石油短缺和生态恶化是21世纪人类面临的主要问题，能源的短缺将直接影响各国经济的持续发展，而环境污染则直接威胁着人类的健康和生存。天然气是当今世界能源的重要组成部分，它与煤炭、石油并列为世界能源的三大支柱。据研究资料显示，世界已探明的石油储量，按汽车现在消耗的速度，还能支撑40-70年。而已探明的天然气储量，预计可以开采200年。从这个意义上讲，天然气汽车是21世纪汽车工业发展的一个重要方向。
一、天然气汽车的发展现状
近二十多年来，世界天然气需求持续稳定增长，平均增长率保持在2%，专家预计2020年其在世界能源组成中的比重将会增加到30%。21世纪天然气在世界能源结构中的比重将超过石油，成为世界第一大能源，21世纪将是一个天然气世纪。
天然气是一种洁净的能源，主要成分是甲烷，燃烧后的主要生成物为二氧化碳和水，其产生的温室气体只有煤炭的1／2，是石油的2／3。天然气汽车则是以天然气作为燃料的汽车，按照天然气的化学成分和形态，可分为压缩天然气(CNG)汽车、液化天然气(LNG)汽车和液化石油气(LPG)汽车3种。近年来，天然气汽车在全球发展很快，在应用与运营方面比较成功。天然气汽车是一种理想的低污染车，与汽油汽车相比，它的尾气排放中CO下降约90%，HC下降约50%，NOx下降约30%，S02下降约70%，CO2下降约23%，微粒排放可降低约40%，铅化物可降低100%。可见天然气对环境造成的污染远远小于石油和煤炭，是一种优良的汽车发动机绿色代用燃料。同时，天然气汽车的使用成本较低，比燃油汽车节约燃料费约50%。此外，与电动汽车相比，天然气汽车的续驶里程长。有关专家认为天然气汽车是目前最具有推广价值的低污染汽车，尤其适合于城市公共交通和出租汽车使用。目前，它已在世界上得到广泛应用。
根据最新资料显示，全世界约有四百万辆天然气汽车，其中中国约有九万七千多辆天然气汽车。目前，世界上有六七十个国家在进行压缩天然气的研发和使用，全世界约有三百六十七万多辆汽车使用压缩天然气作为动力。中国使用压缩天然气的汽车约有九万辆，主要分布在四川、陕西等西部地区。其中，四川省使用压缩天然气的汽车最多，达到四万八千辆，加气站也有一百八十多个。上海有四百余辆CNG公交大客车投入使用。可以预见，随着国内其他城市供气系统和全国范围内的加气站网络建设的完善，天然气汽车必将得到大力推广，天然气企业和天然气汽车行业的市场空间极为广阔。
二、天然气汽车存在的问题
用天然气作为汽车动力有很多优势，如污染少，燃料经济性好、价格低等。但由于它与汽柴油在燃烧特性和储存方面有所不同，因而在天然气车的开发和应用中，存在如下问题。
动力性较低。燃用天然气与汽油相比，混合气的热值低(天然气／空气混合气热值为3.36MJ／m3，汽油／空气混合气热值为3.82MJ／m3)，进气(空气)量少，分子变更系数少，动力性约下降20%。
供气体系建设有难度。天然气汽车在国内大城市推广应用，必须建立相应的加气站及为加气站输送天然气的管道，这涉及到城市建设规划、经费投入和环境安全等诸多因素。而且建加气站的费用相当高，需500－1000万元人民币，甚至更多。这个问题在一定程度上已经成为一些地区发展天然气汽车的瓶颈。
贮气瓶占用空间较大，携带不便。1m3常压天然气装入20MPa的贮气瓶中，约占5L容量。而与之等热量的汽油(0.81kg)只占1.1L容积，CNG所占容积等于汽油的4.5倍(容积系数等于4.47)。要保证相同的续驶里程，天然气汽车贮气瓶的体积比汽车油箱就要大许多，相对降低了车辆的承载能力。贮气瓶在压力下的携带，技术上不是难题，但毕竟不如汽油和柴油方便。而且气瓶贮气量直接关系到行驶的里程。
汽车用户的初始投资较大。天然气汽车的一些部件如贮气瓶、安全阀等，要求严格，成本较高。此外，尚未形成规模效益，使得它们的造价下降受限。对于目前采用的两用燃料车，则要在原车上另加一套价值数千元到数万元不等的天然气供气系统。
三、发展我国天然气汽车的对策
1.加快天然气发动机关键技术的研究
电子控制技术。应用先进的电控技术对天然气发动机的燃料供给、点火定时等进行精确控制，是实现天然气汽车发动机高效率、低污染燃烧的关键之一。电控系统主要包括电控单元、传感器和执行机构等。
空燃比控制技术。为协调发动机排放(NO／HC)、气耗率和可靠性(排温)，空燃比在整个万有特性图上的快速与精细控制是关键。
优化燃烧技术。发动机燃烧技术和高能点火技术及其协调优化是实现最佳性能的必要条件。
先进的后处理技术。由于欧Ⅲ排放法规不仅要求限制天然气发动机的非甲烷碳氢(NMHC)而且要求控制总碳氢排放(THC)，先进的氧化型后处理技术就成为关键技术之一。
2.改善供气能力，加快加气站基础设施的建设
利用“西气东输”和进口天然气的管网建设在沿线和周边城市改善供气能力，为大力发展天然气汽车提供必要条件。影响天然汽车发展的一个重要的因素是加气站的建设。发展天然气必须有大量适用的加气站网点作保障。天然气汽车的发展要有计划有步骤的作好发展规划，逐步实施。各大城市，特别是有条件建设的城市应将天然气汽车加气站的建设列入城市的发展规划中，并尽早投入经费建立天然气的供气系统。
3.贮气瓶的研制
研制储存量大、耐高压、轻质的车载复合气瓶已是一个必须解决的重要关键技术。这方面国外已经成功地研制并生产了压力大于25MPa的复合材料气瓶，且其P／V(质量／容积)仅为0.6。我国应尽快开展这方面的研制工作。
4.政府政策的支持
政府的经济政策是影响燃气汽车发展的一个最重要因素。许多发达国家的政府为了保护环境，在价格，税收，投资，补贴等方面制定优惠措施，积极鼓励燃气汽车的发展。我国政府应结合实际情况，积极发挥引导、支撑和排障的作用，如在法律方面予以保障，在燃气汽车生产、改装、零部件生产、加气站建设、燃气汽车购买和使用等环节给予税收、资金等方面的优惠政策。例如上海市政府对新增天然气公交车进行补贴，政府投资进行加气站建设，由委托企业经营等，都是行之有效的措施。目前我国正在进行燃油税改革，实行税改后，燃油价格将上升，对燃气汽车的发展具有重要的促进作用。
随着材料技术以及电子技术的不断发展和广泛应用，天然气燃料的优势将会大力被开发和利用。从长远来看，天然气将会成为最有前途的车用“低污染燃料”。因此，发展天然气汽车对解决环境问题和能源问题都具有十分重大的现实意义。
参考资料：
