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。截止到目前，僅亞太地區(qū)就擁有495萬輛天然氣汽車。其中，位居第一位的巴基斯坦保有量為200萬輛；中國第四位，保有量約40萬輛（見表1）。

表1：亞太地區(qū)天然氣汽車及加氣站的普及情況            

 
　　
   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。2001年以來，國內(nèi)CNG汽車快速發(fā)展；

至2008年底，20個天然氣汽車重點推廣城市CNG汽車30萬輛，全國近50萬輛。汽車用天然氣增長迅猛，2002年4.0億立方米，2004年9.2億立方米，2005年15億立方米，2006年19.2億立方米，2007年24.5億立方米，2008年27億立方米。在氣源附近的城市如如四川、重慶、烏魯木齊、西安、海南、銀川和蘭州等地，公交出租氣化率達到90%以上。

    從圖一可以看出，LPG汽車基本保持穩(wěn)定甚至有所下降，而CNG汽車則保持了快速發(fā)展。

 
   圖1  我國燃氣汽車歷年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(單位：輛)

   表2為燃氣汽車及加氣站在我國主要城市的推廣情況（截至2004年底）。

   注：截至目前，北京天然氣公交車保有量已達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。

   燃氣汽車保有量的增加及使用率的提高極大的增加了汽車能源消耗的替代效益。截止到2008年底，中國已有80余個城市擁有了加氣設(shè)施，加氣站數(shù)超過780個。天然氣市場逐步走向成熟，基本形成八大區(qū)域性市場。

 
   圖2  我國天然氣市場分布圖

   目前，除西藏自治區(qū)未利用天然氣外，其余30個省份都有不同程度的應(yīng)用。其中廣東已利用廣東進口的LNG；廣西部分利用北海氣及小型LNG；江西、福建利用小型LNG；其它省市均不同程度的利用油田氣和管道氣。2008年，中國天然氣消費達到784億立方米，占能源消費的比重已從2002年的2.1%增長到3.3%。

   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)濟的增長和人們生活水平的提高，汽車的需求量還會不斷擴大，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。

 
   圖3 三種燃料燃燒后的排放情況的比較

   二、天然氣供應(yīng)與能源消費結(jié)構(gòu)調(diào)整

   1、世界天然氣探明儲量十分豐富。推廣和使用燃氣汽車自然會聯(lián)想到燃氣的儲量與供應(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)。

 
圖4  已探明的世界天然氣儲量

   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)展和不斷擴大。在未來幾年內(nèi)將迅速達到2500萬噸/年以上。到2020年，按目前規(guī)劃的在建項目，中國至少要進口6000萬噸/年液化天然氣，相當(dāng)于進口8000萬噸的石油，可以大量替代煤炭和石油。需要補充說明的的是，液化天然氣的海上運輸，已經(jīng)可以象使用輪船運送石油一樣方便。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2015年，天然氣在我國能源消費結(jié)構(gòu)中的比重，將由目前的3.3%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3800萬輛（其中私車1300萬輛），并以每年近9%的速度持續(xù)增長。預(yù)計到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%，占年石油進口量的22%，對國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略貢獻巨大。

   我國也是天然氣資源比較豐富的國家，氣層資源蘊藏量為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，但是上漲的幅度遠遠低于石油。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)的天然氣占消費總量的20%，其余80%分別依靠進口來滿足，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)境保護的壓力。許多發(fā)達國家的政府為了保護環(huán)境，制定各種優(yōu)惠政策鼓勵發(fā)展燃氣汽車。在這些國家，天然氣供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成。

 
圖5：中國LNG接收站分布圖

   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，這些都為燃氣汽車的發(fā)展提供了良好機遇。從圖5可以看出，我國沿海主要城市已建成或正在建設(shè)中的LNG接收站已形成規(guī)模，而內(nèi)陸的省份通過國家的西氣東輸、川氣東送、陜汽進京及煤層氣等的建設(shè)，天然氣的供應(yīng)瓶頸已基本解決。

   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)。將先進的電子控制燃料噴射技術(shù)應(yīng)用于天然氣發(fā)動機，以便根據(jù)發(fā)動機的溫度、負荷、轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵參數(shù)，對天然氣供給、混合氣濃度、點火正時等進行精確控制，以提高發(fā)動機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)動機的應(yīng)用效果非常好，它通過監(jiān)控發(fā)動機排放狀態(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)濟性和排放性。

   3）先進的后處理技術(shù)。由于歐IV排放法規(guī)，不僅要求限制天然氣發(fā)動機非甲烷碳氫(NMHC)的排放，而且還要求控制總碳氫排放(THC)。先進的氧化型后處理技術(shù)，如何成功地運用于天然氣發(fā)動機也成為關(guān)鍵技術(shù)之一。

   4）動力性能改善技術(shù)。根據(jù)天然氣的特性設(shè)計發(fā)動機參數(shù)，有利于改善發(fā)動機的動力性。使用天然氣作為燃料的發(fā)動機，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，將進氣增壓中冷、電控燃料噴射、高能電子點火等先進技術(shù)合理嫁接，可以有效地改善發(fā)動機的性能。美國和日本等國家的成功經(jīng)驗表明，進行深入開發(fā)的技術(shù)潛力仍然很大。

   5）零部件的可靠性、先進性的研發(fā)。使用天然氣作燃料的發(fā)動機，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、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)保”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！