车用天然气的资源及应用
                          罗格梅  李孝武
            (中国石化集团公司石油化工科学李研究院，北京100083)
   汽车工业发展清洁的代用燃料己势在必行，洁净代用燃料的推广应用是优化能源结构、降低汽车排放的重要措施。在各种汽车代用燃料中，天然气是理想的清洁燃料，它拥有资源、环保、经济和安全上的优势。根据所采用的天然气形态的不同，天然气汽车又可分为压缩天然气汽车(CNGV)、液化天然气汽车(LNGV)和吸附天然气汽车(ANGV)3种。近年来，天然气水合物资源也引起了人们的高度重视。我国目前己开始推广使用CNG汽车。
1 天然气资源概况
1.1天然气资源 
    据1994年完成的全国第二轮油气资源评价结果，我国天然气总资源量为38.04万亿m3(不包括煤床沼气)，其中陆上为29.9万亿m3，海域为8.14万亿m3。我国天然气资源分布相对比较集中，主要分布在中部、西部、海域三大含油气大区，其资源量分别占总资源量的30.28％、28.23％、21.4％；埋深超过3500m的天然气资源量占总量的58.39%；陆上地理条件较恶劣的黄土塬、山地和沙漠区天然气资源量为24.48万亿m3，占总量的64％。
    目前由于我国天然气的勘探、开发和利用都相对比较落后，截至1999年底，我国累计探明的天然气地质储量只有2.16万亿m3，但我国天然气探明储量增长潜力大，据专家预测，从2001年到2020年，我国天然气探明储量将保持在年均增长1200亿m3左右，并有可能在2015年达到高峰。
    据估计，我国最终可探明天然气资源量为9—12万亿m3。我国目前尚有剩余天然气可采储量1万多亿m3未动用，这为加快开发利用天然气资源奠定了国内的资源基础。
1.2天然气消费结构
    多年来我国天然气在全国一次能源产量和消费构成中始终在2％左右徘徊不前。2000年我国天然气产量为277.3亿m3，人均拥有天然气产量约20m3，相对发达国家(如英国人均达1300以上)落后太多，这主要与资源开发程度、天然气储运等基础设施滞后和天然气消费构成不合理等因素有着直接的关系。表1、表2分别为我国与世界主要国家和地区的一次能源消费构成情况及天然气消费构成情况。
           表1  1999年世界主要国家及地区一次能源消费构成表

国家

能源消费总量
（100万t油当量）

占消费量的比重（%）

石油

天然气

煤炭

核电

水电

美国
英国
俄罗斯
印度
中国
日本

2204.9
222.4
607.8
276.4
752.6
507.4

40.04
35.39
20.76
34.29
26.57
51.01

25.18
37.10
53.85
7.74
2.56
13.22

24.64
16.10
17.98
54.27
67.90
18.03

8.97
11.15
5.13
1.19
0.54
16.16

1.17
0.27
2.27
2.50
2.42
1.58

世界

8533.6

40.57

24.19

24.95

7.63

2.66

             表 2 我国与世界各地区天然气消费构成情况表（%）
国家与地区 发电 工业 化工原料 城市与商用 占能源消费比例
北美
西欧
东欧
前苏联
中东
非洲
日本
东南亚
中国		 13
17
16
36
32
42
70
38
15		 34
24
45
44
54
45
29
44
16.8		 4
4
13
4
9
4
1
10
50.8		 39
45
26
16
5
9
-
8
17.4		 27.2
19.4
-
50.9
37.7
16.8
11.2
-
2.1
世界平均 26 43 5 26 23.2

   注：中国的数据为1998年的，其它地区数据为1995年的
   从表1、表2可见，我国目前仍以煤炭作为主要能源，天然气在一次能源消费构成中所占的比例不足世界平均水平的1/10；而且我国的天然气消费构成与其它地区相比差距也较大，我国天然气主要用于化工原料，而国外主要用于工业部门、其次是生活和交通运输领域，因此导致我国一些大中型城市和工业、经济较发达的地区大气污染严重，如表3。
               表 3 世界部分城市大气污染情况表
人口与污染物 北京 上海 广州 东京 伦敦 纽约 巴黎 柏林 米兰 墨西哥
人口（万人） 1223.4 1306.6 674.1 2695.9 764.0 1633.2 952.3 331.7 425.1 1652.2
悬浮颗粒/m3 377 246 295 49 - - 14 50 77 279
SO2/m3 90 53 57 18 25 26 14 18 31 74
NO2/m3 122 73 136 68 77 79 57 26 248 130

注：据世界银行统计资料(1995年)
1.3天然气供需预测
   据资深能源专家预溯，到2010年我国天然气年产量可达700亿m3，2020年将达1000亿m3。但我国对天然气的需求增长更快，预计天然气占能源消费总需求比例将增至2010年的6％、2020年的10%，若以基本需求估算，2010年天然气需求量可达950亿m3，2020年达2037亿m3。可见，我国自产天然气供应严重不足，2010年我国天然气缺口将达数百亿m3，2020年将达上千亿m3。这部分的缺口，需要进口管道天然气和液化天然气来弥补。
   据悉，我国目前正在加大国内天然气的勘探开发、大力推广天然气利用，同时也在积极引进LNG和管道天然气。据国家计委产业发展司官员称，中国天然气进口将主要来源于俄罗斯，中俄两国计划修建长度4000到5000公里的天然气管道，进口天然气的目标市场为中国东北及环渤海地区。据了解，到目前为止，俄罗斯西伯利亚南部地区已经发现油气田46个，每年可以向中国供气300亿m3，并确保稳定供气25到27年。此外，亚太和中东地区的天然气资源在未来几年中将形成年产LNG 5000万t以上的规模，也可供我国选择利用。
2 天然气汽车发展的背景
   汽车给人们带来了极大的方便，对人类社会发展作出了巨大贡献，但同时消耗大量的石油资源、排出大量的有害气体，并对人类生存环境造成较大的危害，现在机动车废气污染已成为城市污染的主要污染源。据统计，全世界石油产量的50%消费在交通运输部门上，用作汽车燃料的就要占到30%左右；而造成全球环境污染的60—70％烟雾和50％以上酸雨又来自交通运输业。因而，汽车能源利用效率、有害物排放、车用新能源的开发和利用等问题，近30年来一直受到各国政府、专家和公众的关注。
2.1 发展天然气汽车是实现汽车工业持续发展的重要途径
   我国汽车工业经过40多年的建设和发展，取得了长足的进步。据统计，近10年来我国汽车产量平均增长率保持在13％左右，保有量平均增长率保持在12％左右，我国目前汽车保有量为1600多万辆，年产量为200多万辆；尤其是北京、上海、广州等大城市，机动车的保有量以每年15％以上的速度快速增长，北京市汽车目前己达150万辆，居全国各城市之首。据预测，2005年和2010年我国的汽车社会保有量将分别达到2600万辆和4000万辆。
   随着汽车保有量的迅速增长，汽车将成为石油资源的主要消耗者和大气环境的主要污染源。石油资源是汽车用常规燃料，具有能量密度高、安全性好、储运方便等优点，但石油资源是有限的。目前我国石油燃料的短缺就已经非常严重，2000年我国石油净进口量为6974万吨，净进口率为30％。花费了近200亿美元。在目前石油净进口率高达30％的情况下，石油危机对中国经济的影响需要引起重视。据预测，中国未来能源供需的缺口将越来越大，2010年我国的石油供求缺口将在1亿吨以上，这个数字要占到我国2010年石油需求量的1／3左右。因此研制节能汽车和积极采用新煤料天然气作为汽车动力源已成为全世界汽车工业技术开发的新热点。
   特别是目前国际原油市场的剧烈动荡，使天然气的开发利用更显迫切，而且大规模开发利用天然气，将有利于弥补我国石油需求缺口，成为我国石油战略安全的重要组成部分。
2.2 推广天然气汽车是解决和改善汽车排放污染的有效措施
   现代汽车工业的迅猛发展给社会带来了巨大的财富，但是随着而来的是严重的尾气排放污染和噪声污染，现在机动车废气污染已成为城市污染的主要污染源。表4表示一些国家和国内一些城市交通废气排放污染占总的大气污染的分担率。
          表 4 某些国家和国内—些城市机动车废气排放污染物分担率(%)
　 美国 日本 德国 北京 上海 重庆 广州
CO 82 94.6 65 63 86 79.5 88.8
HC 58 67.1 39 74 96 42 91
NOx 48 69 55 46.0 56 77 79.3
微粒 8 - 9.4 - - - -

   从表4中数据看，几乎三项指标均超过一半，而有些成分已经超过90％。这些数据说明，
要治理城市尤其是大城市的大气污染，首先要减少汽车的排气污染。
   1998年国际卫生组织公布的一项报告表明：全球空气污染严重的十大城市中，我国占7个，北京名列第三。根据1998年全国322个城市的环境状况统计，城市空气质量超过国家三
级标准的占43.5％，处于国家三级标准的占28.9％，而达到国家二级标准的只占27.6％。北京、上海、广州等大城市空气质量经常为三级标准，空气污染问题己到了非治理不可的程度。
   北京汽车保有量虽然比国外一些大城市要少，但单车排放的污染物却比国外同类车高几倍甚至十几倍(据报道，国产车的HC、CO和NOx分别是1992年美国新车排放量的14.5倍、11.8倍和3.3倍)。全市汽车尾气捞放的NOx、CO日益严重，主要街道路口、人行道两项污染物全部超标。北京1997年各种机动车NOx排放情况见表5和6。此外，汽车排放的污染物还可能引起光化学烟雾，北京市在非采暖期已有明显的光化学烟雾污染出现。因此，采取有效措施，防治汽车尾气污染，防止发生光化学污染事件的发生，己成为北京环境保护工作的重中之重。 
     表5 各种机动车NOx排放情况        表6 市区各种专用机动车NOx排放情况
     
车型 NOx排放量
（万吨/年）		 分担率
（%）		 　 车型 NOx排放量
（万吨/年）		 分担率
（%）

轿车
轻型车（含微面）
中型车
重型汽油车
重型柴油车
摩托车

4.18
2.1
2.0
2.2
2.7
1.22

29
23
14
15
18.8
0.2

　

公共汽车 
出租车
小公共汽车
邮政车
环卫车


1.1
2.9
0.5
0.16
0.46

　

7.5
20
3.6
1.1
3.2
合计 14.4 100 　 合计 5.12 36

   天然气以其良好的资源、环境特性，为降低交通污染提供了一条新的途径，目前受到各国政府、专家和公众的关注，因而，它的推广应用有着巨大的发展潜力和广阔的市场前景。同时申奥的成功，对北京来说。改善环境尤为重要。这进一步促进了天然气汽车的发展。
3 天然气汽车发展现状
   我国的天然气汽车工业发展始于1988年，近年来，在“全国清洁汽车行动协调领导小组”的领导和积极推动下，全国燃气汽车的保有量从1999年初的10813辆增加到目前的8万多辆，加气站从1999年初的67座增加到230座，其中北京和上海发展最快。北京现已有燃气汽车2.2万辆，加气站65座。在全国的燃气汽车中，新车的比例正在不断增长，已从最初的以改装在用车为主发展到成批生产新车，目前，桑塔纳、夏利、富康、捷达等小轿车和京华、牡丹等大客车均有了燃气汽车的车型。
   据有关部门介绍，北京为改变城市环境，向一流的国际大都市迈进，大力发展清洁能源车辆。目前，已成为世界上使用纯天然气公交车最多的城市。两年多来，北京共改造在用车1600辆，研制生产新型环保车4500辆，其中纯天然气公交车1630辆，双燃料公交车2000多辆，双能源无轨电车600辆，使环保车总数达6100辆，占公交车总数的70%。市区三环路以内基本实现公交车环保化。预计今年北京还将新增公交环保车2000辆，最终使北京实现公交车全部清洁燃料化。 
   据报道，今年4月，北京市公交总公司和首都科技集团中原清洁燃料集团签订协议：一种新型的清洁燃料——液化天然气(LNG)加气站将于今年8月在四环路健翔桥边建成，同时将首批开通50辆使用这种燃料的公共汽车。目前美国30多条公交线路的数千辆公交车己使用了这种燃料，但在亚洲国家投入应用北京市是首例。
4 天然气的前景分桥及建议
 · 天然气作为清洁能源的开发利用已是势在必行，因而应加大市场开发力度，加快输气管网建设，协调好不同地区天然气作为清洁、高效的能源与煤炭、水电、核能等不同能源的发展关系，逐步改善不同地区的天然气消费结构和能源结构。
· 目前天然气汽车技术比较成熟，价格便宜，使用安全，操作费用低，易于产业化，市场前景看好。虽然国内发展燃气汽车技术起步较晚，技术装备比较落后，产品质量差，寿命短，技术标准和国家的法律、法规、政策滞后，与国外相比有一定差距，但是只要技术装备和配套设施跟上，形成规范化和产业化，天然气汽车就会以规模化的发展数量进入市场。因此需要政府部门的统一组织和协调，并分阶段实施，有条不紊地做好天然气汽车的发展工炸。
5 参考文献
(1)天然气工业，2009，20 (1)：1-4
(2)世界石油工业，2000，7(11)：3
(3)《国家燃气汽车重要文件及相关标准汇编》，2008