，中國至少要進(jìn)口6000萬噸/年液化天然氣，相當(dāng)于進(jìn)口8000萬噸的石油，可以大量替代煤炭和石油。需要補(bǔ)充說明的的是，液化天然氣的海上運(yùn)輸，已經(jīng)可以象使用輪船運(yùn)送石油一樣方便。加之前蘇聯(lián)諸國家天然氣資源又十分豐富，中國同這些友好國家確立的管道輸送（進(jìn)口）計劃正在有步驟的實施。
3、推廣使用天然氣汽車有利于改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。我國以天然氣替代石油具有巨大的現(xiàn)實發(fā)展空間。預(yù)計到2010年，天然氣在我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重，將由目前的2%提高到8%左右。以汽車燃料消耗為例，2005年我國汽車保有量達(dá)3800萬輛（其中私車1300萬輛），并以每年近9%的速度持續(xù)增長。到2010年，汽車保有量預(yù)計可達(dá)5800萬輛（其中私車3200萬輛）；到2020年將突破11000萬輛（其中私車7200萬輛）。目前，全國汽車年耗油量約11000萬噸，占石油消耗量的40%。如果將20%的汽車改為CNG燃料，每年耗用天然氣約242億立方米，可替代原油2200萬噸，占我國目前石油年消耗量的7.5%，占年石油進(jìn)口量的22%，對國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略貢獻(xiàn)巨大。
我國也是天然氣資源比較豐富的國家，氣層資源蘊(yùn)藏量為38萬億立方米，已探明的儲量為1.52萬億立方米。儲量集中的西部地區(qū)，天然氣價格相對燃油價格具有較大優(yōu)勢，這些都十分有利于我國天然氣汽車的快速發(fā)展。
4、世界天然氣市場仍然是供大于求。盡管這兩年液化天然氣價格也在大幅上漲，但是上漲的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于石油。中海油公司第一期為廣東簽的液化天然氣是20美元/桶，每年370萬噸，25年之內(nèi)價格基本不變。根據(jù)種種理由推斷，即使10年以后天然氣也會比較便宜。即便天然氣隨著油價價格浮動，但石油價格每漲1塊錢，天然氣價格的上漲幅度大概也只相當(dāng)于油價上漲幅度的20％。
各國政府和企業(yè)對未來天然氣供應(yīng)同樣持樂觀態(tài)度。以德國為例，2003年國內(nèi)生產(chǎn)的天然氣占消費(fèi)總量的20%，其余80%分別依靠進(jìn)口來滿足，并不擔(dān)心國家天然氣安全供應(yīng)問題。主要措施是，與歐洲天然氣生產(chǎn)國建立長期合作關(guān)系，在天然氣管網(wǎng)建設(shè)中聯(lián)合投入了大量人力、物力和資金，為天然氣多渠道進(jìn)口奠定了堅實的設(shè)施基礎(chǔ)。加之德國多家大型生產(chǎn)企業(yè)和進(jìn)口公司，與國外主要天然氣生產(chǎn)企業(yè)分別簽訂的是長期"照付不議"合同等，為未來穩(wěn)定供氣提供了有利保障。這些做法，同樣也值得我們國家借鑒。
三、促進(jìn)天然氣汽車發(fā)展的對策措施
1、改善車用天然氣的供應(yīng)能力。天然氣汽車在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展的一個主要推動力，是能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和環(huán)境保護(hù)的壓力。許多發(fā)達(dá)國家的政府為了保護(hù)環(huán)境，制定各種優(yōu)惠政策鼓勵發(fā)展燃?xì)馄�。在這些國家，天然氣供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成（表2）。其中，日本3000公里（基地17個）；英國1.8萬公里；法國3.4萬公里；德國5.7萬公里；美國則是41萬公里。
世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國家天然氣管道建設(shè)情況 表2
日本 美國 英國 法國 德國
輸送管道 3 409 18 34 57
配送管道 209 1,578 149 149 288
（單位：千公里）
在過去的二十多年中，我國城市天然氣供應(yīng)量有較大的增長，進(jìn)口天然氣的規(guī)劃與建設(shè)項目也陸續(xù)完成，這些都為燃?xì)馄嚨陌l(fā)展提供了良好機(jī)遇。但是，我國是以煤為主要能源的國家，煤炭在我國的一次能源中的比例為77%，而天然氣只占2%。并且我國還沒有完全實現(xiàn)燃?xì)饣�，天然氣供�?yīng)只是在某些省份，國產(chǎn)的液化石油氣還不能滿足燃?xì)馄嚨囊�。天然氣和�?yōu)質(zhì)液化石油氣的充足供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，畢竟是燃?xì)馄嚨靡园l(fā)展的一個重要條件。因此，我國天然氣汽車的發(fā)展受到資源供應(yīng)能力的影響不小。
2、加快天然氣汽車關(guān)鍵技術(shù)的研究。
其中主要包括：
1）電子控制技術(shù)。將先進(jìn)的電子控制燃料噴射技術(shù)應(yīng)用于天然氣發(fā)動機(jī)，以便根據(jù)發(fā)動機(jī)的溫度、負(fù)荷、轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵參數(shù)，對天然氣供給、混合氣濃度、點火正時等進(jìn)行精確控制，以提高發(fā)動機(jī)的功率和降低排氣污染。
2）空燃比控制和優(yōu)化燃燒技術(shù)。空燃比控制在電子控制燃料噴射發(fā)動機(jī)的應(yīng)用效果非常好，它通過監(jiān)控發(fā)動機(jī)排放狀態(tài)實時調(diào)節(jié)空然比，并通過高能、精確點火等自動協(xié)調(diào)優(yōu)化方式，由此實現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)性和排放性。
3）先進(jìn)的后處理技術(shù)。由于歐Ⅲ排放法規(guī)，不僅要求限制天然氣發(fā)動機(jī)非甲烷碳?xì)?NMHC)的排放，而且還要求控制總碳?xì)渑欧?THC)。先進(jìn)的氧化型后處理技術(shù)，如何成功地運(yùn)用于天然氣發(fā)動機(jī)也成為關(guān)鍵技術(shù)之一。更何況天然氣發(fā)動機(jī)在攻克歐Ⅲ之后又面臨歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)的挑戰(zhàn)。
4）動力性能改善技術(shù)。根據(jù)天然氣的特性設(shè)計發(fā)動機(jī)參數(shù)，有利于改善發(fā)動機(jī)的動力性。使用天然氣作為燃料的發(fā)動機(jī)，由于比汽油混合氣的熱值低，其動力性通常會有所下降。所以，將進(jìn)氣增壓中冷、電控燃料噴射、高能電子點火等先進(jìn)技術(shù)合理嫁接，可以有效地改善發(fā)動機(jī)的性能。美國和日本等國家的成功經(jīng)驗表明，進(jìn)行深入開發(fā)的技術(shù)潛力仍然很大。
5）零部件的可靠性、先進(jìn)性的研發(fā)。使用天然氣作燃料的發(fā)動機(jī)，對相關(guān)零件有些特殊要求，提高其可靠性和使用壽命自然成為技術(shù)攻關(guān)的課題。此外，研制貯存量大、耐高壓、質(zhì)量輕的車載復(fù)合氣瓶，也是一個必須解決的關(guān)鍵技術(shù)。目前使用的貯氣瓶體積大、容重比低，不利于提高天然氣汽車的續(xù)駛里程和承載能力。
3、政府應(yīng)加大對天然氣管網(wǎng)和加氣站建設(shè)的投入。影響天然氣汽車發(fā)展的另一個重要的因素是加氣站的建設(shè)。目前，加氣站的建設(shè)從資金投入、規(guī)劃布局到安全管制，都不同程度地存在諸多問題。以某一城市的實際情況為例，建設(shè)一座150～200輛公交車的天然氣加氣（子）站，需要投資約1000萬元（注：設(shè)備為進(jìn)口但不包括征地費(fèi)）。但是已經(jīng)建成的30多個加氣站大部分由政府出資興建�？梢�，若在國內(nèi)各大城市推廣天然汽車的應(yīng)用，建立的輸送管道和加氣站的任務(wù)相當(dāng)艱巨。如果向公路沿線普及，遇到的資金缺口則更大。顯然，缺乏政府在資金和政策方面得支持，天然氣汽車的發(fā)展將舉步維艱。
在規(guī)劃布局和安全管制方面遇到阻力更大。許多城市只允許在市區(qū)建加油站但絕對禁止建設(shè)加氣站，這給公交企業(yè)和汽車用戶帶來很大不便。為找加氣站而長途跋涉地空駛是司空見慣的事。有專家指出：象這種情況在國外根本就不存在，中國與國外許多國家不同，的確存在與國際接軌的問題。
4、鼓勵發(fā)展天然氣公共汽車，政府在政策和資金上給予必要的支持。鑒于天氣汽車的節(jié)能環(huán)保效益顯著，各國政府都在價格、稅收、投資等方面給予政策傾斜。目前，國內(nèi)有關(guān)城市相繼出臺的一些鼓勵發(fā)展天然氣汽車的優(yōu)惠政策，如：對采購歐Ⅲ排放的車輛給予財政補(bǔ)貼等做法成效顯著，建議城市主管部門給予支持。
四、結(jié)束語
天然氣汽車的發(fā)展是一項利國利民的好事，隨著材料技術(shù)以及電子技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，天然氣燃料的優(yōu)勢將會被大力開發(fā)和利用。建設(shè)部等六部委下發(fā)的《關(guān)于優(yōu)先發(fā)展城市公共交通的意見》，對推動節(jié)能、環(huán)保公交車的發(fā)展起了重要作用。一些專家認(rèn)為，再過大約10～20年的時間，具有綠色環(huán)保汽車的總量排序依次為天然氣汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車。我們有理由相信，在全社會的共同努力之下，帶有"綠色環(huán)?quot;標(biāo)志的天然氣汽
車，必將成為21世紀(jì)汽車工業(yè)的新寵！
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