彭紅濤
石油短缺和生態惡化是21世紀人類麵臨(lin) 的主要問題，能源的短缺將直接影響各國經濟的持續發展，而環境汙染則直接威脅著人類的健康和生存。天然氣是當今世界能源的重要組成部分，它與(yu) 煤炭、石油並列為(wei) 世界能源的三大支柱。據研究資料顯示，世界已探明的石油儲(chu) 量，按汽車現在消耗的速度，還能支撐40-70年。而已探明的天然氣儲(chu) 量，預計可以開采200年。從(cong) 這個(ge) 意義(yi) 上講，天然氣汽車是21世紀汽車工業(ye) 發展的一個(ge) 重要方向。
一、天然氣汽車的發展現狀
近二十多年來，世界天然氣需求持續穩定增長，平均增長率保持在2%，專(zhuan) 家預計2020年其在世界能源組成中的比重將會(hui) 增加到30%。21世紀天然氣在世界能源結構中的比重將超過石油，成為(wei) 世界第一大能源，21世紀將是一個(ge) 天然氣世紀。
天然氣是一種潔淨的能源，主要成分是甲烷，燃燒後的主要生成物為(wei) 二氧化碳和水，其產(chan) 生的溫室氣體(ti) 隻有煤炭的1／2，是石油的2／3。天然氣汽車則是以天然氣作為(wei) 燃料的汽車，按照天然氣的化學成分和形態，可分為(wei) 壓縮天然氣(CNG)汽車、液化天然氣(LNG)汽車和液化石油氣(LPG)汽車3種。近年來，天然氣汽車在全球發展很快，在應用與(yu) 運營方麵比較成功。天然氣汽車是一種理想的低汙染車，與(yu) 汽油汽車相比，它的尾氣排放中CO下降約90%，HC下降約50%，NOx下降約30%，S02下降約70%，CO2下降約23%，微粒排放可降低約40%，鉛化物可降低100%。可見天然氣對環境造成的汙染遠遠小於(yu) 石油和煤炭，是一種優(you) 良的汽車發動機綠色代用燃料。同時，天然氣汽車的使用成本較低，比燃油汽車節約燃料費約50%。此外，與(yu) 電動汽車相比，天然氣汽車的續駛裏程長。有關(guan) 專(zhuan) 家認為(wei) 天然氣汽車是目前最具有推廣價(jia) 值的低汙染汽車，尤其適合於(yu) 城市公共交通和出租汽車使用。目前，它已在世界上得到廣泛應用。
根據最新資料顯示，全世界約有四百萬(wan) 輛天然氣汽車，其中中國約有九萬(wan) 七千多輛天然氣汽車。目前，世界上有六七十個(ge) 國家在進行壓縮天然氣的研發和使用，全世界約有三百六十七萬(wan) 多輛汽車使用壓縮天然氣作為(wei) 動力。中國使用壓縮天然氣的汽車約有九萬(wan) 輛，主要分布在四川、陝西等西部地區。其中，四川省使用壓縮天然氣的汽車最多，達到四萬(wan) 八千輛，加氣站也有一百八十多個(ge) 。上海有四百餘(yu) 輛CNG公交大客車投入使用。可以預見，隨著國內(nei) 其他城市供氣係統和全國範圍內(nei) 的加氣站網絡建設的完善，天然氣汽車必將得到大力推廣，天然氣企業(ye) 和天然氣汽車行業(ye) 的市場空間極為(wei) 廣闊。
二、天然氣汽車存在的問題
用天然氣作為(wei) 汽車動力有很多優(you) 勢，如汙染少，燃料經濟性好、價(jia) 格低等。但由於(yu) 它與(yu) 汽柴油在燃燒特性和儲(chu) 存方麵有所不同，因而在天然氣車的開發和應用中，存在如下問題。
動力性較低。燃用天然氣與(yu) 汽油相比，混合氣的熱值低(天然氣／空氣混合氣熱值為(wei) 3.36MJ／m3，汽油／空氣混合氣熱值為(wei) 3.82MJ／m3)，進氣(空氣)量少，分子變更係數少，動力性約下降20%。
供氣體(ti) 係建設有難度。天然氣汽車在國內(nei) 大城市推廣應用，必須建立相應的加氣站及為(wei) 加氣站輸送天然氣的管道，這涉及到城市建設規劃、經費投入和環境安全等諸多因素。而且建加氣站的費用相當高，需500－1000萬(wan) 元人民幣，甚至更多。這個(ge) 問題在一定程度上已經成為(wei) 一些地區發展天然氣汽車的瓶頸。
貯氣瓶占用空間較大，攜帶不便。1m3常壓天然氣裝入20MPa的貯氣瓶中，約占5L容量。而與(yu) 之等熱量的汽油(0.81kg)隻占1.1L容積，CNG所占容積等於(yu) 汽油的4.5倍(容積係數等於(yu) 4.47)。要保證相同的續駛裏程，天然氣汽車貯氣瓶的體(ti) 積比汽車油箱就要大許多，相對降低了車輛的承載能力。貯氣瓶在壓力下的攜帶，技術上不是難題，但畢竟不如汽油和柴油方便。而且氣瓶貯氣量直接關(guan) 係到行駛的裏程。
汽車用戶的初始投資較大。天然氣汽車的一些部件如貯氣瓶、安全閥等，要求嚴(yan) 格，成本較高。此外，尚未形成規模效益，使得它們(men) 的造價(jia) 下降受限。對於(yu) 目前采用的兩(liang) 用燃料車，則要在原車上另加一套價(jia) 值數千元到數萬(wan) 元不等的天然氣供氣係統。
三、發展我國天然氣汽車的對策
1.加快天然氣發動機關(guan) 鍵技術的研究
電子控製技術。應用先進的電控技術對天然氣發動機的燃料供給、點火定時等進行精確控製，是實現天然氣汽車發動機高效率、低汙染燃燒的關(guan) 鍵之一。電控係統主要包括電控單元、傳(chuan) 感器和執行機構等。
空燃比控製技術。為(wei) 協調發動機排放(NO／HC)、氣耗率和可靠性(排溫)，空燃比在整個(ge) 萬(wan) 有特性圖上的快速與(yu) 精細控製是關(guan) 鍵。
優(you) 化燃燒技術。發動機燃燒技術和高能點火技術及其協調優(you) 化是實現最佳性能的必要條件。
先進的後處理技術。由於(yu) 歐Ⅲ排放法規不僅(jin) 要求限製天然氣發動機的非甲烷碳氫(NMHC)而且要求控製總碳氫排放(THC)，先進的氧化型後處理技術就成為(wei) 關(guan) 鍵技術之一。
2.改善供氣能力，加快加氣站基礎設施的建設
利用"西氣東(dong) 輸"和進口天然氣的管網建設在沿線和周邊城市改善供氣能力，為(wei) 大力發展天然氣汽車提供必要條件。影響天然汽車發展的一個(ge) 重要的因素是加氣站的建設。發展天然氣必須有大量適用的加氣站網點作保障。天然氣汽車的發展要有計劃有步驟的作好發展規劃，逐步實施。各大城市，特別是有條件建設的城市應將天然氣汽車加氣站的建設列入城市的發展規劃中，並盡早投入經費建立天然氣的供氣係統。
3.貯氣瓶的研製
研製儲(chu) 存量大、耐高壓、輕質的車載複合氣瓶已是一個(ge) 必須解決(jue) 的重要關(guan) 鍵技術。這方麵國外已經成功地研製並生產(chan) 了壓力大於(yu) 25MPa的複合材料氣瓶，且其P／V(質量／容積)僅(jin) 為(wei) 0.6。我國應盡快開展這方麵的研製工作。
4.政府政策的支持
政府的經濟政策是影響燃氣汽車發展的一個(ge) 最重要因素。許多發達國家的政府為(wei) 了保護環境，在價(jia) 格，稅收，投資，補貼等方麵製定優(you) 惠措施，積極鼓勵燃氣汽車的發展。我國政府應結合實際情況，積極發揮引導、支撐和排障的作用，如在法律方麵予以保障，在燃氣汽車生產(chan) 、改裝、零部件生產(chan) 、加氣站建設、燃氣汽車購買(mai) 和使用等環節給予稅收、資金等方麵的優(you) 惠政策。例如上海市政府對新增天然氣公交車進行補貼，政府投資進行加氣站建設，由委托企業(ye) 經營等，都是行之有效的措施。目前我國正在進行燃油稅改革，實行稅改後，燃油價(jia) 格將上升，對燃氣汽車的發展具有重要的促進作用。
隨著材料技術以及電子技術的不斷發展和廣泛應用，天然氣燃料的優(you) 勢將會(hui) 大力被開發和利用。從(cong) 長遠來看，天然氣將會(hui) 成為(wei) 最有前途的車用"低汙染燃料"。因此，發展天然氣汽車對解決(jue) 環境問題和能源問題都具有十分重大的現實意義(yi) 。
