天然气汽车的经济性

天然气汽车的经济性（精选十篇）

天然气汽车的经济性 篇1

近年来,我国许多城市的大气污染日趋恶化,环保形势十分严峻,造成城市空气污染的重要原因之一就是汽车尾气排放污染。在各种汽车替代燃料中,天然气是汽车理想的清洁燃料,它拥有在资源、环保、经济和安全上的优势,在国民经济发展中的作用越来越重要。从世界范围来看,随着全球经济的发展和环保要求的日益提高,世界主要能源消费国对天然气的需求越来越旺,使天然气在世界一次能源消费结构中的比例逐步增长,目前,全球天然气消费量已高达2.5×1012m3/a,占世界一次能源消费总量的25%左右。我国也不例外,随着西部大开发战略的实施和西气东输项目的投产,东部大中城市和西气东输管道沿线城市均用上了天然气,天然气消费市场正逐步形成。因此,天然气作为汽车替代燃料,将成为天然气利用的又一个重要消费领域。

二、天然气汽车的经济性分析

将汽油车改装成CNG (天然气)/汽油双燃料汽车,采用的车用CNG装置由天然气储气系统、天然气供给系统和油气燃料转换系统组成,其主要部件有储气瓶、充气阀、高压截止阀、压力传感器、高压电磁阀、组合式减压阀、燃气混合器、油气转换开关和点火时间转换器等。表列出CNGV(天然气汽车)改装及运行的各项主要数据。需要指出:这里的经济效益分析是分析CNG代替汽油所节约的燃料费用,因此,在分析经济指标时不存在税收这一项。

各项经济指标的分析结果表明:大车和出租车改装为CNGV后,燃料费节约率分别为36%和40.4%,改车费回收期(不含改装时间)分别为3.5个月和6.5个月,风险极小。可见,CNGV的开发具有良好的经济效益和抗风险能力。

三、结束语

天然气是优良的汽车替代燃料。与汽油相比较,天然气具有清洁、经济和资源上的优越性。我国应大力发展CNGV。

摘要：对天然气汽车进行了经济性分析，指出天然气作为汽车替代燃料具有一定的经济优势和较大的环保效益，快速发展天然气汽车产业对改善城市大气环境具有重要意义

天然气汽车的工作原理简介 篇2

天然气汽车的工作原理简介

天然气汽车（化油器车型）系统分天然气气路、汽油油路和控制电路三大部分。CNG加气站将压缩天然气，通过加气阀充入贮气瓶压力为20MPa。当使用郑州天然气改装过的天然气作燃料时，安装在驾驶室内的油气燃料转换电开关，扳到 “气”的位置，此时天然气电磁阀打开，汽油电磁阀关闭，贮气瓶内的20MPa高压天然气通过高压管路进入减压调节器减压，再通过低压管路、动力阀进入混合 器，并与经空气滤清器进入的空气混合，经化油器通道进入发动机气缸燃烧。减压调节器与混合器相匹配，根据发动机的各种不同工况产生不同的真空度，自动调节 减压调节器的供气量，并使天然气与空气均匀混合，满足发动机不同工况的使用要求。动力阀是一个调节天然气管道截面积的装置，可调节混合气的空燃比，使空燃 比达到最佳状态。

油路中安装一个汽油电磁阀，其余部件均保留不变。当使用汽油作燃料时，司机将油气燃料转换开关扳到“油”的位置，此时天然气电磁阀关闭，汽油电 磁阀打开，汽油通过汽油电磁阀进入化油器、并吸入气缸燃烧。燃料转换开关有三个位置，当拨到中位时，油、气电磁阀均关闭，该功能是专门用来由汽油转换到天 然气时，烧完化油器室里残存汽油而设置的，以免发生油气混烧现象。

天然气汽车的优势 篇3

摘 要：随着国民经济水平的不断提高，人们的生活质量日益攀升，汽车已经成为家庭中的重要组成部分。而面临环境污染、能源紧缺等问题，人们也将目光转向了天然气等环保型汽车，希望它们的出现可以改善一系列问题的发生。

关键词：天然气；发展优势； 环境污染； 能源

中国汽车工业发展到今天，取得了很大的进步，产销连年位居世界第一名，已经成为了世界汽车工业不可或缺的组成部分。但是，中国的能源问题、中国的环境问题，也是世界各有关国家比较突出的问题。它影响了汽车工业的可持续发展，制约着中国汽车的可持续发展。解决能源紧缺问题的相关途径重点有两个方面。一方面是提高传统汽车的效率，规定汽车升级，降低能耗。这就需要我们利用一切节能技术，推进传统车节能。其中包括：先进的发动机等传统技术、轻量化等技术。特别 需要指出的是：要大力推进和应用混合动力技术，以实现传统车节能。另外，应大力推进新能源汽车的发展，从而真正去实现整个行业的发展。天然气汽车的出现让汽车行业耳目一新，而它的实用与否还待考究。

一、天然气汽车的了解

天然气汽车（natural gas automobile）即以天然气为能源的汽车。天然气的甲烷含量一般在90%以上，是一种很好的汽车发动机燃料。天然气被世界公认为是最为现实和技术上比较成熟的车用汽油、柴油的代用燃料。天然气汽车已在世界和中国各省市得到了推广应用。燃气汽车的CO排放量比汽油车减少90%以上，碳氢化合物排放减少70%以上，氮氧化合物排放减少35%以上，是较为实用的低排放汽车。

（一）种类

1. CNG客车——CNG（压缩天然气）作为一种气体燃料，与空气混合更均匀，燃烧更加充分，排放的CO、HC等有害物质更少；天然气燃烧后没有积炭，可减少发动机磨损，维护保养费用低；天然气发动机改装简单，特别是用汽油机改装的双燃料发动机，因性价比极高，使用广泛；此外更重要的一点是，行驶同样公里数，天然气客车的燃料费用要远低于柴油或者汽油机，经济效益非常高。

2. LNG客车——LNG（液化天然气）可以更大地压缩天然气体积，一次充气，可以行驶500km甚至1000km以上，非常适合长途运输使用，并且LNG是液态，不受天然气管网的影响，同时各项指标显著优于LPG。

3. LPG客车——LPG（液化石油气）的性能和使用基本与CNG相似，其使用的原因主要有三方面：一是作为燃油的替代品，二是排放清洁，污染较低，三是使用价格便宜。不过，因为液化石油气也是来自石油，资源有限，因此推广受到广泛质疑。

4.醇燃料客车——醇燃料主要是指甲醇和乙醇，国内外应用较多的是在汽油中混合一定比例的醇燃料，也有部分地区使用的是高比例的醇燃料。由于甲醇燃料来源广，可以从天然气、劣质煤、油砂、木屑等凡是能产生一氧化碳和氢气的物质中提炼出来，并且生产工艺简单，设备少，运输方便，故在我国得到主要应用。

（二）结构

CNG汽车采用定型汽车改装，在保留原车供油系统的情况下增加一套“车用压缩天然气转换装臵”。改装部分由以下三个系统组成。

1.天然气系统，主要由充气阀，高压截止阀，天然气钢瓶，高压管线，高压接头，压力表，压力传感器及气量显示器等组成。

2.燃气供给系统。主要由燃气高压电磁阀，三级组合式的减压阀，混合器等组成。

3.油气燃料转换系统：主要由三位油气转换开关，点火时间转换器，汽油电磁阀组成。

燃气钢瓶的瓶口处安装有易熔塞和爆破片两种保安全装臵，当气瓶温度超过100摄氏度，或压力超过26MPa时，保安装臵会自动破裂卸压，减压阀上设有安全阀；气瓶及高压管线安装时，均有防震胶垫，卡箍牢固。因此，该系统在使用中是最安全可靠的。

汽车以CNG做燃料时天然气经三级减压后，通过混合器与空气混合进入气缸，压缩天然气由额定进气气压减为负压，其真空度为49—69KPa。减压阀于混合器配合可满足发动机不同工况下混合气体的浓度要求。

混合器可在减压器的调节下，根据发动机不同工况下产生的不同真空度，自动调节供气量和空气与天然气均匀混合，满足发动机的供燃要求。动力阀可改变天然气低压管及截面积，调节混合气阀关断，原车供油系统恢复状态正常供油，发动机正常运转。控制系统主要由燃料转换开关组成，通过控制汽油电磁阀和燃气电磁阀的开关，实现供油供气选择。

二、天然气汽车的突出优势

（一）天然气汽车是清洁燃料汽车

天然气汽车的排放污染大大低于以汽油为燃料的汽车，尾气中不含硫化物和铅，一氧化碳降低80%，碳氢化合物降低60%，氮氧化合物降低70%.因此，许多国家已将发展天然气汽车作为一种减轻大气污染的重要手段.

（二）天然气汽车有显著的经济效益

可降低汽车营运成本，天然气的价格比汽油和柴油低得多，燃料费用一般节省50%左右，使营运成本大幅降低，由于油气差价的存在，改车费用可在一年之内收回，可节省维修费用。发动机使用天然气做燃料，运行平稳、噪音低、不积炭，能延长发动机使用寿命，不需经常更换机油和火花塞，可节约50%以上的维修费用。

（三）比汽油汽车更安全

首先与汽油相比，压缩天然气本身就是比较安全的燃料.这表现在：

燃点高：天然气燃点在650.c以上，比汽油燃点（427.c）高出223.c，所以与汽油相比不易点燃。

密度低：与空气的相对密度为0.48，泄漏气体很快在空气中散发，很难形成遇火燃烧的浓度。

辛烷值高：可达130，比目前最好的96号汽车辛烷值高得多，抗爆性能好。

爆炸极限窄：仅5～15%，在自然环境下，形成这一条件十分困难。

参考文献：

[1]冯艳艳.天然气汽车环保优势分析[J].石家庄职业技术学院学报， 2010， 22（4）：36-37.

[2]刘永峰，张幽彤，裴普成.天然气发动机汽车的优势和发展现状[J].现代化工， 2006， 26（z2）：395-397.

城市天然气汽车加气站的发展研究 篇4

2007年8月, 国务院《天然气利用政策》正式颁布实施, 明确把天然气汽车列为优先发展项目。天然气汽车包括城市公交车、出租车、物流配送车、载客汽车、环卫车和载货汽车等以天然气为燃料的运输车辆。

随后, 江苏省交通运输厅印发《江苏省道路运输行业推广应用天然气汽车实施方案》, 提出重点发展城际间客运班车、旅游包车和定线货车使用LNG (液化天然气) 清洁能源, 继续引导城市公交、出租车使用CNG (压缩天然气) 或LNG清洁能源。

1 城市燃气车现状及评价评价

1.1 加气站现状

目前市区现有加气站9座, 主要为CNG加气站, 目前在建的有6座。至2012年底, 市区加气站总设计加气能力为16.5×104m3/d。2012年共售气约4 905×104m3, 平均日售气量约为13.44×104m3。

1.2 加气站现状评价

a) 现有加气能力已明显不足;

b) 有效的区域供气格局有待进一步完善;

c) 加气类型单一;

d) 整体的管理保障体系有待进一步加强。

2 加气站规划的指导思想

a) 坚持公共安全优先。在满足合理加气需求的前期下, 必须保证公共安全, 为城市居民创造一个良好、安全的生活环境;

b) 坚持公共交通优先。加气站规划布点要优先满足公共交通需求, 为城市交通健康发展做好保障;

c) 坚持统筹协调, 均衡发展。加气站布点必须统筹考虑规划、建设、国土、交通等各方面关系, 使加气站建设能得到均衡发展, 满足日益增长的加气需求;

d) 坚持资源节约, 可持续发展。在规划建设过程中要秉承能源节约、用地节约的宗旨, 促进城市健康可持续发展。

3 天然气加气发展预测

3.1 预测方法及规划目标

本规划采用交通出行结构目标导向法进行规划预测。根据市区未来机动车辆拥有量、天然气车船行业发展趋势及规划目标综合确定加气需求总量。

3.2 机动车保有量预测

根据城市总体规划的预测, 到2020年市区机动车辆拥有量及车辆结构见表1。

3.3 天然气汽车发展目标

市区天然气汽车发展目标见表2。

3.4 加气需求总量预测

4 加气站需求量及类型选择

4.1 加气站数量的确定

按加气需求总量预测, 2015年达40.3×104m3/d, 2020年达93.4×104m3/d, 按加气站平均设计加气能力1.0×104m3/d~2.0×104m3/d推算, 市区加气站总量在现有的和在建的15座的基础上, 近期建设21座左右;远期再增建54座左右。

4.2 加气站类型的选择

加气站根据服务对象性质可分为CNG加气站 (为CNG汽车提供加气服务) 、LNG加气站 (为LNG车船提供加气服务) 。

CNG加气站根据CNG来源可分为:常规站 (直接从管道取气, 经工艺处理后为CNG汽车加气) 、子站 (通过子站转运车从母站运来天然气) 、L-CNG站 (将LNG在站内气化成CNG) 。

4.3 建设模式

加气站建设模式可分独立建设与加油站合建两种。合建模式有利于节省城市用地、有利于经营管理、也有利于燃气汽车的发展。但合建时, 一方面相应的安全等级提高, 另一方面加油加气的规模降低。

5 加气站用地规划

5.1 加气站布局原则

a) 统筹规划, 有所侧重;b) 均衡布点, 协调发展;c) 符合城市总体规划, 与其它各专项规划相协调, 尤其要与城市燃气设施布局规划相协调;d) 有利于城市交通设施的充分利用和交通的畅通。

5.2 加气站选址原则

a) 为方便用户, 站址宜选在靠近主干路, 同时尽量远离主要道路交叉口;b) 结合加油站规划, 尽可能与加油站邻建/合建, 统一布局;c) 应充分结合公交保养场、枢纽站等公交设施建设;d) 依托城市国省道干线、内河港区等, 布置加气站点;e) 站点选址应执行相关国家标准和技术规范的规定, 加气站用地内应预留足够安全距离;f) 站点间行驶距离宜在3 km~5 km之间。

5.3 加气站用地指标

加气站用地布局应满足相关标准、生产工艺要求, 同时应尽量不影响城市交通, 加气站内应适当预留车辆等候及回车场地。根据GB 50156—2012汽车加油加气站设计与施工规范规定:在城市建成区不宜建一级加气站、一级加油加气合建站、CNG加气母站。在城市中心区不应建一级加气站、一级加油加气合建站、CNG加气母站。通过分析对比, CNG加气站用地一般在2 500 m2左右, LNG加气站用地一般在3 500 m2左右, 油气合建站用地面积一般在4 000 m2左右。因此控制独立建设加气站用地面积2 500 m2~3 500 m2;油气合建加气站用地面积3 500 m2~4 500 m2。当站点用地不规则时, 可适当增加面积。

6 实施规划的保障措施

a) 加强组织领导。相关职能部门要继续加强对加气站的建设管理, 切实履行职责, 加大执法力度, 认真组织实施规划的各项内容, 促使城市加气站管理逐步走上法制化轨道;b) 建立全市加气站信息管理系统。在完善城市加气站信息查询系统的基础上, 逐步建立加气站销售、存储、税收月报等系统, 构建全市加气站信息平台, 畅通加气站信息渠道;c) 加强加气站规划建设管理。严格加气站建设审批程序。任何部门不得越权擅自审批, 对违反规定的要追究审批部门有关人员的责任;任何单位和个人不得私自滥建, 对违章修建的加气站将按相关法律法规予以拆除;d) 加强加气站安全生产管理。进一步落实行业安全管理规定, 与加气站、天然气改装车船安全管理有关的单位要层层落实安全管理责任, 认真履职尽责, 确保天然气加气站及天然气车船安全生产。

7 结语

天然气是一种洁净的能源, 燃烧后的主要生成物为CO2和H2O, 其产生的温室气体只有煤炭的一半, 石油的2/3, 天然气是一种优良的汽车发动机绿色代用燃料。大力发展包括城市公交车、出租车、物流配送车、载客汽车、环卫车和载货汽车等以天然气为燃料的运输车辆, 符合政府提出的以城市公交车、出租车和环卫车为重点, 推广使用天然气燃料汽车, 倡导私家车采用天然气作为汽车燃料。加快建设车用天然气加气站, 满足市场发展和实际运行的战略要求。

摘要：叙述了城市加气站现状及加气站规划的指导思想, 分析了城市天然气汽车加气发展预测、加气站需求量及类型选择, 并提出加气站用地规划实施规划的保障措施。

天然气汽车的经济性 篇5

近年来，随着国家能源环保政策和能源结构调整政策的出台，压缩天然气(CNG)汽车逐步得到了推广和应用，压缩天然气(CNG)汽车加气站也随之建立，以满足天然气汽车燃料供应的需要。目前合肥市已经在天然气门站建立了一座天然气母站，天然气加气站也陆续再建，具备了天然气加气子站网络运行能力。市内部分公交车已率先改装成天然气公交车并投入运行。天然气代替汽油，可以缓解车用燃油的供需矛盾，还能大大节约燃料费用，降低运输成本，而且对环境污染小。然而由于天然气具有火灾爆炸危险性，尤其是高压运载与储存、油气双燃料站等安全技术问题，必须引起高度重视。

一套完整的压缩天然气加气站是由低压调压站、天然气压缩机、计量装置、净化干燥装置、储气系统、售气系统等部分组成。加气站的工作原理是将通过管线输送到加气站的天然气，先进行净化处理，再通过压缩系统使其压力达到25MPa，最后由高压储气瓶组和售气机将压缩天然气加入车辆储气瓶。根据功用的不同可分为标准站、加气母站和加气子站3种类型。

标准站直接从天然气管网取气，经过预处理系统、压缩、储存等工艺以后，通过售气机给汽车加气。

压缩天然气母站除具有标准站的功能外，还通过设在站内的加气柱将压缩天然气充入压缩天然气专业运输车，运到加气子站为汽车加气。

压缩天然气子站建在燃气管道尚未到达的地方，接受压缩天然气专业运输车从加气母站运来的压缩天然

二、压缩天然气汽车加气站的火灾危险性

三、压缩天然气汽车加气站的火灾预防气，经储存、压缩等工艺，通过售气机给汽车加气。

1、天然气的主要成分甲烷属一级可燃气体，甲类火灾危险性，爆炸极限为5%～15%。点火能量小，燃烧速度快，燃烧热值高，极易燃烧、爆炸，并且扩散能力强，火势蔓延迅速，一旦发生火灾，难以扑救。另外，与空气相比，天然气密度较小，一旦发生泄露，会很快在空气中扩散。压缩天然气加气站内工艺过程处于高压状态，工艺设备容易造成泄漏。当压缩天然气管道被拉脱或加气车辆意外失控而撞毁加气机时也会造成天然气大量泄漏，泄漏气体一旦遇引火源，就会发生火灾和爆炸。

2、压缩天然气汽车加气站进行加气时，技术要求充装站的压缩机必须加压至25MPa以上，才能将天然气压缩到钢瓶内。若钢瓶质量或加压设备不能满足基本的技术要求，稍有疏忽，便可发生爆炸或火灾事故。为保证天然气质量，有时需对天然气进行脱水处理，若脱水工序处理不净，积水中的硫化氢容易引起钢瓶腐蚀，造成钢瓶损坏，在给钢瓶充气时，易发生爆炸，并引起火灾。

3、营业性加气站绝大多数建立在车辆来往频繁的交通干道一侧，周围环境较复杂，受外部点火源的威胁较大。同时操作中也存在多种火源，加气站各种电气设备及对站内各种设备实施手动或自动控制的系统潜在着电气火花；销售系统工作时，天然气在管道中高速流动，易产生静电火源；操作中使用工具不当，或因不慎造成的摩擦、撞击火花等。

4、操作人员因不熟悉压缩天然气新技术或未经必要的安全技术培训就上岗操作，容易出现违章作业或违反安全操作规程，形成火灾隐患或酿成火灾。

1、把好源头关。要严格按照《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156-2002)的有关规定进行消防审核，把好设计、审核关，加强对设计单位及施工单位的消防技术指导，使之能较好地掌握规范，严格按规范要求去做，保证在设计，审核、建设阶段不留下先天性的火灾隐患。

2、防火间距应符合要求。压缩天然气加气站内压缩机组和贮气瓶组与周围建、构筑物等的防火间距，不应小于《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156-2002)的规定。加气站内的总平面布置应按照《建筑设计防火规范》和《城市燃气设计规范》进行，除储气瓶(储气井)、生产建筑和必要的辅助设施外，不宜布置其他建筑。加气站生产、办公区应分区设置。加气站区内的储气瓶组(储气井)、压缩机间、调压间、加气机等应有明显分隔，符合规范规定的间距。

3、控制和消除引火源。加气站内爆炸危险区域的等级范围划分应按《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156-2002)确定。按照《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058)的规定，使用高于或等于相应作业区域气体级别的防爆电气设备。爆炸危险区域慎用移动式和便携式电器，禁止私拉乱接电气线路，违章用电。

加气站的站房和罩棚按建(构)筑物的防雷考虑，一般应采用避雷带(网)保护，天然气贮气瓶组必须进行防雷接地，接地点不少于2处，储气瓶组管道、法兰及其它金属附件均进行电气连接并接地，雷雨天气应停止加气作业。

严格控制修理动火，作业时不得使用电气焊、割，严禁烟火和明火，防止摩擦撞击打火。

4、采取通风措施。为了防止爆炸性混合物的形成，加气站爆炸危险区域内的房间应采取通风措施，以防止发生中毒和爆炸事故。采用自然通风时，通风口不应少于2个，且应靠近可燃气体易积聚的部位设置，尽可能均匀，不留死角，以便可燃气体能够迅速扩散。

5、设置可燃气体检测报警装置。为了能及时检测到可燃气体非正常超量泄漏，以便工作人员尽快进行泄漏处理，防止或消除爆炸事故隐患，加气站应设置可燃气体检测报警系统。压缩天然气储气瓶间(棚)、天然气泵和压缩机房(棚)等场所应设置可燃气体检测器。报警器宜集中设置在控制室或值班室内，以便操作人员能及时进行处置。可燃气体检测器和报警器的选用和安装，应符合国家行业标准《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》(SH3063)的有关规定。可燃气体检测器报警(高限)设定值应小于或等于可燃气体爆炸下限浓度值的25%。

天然气汽车京城发展有何屏障？ 篇6

燃气汽车每公里PM2.5排放比燃油低93%

北京市燃气集团副总经理许彤表示，与传统燃油汽车相比，天然气汽车具有良好的环保效果，燃气集团曾委托清华大学做过一个测试，一辆国四标准汽车，用燃油的车与燃气的车相比，燃油每公里PM2.5 排放0.075 克，燃气每公里PM2.5排放仅有0.005克，降低93%左右。其次，氮氧化物可减排20%至40%，二氧化碳可减排25%，一氧化碳减

排50%-70%。如果按5000辆LNG（液化天然气）公交车计算，每年PM2.5 的排放量可减少43吨。此外，天然气

汽车的尾气中不含硫化物和铅等重金属。

同时，天然气与汽、柴油相比，具有抗爆性好等特性，十余年来我国各地未出现一起天然气爆炸事故。天然气汽车还具有良好的经济性能，与国内普通汽、柴油相比，汽车使用天然气可节省燃料费用30%-40%。以出租车为例，年均节省3万元，公交车年均节省4万元，货运车年均节省4.5万元。

许彤表示，现在推广天然气汽车的技术也比较成熟，CNG（压缩天然气）汽车已经广泛应用于公交车、出租车等中小型车辆，LNG汽车广泛用于长途车、货运车等中到大型车辆，并且改装成本只要3000-5000 元。虽然汽车使用天然气在能源添加频率上要大于使用汽油，但是一般而言，小型车加满一次气，可以跑180-200公里的距离，大型车则可以跑500公里左右的距离，也并不会给使用者增加太多的麻烦。

“天然气汽车完全可以成为北京市汽车产业发展的一个方向。” 北京汽车新能源汽车有限公司副总经理詹文章博士在接受记者采访时也如此表示。

天然气汽车“加气难”成通病

北京市在出租车行业中推广使用天然气汽车受到了很多司机的欢迎。“对我们而言，最为主要的是与使用汽油相比，我感觉自己每天都能够省30%左右的燃料费。”出租车司机刘师傅告诉记者。

不过刘师傅也表示，他们使用天然气也还面临着一些不便，其中一个是目前北京市的加气站太少，他们加气并不是很方便；在另外一个方面，在部分站点加气时，常常要排较长时间的队，这让他们感觉并不是很方便。

据了解，加气站少、加气不方便，这些年来在全国很多城市一直是比较普遍的问题。前些年，为了给汽车加一次气，有的出租汽车不得不等上1个小时左右。

在北京，加气站数量也同样过少。目前整个北京市的加气站只有27座，远不能满足天然气汽车发展的需要。

并且，包括北京市在内现在大多数城市建设规划都没有给城中建加气站预留土地，即使留有的建设用地，其土地价格也极其昂贵，建设成本高，因而很多加气站只好建到远离城市的郊区，这也给天然气汽车加气带来了不便。另外，以天然气为燃料的汽车去了外地常常就无气可加，这严重制约了天然气汽车的发展。

这些年，全国很多地方发展天然气汽车也遭遇了气源短缺的难题，由于我国天然气供应量有限，供需缺口大，每到用气高峰时节，天然气汽车就“心慌气短”。不过，北京市由于一直气源供应充分，天然气汽车也十分有限，并没有受到气源的困扰。

许彤表示，目前北京市天然气出租车遇到的加气难只是暂时的，在未来，随着站点的不断完善，给车加气就会变得更加方便。“北京市推广天然气汽车，也还需要从政策层面上得到一些支持。”许彤说。詹文章则告诉记者，尽管目前天然气汽车的技术已经比较成熟，但是其环保性和安全性也还要进一步验证，尤其是环保性还需要大量的车辆在实际

驶过程中的进一步检验。

近些年来，很多私家车主为了节省燃油开支，也希望能够将自己的汽车改装成天然气汽车，但是许彤表示，出于安全性考虑，目前北京市等一些地方并不允许私自对汽车的能源供应进行改装。因此，未来现有燃油私家车如何才能使用天然气能源，还是一个有待探讨的问题。

未来北京将力推天然气汽车

记者从北京燃气集团了解到，2012年至今北京市已发展天然气汽车超过2000辆，应用领域涵盖区域公交、城市公交、驾校教练车、出租车等，但是就北京市天然气汽车的未来而言，这还只是一个开始。

根据计划，到2013年底，北京市将形成1万辆天然气汽车的应用规模，其中包括出租车2000辆，城市公交车3143辆。目前，已有CNG双燃料出租车99辆，LNG 公交车400辆投入运行。为了推动北京市天然气出租车、公交车发展，2013年北京市计划建设汽车加气站70-100座。

“我们要力争2014-2017年每年推广不少于3万辆的天然气汽车。”许彤表示。与此同时，北京市的天然气加气站建设也会同步推进，并适当利用公交场站、驾校、长途车站及现有加油站等场地，建设LNG及CNG加气站。根据计划，2014-2017年北京市将力争每年建设70座汽车加气站，2018年北京市的加气站达到将近400座的规模，就可以全面保障北京市域内天然气汽车的用气需求。

“未来北京市的加气站布局会不断完善，形成系统化加气网络，从而为天然气汽车的发展提供强有力支持。”许彤说。

在未来，大型货车也将被北京市纳入到使用天然气能源的领域。许彤表示，北京市大型货车污染排放也比较严重，如果这些车辆大量使用天然气能源，将会大幅降低车辆在北京市空气污染排放中的比重。

“目前及未来，北京都是国内供气管道最多、调度机制最完善、供应安全等级最高的城市，这也为北京发展天然气汽车提供了充分的能源安全保障。”许彤表示。

国内天然气汽车的发展现状及趋势 篇7

随着汽车保有量的不断增加, 汽车尾气污染日趋严重。同时, 石油等常规化石能源不断消耗, 能源短缺引发地缘政治危机。为了缓解能源和环境压力, 世界各国汽车工业纷纷调整汽车燃料结构, 开发清洁能源汽车, 例如天然气汽车 (NGV) 、电动汽车、醇类燃料汽车、氢燃料汽车、太阳能汽车和混合动力汽车等。其中, 天然气汽车以其低成本、低排放、有效抑制温室效应和降低对石油依赖度等优点, 成为当前汽车工业的一个重要发展方向。

1、天然气汽车的优势

天然气替代汽油和柴油具有得天独厚的优势。作为一种优良的汽车发动机燃料, 天然气所含的CH值大于90%, 广泛适用于各类型汽车。天然气汽车有以下优势:

1.1 天然气资源丰富

我国天然气资源比较丰富, 截至2013年我国天然气探明储量已达13.99万亿m3, 探明可开采量2.26万亿m3[1], 显示出我国天然气雄厚的资源潜力和良好的发展前景;其次, 国家积极引进国外天然气资源, 在西北地区, 已完成同俄罗斯、土库曼斯坦等国天然气管道贸易协议;在沿海地区, 已经投入运营的广东大鹏、福建莆田等进口LNG接收码头及十多个待建LNG项目, 年接收能力达9000万吨[2], 为沿海地区天然气发展提供了更多发展机遇;国内主要城市基本实现燃气化也为天然气汽车的发展提供了有利条件。

1.2 尾气排放降低

汽车尾气占城市空气各种污染源总量的60%~70%;排出的CO、HC、NOX、PM、含铅物质等污染物, 严重危害人体健康。使用天然气作为汽车的燃料, 能够减少CO2、NOx、PM的排放;与汽油动力汽车对比, 天然气汽车可以减少大约93%的CO排放量, 并可以减少33%的NOx和50%活性烃气的排放量, 其余乙烷、硫化氢、二氧化碳和丙烷等的排放量也有所降低[5]。与柴油动力汽车相比, NOx排放量低50%, PM低90%, CO2低10%, 没有铅污染。天然气汽车是理想的低污染汽车。

原装天然气汽车达到欧Ⅲ、欧Ⅳ的排放限值, 有些国外天然气汽车发动机排放指标甚至能达到2010年美国环保署 (EPA) 和欧Ⅵ计划标准, 完全符合城市清洁燃料汽车发展要求。图1所示为欧盟、美国汽车尾气排放指标限值。

1.3 汽车经济性

各类燃料汽车经济性能取决于燃料热值和价格, 表1按等热值折算出天然气对其他燃料的替换量。

表2为等热值天然气、汽油、柴油、液化石油气经济性比较, 平均来说, 天然气使用费用比其他燃料低1/3。费用的降低有效地削减了天然气车的运行成本, 为大幅度推广创造了有利条件。天然气具有不易扩散、纯净、燃烧纯粹性好、抗爆性能强等优点, 天然气汽车有比拟汽油柴、油汽车的性能;而且, 天然气汽车与汽油、柴油汽车的润滑油具有良好的兼容性, 进而能减少汽车保养开支, 提高天然气机车的实用性。

注:单位价格为天津市2016年1月汽车燃料价格

1.4 汽车安全性

天然气是比汽油更安全的燃料。天然气的自燃点温度为650~680℃, 密度低, 泄漏后易升空;爆炸极限 (5%~15%) 高于汽油 (1.4%~7.6%) ;泄露后不易达到燃烧和爆炸的浓度, 很难形成危险区;天然气从气瓶中泄出是一个吸热过程, 泄缝周围迅速形成低温区, 很难燃烧。这些特点就决定了天然气发动机自燃起火的可能性要比汽油、柴油小很多。与汽油或柴油油箱相比, 天然气汽车的燃料储罐安全系数更高[4]。

2、国内天然气汽车的发展现状

我国天然气汽车保有量迅速, 天然气汽车技术得到了长足发展。天然气发动机和其他关键部件基本已经实现了国产化。在大型城市, 天然气汽车已经大规模应用, 取得了良好的经济效益和环境效果。

2.1 天然气汽车增长迅速

截至2015年底, 我国的天然气汽车 (NGV) 保有量为503万辆, (其中CNG480万辆, LNG23万辆) 居世界第一。加气站保有量近7400座 (其中LNG加气站近2700座) , 也居世界第一位[11]。天然气车辆的增加不仅节省了燃油资源, 减少了排放污染, 还能降低车辆的运营成本。2011-2015年天然气汽车的保有量如图2所示:

2011-2015年天然气汽车保有量增长迅速, 年平均增长率46%;在2015年天然气汽车构成中, 两用燃料出租车保有量为71万辆, 占出租车总量137万辆的51.8%;压缩天然气 (CNG) 私家车300多万辆;天然气公交车保有量约19万辆, 占公交总量的36.5%;18.4万辆LNG汽车, 其中重型卡车12万辆, 客车4.5万辆。虽然天然气汽车发展迅速, 保有量持续增加, 但天然气汽车 (503万辆) 仅占我国汽车总保有量 (1.54亿辆) 的3%, 仍有极大的增长空间[9]。

2.2 天然气汽车技术的现状

通过国家实施的“清洁汽车行动”等专项计划, 天然气汽车技术得到了长足的发展, 实现了产品的国产化。

目前, 我国企业实现了第三代电喷CNG发动机批量生产, 自主开发出电控单元、天然气喷嘴、减压器等燃气汽车专用装置。在气瓶的研发、生产方面, 我国掌握了CNG及LNG全系列气瓶的生产制造技术。

压缩机、加气机、储气装置、净化装置等加气站设备已全部国产化, 国产设备市场份额占90%以上。随着加气站设备、供气转换装置等关键零部件的自主开发生产, 国内的加气站建设和运行成本大幅度降低, 为我国天然气汽车的规模化发展提供了重要支撑。

尽管我国天然气汽车产业技术取得了长足的进步, 但仍有不足。

天然气专用发动机技术水平较低, 该装车可靠性较差, 动力性不理想, 环保效果不明显。天然气技术标准不完善, 已有标准执行不严格, 导致天然气车辆事故高于国外水平。车用天然气质量较低, 影响发动机的性能与寿命。液化天然气 (LNG) 汽车的技术不成熟, 基础设施不完善, 实际推广应用效果不佳, 影响和制约了LNG汽车的健康、快速发展。

3、我国天然气汽车的发展趋势

多元化、清洁化、高效化和低碳化是能源发展的重要方向;十三五期间, 天然气要成为我国的主力能源之一, 总消费量要达到3600亿方;天然气在一次能源消费中的比例, 从目前的5.8%提高到10%以上[3]。其中最有增长潜力的就是天然气汽车。由此可见, 天然气汽车的发展前景非常广阔。

3.1 区域协调发展

我国天然气汽车近年来快速发展, 保有量持续增长, 全国31个省区市全部拥有天然气加气站。四川、新疆等省区位于油气田周边和天然气管道附近, 因此天然气资源丰富, 而且车用天然气市场及相关配套产业相对成熟, 天然气汽车产业发展较好。但随着“西气东输”及陕京线等工程相继完成, 城市天然气管网规模越来越大;在沿海地区, LNG码头从海上输入大量天然气资源, 使得天然气资源贫乏地区也具备了大规模发展天然气汽车的条件。针对当前天然气汽车的发展格局, 未来我国天然气汽车的发展路线为:燃料形式主要以CNG为主, 优先在天然气基础条件好的地区推广, 以点带面, 逐步辐射到其他天然气汽车发展落后地区, 在沿海地区可以优先发展LNG汽车[10], 形成全国协同发展的格局。

我国的天然气汽车以出租车、公交车和货车为主。随着加气站网络的进一步发展完善, 驾驶乘坐舒适、性能优越、低排放的天然气私家车将是重要的增长方向[8]。

3.2 单燃料是未来发展的主流

目前天然气汽车市场, 天然气汽车以改装车、双燃料车为主。改装后的天然气汽车虽然污染物排放量有所降低, 但仍不是真正意义的清洁汽车, 而且改装后车辆最大功率一般下降10%-15%, 最大扭矩下降大约10%, 最高车速和加速性能也有所下降。单燃料天然气汽车在节省燃料、增强动力性、排放水平、单次充气行驶里程方面都有很大提升。目前国内单燃料已批量投放市场, 购买成本将逐步降低。因此, 单燃料天然气汽车将会是天然气汽车的重要发展方向[7]。

3.3 液化天然气车辆是重要的发展方向

目前, CNG汽车充气一次的续航里程仅有200公里左右, 续航里程不足, 制约着天然气汽车的发展。短期内, 压缩气体储存仍是市场的主导, 大容量轻质储气瓶能在一定程度上解决续航问题。但是, 从长远来看, 要解决车用天然气的储存问题, 最佳的方式还是把天然气液化, 使其体积由气态缩小625倍[6]。由于天然气液化的过程是燃料提纯的过程, 液化天然气汽车会有更好的燃烧性能和排放性能。

柴油机由于自身的供油和排放特点, 需要装配昂贵的高压喷射系统及尾气处理系统, 以满足排放法规的要求。液化天然气发动机不需要安装高压喷射系统, 使用一般的燃气喷射系统就可以达到良好的燃烧效果;PM排放比柴油机低90%, 不需要使用复杂的尾气处理装置, 就可以达到良好的排放效果。使用液化天然气发动机能够极大的节省车辆生产成本, 并且天然气燃料的价格是等热值柴油 (0#) 的67% (2016年1月天津市车用燃料价格) , 车辆的运营成本也会极大的降低。

随着我国排放法规的日益严格, 中、重型液化天然气汽车将取代柴油汽车, 开发性能优越的液化天然气重型发动机替代柴油机是天然气汽车发展的重要组成部分。

3.4 提高天然气汽车技术

天然气汽车的技术研究, 主要是有关天然气发动机技术的研究开发。首先, 采用先进电控技术, 来对天然气发动机中的燃料的供给以及定时点火等问题进行更为精确的控制, 以实现天然气汽车高效率、低污染。其次, 天然气发动机的燃烧技术以及高能点火的技术也是实现发动机高性能、低排放的重要途径。再次, 天然气发动机专用的三效催化转化器和氧化催化转化器技术的研发应用, 将进一步提高发动机的排放性能, 使其适应更高的排放标准。所以, 不断提高各方面的技术水平, 不断向着高、精、尖的技术方向迈进, 争取早日与国际水平进行接轨, 这是天然气汽车发展的必然选择。

4、结语

天然气汽车的推广应用是实现多元化、清洁化、高效化和低碳化能源国策的重要途径。随着天然气基础设施的不断完善, 天然气汽车技术的进步, 天然气汽车将成为未来汽车发展的重要方向。

参考文献

[1]张抗, 李铁军.中国未开发天然气储量分析和对策[J].天然气地球科学, 2015, Vo1.26.No.2:200-207.

[2]孙家庆, 孙倩雯, 李沛泽.我国LNG码头建设现状与对策建议[J].中国港口.2016, (3) :5-8.

[3]国务院办公厅.能源发展战略行动计划 (2014-2020年) [Z].2014-06.

[4]张燕平, 詹淑慧.国内天然气汽车技术及发展方向探索[J].北京建筑工程学院学报, 2009, Vo1.25.No.3:19-23.

[5]欧阳肜峥.天然气车用汽车的优势和发展现状[J].企业技术开发, 2013, (3) :177-178.

[6]温永刚, 陈运文, 樊栓狮.LNG汽车技术发展及其推广应用前景[J].石油与天然气化工, 2013, (3) :257-260.

[7]肖永清.天然气汽车的发展趋势[J].汽车工程师, 2012, (12) :30-33.

[8]赵会珍.天然气私家车项目经济效益评价与分析[D].杭州.杭州电子科技大学, 2014.

[9]杨义, 周淑慧, 李琳娜, 刘晓娟, 孙慧.我国车用天然气业务发展现状与展望[J].油气储运, 2013, (9) :939-942.

[10]王敏.对我国发展天然气汽车的建议[J].中外能源, 2014, (5) :23-27.

压缩天然气在汽车上的应用及展望 篇8

随着汽车工业的发展, 汽车在给人们生活带来便利的同时, 也给全社会带来了能源短缺和环境污染等严重问题, 大力发展“清洁”代用燃料已成为了必要的解决问题的途径之一。采用太阳能、氢能和水能作为汽车燃料将会在未来成为可能, 而在今后较长一段时间内, 选择醇类、液化石油气和天然气等是比较现实的, 技术也较成熟[1,2,3,4,5]。其中, 天然气作为一种优质的车用燃料, 具有价格低、污染少和安全系数高等优点, 现已在全球各国得到了推广和应用, 是21世纪最具发展潜力的代用燃料之一。

1 CNG在汽车上应用现状

压缩天然气CNG (Compressed Natural Gas) 在汽车上的应用已有70多年的历史。目前, 压缩燃气汽车 (CNGV) 在全球82个国家得到了推广应用。

根据国际天然气汽车协会 (IANGV) [6]统计, 截止到2008年10月, 全世界CNG汽车的保有量超过950万量, 加气站达14 570座。其中, 巴基斯坦拥有约200万辆的CNG汽车, 居世界之首;其次是阿根廷、巴西、伊朗、意大利和印度等国家。具体情况如表1所示。

值得注意的是, 近几年亚洲地区的CNG汽车发展迅速, 在过去7a里CNG汽车保有量增长了1倍以上, 已成为全球最大的CNG汽车市场。各国政府以及相关部门的政策也成为了CNG汽车快速发展的驱动力, 如减免加气站建设中的相关税收、购买天然气车可获得减税优惠或与汽柴油车差价一定比例的补贴等。近期, 我国CNG汽车迅速兴起。目前, 国家科技部立项支持的重点推广城市 (地区) 共有16个, 主要集中在气源地附近, 如四川、重庆、乌鲁木齐、西安和兰州等城市 (地区) 以及离气源地区较远的北京、上海和深圳等大城市。CNG汽车的车型主要以出租车和公交车为主。公务车、载货车和私家车等其他车型处于起步阶段。2007年8月30日, 我国发改委正式颁布了《天然气利用政策》, 明确将车用天然气作为天然气的优先应用领域, 从而为我国CNG汽车的发展带来了极好的机遇。

2 CNG汽车的优越性

天然气的主要成分是甲烷 (质量含量一般在90%以上) , 还有少量的烃类和CO。甲烷与汽油和液化石油气LPG (Liquefied petroleum gas) 等的理化性质如表2所示。

2.1 开采方便, 价格低廉

天然气开采较石油容易, 只需进行常规的现场处理便可作为车用燃料, 其价格仅为汽油的54% (以1m3约等于1.13L计算) 。若一辆出租车行驶10万km/a, 就可节省燃油成本约20 000元。

2.2 污染少

采用CNG作为汽车燃料, 可以大大减少对环境的污染。因为CNG本身呈气体状态, 燃烧时无需进行雾化便可充分燃烧。从表2各燃料化学成分可知, 天然气的含氢量比汽油和柴油高, 故CNG与空气能混合更加充分, 燃烧彻底, 燃烧后的排放尾气较汽油和柴油干净, 所以CNG发动机被视为“低排放”发动机[7]。

在墨西哥的研究人员曾采用ftp-75测试程序对出租车和私家车进行了大量测试, 结果表明:与汽油车相比, 排放物中一氧化碳 (CO) 下降约88%, 非甲烷碳氢化合物 (HC) 下降约91%, 氮氧化合物 (NOx) 下降约40%, 但含甲烷的碳氢化合物增加了13%。此外, 根据其他的一些研究报告可以得出结论:CNG发动机排放中, 基本不含硫化物, 也没有苯和铅等致癌机有害物质。国外的一项研究还表明, 排放的废气中潜在的臭氧量极少[8,9,10]。这些都说明了CNG汽车对减轻环境污染物起到了重大作用。

2.3 安全性好

天然气是一种高燃点的轻量气体。其燃烧点约为650℃, 汽油为390℃, 所以在正常温度下, 天然气比汽油安全。更为重要的是甲烷与空气的分子量为16和29, 故天然气的密度为空气的58%, 万一高压储存瓶或管道损坏出现泄露时, 气体会很快在大气中散发, 不会滞留, 形成可燃混合气。需注意的是, CNG是无色无味气体, 一旦发生泄漏不易察觉, 故在生产过程中应在天然气中添加具有独特臭味的加臭剂。

2.4 发动机的使用寿命长

首先, CNG的辛烷值高于汽油的30%以上, 其发动机运转更平稳, 抗爆性能好;其次, CNG作为一种清洁能源在汽车上使用, 能减轻发动机零部件的磨损, 并且不积炭, 无需经常更换机油和火花塞等, 从而降低了汽车维修保养费用。

3 CNG汽车技术的发展

CNG汽车按技术发展大致可分为3代产品:第1代开环化油器式、第2代简单闭环控制式以及第3代闭环电控喷射技术[11]。目前, 国外CNG发动机已在广泛应用第3代技术。

开环技术主要用于在用车的改装上。在传统化油器及一些老款电喷车型的基础上加装一套燃气供给系统, 由于系统没有对空燃比进行实时的反馈控制, 燃烧情况较差, 动力性和经济性也不能满足要求。

简单闭环控制采用闭环电控技术。它以电控混合器为特征, 具有反馈控制燃气的供给量功能, 排放水平也有所提高, 可达到欧洲II号排放法规要求, 但动力下降明显, 而且无法解决双点火系统, 容易出现“回火”的问题。目前, 国内外仍大量使用这种技术。

闭环电控喷射技术即根据发动机转速和负荷等信息, 经过中央控制单元 (ECU) 处理后, 更准确地控制点火和空燃比, 不但消灭了回火现象, 而且减少了燃气消耗, 降低了排放。加上采用尾气三元催化装置, 使排放指标得到进一步的提高, 其他各项性也能发挥到最佳, 这对节省燃油和改善大气环境具有重要的现实意义。目前, 第3代技术尚未得到广泛的应用, 我国还处于探索阶段, 正在不断替换技术水平较低的机械式发动机。

比第3代技术更先进的是液化天然气LNG (liquefied natural gas) 缸内直喷技术, 现已在国外得到了小批量的试用, 其动力性、经济性和排放性俱佳, 而且其密度是CNG的600倍, 这就意味着在相同容积内, LNG有更大的储存空间。但LNG开发难度大, 成本也高, 目前我国还处于起步阶段。海南拥有自主稳定的LNG资源, 发展LNG汽车上具有很多的优势。据调查, 海南在新增的公交车上将全采用LNG燃料。

CNG在汽车上的应用主要包括CNG单一燃料、柴油/CNG双燃料和汽油/CNG两用燃料等3种形式[9,12,13,14], 具体的区别应用如表3所示。

4 汽油/CNG两用燃料汽车

电控式的汽油/CNG两用燃料汽车使用CNG燃料时的工作原理图, 如图1所示。

当需要使用CNG作为燃料时, 将安装在驾驶室内的转换开关扳到“气”的位置, 燃气电控单元接受转换开关传来的燃气转换指令, 并根据采集到的燃气压力、温度和发动机转换信号来判断转换条件。当满足转换条件时, 控制模块向减压阀传送控制信号, 打开减压阀, 燃气进入发动机。燃气系统主要由CNG储气瓶、高压截止阀 (瓶口) 、充气阀、高压管线、压力表、压力传感器及气量显示等组成。储存在CNG高压瓶中的CNG经过瓶口阀和高压管路流向减压阀。经过多级减压后, 减压阀出口处的压力由20MPa减至20～60kPa, 然后通过燃气喷射嘴总成 进入气缸燃气工作。

5我国压缩天然气汽车的发展与展望

CNG是21世纪的替代石油的主导能源, 并在满足世界能源需求方面发挥越来越重要的作用, 但是要全面推广CNG汽车还需解决如下几个问题:

1) 经CNG改装后的发动机, 天然气动力性能稍有下降。因要兼顾燃油和燃气两种情况, 故对原发动机压缩比和燃烧结构等均不做变动, 因为CNG理论空燃比为17.2:1, 相对于汽油为14.6:1较大, 所以同样排量的发动机所需的燃料较少, 造成发动机燃气时输出功率有所下降。此外, CNG是气体, 其本身在混合气中占有一定的体积, 导致每循环进入汽缸的混合气量减少, 充气效率下降, 也会导致发动机输出功率下降[16]。为此, 合理地提高压缩比是恢复动力性能的一个有效措施[17]。

2) 天然气密度低, 不如汽油和柴油容易贮存, 而且需要专用的燃料储运和供给系统。为提供充足的燃料, 天然气必须压缩到20MPa, 然后进入高压储气瓶中。CNG汽车对储气瓶的质量要求高, 因为CNG本身因成分品质的问题, 会对储存瓶造成腐蚀, 所以在生产制造和结构形式上应有严格的要求。

3) 目前, 国产的CNG储气瓶质量和体积都较大, 不仅增加了油耗, 而且占据了汽车的有限空间。对质量轻和体积小的复合材料的研发已成为我国相关厂家研究的新课题。

4) 现有加气站少, 若要使CNG汽车得到广泛的应用, 需要新建像加油站那样的加气网络, 一次性投资较大, 而且还需考虑城市规划和环境安全等问题。加气站的建设在一定程度上制约了一些地区的CNG汽车的发展。若要突破这一瓶颈, 可考虑引进国外的流动式加气站。这类加气站投资小, 机动性好, 可更好地满足用户需求。

5) 目前, CNG汽车已在我国重点推广城市得到了广泛应用。各改装人员在原有发动机的基础上增加CNG系统, 从而成为汽油/CNG两用汽车。生产厂商 (如雪铁龙和比亚迪等) 也已陆续推出了爱丽舍与F3汽油/CNG两用燃料汽车, 但在天然气发动机上还处于探索阶段。由于电控单元的软件开发技术作为电控系统开发的关键技术, 被严格保密, 开发较难, 我国绝大部分电控CNG发动机上的电控系统是购买国外产品。因此, 近几年已有院校对CNG发动机进行了研究, 主要集中在对CNG发动机模型的建立, 并采用模糊PID或神经网络等控制策略控制点火提前角和空燃比, 以提高发动机性能[18,19,20,21,22]。此外, 各大生产厂商通过引进国外技术, 对天然气发动机电控系统技术进行吸收、改造以及国产化, 也是有利于国CNG汽车的发展的措施。

天然气汽车故障排除实例 篇9

1．发动机水温过高

我公司有一批安凯牌HFX6900QG型天然气大客车(在CA6102N2型发动机的基础上加装了一套燃气装置)，这批车在夏季时发动机持续高温，几乎无法营运，驾驶员多人因此中暑和烫伤。

是什么原因引发如此普遍的发动机高温现象呢?我们对这批车的发动机冷却系统进行了逐一排查，但没有发现异常现象。

随后，我们将这批车与同期购置的另一厂家生产的水温正常的天然气大客车进行了比对、分析。我们认为，这批车出现发动机持续高温，是由于在改为天然气汽车(原设计为汽油车)时没有考虑到天然气的特点所致。与汽油相比，天然气的燃烧速度相对较慢(汽油为39～47cm/s，天然气为32～34 cm/s)，因此天然气汽车在工作过程中发动机的热量损失较大，如果不对发动机周围的通风空间加以改进，就有可能造成水温过高。

根据这一思路，对比这两个厂家生产的大客车，我们发现HFX6900QG型大客车发动机罩盖下方的空间较狭窄，影响散热。经过与生产厂家技术部门沟通，厂家同意我们将发动机罩盖加高，并使之呈流线型，改进后经过夏季高温考验，这批车水温过高的问题得到彻底解决。

2．盲目更改电路，埋下安全隐患

近年来，我公司改装和购置天然气公交车200多辆，维修和使用人员由刚开始的好奇和恐惧逐渐变得不以为然，甚至随心所欲。笔者所见，当天然气汽车的油/气转换开关损坏导致车辆无法行驶时，个别维修电工会随意从点火开关处另接1条导线，直接用点火开关控制气路电磁阀工作，而且事后也不将其恢复。这样做相当于在车上埋下了一颗定时炸弹，是十分危险的。

这样做的维修电工对汽车电路可能较为熟悉，但对天然气汽车的了解并不深入，例如对油/气转换开关的作用可能就是一知半解的。此开关相当于电控单元，当点火开关在“起动”和“点火”档时控制气路电磁阀打开气路，如果此开关接收不到高压电信号，5s后会自动切断通往气路电磁阀的电流，关闭气路，以防止忘记关闭点火开关，气体溢出，遇明火或重新起动车辆时造成火灾的情况发生，即起到安全防护的作用。盲目更改线路后，安全防护作用被取消，后果不堪设想。

3．压缩比过低引发综合故障

我公司将一批京华牌BK6101型大客车(CA6102系列汽油机)改为使用天然气后，出现了不同程度的动力不足、耗气量大、难以起动等综合性故障症状，相继进厂报修。

接到任务后，笔者查阅了相关资料，并结合天然气的特点进行分析，认为故障很可能是由于压缩比过低所致。

为了适应匹配天然气汽车的需要，一汽将CA6102型发动机改型为CA6102N1型和CA6102N2型，其压缩比由原来的6.4提高至7.6，而报修的这几辆车发动机都为CA6102基本型。

根据实际情况，立足现有条件(主要是考虑维修成本)，我们采取了以下措施：磨削气缸盖端面，适当提高压缩比;扩大进、排气道，减小进、排气阻力;将原来的活塞换成专用的双燃料活塞(此活塞从外表看与基本型相同，但活塞销孔位置向活塞上表面靠近了2mm，零件专用号为S1004016-3KB1)。

天然气发电的经济性分析 篇10

天然气是一种洁净环保的优质能源, 几乎不含硫、粉尘和其他有害物质, 燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料, 造成温室效应较低, 因而能从根本上改善环境质量。天然气作为世界公认的清洁能源, 在我国已经得到了广泛的应用, 天然气的用量也不断攀升, 用气结构也不断发生变化。

为治理大气污染, 北京市将大力推进“煤改气”, 燃煤电厂关停、采暖锅炉改造、工业用煤压减和散煤治理四大领域压减燃煤260万t, 五环路内基本取消燃煤锅炉, 因此天然气发电已经成为城市热点中心的主要能源, 北京四大热电中心全部建成投运后, 清洁能源使用比重将达80%。

从此可见, 天然气用于发电的比例越来越高, 因此在天然气市场化的背景下, 天然气价格上涨必将导致上网电价的上涨, 当天然气价格上涨到一定程度, 则天然气发电的成本过高, 天然气发电将不再有经济效益, 因此分析天然气价格对发电领域的影响是很有必要的。

燃料价格对上网电价的敏感性分析

我国北方地区主要是火力发电, 占总发电站的70%, 火力发电主要有燃煤发电和燃气发电。本文各选取两种典型的燃煤发电机组和燃气发电机组, 根据《火电工程限额设计参考造价指标 (2010年水平) 》里的发电成本和上网电价计算的相关参数及指标值, 取年运行小时数4000、4500、5000分别对发电成本和上网电价进行计算。

燃煤价格对上网电价的敏感性分析

(1) 由于北京的燃煤电厂主要普使用的是装机容量为600MW的发电机组, 因此选用2×600MW超临界燃煤发电机组作为研究对象, 进行燃煤价格对上网电价的敏感性分析, 参照600MW电厂的工程投资数据, 通过计算, 可以分别得到天然气发电的发电成本和上网电价, 如表2所示。

根据机组运行小时数为4000h、4500h和5000h所对应的等高曲线来研究燃气价格对发电成本和上网电价的影响。设ε为敏感系数;煤价变化区间取450元/t~950元/t, 从而, 可计算出

(2) 选取徐闻燃煤电厂的1000MW超临界燃煤发电机组进行计算

装机容量为1000MW超临界燃煤发电机组是较新型的燃煤发电机组, 因此选用2×1000MW超临界燃煤发电机组作为研究对象, 进行燃煤价格对上网电价的敏感性分析, 参照选用徐闻燃煤电厂的投资数据, 通过计算, 可以分别得到天然气发电的发电成本和上网电价, 如表3所示。

根据机组运行小时数为4000h、4500h和5000h所对应的等高曲线来研究燃气价格对发电成本和上网电价的影响。设为敏感系数;煤价变化区间取450元/t~950元/t, 从而, 可计算出

天然气价格对上网电价的敏感性分析

目前我国的燃机主要机型有6B、6F、9E和9F四个等级, 北京的四大热点中心主要采用的是9F级机组, 通州运河核心区区域能源中心采用的是6B级机组。

(1) 由于北京地区的燃气发电厂主要使用9F级燃气机组, 选用4×350MW的9F级燃气蒸汽联合循环机组作为研究对象, 进行天然气价格对上网电价的敏感性分析。参照北京四大燃气电厂等工程的动态单位投资估算数据, 通过计算, 可以分别得到天然气发电的发电成本和上网电价, 如下表4所示。

根据机组运行小时数为4000h、4500h和5000h所对应的等高曲线来研究燃气价格对发电成本和上网电价的影响。设ε为敏感系数;气价变化区间取3.07元/m3~4.07元/m3, 从而, 可计算出

(2) 选用3×230MW的6B级燃气蒸汽联合循环机组作为研究对象, 进行天然气价格对上网电价的敏感性分析。参照通州运河核心区区域能源中心工程的动态单位投资估算数据, 通过计算, 可以分别得到天然气发电的发电成本和上网电价, 如表5所示。

根据机组运行小时数为4000h、4500h和5000h所对应的等高曲线来研究燃气价格对发电成本和上网电价的影响。设ε为敏感系数;气价变化区间取3.07元/m3~4.07元/m3, 从而, 可计算出

通过计算可以发现, 虽然在不同机组运行小时数下有不同的敏感性系数, 但都有着较高的敏感系数, 说明燃料成本的高低决定着上网电价的高低, 且随着年运行小时数的增加, 敏感系数逐渐增加。可见, 燃料价格对上网电价的电厂的变化十分敏感, 主要原因在于燃料成本占电价构成比例较大, 约为70%。

燃煤发电与燃气发电经济性对比

北京热电厂的燃煤发电机组常用的装机容量是600MW, 燃气发电机组主要为9F级机组, 常用的装机容量主要是350MW, 现选上述的装机容量为600MW的燃煤发电机组与装机容量为350MW的燃气发电机组进行经济性对比, 由于北京地区的热电厂全年运行小时数为4000~5000h, 所以取年运行小时数为4500h, 对两种机组的发电的上网电价进行对比如表6。

由上述可得, 天然气价格在2.67元/m3时, 燃煤价格约等于1100元/t时, 天然气发电所得上网电价与燃煤发电所得上网电价相等, 当燃煤价格高于1100元/t时, 天然气用于发电相较于传统的燃煤发电才具有经济优势;若天然气价格增长到3.87元/m3时, 燃煤价格约等于1600元/t时, 天然气发电所得上网电价与燃煤发电所得上网电价相等, 当燃煤价格高于1600元/t时, 天然气用于发电相较于传统的燃煤发电才具有经济优势。但就目前的煤炭价格来讲, 煤炭价格低于天然气价格, 即煤炭发电成本比天然气发电的成本要低。因此, 但从经济的角度上讲, 燃煤发电比燃气发电更具有经济优势。

结语

1.天然气发电的成本比燃煤发电成本高, 以目前工业用天然气的价格2.67元/m3来说, 当燃煤价格高于1100元/t时, 天然气用于发电才具有经济优势。

2.若天然气价格市场化后增长到3.87元/m3时, 当燃煤价格高于1600元/t时, 天然气用于发电才具有经济优势。