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汽車燃料論文|車用天然氣的資源及應(yīng)用
關(guān)鍵詞：天然氣，資源，應(yīng)用
論文摘要：汽車工業(yè)發(fā)展清潔的代用燃料己勢在必行，潔凈代用燃料的推廣應(yīng)用是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、降低汽車排放的重要措施。在各種汽車代用燃料中，天然氣是理想的清潔燃料，它擁有資源、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和安全上的優(yōu)勢。根據(jù)所采用的天然氣形態(tài)的不同，天然氣汽車又可分為壓縮天然氣汽車(CNGV)、液化天然氣汽車(LNGV)和吸附天然氣汽車(ANGV)3種。近年來，天然氣水合物資源也引起了人們的高度重視。我國目前己開始推廣使用CNG汽車。
1 天然氣資源概況
1.1天然氣資源
據(jù)1994年完成的全國第二輪油氣資源評價(jià)結(jié)果，我國天然氣總資源量為38.04萬億m3(不包括煤床沼氣)，其中陸上為29.9萬億m3，海域?yàn)?.14萬億m3。我國天然氣資源分布相對比較集中，主要分布在中部、西部、海域三大含油氣大區(qū)，其資源量分別占總資源量的30.28％、28.23％、21.4％；埋深超過3500m的天然氣資源量占總量的58.39%；陸上地理?xiàng)l件較惡劣的黃土塬、山地和沙漠區(qū)天然氣資源量為24.48萬億m3，占總量的64％。
目前由于我國天然氣的勘探、開發(fā)和利用都相對比較落后，截至1999年底，我國累計(jì)探明的天然氣地質(zhì)儲量只有2.16萬億m3，但我國天然氣探明儲量增長潛力大，據(jù)專家預(yù)測，從2001年到2020年，我國天然氣探明儲量將保持在年均增長1200億m3左右，并有可能在2015年達(dá)到高峰。
據(jù)估計(jì)，我國最終可探明天然氣資源量為9—12萬億m3。我國目前尚有剩余天然氣可采儲量1萬多億m3未動用，這為加快開發(fā)利用天然氣資源奠定了國內(nèi)的資源基礎(chǔ)。
1.2天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)
多年來我國天然氣在全國一次能源產(chǎn)量和消費(fèi)構(gòu)成中始終在2％左右徘徊不前。2000年我國天然氣產(chǎn)量為277.3億m3，人均擁有天然氣產(chǎn)量約20m3，相對發(fā)達(dá)國家(如英國人均達(dá)1300以上)落后太多，這主要與資源開發(fā)程度、天然氣儲運(yùn)等基礎(chǔ)設(shè)施滯后和天然氣消費(fèi)構(gòu)成不合理等因素有著直接的關(guān)系。表1、表2分別為我國與世界主要國家和地區(qū)的一次能源消費(fèi)構(gòu)成情況及天然氣消費(fèi)構(gòu)成情況。
表1 1999年世界主要國家及地區(qū)一次能源消費(fèi)構(gòu)成表
國家
能源消費(fèi)總量
（100萬t油當(dāng)量）
占消費(fèi)量的比重（%）
石油
天然氣
煤炭
核電
水電
美國
英國
俄羅斯
印度
中國
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 我國與世界各地區(qū)天然氣消費(fèi)構(gòu)成情況表（%）
國家與地區(qū)
發(fā)電
工業(yè)
化工原料
城市與商用
占能源消費(fèi)比例
北美
西歐
東歐
前蘇聯(lián)
中東
非洲
日本
東南亞
中國
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：中國的數(shù)據(jù)為1998年的，其它地區(qū)數(shù)據(jù)為1995年的
從表1、表2可見，我國目前仍以煤炭作為主要能源，天然氣在一次能源消費(fèi)構(gòu)成中所占的比例不足世界平均水平的1/10；而且我國的天然氣消費(fèi)構(gòu)成與其它地區(qū)相比差距也較大，我國天然氣主要用于化工原料，而國外主要用于工業(yè)部門、其次是生活和交通運(yùn)輸領(lǐng)域，因此導(dǎo)致我國一些大中型城市和工業(yè)、經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)大氣污染嚴(yán)重，如表3。
表 3 世界部分城市大氣污染情況表
人口與污染物
北京
上海
廣州
東京
倫敦
紐約
巴黎
柏林
米蘭
墨西哥
人口（萬人）
1223.4
1306.6
674.1
2695.9
764.0
1633.2
952.3
331.7
425.1
1652.2
懸浮顆粒/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：據(jù)世界銀行統(tǒng)計(jì)資料(1995年)
1.3天然氣供需預(yù)測
據(jù)資深能源專家預(yù)溯，到2010年我國天然氣年產(chǎn)量可達(dá)700億m3，2020年將達(dá)1000億m3。但我國對天然氣的需求增長更快，預(yù)計(jì)天然氣占能源消費(fèi)總需求比例將增至2010年的6％、2020年的10%，若以基本需求估算，2010年天然氣需求量可達(dá)950億m3，2020年達(dá)2037億m3�？梢姡覈援a(chǎn)天然氣供應(yīng)嚴(yán)重不足，2010年我國天然氣缺口將達(dá)數(shù)百億m3，2020年將達(dá)上千億m3。這部分的缺口，需要進(jìn)口管道天然氣和液化天然氣來彌補(bǔ)。
據(jù)悉，我國目前正在加大國內(nèi)天然氣的勘探開發(fā)、大力推廣天然氣利用，同時(shí)也在積極引進(jìn)LNG和管道天然氣。據(jù)國家計(jì)委產(chǎn)業(yè)發(fā)展司官員稱，中國天然氣進(jìn)口將主要來源于俄羅斯，中俄兩國計(jì)劃修建長度4000到5000公里的天然氣管道，進(jìn)口天然氣的目標(biāo)市場為中國東北及環(huán)渤海地區(qū)。據(jù)了解，到目前為止，俄羅斯西伯利亞南部地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)油氣田46個(gè)，每年可以向中國供氣300億m3，并確保穩(wěn)定供氣25到27年。此外，亞太和中東地區(qū)的天然氣資源在未來幾年中將形成年產(chǎn)LNG 5000萬t以上的規(guī)模，也可供我國選擇利用。
2 天然氣汽車發(fā)展的背景
汽車給人們帶來了極大的方便，對人類社會發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，但同時(shí)消耗大量的石油資源、排出大量的有害氣體，并對人類生存環(huán)境造成較大的危害，現(xiàn)在機(jī)動車廢氣污染已成為城市污染的主要污染源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界石油產(chǎn)量的50%消費(fèi)在交通運(yùn)輸部門上，用作汽車燃料的就要占到30%左右；而造成全球環(huán)境污染的60—70％煙霧和50％以上酸雨又來自交通運(yùn)輸業(yè)。因而，汽車能源利用效率、有害物排放、車用新能源的開發(fā)和利用等問題，近30年來一直受到各國政府、專家和公眾的關(guān)注。
2.1 發(fā)展天然氣汽車是實(shí)現(xiàn)汽車工業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要途徑
我國汽車工業(yè)經(jīng)過40多年的建設(shè)和發(fā)展，取得了長足的進(jìn)步。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近10年來我國汽車產(chǎn)量平均增長率保持在13％左右，保有量平均增長率保持在12％左右，我國目前汽車保有量為1600多萬輛，年產(chǎn)量為200多萬輛；尤其是北京、上海、廣州等大城市，機(jī)動車的保有量以每年15％以上的速度快速增長，北京市汽車目前己達(dá)150萬輛，居全國各城市之首。據(jù)預(yù)測，2005年和2010年我國的汽車社會保有量將分別達(dá)到2600萬輛和4000萬輛。
隨著汽車保有量的迅速增長，汽車將成為石油資源的主要消耗者和大氣環(huán)境的主要污染源。石油資源是汽車用常規(guī)燃料，具有能量密度高、安全性好、儲運(yùn)方便等優(yōu)點(diǎn)，但石油資源是有限的。目前我國石油燃料的短缺就已經(jīng)非常嚴(yán)重，2000年我國石油凈進(jìn)口量為6974萬噸，凈進(jìn)口率為30％�；ㄙM(fèi)了近200億美元。在目前石油凈進(jìn)口率高達(dá)30％的情況下，石油危機(jī)對中國經(jīng)濟(jì)的影響需要引起重視。據(jù)預(yù)測，中國未來能源供需的缺口將越來越大，2010年我國的石油供求缺口將在1億噸以上，這個(gè)數(shù)字要占到我國2010年石油需求量的1／3左右。因此研制節(jié)能汽車和積極采用新煤料天然氣作為汽車動力源已成為全世界汽車工業(yè)技術(shù)開發(fā)的新熱點(diǎn)。
特別是目前國際原油市場的劇烈動蕩，使天然氣的開發(fā)利用更顯迫切，而且大規(guī)模開發(fā)利用天然氣，將有利于彌補(bǔ)我國石油需求缺口，成為我國石油戰(zhàn)略安全的重要組成部分。
2.2 推廣天然氣汽車是解決和改善汽車排放污染的有效措施
現(xiàn)代汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展給社會帶來了巨大的財(cái)富，但是隨著而來的是嚴(yán)重的尾氣排放污染和噪聲污染，現(xiàn)在機(jī)動車廢氣污染已成為城市污染的主要污染源。表4表示一些國家和國內(nèi)一些城市交通廢氣排放污染占總的大氣污染的分擔(dān)率。
表 4 某些國家和國內(nèi)—些城市機(jī)動車廢氣排放污染物分擔(dān)率(%)
美國
日本
德國
北京
上海
重慶
廣州
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
-
-
-
-
從表4中數(shù)據(jù)看，幾乎三項(xiàng)指標(biāo)均超過一半，而有些成分已經(jīng)超過90％。這些數(shù)據(jù)說明，要治理城市尤其是大城市的大氣污染，首先要減少汽車的排氣污染。
1998年國際衛(wèi)生組織公布的一項(xiàng)報(bào)告表明：全球空氣污染嚴(yán)重的十大城市中，我國占7個(gè)，北京名列第三。根據(jù)1998年全國322個(gè)城市的環(huán)境狀況統(tǒng)計(jì)，城市空氣質(zhì)量超過國家三級標(biāo)準(zhǔn)的占43.5％，處于國家三級標(biāo)準(zhǔn)的占28.9％，而達(dá)到國家二級標(biāo)準(zhǔn)的只占27.6％。北京、上海、廣州等大城市空氣質(zhì)量經(jīng)常為三級標(biāo)準(zhǔn)，空氣污染問題己到了非治理不可的程度。
北京汽車保有量雖然比國外一些大城市要少，但單車排放的污染物卻比國外同類車高幾倍甚至十幾倍(據(jù)報(bào)道，國產(chǎn)車的HC、CO和NOx分別是1992年美國新車排放量的14.5倍、11.8倍和3.3倍)。全市汽車尾氣撈放的NOx、CO日益嚴(yán)重，主要街道路口、人行道兩項(xiàng)污染物全部超標(biāo)。北京1997年各種機(jī)動車NOx排放情況見表5和6。此外，汽車排放的污染物還可能引起光化學(xué)煙霧，北京市在非采暖期已有明顯的光化學(xué)煙霧污染出現(xiàn)。因此，采取有效措施，防治汽車尾氣污染，防止發(fā)生光化學(xué)污染事件的發(fā)生，己成為北京環(huán)境保護(hù)工作的重中之重。
表5 各種機(jī)動車NOx排放情況 表6 市區(qū)各種專用機(jī)動車NOx排放情況
車型
NOx排放量
（萬噸/年）
分擔(dān)率
（%）
車型
NOx排放量
（萬噸/年）
分擔(dān)率
（%）
轎車
輕型車（含微面）
中型車
重型汽油車
重型柴油車
摩托車
4.18
2.1
2.0
2.2
2.7
1.22
29
23
14
15
18.8
0.2
公共汽車
出租車
小公共汽車
郵政車
環(huán)衛(wèi)車
1.1
2.9
0.5
0.16
0.46
7.5
20
3.6
1.1
3.2
合計(jì)
14.4
100
合計(jì)
5.12
36
天然氣以其良好的資源、環(huán)境特性，為降低交通污染提供了一條新的途徑，目前受到各國政府、專家和公眾的關(guān)注，因而，它的推廣應(yīng)用有著巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的市場前景。同時(shí)申奧的成功，對北京來說。改善環(huán)境尤為重要。這進(jìn)一步促進(jìn)了天然氣汽車的發(fā)展。
3 天然氣汽車發(fā)展現(xiàn)狀
我國的天然氣汽車工業(yè)發(fā)展始于1988年，近年來，在“全國清潔汽車行動協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組”的領(lǐng)導(dǎo)和積極推動下，全國燃?xì)馄嚨谋Ｓ辛繌?999年初的10813輛增加到目前的8萬多輛，加氣站從1999年初的67座增加到230座，其中北京和上海發(fā)展最快。北京現(xiàn)已有燃?xì)馄?.2萬輛，加氣站65座。在全國的燃?xì)馄囍�，新車的比例正在不斷增長，已從最初的以改裝在用車為主發(fā)展到成批生產(chǎn)新車，目前，桑塔納、夏利、富康、捷達(dá)等小轎車和京華、牡丹等大客車均有了燃?xì)馄嚨能囆汀?br/>
據(jù)有關(guān)部門介紹，北京為改變城市環(huán)境，向一流的國際大都市邁進(jìn)，大力發(fā)展清潔能源車輛。目前，已成為世界上使用純天然氣公交車最多的城市。兩年多來，北京共改造在用車1600輛，研制生產(chǎn)新型環(huán)保車4500輛，其中純天然氣公交車1630輛，雙燃料公交車2000多輛，雙能源無軌電車600輛，使環(huán)保車總數(shù)達(dá)6100輛，占公交車總數(shù)的70%。市區(qū)三環(huán)路以內(nèi)基本實(shí)現(xiàn)公交車環(huán)�；�。預(yù)計(jì)今年北京還將新增公交環(huán)保車2000輛，最終使北京實(shí)現(xiàn)公交車全部清潔燃料化。
據(jù)報(bào)道，今年4月，北京市公交總公司和首都科技集團(tuán)中原清潔燃料集團(tuán)簽訂協(xié)議：一種新型的清潔燃料——液化天然氣(LNG)加氣站將于今年8月在四環(huán)路健翔橋邊建成，同時(shí)將首批開通50輛使用這種燃料的公共汽車。目前美國30多條公交線路的數(shù)千輛公交車己使用了這種燃料，但在亞洲國家投入應(yīng)用北京市是首例。
4 天然氣的前景分橋及建議
·天然氣作為清潔能源的開發(fā)利用已是勢在必行，因而應(yīng)加大市場開發(fā)力度，加快輸氣管網(wǎng)建設(shè)，協(xié)調(diào)好不同地區(qū)天然氣作為清潔、高效的能源與煤炭、水電、核能等不同能源的發(fā)展關(guān)系，逐步改善不同地區(qū)的天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)。
·目前天然氣汽車技術(shù)比較成熟，價(jià)格便宜，使用安全，操作費(fèi)用低，易于產(chǎn)業(yè)化，市場前景看好。雖然國內(nèi)發(fā)展燃?xì)馄嚰夹g(shù)起步較晚，技術(shù)裝備比較落后，產(chǎn)品質(zhì)量差，壽命短，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和國家的法律、法規(guī)、政策滯后，與國外相比有一定差距，但是只要技術(shù)裝備和配套設(shè)施跟上，形成規(guī)范化和產(chǎn)業(yè)化，天然氣汽車就會以規(guī)�；陌l(fā)展數(shù)量進(jìn)入市場。因此需要政府部門的統(tǒng)一組織和協(xié)調(diào)，并分階段實(shí)施，有條不紊地做好天然氣汽車的發(fā)展工炸。
5 參考文獻(xiàn)
(1)天然氣工業(yè)，2009，20 (1)：1-4
(2)世界石油工業(yè)，2000，7(11)：3
(3)《國家燃?xì)馄囍匾募跋嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)匯編》，2008
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