天然氣卡車在砥礪中前行

　　隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，卡車對工業(yè)的進步和發(fā)展做出了巨大貢獻，但同時也消耗大量的石化資源，排出大量的有害氣體，對人類生存環(huán)境造成較大的危害，成為城市污染的主要污染源。在這種嚴峻的情況下，使用清潔能源的天然氣發(fā)動機變應運而生，并快速應用到卡車領(lǐng)域。但是任何事物都是發(fā)展變化的，新生事物能否替代老事物，受方方面面因素的影響，包括：技術(shù)、國家政策、環(huán)境、基礎設施、安全、消費能力等。下面筆者就天然氣卡車的優(yōu)勢、劣勢及市場前景進行簡要的分析。

　　一、天然氣卡車的基本特點

　　所謂天然氣卡車指的是以天然氣為燃料的卡車，主要作用于如下行業(yè)領(lǐng)域：1、危險品運輸市場：燃氣公司天然氣運輸;2、物流運輸市場：煤炭、礦山、建材、港口集裝箱運輸;3、市政用車市場：市政環(huán)衛(wèi)車、渣土車。目前使用最為廣泛是單燃料天然氣汽車。作為清潔燃料汽車，技術(shù)成熟，其相對比較優(yōu)勢。天然氣發(fā)動機絕大部分采用柴油機為基礎進行開發(fā)，以汽油機為基礎的僅占一少部分，主要是因為能利用柴油機的增壓中冷成熟技術(shù)。燃燒采用稀燃技術(shù)較多而理論空然比燃燒的天然氣發(fā)動機也占一定比例。按照所使用天然氣燃料形態(tài)的不同，天然氣卡車可以分為：專用燃料天然氣卡車，發(fā)動機只使用天然氣作為燃料;兩用燃料天然氣卡車，既可以使用天然氣也可以使用汽油作為燃料。雙燃料天然氣卡車，可以同時使用液體燃料和天然氣。根據(jù)燃氣卡車使用天然氣的不同形態(tài)，可分為：壓縮天然氣(CNG)，主要成分為甲烷，壓力一般在20-30MPa;液化天然氣(LNG)，天然氣在超低溫(-162°C)常壓狀態(tài)下液化，天然氣經(jīng)凈化處理后通過壓縮升溫，在混合制冷劑N2、C1、C2、C3、C4作用下冷卻移走熱量，再節(jié)流膨脹而得到液態(tài)天然氣，在標準大氣壓常溫狀態(tài)下，其體積約為同量氣態(tài)天然氣的1/625，天然氣液化后為標態(tài)體積的1/625，絕熱容器壓力為0.05-0.5MPa，液化天然氣的液化過程中幾乎完全去除硫、汞等雜質(zhì)。兩種形態(tài)的燃料發(fā)動機在國內(nèi)均已得到應用。

　　壓縮天然氣(CNG)和液化天然氣(LNG)各有自身的優(yōu)勢和不足。CNG加注時間較長，與LNG相比充滿同樣容量的氣瓶，CNG要比LNG多出一倍甚至更多的時間。由于LNG車載儲氣瓶儲存壓力只有1.6Mpa，相比于CNG的20Mpa儲存壓力其安全性好的多，使用管理費用低;且LNG車載儲氣瓶內(nèi)外膽均由優(yōu)質(zhì)不銹鋼制造，不存在被腐蝕現(xiàn)象。使用CNG燃料的車輛都是在城市以及附近使用，因氣瓶裝載容積的原因，需要建立更多的加氣站方能滿足加氣要求，第一造成有限的資源浪費，第二也影響到用戶的有效運行時間。LNG的組成比CNG更純凈，不含水分，因而LNG卡車的排放性能要優(yōu)于CNG卡車。由管道天然氣壓縮而來的CNG除含雜質(zhì)多外，還含有微量水分，在冬季環(huán)境溫度低于0℃時常會造成發(fā)動機進氣活門結(jié)霜而無法啟動。由于是液態(tài)，LNG便于經(jīng)濟可靠地遠距離運輸，建設LNG卡車加氣站不受天然氣管網(wǎng)的制約。在陸上，LNG運輸半掛車可以跟運輸汽油、柴油那樣將LNG遠送到LNG卡車加氣站，使LNG建站和LNG卡車可以在全國范圍內(nèi)進行推廣。

　　二、國內(nèi)外天然氣卡車發(fā)展狀況

　　我國燃氣卡車發(fā)展始于50年代，即低壓天然氣卡車。80年代中、后期天然氣卡車的開發(fā)及應用的步伐加快。國內(nèi)大型卡車廠和發(fā)動機廠如東風、解放、上柴、濰柴、玉柴不斷加大產(chǎn)品開發(fā)力度，相繼推出了各自的產(chǎn)品在市場上推廣應用，主要產(chǎn)品分為單一天然氣燃料卡車和雙燃料卡車(天然氣/汽油或柴油)。1988年我國分別從新西蘭、澳大利亞、加拿大等國家引進了CNG加氣站的全套設施、改裝卡車部件及高壓氣瓶。分別建站于南充、大慶等地。同時進行了加氣站設施及卡車改裝部件的國產(chǎn)化工作。目前，業(yè)內(nèi)人士已普遍認識到采用單一CNG作為燃料的優(yōu)點，國內(nèi)主要發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè)均在進行第三代天然氣發(fā)動機研發(fā)，正在不斷替換技術(shù)水平較低的機械式發(fā)動機。液化天然氣卡車是繼CNG卡車和LPG卡車之后于近年才開始發(fā)展起來的一種新型環(huán)?？ㄜ嚕瑥谋举|(zhì)上講也是天然氣卡車，但由于卡車攜帶的LNG比CNG具有更高的燃料密度、壓力低、所需燃料箱自重輕，卡車一次充氣的行駛里程(300-800km)較CNG遠得多，LNG同時又能像油品一樣運輸，同時具有CNG和LPG的優(yōu)點，而克服了它們的不足，因此具有更強的實用性，且由于我國能源戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)的調(diào)整，今后將有更多的LNG資源通過進口進入我國使用，被認為是今后燃氣卡車的發(fā)展方向。據(jù)不完全統(tǒng)計：目前，中國大約有近70余家汽車制造企業(yè)生產(chǎn)天然氣汽車整車，約有500個左右車型(含底盤)獲得產(chǎn)品公告，天然氣汽車發(fā)動機有幾種機型，功率覆蓋40-480千瓦。其中車用氣瓶已形成了全系列設計和生產(chǎn)能力，年產(chǎn)能超過100萬只上下，已居世界首位。另據(jù)不完全統(tǒng)計：我國天然氣汽車保有量已超過100萬輛以上，其中營運車輛大約占2/3左右，并已形成了天然氣生產(chǎn)、運輸、加注和整車及零部件研發(fā)、制造及推廣使用的技術(shù)標準體系和產(chǎn)業(yè)鏈。預計2015年，中國天然氣汽車保有量預計將會達150萬-200萬輛，加氣站總量達到5000座左右，形成世界上最大的天然氣汽車加氣網(wǎng)絡。

　　美國在LNG車用技術(shù)上處于領(lǐng)先位置，從推廣車型來看，LNG不但適用于城市公交車，同樣也適用于出租車和大型貨運車輛，尤其是長途車輛。從美國和歐洲的趨勢看，各國的天然氣卡車的研制重心已經(jīng)由CNGV卡車轉(zhuǎn)向LNGV。我國燃氣卡車保有量目前已超過22萬量，19個重點推廣應用城市(地區(qū))加氣站數(shù)量達712座以上。

　　目前，國外CNG發(fā)動機已在廣泛應用第三代的技術(shù)，更先進的LNG缸內(nèi)直噴技術(shù)已得到小批試用，其動力性、經(jīng)濟性和排放俱佳，但其開發(fā)難度大，費用昂貴，成本也高，國內(nèi)尚未開始研制。第一代產(chǎn)品是機械式，第二代屬于簡單閉環(huán)控制，第三代是采用電控噴射CNG技術(shù)。電控噴射CNG系統(tǒng)采用高壓噴射，通過節(jié)氣門傳感器，氣體流量傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器，水溫傳感器，進氣溫度傳感器，壓力傳感器和氧傳感器等經(jīng)過中央處理單元來控制點火、空燃比等。

　　三、天然氣卡車的優(yōu)勢

　　(一)符合環(huán)境保護的要求

　　天然氣卡車與普通柴油動力卡車相比，節(jié)能環(huán)保是其最突出的優(yōu)點，是清潔燃料汽車。使用天然氣作為燃料，在同等條件下，天然氣汽車的排放污染大大低于以汽油為燃料的汽車，尾氣中不含硫化物和鉛，一氧化碳降低80%，碳氫化合物降低60%，氮氧化合物降低70%。此外，液態(tài)天然氣燃燒延長發(fā)動機壽命。天然氣燃料汽車同比柴油車的尾氣排放，天然氣尾氣中HC含量降低了70%上下、CO含量降低了90%左右、NOx含量降低了35%、尤其是柴油車特有的固體顆粒物含量幾乎降低了100%，能夠輕松實現(xiàn)歐Ⅳ排放甚至更高的排放標準，減排二氧化碳90%，綜合減排80%。從節(jié)能減排的效果看，天然氣重卡的優(yōu)勢明顯，開采和使用過程都是無污染的。而電動汽車雖然在使用環(huán)節(jié)零污染，但是在發(fā)電和電池的回收環(huán)節(jié)卻存在污染。

　　(二)天然氣卡車技術(shù)日趨成熟

　　天然氣卡車發(fā)展從上世紀30年代起，已有70多年的歷史，特別是經(jīng)過近些年的發(fā)展，技術(shù)已趨于成熟，先進的電子技術(shù)和機械制造技術(shù)使天然氣卡車的安全性和控制性能得到保證，續(xù)駛里程由初始50-70公里提高到300-400公里以上;天然氣卡車氣瓶重量和加氣站的體積大為減少;給卡車加注天然氣同加注汽油一樣方便，快速充氣僅需2-5分鐘。

　　(三)天然氣卡車基礎設施逐漸完備

　　隨著天然氣卡車的發(fā)展，天然氣卡車加氣站逐漸形成網(wǎng)絡。據(jù)估計，目前世界上已有加氣站6000座以上。

　　(四) 安全、經(jīng)濟性能穩(wěn)定

　　與汽油、柴油及其它代用燃料相比，天然氣卡車的使用費用較低一般為汽油價格的50%，天然氣為高燃點的輕量氣體，在正常溫度和壓力下，危險性比汽油小。天然氣卡車冷啟動性能好，運行平穩(wěn)，維修費用低，天然氣做燃料，不積炭、車輛部件損耗小能延長發(fā)動機使用壽命，而且不需經(jīng)常更換機油，估計節(jié)約50%左右的維修費用;在動力方面，氣車動力相比油車有些差。但在路況、載重日益變好的未來，這部分差距可能就無關(guān)緊要了;在安全方面，安全性更好是燃氣汽車的又一大優(yōu)勢。與汽油相比，壓縮天然氣本身就是比較安全的燃料.這表現(xiàn)在：燃點高.天然氣燃點在650℃以上，比汽油燃點(427℃)高出223℃，所以與汽油相比不易點燃。另外其密度低.與空氣的相對密度為0.48，泄漏氣體很快在空氣中散發(fā)，很難形成遇火燃燒的濃度。辛烷值高.可達130，比目前最好的96號汽車辛烷值高得多，抗爆性能好。

　　(五)政府制定優(yōu)惠政策

　　1、為保護環(huán)境，減少污染，許多國家政府制定一系列鼓勵性政策促進燃氣卡車的發(fā)展。如天然氣價格優(yōu)惠、天然氣卡車稅費取費較低、生產(chǎn)燃料供給設備及建設加氣站等均在資金方面、稅收方面給予優(yōu)惠政策。

　　2、從2015年1月1日起，一再拖延的國四排放標準將全面啟動。“國四” 政策的到來直接刺激了天然氣重卡市場，因為在國三升級國四的過程帶來的成本增加，造成天然氣重卡與燃油車價差的縮小。同等配置天然氣重卡與柴油車相比，大約貴5萬元以上，隨著排放標準的升級，這個差價逐漸縮小至2萬-3萬元。除此之外，由于目前國內(nèi)重型貨車在從國三升到國四的技術(shù)方案中，一般采用通過使用選擇性催化還原(SCR)技術(shù)，利用尿素溶液對尾氣中的氮氧化物進行處理，在使用過程中，尿素使用量為燃油消耗量的3%-5%，每消耗100L的燃油，需要消耗3-5L的車用尿素。目前市面上車用尿素的平均價格約為6.5-8元/L。根據(jù)這一價格，上海地區(qū)一家重卡經(jīng)銷商給記者算了一筆賬，以車主每年行駛里程為20萬公里計算，因加注尿素而增加的成本將達到2萬元左右。由此，天然氣車的使用優(yōu)勢便體現(xiàn)出來，一方面，雖然天然氣車價格仍然貴過柴油車，但這個價格差能被后期的使用成本有效填補。另一方面，加氣比加注尿素方便多了。

　　3、國家發(fā)改委2015年2月28日宣布，4月1日起，我國天然氣價格正式并軌。各省增量氣最高門站價格每立方米下降0.44元，存量氣最高門站價格每立方米上調(diào)0.04元，這也是我國首次大幅下調(diào)天然氣價格。同時，2015年將全面建立居民用氣階梯價格制度。據(jù)業(yè)內(nèi)專家測算，這次價格調(diào)整，將使企業(yè)用氣成本減少300億元。首先，此次國內(nèi)存量氣與增量氣的價格并軌意味著車用天然氣價格的穩(wěn)定將得到保證。其次，由于天然氣卡車相對柴油車使用成本低，雖然天然氣卡車成本比一般柴油車型高10%～15%，但天然氣卡車的使用費用比柴油車節(jié)省30%～40%，2015年1月1月起我國全面執(zhí)行柴油車國四排放標準致使柴油車價格全面上漲，使天然氣卡車的高價格劣勢不再明顯，外加上各地環(huán)保升級速度加快，以及國家連續(xù)出臺多項發(fā)展天然氣卡車的政策的執(zhí)行，天然氣卡車發(fā)展的宏觀環(huán)境已基本成熟。

　　4、國家對購買天然氣商用車的用戶給予節(jié)能減排專項資金支持進一步削弱了天然氣卡車價高的劣勢，而且更多的地方政府也隨之加入到補貼行列中，也將為天然氣車輛銷售提升起到主推作用。如山西省已將燃氣卡車納入補貼范圍，其中燃氣重卡1萬元/輛、燃氣輕(微)卡2,000元/輛，2016年和2017年補助標準減半。

　　5、與此同時，與天然氣卡車發(fā)展密切相關(guān)的加氣站的建設也進入“快車道”。數(shù)據(jù)顯示，全國CNG加氣站已經(jīng)從2012年年底的2400座左右，增長至2013年6月底的3000座左右;截至2013年年底，國內(nèi)LNG加氣站數(shù)量達2000余座。而在《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014-2020年)》中，提出到2020年，天然氣在一次能源消費中的比重提高到10%以上。與“十二五”相比將近有4個百分點的增長，根據(jù)國家規(guī)劃，到2020年，全國車用天然氣加注站會達到12000座左右

　　(六)國內(nèi)天然氣資源豐富

　　據(jù)調(diào)查，當前我國常規(guī)天然氣的儲量約為55萬億立方米，其中陸地儲量約為38萬億立方米，非常規(guī)天然氣儲量預計為200-380萬億立方米。中國天然氣可采儲量位居世界第十五位，不過利用率只有4%，2011年產(chǎn)量首次突破1000億立方米，達到1012億立方米，同比增長6.4%。近年來天然氣管道建設也如火如荼，2011年全國新增天然氣長輸管道里程超過5000公里，全國干、支線天然氣管道總長度超過5萬公里。2011年，西氣東輸三線工程在北京、新疆和福建三地同時開工，沿線經(jīng)10個省區(qū)，總長度7380公里，設計年輸氣量300億立方米。“三桶油”在天然氣市場投入數(shù)千億，國家主席習近平在2013年上半年訪問土庫曼斯坦時，簽訂了數(shù)千億元的天然氣合作協(xié)議。而且，從長遠來看，天然氣是清潔能源，符合未來發(fā)展方向。

　　四、天然氣卡車的劣勢

　　(一)購買價格高。天然氣汽車一般由兩套系統(tǒng)組成，故技術(shù)相對復雜，先期一次性投資大，如果再加上后期維修改造等投資等。因此，售價要比一般燃油汽車要高。所以資金將與價格成為制約天然氣汽車發(fā)展的主要瓶頸。另外，天然氣車輛雖然環(huán)保，但它有一個硬傷，那就是價格比同型號的燃油車貴，而這種采購成本的增加是一般客戶所不愿意承擔的。眾所周知，商用車是一種生產(chǎn)工具，散戶在購買時會優(yōu)先考慮其性價比和能帶來的效益，環(huán)保問題反倒是最后才考慮、甚至不考慮的。對用戶來說，買著便宜、用著省的車就是他們需要的車。

　　(二)基礎設施還不夠完善。我國天然氣重卡現(xiàn)在還尚屬普及階段型產(chǎn)品，其加氣站并未象燃油站那樣，在全國各地各偏遠的地區(qū)都鋪開，許多地區(qū)還沒有加氣站。相對燃油加注站，LNG汽車加注站的建設相關(guān)手續(xù)繁雜，這導致建站速度緩慢，嚴重影響了LNG重卡的推廣速度。在日益火熱的LNG汽車市場面前，全國各地加氣站數(shù)量遠不能滿足日益高漲的市場需求，尤其是一些偏遠地區(qū)加氣站遠沒有建成，被“兩桶油”壟斷性的全國性網(wǎng)絡并未形成，“加氣難”成為制約LNG汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。寒冷的天氣也加劇了天然氣的供應難題。每當冬季氣溫持續(xù)下降時，管道上游的用氣量就大大增加，天然氣管線就容易出現(xiàn)氣壓不穩(wěn)的現(xiàn)象。為了達到正常的氣壓輸出值，給車輛盡量加滿氣，加氣站就不得不增加打壓時間。另一方面，天然氣作為一種能源，在使用上還是要優(yōu)先保障民用，這也是車用天然氣供應緊張的一個原因。

　　(三)售后維修不暢。天然氣車輛的維修和零部件更換也是經(jīng)常讓用戶頭疼的問題。雖然天然氣車的大部分零部件和燃油車的零部件可以通用，但是，一旦氣瓶等天然氣車特有的零部件發(fā)生損壞，維修就非常不便。車輛配件跟車輛保有量成正比，天然氣車的市場占有率小，其配件供應也就相對要少，服務時間就會被拉長。雖然天然氣重卡車企在一些地區(qū)天然氣重卡設有維修網(wǎng)點，但大多數(shù)服務網(wǎng)絡還正在投巨資建設中，含蓋包括整車廠、發(fā)動機廠、供氣方等共同成立的聯(lián)合售后服務體系。真正具備天然氣重卡維修能力的還不多，出現(xiàn)問題還需要到中心或一線城市有維修能力的站點進行對點維修處理。

　　(四)一些安全問題仍待解決。由于天然氣具有危險性，所以經(jīng)常對天然氣的管路進行泄漏檢查非常重要。在保養(yǎng)方面，氣瓶接頭、減壓器高壓管線接頭、壓力表接頭、壓力閥接頭這些容易破損的地方，一旦發(fā)生泄漏就非常危險。冬季氣溫較低時，減壓裝置會比較脆弱。要經(jīng)常清洗發(fā)動機水道，以便能夠達到對天然氣減壓裝置的加熱。另外，LNG重卡汽車的氣瓶需要保持“低溫、真空”，長時間放置溫度會上升，罐子里壓力提高。這就要求駕駛員在車輛不用的時候?qū)怏w放空，使用時也必須保持在開放空間，否則容易引起重大事故。此外，天然氣氣瓶是高壓容器，是危險品，年檢由質(zhì)監(jiān)局負責，而汽車本身由車管所和公安監(jiān)管。這就牽扯到了三個部門，年檢過程變得相當扯皮、費事和麻煩。天然氣重卡在重載情況下，在較長的下坡路段行駛時會有安全隱患，下坡時會明顯感到制動效果不給力，這是由于氣體機缸內(nèi)壓力不夠而造成的，只有加裝緩速器來輔助制動，這樣一來又增加了幾千元的成本，也加重了用戶的負擔，但不裝又不行，否則會造成車毀人亡的事故。

　　(五)天然價格仍面臨上漲壓力。最近油價走低，天然氣卡車的銷量進入低谷期。當下和未來天然氣價格將會必定進行大幅度上漲，漲價已成為發(fā)展的大趨勢。如此不斷上升的燃氣價格將直逼成品油價，進而燃氣機型的重卡將失去一定程度上的絕對優(yōu)勢。較柴油機的效率而言，天然氣發(fā)動機與之相比仍有一定的相對弱勢。其所謂的節(jié)能只在于燃料的替代環(huán)節(jié)，而不在于燃料使用過程中的效率環(huán)節(jié)，天然氣汽車相對以節(jié)能清潔和氣價低于燃油而形成其優(yōu)勢。

　　五、天然氣卡車的市場前景展望

　　隨著國際油價跌宕起伏、國內(nèi)油價持續(xù)暴漲、汽車尾氣排放污染加劇、車輛使用成本飆升以及國家對汽車排放升級的要求不斷加大，發(fā)展新能源汽車已成為汽車界的共識，政府各有關(guān)部門、部分高校、科研院所越來越重視天然氣卡車的開發(fā)、推廣、應用。國家產(chǎn)業(yè)政策亦鼓勵發(fā)展節(jié)能、低公害產(chǎn)品。據(jù)石油巨頭?？松梨陬A測，2030年前后，天然氣將超過煤炭成為世界第二大能源，將超過石油成為世界第一大能源。21世紀將成為天然氣的世紀，天然氣的未來將越來越光明，滿足全球26%的需求，而石油不過是32%。我國天然氣可采儲量令人比較樂觀。另外，國家還將繼續(xù)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，煤炭能源比重將持續(xù)降低，繼續(xù)扶持天然氣產(chǎn)業(yè)，對頁巖氣開采給予巨額補貼，并開放LNG進口權(quán)和實現(xiàn)價格市場化。天然氣發(fā)動技術(shù)正在不斷提高和成熟，也在向第三代電控噴射技術(shù)發(fā)展，在安全、性能方面會有進一步的改善。在基礎設施建設、燃氣供應、購買補貼等方面，國家都給予很大的政策支持。由此可見天然氣卡車市場雖然還有很長的路需要跋涉，但是從長遠來看前景還是很樂觀的。