汽车保有量的高速增长带来了环境污染和能源短缺。为此，世界各国广泛开展汽车替代燃料的研发工作，出现了电动汽车、天然气汽车、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排放、抑制温室效应和摆脱对石油的依赖这三大特性，正在世界范围内得到普及和推广，成为21世纪汽车工业发展的一个重要方向。在我国，天然气汽车自2002年以来发展迅速，截至2007年底，16个重点推广城市的cnG(压缩天然气)汽车保有量已达26.5万辆，建成加气站555座。
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一、我国天然气汽车发展面临的机遇
1. 国内外车用CNG产业快速发展
天然气汽车在世界上已有70多年的历史。20世纪20年代末、30年代初，意大利人为解决车用汽油短缺问题，率先开发了常压囊式天然气汽车和CNG汽车。到20世纪80年代，由于石油危机加重，改善环境的呼声日渐高涨和压缩机技术的不断进步，天然气汽车获得较快发展。1986年，30多家燃气企业在加拿大渥太华成立了国际天然气汽车协会(IANGV)。自20世纪90年代以来，天然气汽车发展的要素进一步成熟，俄罗斯、美国等国分别成立了天然气汽车协会。
根据世界燃气汽车协会的最新统计，截止到2008年3月，全世界天然气汽车总量超过850万辆，近几年天然气汽车的年均增长率超过30%;天然气加气站则超过了12000座。阿根廷、巴基斯坦、巴西、印度、伊朗和意大利的天然气汽车保有量居世界前六位。值得注意的是，近几年亚太地区的天然气汽车发展迅速，2000-2007年年均增长50%，其中巴基斯坦、印度、伊朗的CNG汽车保有量分别达到165万辆、82万辆和73万辆(见表1)。
1999年，我国启动了“空气净化工程清洁汽车行动”，由原国家科委牵头，联合原国家计委、国家环保总局、建设部等13个部委成立了全国清洁汽车行动协调领导小组，随后启动了北京、上海、重庆、四川等12个示范城市和地区，2005年示范城市和地区扩大到19个。2006年，国家再次启动“节能与新能源汽车”高科技计划，继续强力推进天然气汽车发展的进程。中国的天然气汽车进入了快速发展期。
截至2007年底，全国已有30个省市自治区的80多个城市推广天然气汽车。其中16个重点推广城市(地区)共发展天然气汽车26.5万辆，比2006年增长近8万辆;建成天然气加气站555座，比2006年增加75座。我国天然气汽车和加气站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，天然气供应方便，气价低(仅为油价的40%～50%)是CNG汽车快速发展的主要驱动力。国内部分城市CNG汽车和加气站统计见表2。
作为天然气汽车的一种，液化天然气汽车近年也得到一定发展。加拿大、美国等采用高压直喷技术的液化天然气载重卡车已投入商业运营，该车总载质量为45吨，配备2个680升的LNG储存箱，可连续行驶800千米。我国一些城市和相关厂商自2003年始，也在进行液化天然气汽车及配件的开发，北京、乌鲁木齐、长沙和贵阳四个城市已有液化天然气汽车在城市公交车领域的示范应用。随着沿海LNG接收站的建设，未来几年液化天然气汽车在我国必将得到快速发展。
2. 未来我国天然气资源供应有保障
近几年，西气东输、忠武线等长输管道的建设投产，大大推动了中国天然气需求的增长，天然气市场消费量呈现爆发性增长。“十五”期间，中国天然气消费量年均增长15%，2005年天然气消费量达到460亿立方米，是2001年264亿立方米的1.74倍;2007年全国天然气消费量达到675亿立方米，比2006年增长130亿立方米，约占我国一次能源消费的3.4%。
未来几年，中国石化集团的川气东送，中国石油集团的西气东输二线，中国海油的福建、上海、浙江LNG接收站都将陆续建成投产，国内天然气供应量呈现快速增长态势，预计到2015年可供商品量有望超过2400亿立方米，比2007年增加1400亿立方米以上，这将为发展天然气汽车提供充足的资源保障。同时，由于天然气供应量快速增加，加之进口气价格较高，未来3～5年在局部地区可能出现天然气供过于求的态势，这就要求天然气供应商开拓新的用气领域。天然气用于汽车燃料，由于用户价格承受能力较强，因而必将成为一个重要的发展方向。
3. 我国发展车用CNG技术条件成熟，市场潜力大，效益好
(1)技术条件成熟
表3为国内加气站的设备使用情况。可以看出，目前我国大多数CNG加气站都是选用国产设备，加气站净化装置、储气装置、压缩机和加气机等全部实现国产化，国产设备的总体市场份额在90%以上，部分产品达到100%。国产设备具有价格低、配件供货期短、现场服务快、日常维护成本低等优势。
CNG汽车技术也基本实现国产化。国内汽油/CNG双燃料汽车改装已完全实现国产化，但也有部分采用进口配件，改车费用根据配件是否需进口而有所不同。汽油、柴油/CNG双燃料和CNG单燃料原产车也已实现国产化。上柴股份、东风汽车、上汽依维柯等开发的天然气电喷发动机(均在柴油机基础上开发)已成功地在内蒙古鄂尔多斯运煤专线、城市客车上应用，在运行车辆超过1000辆。东风爱丽舍、一汽捷达、奇瑞、夏利等双燃料CNG轿车已在很多城市行驶。
2007年，我国天然气汽车(含底盘)产量达到5.7万辆;国内有58家企业生产天然气汽车，累计有347个天然气汽车车型(包括底盘)进入国家机动车新产品公告;有18家企业生产天然气发动机，共有98款天然气发动机产品在市场中销售，发动机功率范围64kW～250kW;已形成全系列天然气气瓶的设计与生产制造技术，产业化能力超过80万只/年;自主开发的减压器、电控单元ECU、燃气喷嘴等燃气汽车专用装置，已开始批量投放市场。
从环境排放来看，原产双燃料、CNG单燃料轿车、公交车及重型货运车发动机尾气排放已达欧Ⅲ标准;作为科技部863攻关课题，我国正在研发符合欧Ⅳ排放标准的天然气汽车，预计2010年前可投放市场。
总体来看，经过几十年的发展，我国已初步建立了完整的天然气汽车产业发展的技术链和产业链，CNG加气站设备、发动机和汽车配套零部件的国产化，大幅度降低了天然气汽车发展的投入，为规模化发展提供了很好的支撑。
(2)经济效益较好
对于CNG汽车的经济性，可以直接用每百公里耗用燃料的费用来比较。国家发改委规定，车用天然气价格按照90号汽油的0.6∶1～0.75∶1的比价关系确定。在当前的价格水平下，90号汽油的价格大致为5.5元/升，天然气价格各地不一，一般在2.5～3.5元/立方米。对于出租车来说，若每百公里耗汽油按8升、耗气按8立方米测算，则烧气比烧油要节省燃料费36%～55%。如果每天行使里程按250公里计算，一年可节省燃料费1.46万～2.19万元左右。出租车的改装费用约为4000～6000元/台，4个月左右就可以收回成本。较好的经济效益是当前CNG汽车在一些地区快速发展的最直接的驱动力。
CNG加气站的效益，主要取决于进气与销气的差价、加气站土地获取成本，以及设备采购源自国产还是进口。参考加油站项目的土地费用，母站取40万元/亩，子站取80万元/亩;加气站建设投资水平综合设备厂家交钥匙工程报价和已有加气站的实际投资情况，母站取2000万元、子站取600万元。在保证10%收益的情况下对所需进销价差进行测算后的结果见表4。事实上，社会上个别已建成的加气站，因为选址好、土地成本低，建成不到一年就有盈利，2～3年就收回了全部投资。
目前，各地加气站的购销价差基本都在1.0元/立方米以上，并且很多地方建设加气站还享受土地划拨、税收减免等优惠政策，因此加气站经营企业基本都处于盈利状态，经济效益较好。
(3)CNG汽车市场潜力巨大
CNG汽车具有环保优势，符合国家节能减排政策。与汽油车相比，可减排一氧化碳90%，减排碳氢化合物72%，减排氮氧化物39%。在2007年8月31日国家发改委颁布的《天然气利用政策》中，明确规定天然气汽车属于“优先类”用气项目，国家清洁汽车行动已将CNG列为首选的汽车替代燃料。随着我国经济的发展，国家对环保工作日益重视，天然气汽车以其良好的社会、经济效益正在成为天然气利用的一个重要方向。
截至2006年底，我国民用汽车的保有量已达到3690万辆，同比增加16.8%，2000-2005年平均每年增加14.5%。据有关机构预测，2012年全国汽车保有量将达到1亿辆，2020年有望超过2亿辆。巨大的汽车保有市场，为CNG汽车的发展提供了巨大的空间。
CNG汽车发展的首要目标是公共汽车和出租车。2005年，全国公共汽车保有量达30.8万辆，“十五”期间年均增加6.8%;全国出租汽车保有量达到93.7万辆，“十五”期间年均增加2.6%。如果按照历年增长水平进行简单测算，2010年全国公共汽车的总量将达到43.5万辆，出租汽车总量将达到106.5万辆;2015年则进一步分别增长到62.3万辆和121.2万辆。如果2010年有20%、2015年有40%的公交车及出租车改用CNG，按出租车、公交车耗气量的一定比例考虑其他社会车辆用气，则2010年全国汽车用CNG需求量约为60亿立方米，2015年可增至110亿立方米，车用天然气市场潜力是相当大的。
二、我国天然气汽车发展面临的挑战
1. 市场竞争日趋激烈
随着我国天然气长输管道、配气管网等基础设施的建设，天然气市场迅速发展，各地政府都已认识到CNG汽车的环保效益和经济效益，纷纷鼓励发展天然气汽车。CNG加气站由于具有区域垄断性、收益稳定性和良好成长性等特点，正在成为各路资本关注的焦点之一，外资、民资和国有资本纷纷进入。目前，国内从事CNG加气站投资和运营的企业可分为四种类型：一是国有大型企业，如中国石油、华润燃气、中国石化、中国海油等;二是城市燃气公司，如北京燃气、重庆燃气、新奥燃气、中国燃气等;三是地方公交公司，如北京公交、重庆公交、兰州公交等;四是各类民营实体，如中油洁能、富华燃气、民生燃气等。各地政府和多种投资主体的介入，使得目前国内CNG加气站市场激烈竞争。
2. 加气站站址选择越来越困难
加气站规模化是发展天然气汽车的支撑条件和关键环节，同时站址选择是否合理得当直接决定着企业的经营效益。目前，出于安全的考虑，国内加气站按照建设要求，必须与周围建(构)筑物保持相当的距离，例如，储气瓶组与站外重要公共建筑物的距离100米，与民用建筑物一类保护物的距离为20～30米。国内大中城市CNG加气站在规划上往往受到市内建成区用地紧张的限制，很难做到合理布局选址，特别是在北京、上海、天津等特大型城市，站址选择异常困难。由于站址选择的难度较大，导致城市内加气站站点布置不合理，车辆空驶耗气，影响了CNG汽车发展的积极性。另外，现在许多大中城市CNG站建设用地采用招标的形式出让，土地价格偏高导致加气站建设成本整体升高，经济效益难以得到保证。相对而言，中小城市用地价格较低，站址选取较容易，经营加气站具有较好的经济效益。
3. 安全管理要求高、车辆排放有待达到更高标准
安全是加气站的头等大事。天然气的性质与被压缩后的气体高压力，要求CNG加气站必须严格按照相关标准规范进行设计和建造，并按照规定对设施进行保养和定期检验，对相关操作人员进行严格培训。近几年，四川、重庆、山东、河南等地曾发生多起CNG站内车辆爆炸事故，主要原因是车辆气瓶超期未检、未注册登记、非法改装和伪造气瓶使用登记证等，这些事件虽然不是由加气站站内设施引起的，但是给运营单位带来了较大损失。另外，CNG运输车辆一般长达18米，转弯半径较大，运输的又是危险品，在市内需按有关部门指定的线路和时间段行驶，受到的限制较大。
谈起天然气汽车，人们可能会认为其环保效益非常好，但事实并非如此，需要区别对待。相对于欧Ⅲ标准的燃油车而言，目前市场上改装的双燃料汽车基本上没有环保优势，只是可以达到一些中小城市的欧Ⅱ环保标准。对于环保要求较高的城市，如北京要求欧Ⅳ标准，改装的双燃料汽车以及国内双燃料原产车基本上达不到要求，还需要采用价格高、维修成本高、配件供应周期长的进口天然气发动机(如康明斯发动机)，大部分城市望而却步。现阶段国内原产重型燃气发动机、燃气轿车整车排放可满足欧Ⅲ标准，欧Ⅳ轿车、欧Ⅳ中重型天然气发动机处于研发当中。
4. 相关的标准规范有待完善
完善的标准规范体系是CNG行业安全、健康发展的有力保障。国内天然气汽车产业尚处于发展期，在一系列的标准规范上存在缺失。如何保证CNG行业的安全运行和健康发展，还需要相关部门加强研究，尽快建立完善相应的标准规范体系。例如，加气站设备、天然气汽车管理监督机制的完善与强化，改装CNG汽车与整车厂生产的原产车运行、维修、保养的并轨管理，天然气汽车、加气站设备的强制保养机制的建立，天然气汽车相关产品认证制度、法规等。
5. 需要保持一定比例的油气价差
目前，CNG汽车发展迅速的一个主要驱动因素就是经济效益。在90号汽油4.67元/升、CNG销售价格3.5元/立方米的油气价格水平下，一辆出租车每年可节约燃料费用10000元，CNG汽车与燃油车相比尚有一定的竞争力。但是，考虑到目前世界范围内无论是管道天然气还是LNG的价格都普遍看涨，国内天然气价格尤其是沿海地区有的已接近4.0元/立方米，如果油价与气价的比例进一步缩小，如果出租车每年节约的运行费用减至6000元左右，出租车的改装成本或购置CNG车增加的费用需要一年左右才能收回;再考虑动力、便利性等其他方面的因素，CNG汽车的优势就十分的有限了。因此，保持一个合适比例的油气价差是天然气汽车大规模发展的前提条件。
三、我国天然气汽车的发展路线
1. 燃料形式以CNG为主，LNG在沿海地区将有一定发展
天然气汽车根据燃料形式的不同可以分为CNG汽车和LNG汽车。CNG汽车将天然气压缩到20兆帕，储存于车载储气瓶中供汽车使用。目前出租车储气规模一般为12～15立方米，公交车可达到60～80立方米，续驶里程较短，不到200千米。从世界范围来看，目前CNG汽车是天然气汽车发展的主流方向。
LNG汽车是将液化天然气(温度为-162℃)直接注入车内储液瓶供汽车使用。LNG密度为标准状态下的600多倍，出租车储气规模一般为30～40立方米，公交车为100～200立方米，续驶里程可达400～800千米，更适于城际客车和货运车。20世纪80年代，美国、加拿大、德国和法国等国家开始研究LNG汽车技术，20世纪90年代初技术已趋成熟，并开始小规模推广。在我国，北京、乌鲁木齐、长沙、贵阳等城市自2003年以来开展了LNG汽车在城市公交车方面的示范应用。目前LNG汽车在我国的发展面临一系列的制约因素，如资源供应不足、储罐价格偏高、低温仪器和设备技术不够先进、汽车及加气站建设国内标准不健全等。因此，在未来一段时间内，我国天然气汽车发展仍然以CNG汽车为主，在沿海进口LNG地区可以适当发展LNG汽车。
2. 汽车发动机正逐步向单燃料、原产车过渡
在CNG汽车市场发展的初期，加气站网络建设不完善，为快速启动市场，天然气汽车以改装车、双燃料车为主。
改装的天然气汽车虽然排放量有所降低，但仍不是真正意义上的清洁汽车，而且动力性要下降10%左右。对于出租车来说，一般出租车的寿命周期只有5年，使用3年以上的出租车再改装就失去意义了。随着CNG汽车市场的逐步发展，原产车逐渐成为主流。2007年，我国CNG原产车所占比例已经提高到38.8%，比2006年增长8.4个百分点。在我国天然气汽车发展较早的四川省，1998年开始推广天然气汽车，目前天然气汽车的生产方式基本实现了由改装到整车生产的过渡，原产车的比例由2006年的32.5%增长到2007年的40.1%。
虽然天然气/汽油(柴油)双燃料汽车在动力性能、排放方面有一定的局限性，但由于我国CNG业务正处于启动阶段，加气站网络不完善，而且改装车都是双燃料车，因此在现阶段我国CNG汽车仍然是以双燃料车为主。2006年，我国双燃料汽车占总量的88%;2007年略有下降，占总量的85%。单燃料天然气发动机在节省燃料、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、原产天然气汽车已批量投放市场，购买成本将逐步降低，因此未来天然气汽车发展的趋势将是原产车、单燃料车。
3. 应用领域以出租车、公交车为主
天然气汽车应用领域的选择是关系到天然气汽车能否保持持续快速增长的重要因素。
在我国，有相对固定行驶路线的出租车、公交车约占我国汽车保有量的10%，但是其年运行总里程却是私家车的5～10倍，因此出租车、公交车是我国CNG汽车发展的首选目标。对于北京等大城市来说，应以发展公交为主，原产车为主;中小城市则以发展出租车为主，车型初期以改装车为主，逐步过渡到原产车。但由于公交车、出租车的总容量有限，当CNG汽车发展到一定规模后，可能会进入一个相对停滞期。随着加气网络的完善，城市市政车、功能车和私家车会逐步成为天然气汽车的发展方向，四川省和重庆市在这方面已有了较大发展。同时，还应积极开展区域性应用，发展都市物流车、城际客运、区间物流等，形成沿国家主干公路的加气站布局，变“一点”发展为“沿线”发展，最终形成“全面”发展。
可以预见，随着国内天然气管网的逐步完善和全国范围内加气站网络的逐步形成，天然气汽车必将得到大力推广，CNG加气站业务的市场空间将极为广阔。
