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杨再舜汽车博客

中国汽车市场产品研究

 
 
 

日志

 
 

已轮天然气汽车崛起时  

2016-03-14 19:10:18|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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已轮天然气汽车崛起时

 

          据2016年3月8日“河南日报”报导,3月6日,全国人大代表、河南天伦集团董事长张瀛岑呼吁:“开辟绿色通道,推广使用天然气货车。天然气大货车清洁环保,对改善空气质量很有帮助。”

     他说,根据环保部发布的《2015年中国机动车污染防治年报》,机动车污染已成为我国空气污染的重要来源,是造成灰霾、光化学烟雾污染的重要原因。目前全国以柴油为燃料的重型货车保有量600多万辆,一辆重型货车所产生的污染约等于100辆小轿车。货车污染危害,决不能轻视。 “液化天然气更加清洁环保,是柴油的理想替代燃料。”张瀛岑说,“眼下,受车价高、加气站布点少等影响,天然气大货车一直没有推广开来。”为此他建议:“国家财政应像扶持电动汽车一样,对天然气大货车和其他类型的天然气汽车予以补贴,同时简化加气站审批程序,促使加气站网络布局更加合理、完善……”

       A、传统燃油汽车已处于“红海”末路

         随着世界经济的飞速发展,汽车保有量的急剧增加,全球石油资源终将面临枯竭,对于石油资源竞争更加激烈。此外,我国的石油资源可供开采量也不足30年时间,因此石油资源已经成为我国的不可再生的战略资源。

         我国在1993年之前是石油出口国,之后开始成为净进口国,且石油进口依存度逐年攀升。2009年进口依存度53.5%,首次突破50%的国际公认警戒线。2010年进口依存度56.7%,2012年达到近60%,超过美国,形势极其严峻。目前,我国石油对外依存度已接近70%,尽管当前国际原油价格持续下跌,但成品油税率却在不断地持续狂飙,完全抵消和超过了此前的出厂成品油价格,国民并没有从国际油价暴跌中获得“红利”,而继续是品质差的高价油。

         预计到2020年中国汽车保有量将超过2亿辆规模,按目前汽车单车燃油消耗量水平,汽车消耗的石油总量将达4.4亿吨,如不采取强有力的节油措施,石油供应将难以为继。与此同时所带来的能源安全和环境问题将更加突出,人类居住的这个小小的蓝色星球,未来是难以承受住中国这个泱泱汽车大国的崛起。中国的环境空间、交通设施、石油资源能容纳能够“养活”2亿辆汽车吗?2亿辆汽车将使中国人无法生存,完全挤压完全部中国人的生存空间。况且在当今国际舞台上,石油领域的竞争超出了纯商业的范围,已成为大国之间经济、军事、政治斗争的搏弈之利器。

         目前,我国石油大量依赖进口,其进口原油已经占到七成左右,如果一旦发生局部战争或天灾人祸,那后果不堪设想。因此,寻找可替代的新能源就成为我国一项国策和重大的历史使命,尤其是改变汽车能源结构,发展新能源汽车是国民经济可持续发展需要,也是国家节能减排、减少污染的需要。其中单位GDP排放作为约束性指标已经纳入到国民经济和社会发展中长期规划求,这是一种在战略上的考量。

        汽车发明以来的百年以来,虽给人们带来了极大的便利,对人类社会发展作出了巨大贡献,但同时消耗大量不可再生的资源---石油,汽车在使用过程中不断排出大量有毒有害气体,而对人类生存环境造成较大的危害,成为城市污染的主要污染源之一。

        我国商用车油耗分别比日、欧同类汽车高近20%。此外,我国商用车生产企业普遍在与油耗密切相关的发动机燃烧技术、电控技术、整车轻量化技术、高压燃油供给系统、多挡位变速箱等核心技术、核心部件的掌握等方面与发达国家存在不同程度的差距。

        如果从节能减排上看:一辆燃油重型卡车的油耗是一辆家用轿车几十倍,如工程车辆基本上油耗都在50升左右,牵引车百公里油耗大概在30升以上,而轿车油耗按 照国家对其油耗第三阶段限值要求要在6升以下。从年行驶里程来看,很多家用车年行驶里程也就一两万公里,但对于重型卡车来说最基本的行驶里程都要达到15-30万公里,而对于长途物流公司来说,30万公里甚至只是一个基础额,目前已经开始挑战年均40-50万公里的行驶里程,一辆重卡的综合污染和排放一年下来能抵百辆左右轿车的PM2.5等等种类排污量。

        据不完全统计,我国重型卡车的保有量约500万辆左右(包括不上牌和黄标车淘而不汰的车辆),其一年的排污量远超现有乘用车总体排污量水平。因此,在节能减排上绝对不能忽视商用车,特别是重型卡车,虽然它相对量比较小,但带来的绝对空气污染影响非常大。重型卡车的新能源发展之路应更加贴近目前的技术及能源状况,特别是国家对其在政策上亟待扶持与支持力度。

       B、新能源天然气汽车前景“蓝海一片”

        正如人类发展历史所公认的,“没有任何一种能源是不可替代的”,在石油资源日趋匮乏的今天,中国汽车人也在不断的摸索一种新的能源替代品,寻求改变能源结构,采用低公害的汽车代用燃料的途径。如天然气资源将成为主导主要清洁燃料能源,并可能在21世纪天然气在世界能源机构中的比重将会超过石油,成为世界第一大能源。

        从上世纪30年代起,世界天然气汽车发展已有80多年的历史,特别是进入本世纪以来,天然气汽车的技术发展已趋于成熟,其先进的电子技术和机械制造技术的日臻完美,进而使天然气汽车的安全性和控制性能得到完全保证,续驶里程由初始50-70公里提高到400-500公里或以上。

        据石油巨头埃克森美孚预测,2030年前后,天然气将超过煤炭成为世界第二大能源,将超过石油成为世界第一大能源。21世纪将成为天然气的世纪。天然气的未来将越来越光明,满足全球26%的需求,而石油不过是32%。

        我国天然气和液化石油气资源储备较为丰富,采储量位居世界第十五位,其中常规天然气资源量约为55万亿m3,,其中陆地储量接近40万立方米,已探明的资源储量为2.0万亿m3,约为资源量的10%,可采300年左右。具备发展天然气汽车的基本条件。中国陆地和近海海域有近120个含油气盆地常规天然气远景资源量达60万亿立方米,这些资源主要集中在塔里木、鄂尔多斯、四川、云贵、东海以及柴达木等十多个含油气盆地,占全国总量的80%以上。此外,我国青藏高原的天然气水合物(可燃冰)就有350亿吨标准油,页岩气100万亿立方米。再加上低渗透气100万亿立方米、常规天然气38万亿立方米、煤层气36.8亿立方米,如此丰富的天然气可采储量,足够支撑起中国150年到200年的经济发展与文明进程。虽然我国天然气储量丰富,但其使用效率与国际水平存在很大差距,利用率只有5%,具有提升空间。

        2020年中国天然气供应量(含进口天然气在内)达到3000亿立方米,天然气在一次能源消费结构中的比重提高到9%。常规天然气累计新增探明地质储量6.5万亿立方米,气层气产量1990亿立方米;非常规天然气产量达到300亿,引进管道和LNG天然气700亿立方米左右;全国天然气管道里程数超过6万公里以上。

         2020年天然气工业战略布局:建设形成西北、西南、东北和海域四大天然气供应基地,国内天然气产量稳定增加;中亚、中缅管道平稳运行,LNG引进规模稳步扩大;建成西气东输三线、西气东输四线、中俄进口天然气管道,煤层气管道进一步发展;天然气调峰能力不断加强,天然气工业进入持续稳定发展阶段。

        2030年,中国天然气供应量达到6000亿立方米,天然气在一次能源消费结构中的比重提高到12%。国内常规天然气累计探明地质储量13万亿立方米,气层气产量2400亿立方米;非常规天然气产量达到1000亿立方米,成为重要战略接替资源;引进管道和LNG天然气进一步增加到900亿立方米左右。

         2030年天然气工业战略布局:西北、西南、东北和海域四大天然气供应基地进一步发展;国内天然气开发进入稳定发展阶段;LNG引进规模稳步提高;海底输气管道、煤层气管道进一步系统化;东北、华北、长江中下游、中南地下储气库群基本形成,天然气工业发展进入成熟阶段。

         2050年,中国天然气供应量达到7000亿立方米,天然气在一次能源消费结构中的比重提高到15%。国内常规天然气累计新增探明地质储量23.5万亿立方米,气层气产量保持稳定。非常规天然气产量进一步增加。

        2050年全国天然气管道里程数达到10万公里,形成以西气东输管线、陕京管线、川气出川管线、进口天然气管道和沿海管道为主线格局,以及东北、华北、长江中下游储气库群和珠江三角洲LNG 地下储气库群的调峰及储备系统。构建横跨东西、贯穿南北的全国性天然气大官网,配套建设LNG接收站及区域性储气库群,是实现供气多元化、输配网络化、运行安全化、消费便利化的基本条件。毋庸置疑,我国未来能源汽车的发展方向---天然气是大势所趋 。 

       C天然气燃料汽车之优势

        众所周知,常规燃油卡车以柴油为燃料源,产物除水和二氧化碳外,还有大量的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物等几十种有毒有害物质,一辆燃油黄标重型卡车的废气排放量抵过百辆轿车,卡车是排污大户毫无疑义。

         天然气燃料汽车的最大优势是:以气体发动机为动力源,与汽油、柴油及其它代用燃料相比,天然气汽车颗粒物排放几乎为零,Nox、CO和HC的排放也显著降低,其主要排放污染物明显低于柴油/汽油汽车,其燃烧产物主要为水和二氧化碳,不含硫化物和铅,天然气汽车具有辛烷值高、抗爆性能好,能够燃烧完全,不产生积碳,不稀释润滑油,对发动机损耗小,能有效延长发动机寿命有利保护环境。采用比常规柴油廉价的天然气为燃料,可节省燃料成本35-40%,经济性远高于常规燃油卡车。与此同时,同比柴油车的尾气排放,天然气尾气中HC含量能降低70%、CO含量降低了95%、NOx含量降低了42%、尤其是柴油车特有的固体颗粒物含量几乎降低了100%,是目前最清洁无污染的货真价实的新能源汽车,所以天然气汽车在改善空气质量方面有着重要意义。

        此外,天然气为高燃点的轻量气体,在正常温度和压力下,危险性比汽油小。尤其是天然气汽车冷启动性能好,运行平稳,抗冻性方面具有明显优势,且维修费用低(约为常规燃料车50%),且运行操作简单方便,噪音也比燃油汽车降低40%,而且燃气发动机使用寿命要比燃油发动机更长。此外,天然气汽车气瓶重量和加气站的体积大为减少的同时,给汽车加注天然气同加注汽油柴油一样方便,快速充气仅需5-10分钟,与加油的时间差不多。由于天然气汽车在排放方面具有明显的优越性,以其先天灵活性、运输便利性等优势被广泛运用与各行各业,逐渐成为主要动力能源。

        据不完全统计:目前,中国大约有近百家汽车制造企业生产天然气汽车整车,约有500个左右车型(含底盘)获得产品公告,天然气汽车发动机有几种机型,功率覆盖50-500千瓦。其中车用气瓶已形成了全系列设计和生产能力,年产能超过100万只上下,已居世界首位。

        D、天然气燃料汽车之劣势

        世界上任何事物都有两面性,燃气卡车也是利弊并存,但总之利要大于弊。与同马力段柴油车相比,因由于燃料能量密度的差别,燃气卡车除提速性较差外,其他动力性能并不逊色于燃油卡车。燃气卡车目前主要存在的现实问题有以八大点,是不可规避的:

        一是尽管燃气重卡的用气成本较用油可以节省达30%以上,但天然气重卡的价格较传统燃料产品要高出否-10万元,相当于在购车成本上需要多投入30%左右,购置成本高这让很多准用户退避三舍而接受不了;

        二是受气源供应不稳定、气价格增长过快,成本优势被弱化。其三系加气站少且建站天价以及维修点还没有铺开,一旦出现较严重的问题需要返厂维修,维修周期较长等因素制约,而且很多修理站无技术无设备而无法维修燃气汽车。与燃油车辆相比,车用LNG价格持续高涨而配套措施又无法及时跟进的话,燃气重卡的成本优势将逐渐缩小。

        三是车用气瓶管理牵涉到质监、安监、工商、公安、住房城乡建设等诸多部门的职责与利益分红,目前各部门存在多头管理、各自为政的现象,容易留下“监管空白”,天然气重卡发展仍面临不少阻碍与多个“拦路虎”。

        四是天然气汽车一般由两套系统组成,故技术路线相对复杂。此外,因LNG重卡无法适应复杂的环境而故障频发,主要表现在卡车底盘不适应路况而存在问题,常出现的问题集中在电气控制上,如高压线圈、继电器等,火线圈特别易损,经常出现车辆无法启动的情况。

        五是燃气重卡车的气瓶需要保持“低温、真空”,长时间放置温度会上升,罐子里压力提高。这就要求驾驶员在车辆不用的时候将气体放空,使用时也必须保持在开放空间,否则容易引起重大事故。此外,天然气气瓶是高压容器,是危险品,年检由质监局负责,而汽车本身由车管所和公安监管。这就牵扯到了多个部门,年检过程中若没好处给予就变得相当扯皮、费事和麻烦。如CNG的气瓶检查时需拆卸下来做打压测试,不仅耗时而且还耗力。另外,LNG气瓶年检的时候也没有认定具体负责机构,甚至各地方的操作流程要求并不一致。

        六是天然气卡车在做为二手车脱手时,不象燃油机一样只要降低售价即可,但天然气重卡一般是难以出手转让这个“烫手山芋”的。

        七是天然气重卡在重载情况下,在较长的下坡路段行驶时会有安全隐患,下坡时会明显感到制动效果不给力,这是由于气体机缸内压力不够而造成的,只有加装缓速器来辅助制动,这样一来又增加了几千元或上万元的成本,也加重了用户的负担,但不装又不行,否则会造成车毁人亡的事故。

        八是对于燃气重卡,正有价值并具备现实条件的还是替代燃料。现阶段CNG发动机已在广泛应用第三代的技术,更先进的LNG缸内直喷技术已得到小批试用,其动力性、经济性和排放俱佳,但其研发难度大,投资极大且费用昂贵,导致成本也高,国内尚未开始研制。目前,国内天然气重卡的水平大多数还处于第二代属于技术较为简单的闭环控制阶段。

        上述种种直接扩附带主客观因素都将直接决定天然气卡车的销量走势与市场布局,这在近年来其市场表现已经得到了验证。但办法总比困难多,只要政府能够象对待伪新能源纯电动汽车一样,给予财政与政策上的支持力度,相信有钱有政策给力,上述问题都不是所谓的问题,真正的新能源汽车---燃气必将会迎来一个大发展的黄金时期。

        这里必须强调一下的是,所谓纯电动汽车并非纯净排放,系一种伪新能源汽车,因电动车所需的电能通常是由燃烧化石燃料的发电厂提供,其污染源已经在第一阶段内完成,与全电动车相比,以天然气为燃料的汽车被共认为更加环保而毫无疑问。

      E天然气汽车亟待政策支持给力

         2009年,中国第一行政机关通过汽车产业振兴规划,首次提出新能源汽车战略。 2012年,国务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,其中明确指出,我国节能与新能源汽车发展必须以纯电驱动为主要战略取向,重点推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化,推广普及非插电式混合动力汽车、节能内燃机汽车。 2014年9月1日至2017年12月31日,对国家《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》内的电动汽车免征车辆购置税。对符合国家新能源政策的电动车才免收取车辆购置附加税,而燃气汽车并不在免收取车辆购置附加税此列………

        只要查看近年来国家以及各地方政府颁布的有关新能源汽车补贴政策的各项条文,就不难发现几乎所有的优惠补贴政策都与商用车无关,尤其是与重型商用车基本绝缘。有些对所谓新能源车的补贴政策及对老旧报废车辆补贴费上,主要的优惠补贴资金偏向公务车以及私家车,前二年唯一对城市交混合动力客车的财政补贴政策也已取消。国家政策扶持只对乘用车电动汽车补贴,对燃气车船补贴基本全无,甚至倾斜的政策也没有。对商用车歧视性政策,不能享受到同等的“国民”待遇。使得中国新能源汽车发展不仅畸形怪状而且实在令人费解和一头雾水,该补贴的没有;不该补贴费的却乱补胡贴,因此造成上、中、下骗补成风,全国纳税人全当了冤大头,而让官商和奸商发了大财。

        2011年突然莫明其妙发布了一个《液化天然气(LNG)汽车加气站技术规范》及交通部、财政部制定的节能减排专项资金申请方法外,但在国家层面没有明确的天然气汽车发展目标和规划,更未出台明确的天然气产品鼓励政策和应对天然气价格波动的措施,这些都掣肘天然气汽车进一步的发展,燃气卡车成为整条产业链中最薄弱的环节与完全没有优惠红利政策的唯一车型种类。

        为节能减排,保护环境,减少污染,全世界许多国家政府制定一系列鼓励性政策促进燃气汽车的发展。如天然气价格优惠、天然气汽车税费取费较低、生产燃料供给设备及建设加气站等均在资金方面、税收等诸多方面给予大量优惠政策。发展天然气汽车已成为全球汽车行业的共识。进入21世纪,世界各国纷纷通过政策支持、技术手段推进天然气汽车的发展,使得这一产业发展迅猛。国际天然气汽车协会预计2020年,世界天然气汽车的总数将增加到6500万辆以上。

        首先建议中央政府针对节能型重、中、轻、微及皮卡车型,分品系车型参照国家新能源汽车产品支持政策而一视同仁,给予相应的政策扶持支持,特别针对购买天然气免征其车辆购置税,给予优先上户的绿色通道支持,并给予5万元--10万元/辆的购置补贴优惠政策;其二完善天然气定价机制,提升天然气价格竞争力,加快各城市黄标车淘汰,建议全国各地市政环卫、渣土运输等车辆优先采用天然气卡车;其三对高速及收费等级公路,天然气车辆过路费减免半,车辆计重收费标准较柴油车增加1吨(天然气车附加气瓶,比柴油车重约1吨);其四建议中央及地方的主管部门牵头,加快加气站规划建站的批复速度,鼓励更多的国有、民营能源公司、社会力量进行加气站建设;其五针对天然气卡车的二手车交易难的尴尬局面,免收交易税,以促进市场销售增长,将天然气卡车报废补贴补贴由1.8万元提高至3-5万元。唯有这样才能对燃气汽车购置、使用以及报废淘汰过程中起到积极的推广推进作用。

 

 

         :何谓天燃气汽车?

        根据燃气汽车使用天然气的不同形态,可分为:压缩天然气(CNG),主要成分为甲烷,压力一般在20-30MPa;液化天然气(LNG),天然气在超低温(-162°C)常压状态下液化,天然气经净化处理后通过压缩升温,在混合制冷剂N2、C1、C2、C3、C4作用下冷却移走热量,再节流膨胀而得到液态天然气,在标准大气压常温状态下,其体积约为同量气态天然气的1/625,天然气液化后为标态体积的1/625,绝热容器压力为0.05-0.5MPa,液化天然气的液化过程中几乎完全去除硫、汞等杂质。

     天然气卡车产品衍化出如下三种技术特征:

       a、单燃料燃气发动机   使用单燃气燃料进行工作。其由传感器、电控单元、执行器构成系统,具有燃气系统闭环控制、怠速闭环控制、冷启动闭环控制、高能独立点火、电子油门自动巡航,自适应自学习控制,OBD诊断的特点。

     b、CNG-LPG两用燃料燃气发动机   汽油天然气转换工作过程。其系统组成与单燃料一致,但在系统特点中,增加了燃料一键转换

         c、柴油-天然气双燃料掺烧发动机   该系统由传感器、柴油电子控制单元、燃气电子控制单元,执行器组成,具有油气模式一键切换,燃气量与柴油量精确控制,自学习,自诊断等功能,不影响原纯柴油机模式,改装方便,操作简单易行,过渡平稳;掺烧模式下,发动机功率、扭矩与原机完全一致,满足原车需要;掺烧替代率可达到70%以上的特点。

        我国CNG发动机第一代产品是机械式,第二代属于简单闭环控制,第三代是采用电控喷射CNG技术。电控喷射CNG系统采用高压喷射,通过节气门传感器,气体流量传感器,转速传感器,水温传感器,进气温度传感器,压力传感器和氧传感器等经过中央处理单元来控制点火、空燃比等。

 

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