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立足技术创新,实现产业升级---发展我国天然气汽车产业的几点建
时间:2019-01-15 来源:未知 访问量:

2018年第六届中国天然气市场化智能化发展大会在北京举办,本次会议由北京市中燃联信息咨询中心主办,阳光时代律师事务所、上海虹铂环保科技有限公司协办,大会以“市场化、智能化为天然气发展插上腾飞的双翼”为主题,共享名家智慧、汲取同行经验、参与交流互动、促进天然气持续快速发展。中国交通运输协会天然气车船分会顾问洪讵以“立足技术创新,实现产业升级-发展我国天然气汽车产业的几点建言”为主题做了演讲报告:

2016年第四届市场化发展大会,去年和今年,一共三年。三年时间,我国天然气汽车发展经历非常坎坷和波折阶段。2016年国际油价大幅下降,天然气汽车遭遇寒流。由于国家出台扶持政策度过难关,但阶段是我们业内人士很难忘记的。2017年下半年,尤其2018年的上半年过气荒以后,中国天然气汽车又进入发展新阶段。我们认为认真总结2016年前的大发展和2016年-2018年中间的波折,以及现在的发展新阶段,非常有意义。应该向大家宣传思路,让大家分享,也让大家能够批评指正,有利于国家天然气汽车发展。

我们认为中国天然气汽车发展至今进入非要升级不可的阶段,如果技术不升级,产业不升级,可能仍然处于低水平发展混乱阶段,而且很可能造成浪费投资,浪费资源,甚至整个产业不能走到正规的渠道。建议由政府主管和引导产业升级,只有按照基本观点思考问题,中国的天然气汽车才能走上健康发展的道路。

世界天然气汽车保有量2500万辆,中国第一,伊朗第二,印度第三,巴基斯坦第四。印度由于支持天然气汽车发展,2017年发生井喷式的变化。当年增加184万辆,而且现在势头不减,很可能今年会跃居第二,也可能若干年以后会超过中国,保有量世界第一,非常值得注意。前十名的统计,90%以上是发展中国家,意大利算发达国家,但意大利算是发达国家中的后劲。发展中国家的机动车中,使用天然气清洁燃料究竟为什么发展快,这也是值得探讨的问题。国内汽车保有量占比较高的十位,我们更可以看到全部都是发展中国家,甚至有些是落后的国家,甚至有些还是能源缺乏的国家。但这些国家由于发展经济的需要,没有别的办法就发展天然气这种廉价的清洁能源,以至于国家的机动车保有量可占到50%以上,最低占5%。中国机动车保有量3亿辆,汽车保有量2.17亿辆,天然气汽车只有300万辆。如果改装车也算608万辆,我们认为中国的天然气汽车由于市场如此之大,基数如此之大,我们的发展前途非常广阔。

 

我国近几年发展情况。保有量世界第一,中国天然气汽车在2014年已经居世界保有量第一的地位,连续四年仍然保持。如果把2011年算到2017年或者2018年分阶段,第一阶段是2011-2014年的五年发展非常好,每年两位数增加,而且用气量大大增加。过去交通运输工具用气量微不足道,现在超过10%。如果国家政策不变,尤其是气荒不再来,天然气汽车的市场会更加健康。我们认为,虽然国际油价暴跌,虽然由于经历了一段波折,但阶段已经过去,现在如果能够充分地利用天然气汽车在清洁能源利用方面的优势,相信能够把事情办的更好。2011-2014年发展快的原因,政策调整后也稳定渡过国际油价暴跌的难关还会发展的原因。建立7万多公里的管线。建设八千余座加气站,大部分城市能够做到供应天然气车辆。国家提供六百多万辆天然气作为燃料的车辆,而且允许鼓励车辆上路,尤其是出租车和公交车,使它们得到合法身份。国家大幅度增加车用天然气供应量,现在车用天然气占13%,甚至更多。

供应量增加,而且价格基本和汽油保持联动,一方天然气和一升汽油的价格比,现在能够控制在0.6:1的范围,甚至小于0.6。这样的经济性不可忽视,这是天然气发展乃至蓬勃发展的基本动力,内生动力。老百姓用天然气汽车不是为了环保,就是为了省钱,甚至能跑就行,能走就可以,也不追求高档。但天然气汽车在国家的支持下,国家看重的是环保效应,所以国家宁可用控制低价的办法,宁可用增加天然气汽车用气量的办法来鼓励,使得国家的天然气处于快速发展的阶段。装配技术加气站技术达到国际先进水平,现在加气已经不困难,除了北京、上海和深圳以外,其它的城市都已经达到遍布的程度,装备全部国产化,甚至部分出口,这是造成我国天然气汽车在目前情况之下仍然大发展的原因。由于国家汽车产业政策扶持新能源汽车,尤其是近几年来,国家对新能源汽车进行财政补贴,另外侧面大大地挤压天然气汽车的发展,使得天然气汽车过去固有的优势大大削弱。使得现在甚至有的城市出租车从天然气汽车改变为新能源汽车。有的城市甚至公交车也要全部改为电动公交车,一辆电动公交车相当于一辆燃油汽车或者燃气汽车价格增加50万元。成都准备在若干年内把一万辆公交车全部电动化,每辆车补贴50万元,50个亿做到全部电动化或者零排放。大家可以想像,在这种压力的挤压下,天然气的公交车在成都不推行。天然气的出租车在太原不推行,这是不可估计的重要因素。2017年,天然气汽车发展空间很大,刚才提到只有3%。如果增加1个百分点不得了,因为保有量按照汽车说是2亿辆。一个百分点是200万辆。

从车辆环保特性看,国家明令限期治理和改造的车辆很大一部分变为电动车,但必然会有一部分淘汰更新为天然气汽车。更新量也是天然气汽车今后发展的重要方面,我们应该抓紧争取到这方面的份额。我国柴油车去年开始逐渐明确,因为柴油车在移动污染源的贡献方面占比太大。一辆柴油车相当于100辆小轿车,上届政府开始治理柴油车污染。现在看起来治理柴油车污染的重器,用天然气汽车取代。我国有三千万辆柴油车,如果按照十年取代完,电动车无能为力。在这种情况之下,很有可能天然气汽车又会成为发展的新趋势和新的苗头。我们如果能够把每年300万辆淘汰柴油车的机会利用好,中国的天然气汽车发展会有很大的余地。

我国天然气汽车处于低水平扩张阶段,扩张属于无序。天然气汽车的产品水平低,除了少数重型天然气卡车和大型的天然气客车以外,其它的都是水平较低的,甚至很多车辆都是改装,发动机没动,就进行简单改装就成为天然气汽车。这样的车辆,我们认为汽车产品就是低档的。如果不加改进,我们认为要想发展天然气产业非常之困难,甚至拖后腿。随着国家环保要求的提高,现在大多数的天然气车辆排放水平仅达到国4。如果不加以提高,天然气车辆就永远处于第档阶段。提高排放水平,改善排放,达到新的排放标准,这是天然气汽车当前的生命线。新车出来按照明年的要求达到国6标准,今后的改装车如果允许的话,允许你达到一定的标准,能不能达到国5的标准才允许你改装。如果达不到国5的标准,可能要枪毙掉不让改装,这些都有可能出台。我们认为,这些政策对天然气汽车是一次生死考核。如果国家重视,很可能奋斗十年的清洁燃料汽车毁于一旦。小型天然气汽车的行使里程过短,需要增加储量,比较有效的是提高压力。天然气汽车都是管道天然气,管道天然气有很多缺点,尤其是能耗大。管道天然气零兆帕加压到二十兆帕,需要消耗大量的能源,而且建站费用高,充气的时间很长。如果这些情况都不以改善,不如燃油汽车那么方便,也不如燃油汽车将来使用的便捷,也会影响到扩大应用。

我们的建言:第一,提高自身的产品水平,尤其提高排放指标,达到更高的减排指标。现在天然气发动机厂和汽车厂都做这项工作,也都意识到如果这条达不到,那国家不支持也是必然的。我们能不能提出新出的天然气汽车先于燃油车达到国6标准,今后的改装车至少达到国5排放标准。

第二,对天然气资源进行统筹利用,我们认为天然气资源在我们国家仍然是非常珍贵的资源。如果资源不加统筹利用,就会出现类似气荒的情况。一旦出现气荒,对已经培育的市场是极大的打击。现在开始应该好好地规划天然气资源利用,建议把LNG纯净的,虽然是从国外进口的,但已经有充足供应量的清洁燃料主要用于交通运输工具,可以从燃料方面保证天然气汽车排放提高水平。可以让珍贵的LNG用在以气代油的,有经济价值的产业上,给国家创造更多财富。扩大LNG在天然气汽车中的应用,以至于达到全部取代最好。

第三,天然气汽车产品由低档向中高档升级。升级是社会发展的要求,也是天然气汽车今后取得生存的要求。如果仅仅处于现在这种能够省点钱,能够开得动,爬坡也不行,空调也带不动,暖气也带不动,这样的车辆甚至排放也不好的情况下,那这种车辆也不行。

第四,希望汽车企业针对国家的环保政策,认真地开发出高性能的天然气发动机和高性能的天然气轿车。

第五,立足技术创新,开发关键产品,促进产业升级。开发创新型的关键产品,促进NGV切实实现产业升级。

降低排放。天然气汽车和汽油车和柴油车相比,由于本身燃料的条件是气体燃料,燃烧充分,热值高。如果不加改造,利用原有的发动机的设计理论搞燃料的替代,必然会出现一种由于温度过高,氮气氧化出现氮氧化物排放高于柴油车和汽油车。如果不加改造,那必然如此。像煤改气锅炉一样,开始出来挺好,一查发现氮氧化物和硝化物存在,PM2.5没有降。环保部立刻提出,煤改气锅炉必须进行二次改造,现在通过努力问题解决。如果改成煤炉改成天然气锅炉,必须进行消除氮氧化物的处理和硝酸盐的处理,如果不降不行。天然气汽车有这样的阶段,由于温度过高,造成过量的空气被氧化,过量空气被氧化,如果不处理会有后果。有的部门指责天然气汽车说不行,排放物和氮氧化物过多,说是污染型的汽车。这个问题需要解决。天然气汽车中的氮氧化物的过多排放可以解决,从燃料本身特性来看。因为它是CH4,之所以燃烧温度过高,之所以空气中的氮被氧化,因为温度过高没有控制好。如果压缩比控制的不要太高,燃烧温度要过高,控制空气静压。原来天然气就是燃烧很充分,现在过多的空气进去燃烧更加充分。温度提高,过多的空气氮被氧化。考虑天然气替代燃料的特性,有可能造成氮氧化物排放过多的,天然气汽车和燃油汽车的设计不要再搞稀薄燃烧理论,应该是当年燃烧理论,需要多少空气就进多少空气,多了没好处,减少排放污染。

第一类车有很好的发动机,潍柴动力,玉柴动力,陕西汽车厂生产的,一汽二汽都有LNGV的水平很高。过去环保排放标准要求不高,于是省油省气,只考虑稀薄燃烧怎么省怎么来。过去几年出产的LNGV液化天然气汽车中造成氮氧化物排放过多。由于排放标准过低,国4和国5。在使用过程中也没有强调用户应该及时地维护保养和更新排放处理装置,于是造成这些情况加在一起,甚至再加上不法商人在液化天然气加液氮,使得液化天然气汽车的名声不好。现在问题发现,也正在解决。汽车工厂和发动机工厂利用当量燃烧理论设计的新产品,2019年的7月1号以前,国家的液化天然气汽车将会有重大的变化,将会比其它车辆更早的达到国6排放标准。已经在改了,只需要给一段时间就可以见效。

第二类车辆,双燃料汽车。有的是汽车工厂生产出来的,它们并没有对发动机进行改造,只是调整的点火系统,从而适应使用天然气的要求。有的地方3天用油,2天用气,有气用气,没气用油,排放非常之不稳定。情况必须加以管理,现在很多的地方正在考虑。四川省成都市考虑,有的企业在国家支持下正在考虑采用专门对付天然气排放的催化装置。针对氮氧化物过多,把氮氧化物中的氮还原出来的催化剂,而不是简单的应用汽油。利用这种方式已经取得了效果。出租车生产工厂主动做这项工作,使得它们2019年生产出来的天然气出租车争取达到国6标准。

第三类汽车,上淮动力有限公司新建年产六万台小轿车发动机的天然气发动机。发动机通过国家鉴定,给不少的厂家做适配工作。发动机解决的问题,不单单解决排放问题,而且解决了动力性有所下降的问题,经济性也就是燃气消耗量比较大的问题,全面解决天然气小型轿车发动机必须解决的问题。国家发改委支持技术改造,2018年从年产6万台的生产能力提高到20万台,希望通过扩大能力扩大配套,使得国家高档的天然气出租车和私家车推广。

我们的观点,虽然天然气汽车会导致排放不太理想,但缺点能够克服。主张尽快开发符合国6标准要求的天然气汽车和发动机,对在用车也要提出严格的要求,让在用车的排放改造有新的标准可依,这样才能使得国家的机动车在减少移动污染源及保卫蓝天成为重器。如果紧紧依靠每天十几万辆,二十万两,或者五六十万两的新能源汽车,把我们国家两亿多辆汽车能够排放,能够达到保卫蓝天的效果,那不可想象。

大家知道LNG是纯净能源,由于制造方法,必然把大部分的杂质消除掉。因此,纯净的能源用于天然气汽车再理想不过。如果按照目前的管道气标准,加气站再进行净化,也不可能完全达到符合国6标准的燃料要求。中石油和中石化都提出如何进一步改造管道天然气的凭证,加气站提纯天然气的设施大大地加强。不但增加管道气变为车用天然气的成本,而且还会提高车用天然气的使用成本和运营成本。我们认为在这种情况之下还是应该权衡轻重,把可贵的LNG资源更多用于机动车及替代汽油柴油等污染型的燃料更合算。

希望把天然气汽车的产品从低档向中高档升级的思路,2017年德国大众公司推出一款奥迪A5天然气版高档轿车,基本达到想象的最高水平

利用天然气燃料的燃烧,续驶里程达到500公里,而且气瓶可以不放在后备箱,可以直接布置在底盘。而且高性能发动机的起步时间很短,燃油消耗水平都很高,为高档天然气轿车提供样板。车辆在欧洲市场只卖2.5万欧元,与奥迪A5其它车型相比处于同等价格。如果按照这个水平,我们认为,如果高档轿车能够直接燃烧天然气,对汽车产品是极大的促进。气瓶用的是轻量化的四型,辅助25升的燃油箱,在没有气可以跑400公里。后备箱已经腾出,发动机具有很多的优势。

 

北汽出口德黑兰的出租车,上淮动力公司的新型发动机,出租车解决刚才提到的种种要求。提高动力性,降低燃料消耗水平,改善排放。不要过多的提高价格。价格没有完全出来,但我们估计价格不会超过原来汽油车的8%。如果我们的出租车过去7万块钱一辆,按照8%加上可以买到高性能的天然气出租车。不但排放达到要求,而且由于燃料可以节省1/3到1/2的运营费,很快可以收回。这个产品认为将来很有可能是天然气中高档家庭轿车的先河。天然气发动机车辆不是遥不可及,已经有现成产品,只要重视产品开发,相信汽车工业基础上能够很快开发出形形色色的天然气汽车。

提高存储压力。车用气瓶压力从20兆帕提高到25兆帕的建议,已经得到住建部加气站标准修订编写小组,得到住建部标准管理部门的批准正在修订之中。按照他们的说法,2019年可以把中国的天然气汽车车用气瓶压力由现在的20兆帕提高到25兆帕,甚至更高。新增的天然气汽车可以从现在的200公里不到提高到250公里的续驶里程,大大地提高运行效率,大大地改变天然气汽车的面貌。中国交通运输协会天然气车船分会和中国汽车协会燃气汽车分会正在向工信部提交产业升级计划,除了刚才讲到的天然气汽车产品的性能有重大提高,排放有重大提高以外,特别重要的就是提高车用气瓶的压力,增加续驶里程,提高运行效率。相信随着国家对产业的具体支持,标准一旦进行修订,国家的天然气汽车运营和产业发展会走上更加快步发展的轨道。

产业升级立足技术创新,最关键的产品是开发出能够适应高压力甚至是高效率的车用气瓶。提高压力,才能提高运行效率,才能使得产品与燃油车取得相同竞争的条件。提高压力的困难是气瓶,20兆帕到25兆帕没有问题,现在的工艺材料不变,价格提高不多,10%-15%可以达到要求。提高到30兆帕、35兆帕不行,因为气瓶不行,玻璃纤维的气瓶。虽然现在的气瓶便宜只有一千多块钱一支,但只能适应25兆帕以下的工作压力,再高不行。现有的气瓶推荐出来的是碳纤维燃料的铝制气瓶。从现在20兆帕提高到30兆帕,气瓶的价格增加4.5倍,提高到35兆帕,气瓶的价格提高7倍。这种价格显然不能承受,现在提出产业应该开发一种价格提高不多,压力能够大大提高的新型气瓶。如果采用高强度钢材作为取代碳纤维的材料,气瓶价格只比现在的玻璃纤维气瓶提高120%-130%,价格提高1.2倍-1.3倍。它的重量和现在的二型气瓶重量大体相当,压力提高了,重量不变或者重量稍有提高,经济只有不超过30%的增加。如果有轻量化和低成本的产品出现,我国车用气瓶压力的提高才会有真正的可能性。把天然气汽车的气瓶压力提高,非常重要的环节是加气。传统方式管道气抽出来拿气体压缩机不断加压,一直加压到200个大气压。如果加压到350个大气压,那加气站的压缩机还要多付出一点能耗,多投资。即使如此,在气体加气站里加一个气瓶至少3分钟,加一个公交车的气瓶15分钟-20分钟,有时加不满,这显然不行,不如加汽油那么快,也不如加LNG那么快。我们的目标,在天然气汽车上装一个气瓶,气瓶能够充装LNG。但充装后,LNG的气瓶可以利用汽车的余热加热气化升压,一直到35兆帕,甚至是60兆帕。只要你提供的热量足够就能够气化,只要是封闭的空间,就能够达到最大的压力。我们的技术设想,车辆上配备能够承受短期低温,长期高温的气瓶,可以充装LNG,可以用汽车余热加热,以至于升到很高的压力。技术虽然没有实现,但已经受到重视,被航天军工部门的高压容器制造单位重视。我们将通过军民融合的渠道促进技术,让航天部门设计出低成本的高压力的,而且能够耐低温的气瓶,但会贵到能够承受的程度。一旦有这个局面,我们可以把加气站全部取消,让天然气汽车直接充装LNG,这将是颠覆性的变化,对全世界机动车发展成为燃气为代表的机动车的重要技术突破。

文章来源:天然气咨询