李永昌:需要加深对压缩天然气汽车的认识与评价 ——纪念世界CNG汽车问世90周年
2021-02-22 李永昌 石油商报 次 我有话说
众所周知,压缩天然气(CNG)汽车于1931年诞生在意大利,在全球五大洲87个国家已经成功推广了整整90年。其持续运行历史之久、推广地域之广与保有量之多,都是除了成品油以外的其他车用能源所未能企及的。
 
一方面,自2015年开始,我国已连续6年蝉联CNG保有量的世界之冠,另一方面,2020年,我国CNG汽车保有量出现了32年以来的首次负增长,从672万辆降至662万辆。
 
在新的形势下,需要对CNG汽车的方方面面进行认真而深入的探讨。
 
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世界CNG汽车发展概况
 
 
亚洲天然气汽车保有量逾2047万辆,加气站保有量逾2万座;拉丁美洲天然气汽车保有量为548万多辆,加气站为5848座;欧洲NGV保有量为206万多辆,加气站为5194座;非洲NGV 近30万辆,加气站210座;北美洲NGV为22.45万辆,加气站1856座。
 
天然气汽车保有量前十位国家一览表(辆)

 
说明:该资讯来自“国际天然气汽车协会”(IANGV),中国保有量中包括约60万辆LNG汽车。
 
关于国外天然气汽车行业信息,至少有以下几点值得一提。
 
1.集中度高。
 
前10名国家的保有量合计占了全世界保有量的90%。
 
 
2.排名第二的伊朗快速发展值得关注。
 
2019年,其CNG汽车保有量已逾500万辆,在该国1900万辆汽车总保有量中的占比已达26.5%。伊朗政府要求在其第六个国家发展计划中,将50%的汽车产品调整为CNG汽车。
 
3.排名第三的印度的发展动向也值得注意。
 
目前印度CNG汽车保有量已逾350万辆,石油部长达门德拉·普拉达汉在2020年12月1日宣布,印度CNG加气站已由2014年的不足1300座,翻番到2500座,未来几年,将达到1万座。
 
4.欧洲排放要求日趋严格而重新关注天然气汽车。
 
欧洲天然气与生物甲烷汽车协会(NGVA)最近作出关于2030年欧洲天然气汽车的发展规模的预测。预测欧洲天然气乘用车将从目前的130万辆增加到1260万辆;天然气公共汽车将从目前的1.6万辆增至11万辆;天然气轻型商用车将从9000辆增至19万辆;配套的CNG加气站将从目前的3300座增至1万座。
 
值得一提的是举世瞩目的北溪2号天然气管道目前已完成整个工程量的94%,2021年可望竣工通气到德国等欧洲国家,这将掀起欧洲天然气汽车发展的新高潮。
 
5.俄罗斯近年来重新掀起汽车改燃天然气的热潮。
 
天然气汽车在前苏联已有80多年的发展里程。2020年7月,俄罗斯政府宣布,国家对“油改气”车辆补贴2/3改车费用,天然气工业公司补贴30%,当地政府补贴约5%。首批纳入27个城市,国家能源部拟全国推广。主要是使用频率高的车辆,如出租车、城市物流车等。据报道,改造后可节省燃料费55%-66%。莫斯科建有全欧洲最大的CNG加气站,年加气量达2980万立方米,为1600辆CNG汽车服务。
 
6.中国的CNG加气站装备批量进入乌兹别克、埃及及非洲市场。
 
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中国2019年天然气汽车与加气站保有量
 
中国天然气汽车发祥于1966年,批量推广于1989年。保有量最先于2010年超过100万辆大关,接着于2012年、2013 年、2014年、2016年、2018年保有量先后跨过200万辆、300万辆、400万辆、500万辆和600辆的台阶。在2019年达到672万辆的峰值后,2020年下降到662万辆。
 
2011-2019年CNG汽车及加气站保有量
 
 
截至2019年年底,我国CNG汽车保有量为672万辆,同比增加10.6增幅为10.8%。
 
2019年,我国原装车产量为263926辆,其中CNG油气两用乘用车为27688辆,燃气商用车为236238辆。
 
2019年, CNG加气站约5800座,同比增加约200座,增幅为3.6%。
 
中国天然气汽车发展情况的初步分析如下:
 
1.保有量方面的分布情况。
 
CNG汽车保有量最大的仍然是新疆自治区,保有量超过110万辆;保有量居第二位的是的山东省,超过90万辆;保有量居第三位的是四川省,超过60万辆;保有量居第四位的是河北省,超过40万辆;保有量在30万辆以上的有甘肃省、宁夏自治区、内蒙古自治区和陕西省;保有量在20万辆以上的有山西省、重庆市和黑龙江省;保有量在10万辆以上的有辽宁省、安徽省。
 
2.保有量方面的分析。
 
发展不平衡,集中程度高。前4位省、区的天然气汽车保有量超过320万辆,约占全国总保有量的43.7%;前8位省、区的保有量约460万辆,约占全国总保有量的62.8%;前13位省、区、市的保有量约为550万辆,约占全国总保有量的75%。
有14个地级及副省级行政地区的CNG汽车保有量逾10万辆 。其中,乌鲁木齐(24.9万辆)、银川和成都等三城市逾20万辆,分别占所在区、省保有量的1/5、2/3和1/3。其余是:新疆的巴州、昌吉州与阿克苏地区、山东的德州市、东营市与淄博市、四川的绵阳市、兰州市、郑州市、河北的廊坊市与黑龙江的大庆市。
CNG汽车占比。新疆天然气汽车保有量在当地汽车总保有量中的占比高达约25.6%,居全国第一位。宁夏以20.8%的占比居第二位。全国天然气汽车保有量在2019年2.6亿辆汽车总保有量中占比仅为2.8%。
 
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车辆“油改气”早已是当今世界推广CNG汽车的通行做法?
 
众所周知,自1931年天然气汽车在意大利问世以来,至今已在87个国家推行了90年,2019年其保有量为2854万辆,其中CNG汽车保有量占98%以上。上述大多数国家在推广CNG汽车的实践中,都采用“油改气”与原装厂生产(OEM)并行不悖的两条腿走路方式。值得一提的是世界CNG汽车排名前十位的国家,全部是采用这种模式。
 
其中,世界排名第二的伊朗2019年保有量已超过500万辆,“油改气”车辆占比为77%,且规定新生产汽车中必须有一半为CNG汽车。排名第三的印度(保有量逾350万辆)的该占比为80%。排名第四的巴基斯坦(保有量逾300万辆)的该占比高达90%。排名第五的阿根廷(保有量218万辆)几乎全部是“油改气”。排名第七的发达国家意大利(保有量100万辆)也是这种模式。
 
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为什么我国CNG汽车保有量中“油改气”占比那么高?
 
在660多万辆CNG汽车保有量中“油改气”车辆占比高达75%。究其原因,一是“油改气”加装工艺与原装车雷同,技术上无难点;二是经济上比原装车划算得多,除了汽油车新购费用比燃气车更低之外,还可节省部分新车购置费(即上述两种新车价差的10%);三是改装厂的售后服务能力优于一般原装车的4S店;四是原装车目前还缺少15万元以上的中高档“油气两用”车型,而这正是改装厂的用武之地。宝马、奔驰、奥迪、红旗等车辆“油改气”消息时有报道。五是目前原装“国六”乘用车的车型仅为个位数,很难满足上百种私家车燃用天然气的需求。而目前全国私家车的保有量有2亿多辆。
 
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CNG汽车的巨大贡献
 
1.在治理以雾霾为代表的大气污染方面居功至伟。
 
清华大学做的对比试验结果表明,汽车燃用天然气与燃用汽油比较,PM2.5减少93%;另据德国宝马公司的试验数据表明,与柴油车相比,天然气车辆的氮氧化合物排放量最高可减少60%。又据奥迪A3g-ton天然气轿车与汽油车相比,二氧化碳的排放量可减少25%左右。因此业界公认,天然气是最当之无愧的清洁能源。
 
 
2.在改善我国能源消费结构方面作用颇大。
 
国家13个部委联合发布的《加快推进天然气利用的意见》中,明确将车船用气列入天然气利用的四大领域之一(其他为工业、城镇燃气与发电)。初步估算2020年我国汽车用天然气消费量约530为亿立方米。占当年全国3220亿立方米天然气消费总量的16.5%。已成为消费量增长最快的利用领域。要实现我国2030年天然气在一次能源消费结构中的占比达到15%,更需加快推广天然气汽车。
 
 
3.在替代汽油与减少我国石油对外依存度方面贡献显著。
 
按1立方米天然气可替代1升汽油、92号汽油密度为0.725kg/升、2020年CNG消费量为235亿立方米来计算,CNG可以替代汽油1704万吨,可减少原油进口量2675万吨,如果加上车用LNG近300亿立方米的消费量,可替代2016万吨柴油可减少3165万吨的原油进口量,合计可减少5840万吨的原油进口量,占当年5.4亿吨原油进口量的10.8%。2020年我国石油对外依存度已高达73.5%;如果没有车用天然气替代,则会更高。换言之,车用天然气消费量可让该对外依存度下降约3个百分点。
 
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对于“油改气”工作需要提高认识和客观评价
 
 
除了上述三大方面的重要贡献之外,还需要进一步提高对“油改气”工作的认识和客观评价。
 
1.安全性。
其实,“油改气”已走个整整32个年头的历程,在四川、新疆,重庆等开展“油改气”工作较早的地方,“油改气”车辆从开始使用到正常报废已经经历了3-4个生命周期,从未发生过因为车辆改装原因引起的大事故。这就足以证明“油改气”工作的安全性。
 
2.经济性。
全国大多数地方CNG汽车的推广实践表明,与汽油车相比,燃料成本可节省40%-50%;换言之,油气比价在1:0.6及其以下的地方都可以达到如此显著的经济效果。这也是“油改气”工作能够长盛不衰的一个重要原因。与其他车用能源全生命周期的经济性相比,也具有较强的市场竞争力。
 
3.气源保障性。
 
其一,我国天然气资源相当丰厚。2020年我国常规天然气的探明储量逾16万亿立方米,居世界第五位。产量1900多亿立方米,居世界第三位。我国页岩气探明储量(2万多亿立方米)与产量(200.4亿立方米),分别为为世界第一位与第二位。此外,我国每年还有各几十亿立方米产量的煤层气、焦炉煤气与煤制天然气。
 
 
其二,进口LNG也可作为CNG的气源。近几年我国LNG进口量迅猛增长,2020年已达6713万吨,占天然气总进口量的66%。而且,未来10年国际LNG的价格走向是有利于买方市场的。
 
其三,进口管道气气量将大幅增长。除了中缅气将逐年增加到120亿立方米/年、中亚气2025年左右将增加到850亿立方米/年的供应量外,中俄天然气将从2021年的100亿立方米逐年增加到380亿立方米/年。因此,我国天然气的供应能力是完全有足够保障的。
 
其四,推广天然气汽车无须财政补贴。天然气汽车是我国推广清洁能源汽车中唯一无须国家财政补贴的。这样,既可以减轻国家财政负担,又可以杜绝发生“骗补”问题。
 
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2020年保有量出现负增长的主要原因分析
 
 
1.不少地方叫停“油改气”。
 
如上所述,我国CNG汽车保有量中“油改气”车辆占比高达75%,四川甚至高达80%;一旦被叫停,后果自然相当严重。
 
 
2.非市场因素的电动汽车冲击。
 
在种种政策的扶持下,近几年我国电动汽车产量与保有量迅猛上升,例如城市公交车保有量的构成中的CNG公交车受电动汽车的冲击就十分明显,(详见下表);不少城市甚至出现“以电代气”的行政行为。 
 
 2015-2019年纯电动公交车与CNG公交车占比变化
 
3.“国六”排放标准正式实施后,原装CNG乘用车的品牌与产量骤减
因上国家工信部目录的检测费用颇高,致使一汽、东风、上汽等不少厂家都放弃了“国六”CNG乘用车的生产,全国CNG汽车品牌一下子从几十个下降到个位数;年产量也下降了约2/3。
 
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几点建议
 
1.保持支持清洁能源汽车政策的连续性和严肃性。
国家《能源发展战略行动计划(2014-2020)》中明确提出“ 稳步发展天然气交通运输。结合国家天然气发展规划布局,制定天然气交通发展中长期规划,加快天然气加气站设施建设,以城市出租车、公交车为重点,积极有序发展液化天然气汽车和压缩天然气汽车,稳妥发展天然气家庭轿车、城际客车、重型卡车和轮船。”国家《天然气发展“十三五”规划》更是提出具体规划目标:“2020年气化各类车辆约1000万辆,配套建设加气站超过1.2万座”。可惜近两年,这些政策已被淡化,根本没有落到实处。
 
2.对于阻碍“油改气”推广的法规进行清理和修改。
 
3.尽快出台和修改下列技术标准。
其一,尽快出台车用LNG气质标准。由于LNG已成为不少L-CNG加气站的气源,因此需要规定其甲烷含量不得低于95%,以确保CNG汽车的正常与安全运行。
 
其二 ,抓紧修改GB50156《汽车加油加气站设计与施工规范》。业内相关组织和企业为了适当提高CNG汽车及其加气站的工作压力,已经持续努力了4年多,去年已见到该标准的修改稿,期望今年能正式出台。
 
其三,抓紧修改两个CNG气瓶标准,建议将气瓶的充装压力提高为工作压力的1.1倍。长期以来,我国车用气瓶工作压力与充气压力混为一谈。GB 17258-2011《汽车用压缩天然气钢瓶》与GB24160-2009《车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶》只提及工作压力20MPa;而国际标准ISO11439-2013《气瓶  高压天然气气瓶》中明确规定,对于20MPa气瓶,在任何温度下,其充装压力不得高于26MPa。我国的做法至少减少10%的CNG的存储能量与行驶里程。
 
其四,大力推进CNG汽车的技术进步。提高天然气发动机的热效率,即通过提高发动机热效率,可以同时提高动力性、经济性和环保性,一举三得。尤其是天然气消耗量的减少,有利于减少碳排放。
 
适当增加气瓶容积,以增加CNG汽车的续行里程。如四川省清洁能源汽车协会编制的“油改气”团体标准,将以前规定的5%的车辆整备质量限值,修改为总质量限值,气瓶容积与续行里程即可增大20%。
 
综上所述,如果我们能够在尽可能提高发动机的热效率的同时,适当提高CNG汽车的充气压力和工作压力,加上适当加大气瓶容积,则我国CNG乘用车的续行里程完全可以提高到400公里以上。从而,接近世界先进水平。
 
同时,CNG气瓶进一步轻量化。值此世界CNG汽车诞生90周年之际,特撰文纪念,并预祝今年世界天然气保有量能够超过3000万辆。
 
作者系国务院政府特殊津贴专家、国家质监总局汽车召回鉴定专家、中国汽车工程学会特聘专家、四川省清洁能源汽车产业协会特别顾问