摘要：綜述了壓縮天然氣公交車的國內外發展現狀，闡述了壓縮天然氣汽車的性能、優勢和前景。
關鍵詞：壓縮天然氣；公交車；壓縮天然氣汽車
Performance and Prospect of Bus Concerted to Compressed Natural Gas
LI Wei-Zun1，MENG Xiang-mei2, BAI Xiao-ling1
(1．School of Environment Science & Technology，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2．Energy Research Institute，Shandong Academy of Sciences，Jinan 250014，China)
Abstract：The internal and external development situation of compressed natural gas bus is expounded．The performance，advantages and prospect of compressed natural gas bus are described．
Key words：compressed natural gas；bus；compressed natural gas vehicle
隨著我國經濟的快速發展，機動車保有量迅速增加，以天津為例，2005年機動車保有量突破100×104輛，其中私家車超過30×104輛，城市機動車尾氣已成為大氣污染的主要來源之一。從環境效益和能源戰略角度出發，迫切需要改變汽車能源結構，尋找新型的清潔能源。目前，汽車代用燃料有甲醇、乙醇、其他醇類、汽油或柴油與醇類的混合物、電力、天然氣和燃料電池等。其中，醇類的能量密度較低，乙醇的熱值僅為柴油的65%；燃料電池汽車由于其成本昂貴，一時難以普及；相比之下，我國天然氣儲量豐富，汽車改用天然氣具有良好的經濟性和可行性。據悉，到2008年，北京將有5000輛公交車使用壓縮天然氣(CNG)。隨著西氣東輸工程(輸氣能力200×108m3/a)的實施和東海春曉等油氣田正式投產，我國能源結構正在發生改變[1]。
1 CNG公交車的發展現狀
①國內發展現狀
最近幾年，城市公交車改用天然氣發展迅猛。2002年，天津市客車裝配廠自行設計開發的首臺純國產壓縮天然氣(CNG)單燃料環保型城市公交車，經過了國家轎車質量監督檢驗中心的檢驗，于2003年3月正式投入批量生產。國內其他的單燃料(CNG)公交車基本上都是引進國外的底盤和發動機，較高的成本使得整車價格保持在40×104元以上。而天津產CNG客車的底盤和發動機等核心部件全部由國內廠商提供，從而大大降低了制造成本。天津產CNG客車的初步報價只有22×104元左右，比進口部件組裝的公交車便宜了近1/2，在使用、保養和維修方面，價格優勢明顯。這種CNG單燃料客車尾氣排放達到了歐盟的“歐Ⅱ”標準，能滿足國內各城市對汽車環保方面的要求，尾氣中的CO和HC排放量是國家環保標準的1/20，是北京地方環保標準的1/13[2]。
天津市已成功實施了天然氣公交車示范工程，以建“綠色開發區”為目標，以泰達公交公司為主體，組建了第一支由40輛天然氣公交車組成的示范車隊。截至2006年3月，天津市擁有壓縮天然氣汽車約1600輛，分別為出租車1000輛、公交車400輛、環衛車及部分社會車輛約200輛。從天津市發展與改革委員會了解到，2006年5月底，天津市已經在解放南路和濱河小區又建設了2座天然氣加氣站，主要用于汽車加氣。
西安市公共交通總公司從1996年下半年起就積極開展了天然氣在城市客車上應用的各項研究工作，于1998年9月完成了西安市首批50輛天然氣公交車的改裝，并于1999年5月成立了西安市公共交通總公司天然氣汽車改裝中心。該中心為省級天然氣汽車定點改裝單位，在技術質量、安全生產及售后服務等方面建立一整套嚴格的技術規范和各項管理規定，到2001年已成為全省最具規模的一家改裝單位。現已改裝各類公交客車逾600輛。這些改裝車輛在公交線路上運行時，各項使用性能良好，尾氣污染物排放量大大減少，受到司乘人員和廣大乘客的歡迎，并得到相關行業和專家的高度評價[3]。
自1998年以來，北京就開始啟用低排放的壓縮天然氣公交車，以逐步淘汰柴油發動機公交車。預計到2008年，北京將有8000輛CNG汽車在運營。這些公交車有益于推廣“綠色奧運”主題，并為其他車輛提供了一個很有吸引力的替代方向。
石家莊是河北省大氣污染比較嚴重的城市之一。在石家莊，公交車與出租車雖然只占汽車保有量的10%，但因其運營率高，對市區大氣環境污染的分擔率已達到50%。2003年_2005年，石家莊市將8000輛公交車和出租車的燃料由汽、柴油改成天然氣，包括大公共汽車1000輛、小公共汽車500輛、出租車6500輛。每輛大公共汽車改造費用約1×104元，小公共汽車約6000元，出租車約6500元。據計算，8000輛汽車改用天然氣作燃料后，每年將節省汽、柴油62600t。
銀川市380輛公交車于2005年8月下旬全部改用了天然氣燃料。加上2004年購進的55輛天然氣燃料車，銀川市的400多輛公交車全部實現“綠色運營”。
②國際發展現狀
以CNG作為汽車燃料在世界上已有逾70a的歷史。意大利人于1929年在世界上首先應用天然氣作為汽車的燃料，當時是用常壓氣囊裝運天然氣。1931年，意大利人建成世界上第一座CNG加氣站，使汽車加裝和燃用天然氣方便了許多(1997年意大利新比隆公司擁有的20世紀30年代生產的天然氣壓縮機還在廠內一個加氣站正常運行)。直到1939年，意大利人朗弟·倫索(Land Renzo)創建了自己的公司，并制造出世界上第一套混合器式CNG汽車改裝裝置。到2003年上半年，據世界燃氣汽車協會統計，世界上已有63個國家和地區在推廣天然氣汽車。天然氣汽車總擁有量逾281.4×104輛，CNG加氣站6455座。CNG汽車擁有量位居前10位的國家是阿根廷、巴西、巴基斯坦、意大利、印度、美國、中國、埃及、委內瑞拉和烏克蘭[4]。
韓國環境部稱，自2003年7月1日起，強制一部分公交車及貨車改用天然氣或安裝尾氣凈化裝置。為推廣天然氣汽車的使用，韓國政府將對更換設備所需的費用給予一定補償，并代為申請貸款。2003年韓國新增加的2000輛公交車及80輛清潔車也使用天然氣。目前首爾地區天然氣公交車正在普及。據悉，韓國全境將約有4×104輛公交車及貨車被徹底改造成燃用天然氣，這將降低汽車尾氣污染，改善空氣質量。
2 CNG公交車的性能與前景
2．1 GNG的理化性質
CNG是一種無色、無味、無毒的氣體，它的主要成分是甲烷，具有比汽油和液化石油氣都高的辛烷值(Research Octane Number，RON)，CNG的辛烷值達到130(而汽油的辛烷值低于100)，因而具有很好的抗爆性[5]。根據目前市場價格，使用天然氣的汽車運營費用要比使用汽油節省。天然氣在常溫下為氣態，更容易與空氣形成均勻的混合氣，整個燃燒過程更加充分，大幅度降低了CO、HC、NOx的排放，是公認的清潔能源之一。
2．2 CNG公交車發動機性能
天然氣是辛烷值較高的氣態燃料，抗爆能力強，發動機運轉平穩，噪聲低。天然氣對機動車潤滑油的稀釋作用小，燃燒性能好，氣缸積碳少，不需經常更換潤滑油和火花塞，可延長發動機的使用壽命。天然氣汽車在冬季的起動性好，其安全性比汽油車好，在美國天然氣汽車發生的1300多起碰撞事故中，天然氣系統均未引起過爆炸或著火[6]。
天然氣著火延遲期較長，火焰傳播慢，燃燒速度低，霧化體積大，使得天然氣發動機的冷啟動性能和瞬間加速性能較差，普通的未加改進的發動機使用天然氣會存在動力性能差、尾氣超標等問題。為此，應對公交車發動機在現有基礎上進行改進。首先，根據天然氣的理化特性重新設計氣化室，或者增加工作容積來提高發動機的動力性水平；其次，提前點火(相對于汽油機而言)，這也是基于天然氣的辛烷值高的特性考慮的；再次，提高發動機的壓縮比(如提高到9～12)，可以使CNG發動機的動力性能進一步提高。
2．3 CN6公交車優勢與前景
當前國家正在全國范圍內推廣CNG公交車。CNG公交車擁有其他公交車無法替代的優勢，主要表現在以下6個方面：
①燃料價格便宜。按目前市場價格，93號汽油價格為4.2元/L左右，天然氣價格約1.7元/m3，而1m3天然氣動力值等于1.13L汽油。如1輛公共汽車每天汽油費為300元，用壓縮天然氣只需花107元左右；1輛出租車每天汽油費為118元，用壓縮天然氣只需花42元左右。燃油稅開征后減半征收燃氣稅。
②汽車排氣污染小。CNG汽車可以綜合降低廢氣污染物排放量，其中HC可降低70%，CO可降低90%，NOx可降低25%，微粒物可降低42%，鉛化物可降低100%，硫化物可降低70%以上，非甲烷烴類可降低50%左右。
③不積碳，車輛部件損耗小。發動機使用天然氣作燃料，運行平穩，噪聲低，不積碳，能延長發動機使用壽命，不需經常更換機油和火花塞，可節約50%以上的維修費用。
④安全可靠。天然氣燃點高達650℃以上，不易點燃；辛烷值高，抗爆性能好，爆炸極限僅為5%～15%，與汽油相比更為安全。車用儲氣瓶都經火燒、爆炸、墜落、槍擊等測試合格后使用。中外發展天然氣汽車60a來，從未出現過因天然氣爆炸、燃燒而導致的車輛事故。
⑤車輛改裝簡單。在保留原車供油系統的情況下，只需增加1套專用壓縮天然氣裝置。目前，改裝1輛公交車約需8000元，出租車約需3000～4000元，約200d收回改裝成本[7]。
⑥車輛操作簡單，運行平穩。CNG汽車駕駛沒有更高的要求，只須在駕駛前經過適當技術培訓，了解一些要點和安全知識即可。天然氣汽車本身的運行平穩可靠。
推廣CNG汽車能夠有效改善城區大氣環境，降低公交車運營成本，因而，CNG汽車的應用具有廣闊的發展前景。
3 結語
中國是一個能源相對匱乏的國家，城市人口密度大，隨著2008年奧運會的到來，對環境質量的要求越來越高，使用環保型的燃料成為當前的首選。我國建設CNG加氣站網絡具有一些有利條件：公交車線路固定，車型較統一。由于需要解決氣源問題， CNG汽車的實施不能單靠一個企業或者某幾個企業來完成。如果政府能夠成立專門領導班子來促進 CNG公交車的實施，并在一定程度上給予政策的支持，相信中國的CNG公交車一定會得到很快的發展。
參考文獻：
[1]王運閣，王樹信，張力，等．我國天然氣的利用前景[J]．煤氣與熱力，2002，22(6)：523—525．
[2]資源節約與環保編輯部．純國產燃氣公交車在津問世[J]．資源節約與環保，2003，19(1)：46—46．
[3]楊天明，耿澤岐．天然氣在公交車輛上的應用[J]．城市公共交通，2002，(3)：32—32、37．
[4]李忠田，張平，楊軼男，等．壓縮天然氣汽車及CNG加氣站的發展[J]．煤氣與熱力，2005，25(8)：42—42．
[5]張繼琳．城市公交車宜用天然氣單燃料發動機[J]．城市公共交通，2000，(6)：35—35．
[6]郭宗華，周儉明，吳祚平．壓縮天然氣汽車的特點[J]．煤氣與熱力，2004，24(2)：108—1 10．
[7]張玉蘭，郭章林，張洪亮．CNG汽車加氣站的可行性分析[J]．煤氣與熱力，2006，26(2)：10—12．
關鍵詞：壓縮天然氣；公交車；壓縮天然氣汽車
LI Wei-Zun1，MENG Xiang-mei2, BAI Xiao-ling1
(1．School of Environment Science & Technology，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2．Energy Research Institute，Shandong Academy of Sciences，Jinan 250014，China)
Abstract：The internal and external development situation of compressed natural gas bus is expounded．The performance，advantages and prospect of compressed natural gas bus are described．
Key words：compressed natural gas；bus；compressed natural gas vehicle
隨著我國經濟的快速發展，機動車保有量迅速增加，以天津為例，2005年機動車保有量突破100×104輛，其中私家車超過30×104輛，城市機動車尾氣已成為大氣污染的主要來源之一。從環境效益和能源戰略角度出發，迫切需要改變汽車能源結構，尋找新型的清潔能源。目前，汽車代用燃料有甲醇、乙醇、其他醇類、汽油或柴油與醇類的混合物、電力、天然氣和燃料電池等。其中，醇類的能量密度較低，乙醇的熱值僅為柴油的65%；燃料電池汽車由于其成本昂貴，一時難以普及；相比之下，我國天然氣儲量豐富，汽車改用天然氣具有良好的經濟性和可行性。據悉，到2008年，北京將有5000輛公交車使用壓縮天然氣(CNG)。隨著西氣東輸工程(輸氣能力200×108m3/a)的實施和東海春曉等油氣田正式投產，我國能源結構正在發生改變[1]。
1 CNG公交車的發展現狀
①國內發展現狀
最近幾年，城市公交車改用天然氣發展迅猛。2002年，天津市客車裝配廠自行設計開發的首臺純國產壓縮天然氣(CNG)單燃料環保型城市公交車，經過了國家轎車質量監督檢驗中心的檢驗，于2003年3月正式投入批量生產。國內其他的單燃料(CNG)公交車基本上都是引進國外的底盤和發動機，較高的成本使得整車價格保持在40×104元以上。而天津產CNG客車的底盤和發動機等核心部件全部由國內廠商提供，從而大大降低了制造成本。天津產CNG客車的初步報價只有22×104元左右，比進口部件組裝的公交車便宜了近1/2，在使用、保養和維修方面，價格優勢明顯。這種CNG單燃料客車尾氣排放達到了歐盟的“歐Ⅱ”標準，能滿足國內各城市對汽車環保方面的要求，尾氣中的CO和HC排放量是國家環保標準的1/20，是北京地方環保標準的1/13[2]。
天津市已成功實施了天然氣公交車示范工程，以建“綠色開發區”為目標，以泰達公交公司為主體，組建了第一支由40輛天然氣公交車組成的示范車隊。截至2006年3月，天津市擁有壓縮天然氣汽車約1600輛，分別為出租車1000輛、公交車400輛、環衛車及部分社會車輛約200輛。從天津市發展與改革委員會了解到，2006年5月底，天津市已經在解放南路和濱河小區又建設了2座天然氣加氣站，主要用于汽車加氣。
西安市公共交通總公司從1996年下半年起就積極開展了天然氣在城市客車上應用的各項研究工作，于1998年9月完成了西安市首批50輛天然氣公交車的改裝，并于1999年5月成立了西安市公共交通總公司天然氣汽車改裝中心。該中心為省級天然氣汽車定點改裝單位，在技術質量、安全生產及售后服務等方面建立一整套嚴格的技術規范和各項管理規定，到2001年已成為全省最具規模的一家改裝單位。現已改裝各類公交客車逾600輛。這些改裝車輛在公交線路上運行時，各項使用性能良好，尾氣污染物排放量大大減少，受到司乘人員和廣大乘客的歡迎，并得到相關行業和專家的高度評價[3]。
自1998年以來，北京就開始啟用低排放的壓縮天然氣公交車，以逐步淘汰柴油發動機公交車。預計到2008年，北京將有8000輛CNG汽車在運營。這些公交車有益于推廣“綠色奧運”主題，并為其他車輛提供了一個很有吸引力的替代方向。
石家莊是河北省大氣污染比較嚴重的城市之一。在石家莊，公交車與出租車雖然只占汽車保有量的10%，但因其運營率高，對市區大氣環境污染的分擔率已達到50%。2003年_2005年，石家莊市將8000輛公交車和出租車的燃料由汽、柴油改成天然氣，包括大公共汽車1000輛、小公共汽車500輛、出租車6500輛。每輛大公共汽車改造費用約1×104元，小公共汽車約6000元，出租車約6500元。據計算，8000輛汽車改用天然氣作燃料后，每年將節省汽、柴油62600t。
銀川市380輛公交車于2005年8月下旬全部改用了天然氣燃料。加上2004年購進的55輛天然氣燃料車，銀川市的400多輛公交車全部實現“綠色運營”。
②國際發展現狀
以CNG作為汽車燃料在世界上已有逾70a的歷史。意大利人于1929年在世界上首先應用天然氣作為汽車的燃料，當時是用常壓氣囊裝運天然氣。1931年，意大利人建成世界上第一座CNG加氣站，使汽車加裝和燃用天然氣方便了許多(1997年意大利新比隆公司擁有的20世紀30年代生產的天然氣壓縮機還在廠內一個加氣站正常運行)。直到1939年，意大利人朗弟·倫索(Land Renzo)創建了自己的公司，并制造出世界上第一套混合器式CNG汽車改裝裝置。到2003年上半年，據世界燃氣汽車協會統計，世界上已有63個國家和地區在推廣天然氣汽車。天然氣汽車總擁有量逾281.4×104輛，CNG加氣站6455座。CNG汽車擁有量位居前10位的國家是阿根廷、巴西、巴基斯坦、意大利、印度、美國、中國、埃及、委內瑞拉和烏克蘭[4]。
韓國環境部稱，自2003年7月1日起，強制一部分公交車及貨車改用天然氣或安裝尾氣凈化裝置。為推廣天然氣汽車的使用，韓國政府將對更換設備所需的費用給予一定補償，并代為申請貸款。2003年韓國新增加的2000輛公交車及80輛清潔車也使用天然氣。目前首爾地區天然氣公交車正在普及。據悉，韓國全境將約有4×104輛公交車及貨車被徹底改造成燃用天然氣，這將降低汽車尾氣污染，改善空氣質量。
2 CNG公交車的性能與前景
2．1 GNG的理化性質
CNG是一種無色、無味、無毒的氣體，它的主要成分是甲烷，具有比汽油和液化石油氣都高的辛烷值(Research Octane Number，RON)，CNG的辛烷值達到130(而汽油的辛烷值低于100)，因而具有很好的抗爆性[5]。根據目前市場價格，使用天然氣的汽車運營費用要比使用汽油節省。天然氣在常溫下為氣態，更容易與空氣形成均勻的混合氣，整個燃燒過程更加充分，大幅度降低了CO、HC、NOx的排放，是公認的清潔能源之一。
2．2 CNG公交車發動機性能
天然氣是辛烷值較高的氣態燃料，抗爆能力強，發動機運轉平穩，噪聲低。天然氣對機動車潤滑油的稀釋作用小，燃燒性能好，氣缸積碳少，不需經常更換潤滑油和火花塞，可延長發動機的使用壽命。天然氣汽車在冬季的起動性好，其安全性比汽油車好，在美國天然氣汽車發生的1300多起碰撞事故中，天然氣系統均未引起過爆炸或著火[6]。
天然氣著火延遲期較長，火焰傳播慢，燃燒速度低，霧化體積大，使得天然氣發動機的冷啟動性能和瞬間加速性能較差，普通的未加改進的發動機使用天然氣會存在動力性能差、尾氣超標等問題。為此，應對公交車發動機在現有基礎上進行改進。首先，根據天然氣的理化特性重新設計氣化室，或者增加工作容積來提高發動機的動力性水平；其次，提前點火(相對于汽油機而言)，這也是基于天然氣的辛烷值高的特性考慮的；再次，提高發動機的壓縮比(如提高到9～12)，可以使CNG發動機的動力性能進一步提高。
2．3 CN6公交車優勢與前景
當前國家正在全國范圍內推廣CNG公交車。CNG公交車擁有其他公交車無法替代的優勢，主要表現在以下6個方面：
①燃料價格便宜。按目前市場價格，93號汽油價格為4.2元/L左右，天然氣價格約1.7元/m3，而1m3天然氣動力值等于1.13L汽油。如1輛公共汽車每天汽油費為300元，用壓縮天然氣只需花107元左右；1輛出租車每天汽油費為118元，用壓縮天然氣只需花42元左右。燃油稅開征后減半征收燃氣稅。
②汽車排氣污染小。CNG汽車可以綜合降低廢氣污染物排放量，其中HC可降低70%，CO可降低90%，NOx可降低25%，微粒物可降低42%，鉛化物可降低100%，硫化物可降低70%以上，非甲烷烴類可降低50%左右。
③不積碳，車輛部件損耗小。發動機使用天然氣作燃料，運行平穩，噪聲低，不積碳，能延長發動機使用壽命，不需經常更換機油和火花塞，可節約50%以上的維修費用。
④安全可靠。天然氣燃點高達650℃以上，不易點燃；辛烷值高，抗爆性能好，爆炸極限僅為5%～15%，與汽油相比更為安全。車用儲氣瓶都經火燒、爆炸、墜落、槍擊等測試合格后使用。中外發展天然氣汽車60a來，從未出現過因天然氣爆炸、燃燒而導致的車輛事故。
⑤車輛改裝簡單。在保留原車供油系統的情況下，只需增加1套專用壓縮天然氣裝置。目前，改裝1輛公交車約需8000元，出租車約需3000～4000元，約200d收回改裝成本[7]。
⑥車輛操作簡單，運行平穩。CNG汽車駕駛沒有更高的要求，只須在駕駛前經過適當技術培訓，了解一些要點和安全知識即可。天然氣汽車本身的運行平穩可靠。
推廣CNG汽車能夠有效改善城區大氣環境，降低公交車運營成本，因而，CNG汽車的應用具有廣闊的發展前景。
3 結語
中國是一個能源相對匱乏的國家，城市人口密度大，隨著2008年奧運會的到來，對環境質量的要求越來越高，使用環保型的燃料成為當前的首選。我國建設CNG加氣站網絡具有一些有利條件：公交車線路固定，車型較統一。由于需要解決氣源問題， CNG汽車的實施不能單靠一個企業或者某幾個企業來完成。如果政府能夠成立專門領導班子來促進 CNG公交車的實施，并在一定程度上給予政策的支持，相信中國的CNG公交車一定會得到很快的發展。
參考文獻：
[1]王運閣，王樹信，張力，等．我國天然氣的利用前景[J]．煤氣與熱力，2002，22(6)：523—525．
[2]資源節約與環保編輯部．純國產燃氣公交車在津問世[J]．資源節約與環保，2003，19(1)：46—46．
[3]楊天明，耿澤岐．天然氣在公交車輛上的應用[J]．城市公共交通，2002，(3)：32—32、37．
[4]李忠田，張平，楊軼男，等．壓縮天然氣汽車及CNG加氣站的發展[J]．煤氣與熱力，2005，25(8)：42—42．
[5]張繼琳．城市公交車宜用天然氣單燃料發動機[J]．城市公共交通，2000，(6)：35—35．
[6]郭宗華，周儉明，吳祚平．壓縮天然氣汽車的特點[J]．煤氣與熱力，2004，24(2)：108—1 10．
[7]張玉蘭，郭章林，張洪亮．CNG汽車加氣站的可行性分析[J]．煤氣與熱力，2006，26(2)：10—12．
