天然气汽车渐成交通清洁化现实选择
2019-10-21吕建中王祖纲郝宏娜高慧
□ 文/吕建中 王祖纲 郝宏娜 高慧
交通运输是碳排放的主要领域之一。加快我国交通能源清洁化步伐,大幅度减少机动车尾气排放,是实现“2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰”目标的重要途径。从国外的做法和经验来看,节能技术、替代燃料、电动汽车是交通领域减排的三大主要措施。目前,我国对节能技术和电动汽车的重视程度较高,特别是将电动汽车作为新能源汽车的主攻方向,给予了较大的政策扶持,这两年产销两旺,增长迅猛。尽管如此,目前电动汽车的销量仍不到全国乘用车总销量的1%,加之还存在着经济性不佳、电池技术不成熟、整车关键技术缺失等难题,而且我国电力结构以火电为主,在今后一个较长时期内,很难承担起大规模减少交通领域碳排放的重任。因此,我国在推进交通能源清洁化的过程中,应充分考虑到国家能源资源禀赋和安全战略的需要,采取多样化、过渡化的措施,即在大力发展以电动汽车为主的新能源汽车的同时,更加重视节能技术(如混合动力汽车)、清洁排放技术以及天然气汽车的发展。
天然气汽车有利于扩大天然气消费,较大幅度减少交通运输领域碳排放
天然气是清洁高效的化石能源,具有优质低碳能源的3A特性(Abundant, Affordable and Acceptable,资源丰富可获得、经济性好可承受、符合环保要求可接受)。目前,在全球一次能源消费结构中,天然气占比24%,且在未来20-30年里,天然气的消费量和占比都将继续保持增长态势。
我国的能源结构以煤炭为主,在过去10多年里,尽管天然气消费快速增长,但目前的占比仍不足6%,人均用气量仅为国际水平的1/3。按照国家有关能源战略规划,在控制能耗总量和强度的同时,努力降低煤炭的比重,提高非化石能源、天然气等清洁能源的消费比重。预计到2030年,天然气的比重有望达到15%。
在未来扩大天然气利用的领域中,除城市燃气、天然气发电之外,天然气汽车的发展潜力不容忽视。“十二五”期间,天然气汽车因其经济良好、技术成熟、安全可靠以及绿色的环保等特性,获得快速发展。2017年国内天然气汽车保有量突破600万辆,占全国汽车总保有量的3.3%,车用天然气消费量占全国天然气消费总量的10.4%,有效减轻了部分地区的汽车尾气排放,降低了运输业成本,也带动了汽车制造、改装及天然气消费的发展,为提高天然气在我国能源消费中的比重做出了积极贡献。近两年,由于油价大幅度下跌、气价调整、国家重点补贴电动汽车等原因,天然气汽车增长势头有所放缓,2015年首次出现了产量负增长,与电动汽车的井喷式增长形成反差,引起市场对天然气汽车未来发展的担忧。
天然气汽车绿色环保,可以成为交通领域低碳清洁能源的现实选择。与传统汽油车相比,天然气汽车所排放的氮氧化物比柴油少96%、比汽油少68%,二氧化碳排放减少22%,颗粒物排放减少33%。而纯电动汽车的所谓“零排放”,仅仅限于汽车的使用阶段,从全生命周期的角度来看,电动汽车把污染物排放留在了能源的生产、传输和储运阶段,相反天然气汽车则无需经过高排放的石油炼制过程。目前,轿车的生命周期行驶里程约为60万公里,中国电力结构为火电75.9%、水电18.9%、核电2.4%、风电2.8%,燃煤发电站的效率约为46%,电力输送损失率约为7.52%,以此推算二氧化碳排放总量,天然气汽车与新能源汽车基本相当,若计算污染物排放总量,天然气汽车还要比纯电动汽车低20%。在中国资源禀赋不变的大背景下,电力生产结构的调整与清洁化将是一个漫长的过程。
同时,天然气汽车技术成熟、安全可靠,能够满足我国燃油消费结构优化的需要。天然气具有燃点高、爆炸极限高、泄露后易扩散等特性,与汽油和柴油相比,作为车用燃料更安全;天然气汽车与传统汽车的内燃机原理相似,安全性接近。从燃油消费结构看,2015年我国柴油消费超过1亿吨,汽油消费约5000万吨,柴油消费是汽油消费的2倍左右。长途客货运以及重卡商用车领域,既是柴油消费尾气排放的重点领域,也是电动汽车等新能源汽车不能覆盖的领域,天然气汽车可以成为首选替代车型。
天然气汽车有利于推进交通能源多样化,减缓石油对外依存度上升压力
根据国际能源署(IEA)等机构发布的对未来汽车发展的展望报告,普遍认为,2050年以后,车用能源将由当前以汽、柴油为主向以电力(含纯电动和燃料电池)、混合动力为主转变,而2050年之前,应是汽油、柴油、天然气等化石燃料和电力多种能源并存的过渡期间。BP公司在其最新发布的技术展望报告中也认为,在2035年之前乃至之后的一个较长时期内,以液体为燃料的汽车很可能继续主导全球运输,要到2050年之后,随着电池技术的进步,电动汽车将更具竞争力。
我国是石油消费大国,也是石油进口大国,进口依存度已超过65%。交通运输是仅次于工业和居民的第三大能源消费领域,2017年交通运输的能源消费量占全国能源消费总量的8.9%,燃油消费量占全社会燃油消费总量的58.2%。根据中国石油经济技术研究院与日本丰田公司的联合研究,如果2025年我国乘用车的保有量达到3.4亿辆(比2014年增长1.4倍),按照目前的汽车油耗标准计算,届时的石油对外依存度将突破80%(假设国内石油产量基本维持现有水平)。要把石油对外依存度控制在67%以内,则乘用车需节油1.4亿吨。按最大化的情景,汽车节油技术、智能交通、新能源汽车和替代燃料要分别贡献42%、34%、12%和12%。
2017年,我国新能源汽车保有量180万辆,汽油替代率0.82%。到2020年,新能源汽车保有量预计为500万辆以上,替代率3%;2050年后,如果能够突破1亿辆,可望替代27%的汽油,整个成品油替代率也只有14%。因此,在未来20-30年内,仅仅依靠新能源汽车对燃油的替代是远远不够的,需要统筹考虑新能源、天然气及其他生物质燃料汽车的多样化发展,以有效减缓原油对外依存度上升的压力。
按照我国天然气产业发展规划和进口管道气、液化天然气(LNG)等的总体布局,2030年前甚至更长时期内的天然气供应都相对宽松。特别是从2018年到2050年,在政府协议下签订了一系列天然气进口合同,大部分期限为30年,资源数量巨大,且照付不议。目前,进口的LNG需要通过汽化进入管道,作为民用和工业用气。如果通过适当扩大天然气汽车发展,部分进口LNG可直接作为车用燃料。
在推进交通能源多样化方面,日本的做法值得借鉴。由于日本的石油和天然气供应主要依靠进口,为降低对外依存度,他们十分重视节油技术(混合动力)及电动汽车、氢燃料电池汽车的发展,但同时也强调并鼓励实施多样化的过渡性汽车动力战略。2010年,日本研究制定了“新一代汽车”发展战略。这里所谓的“新一代汽车”,主要包括纯电动汽车、混合动力车、燃料电池车和清洁柴油车。日本丰田公司还根据车辆大小、行驶距离,将未来汽车动力分为三类:用于近距离移动的小型家庭车辆,以电动汽车为主;一般家庭用乘用车,以混合动力和充电式混合动力汽车为主,包括用汽油、轻型燃油、生物燃料、天然气以及合成燃料等;用于长途运输的商用车,以燃料电池汽车为主。日本实施低排放车认定制度。高、中档轿车和经济型轿车都可以向国土交通省申请接受低排放车认定。消费者可根据所购车辆的排放水平享受不同的减税待遇,购置以天然气为燃料或混合动力车等低公害车辆的地方公共团体,还可得到政府的补助金。
我国天然气汽车的快速发展得益于经济性,遇到的难题主要是政策不合理
我国天然气汽车的发展经历了一个崎岖的过程。早在上世纪末,国家曾组织力量推广天然气汽车(如国家科技部成立了清洁汽车行动办公室),也在全国多个城市进行示范运营,但一直没有发展起来。2007年后转为推广新能源汽车,把天然气汽车交给了市场,结果市场自发地形成了一种火爆现象。据统计,从2008年到2014年,国内原装天然气汽车年销量从6.6万辆增长到28万辆,特别是私人、出租用车大幅度增加,这主要得益于天然气汽车的经济性。根据市场经验,通常气价与油价比在0.5左右时,改装天然气汽车半年至一年左右即可收回改装成本,原装天然气汽车一年左右可收回比传统汽车高出的差价,以后每年可节约较为可观的燃料成本,且在同等效能下,天然气燃烧彻底,不污染润滑油,可有效降低汽车的保养和运行费用,对消费者具有较强的吸引力。
相反,新能源汽车由于价格高、技术不成熟、充电不方便等原因,发展步伐十分缓慢,到2011年才开始销量过万辆,2014年过10万辆。2015年,在国家对新能源汽车补贴政策的刺激下,电动汽车产销出现了爆发式增长,并对天然气汽车市场造成较大的冲击。加之油价大幅度下跌,油气价格倒挂,天然气汽车的经济性明显削弱。这里面存在着一些不合理的政策因素,导致市场信号的扭曲。
首先,国家对节能和新能源汽车的政策扶持,没有区分“技术研发”和“产业化”阶段。总体上看,天然气汽车的技术成熟度较高,已经处于“产业化”和“市场化”阶段,应当是国家扶持推广发展的重点;而电动汽车的技术成熟度并不高,核心技术(如电池等)还处于“技术研发”或“试验改进”阶段,并不宜进行大规模产业化、市场化推广。但是,多年来,国家对节能和新能源汽车的政策扶持,并没有区分技术研发和产业化阶段,对天然气汽车的支持不足,对新能源汽车则用力过猛。目前,围绕天然气汽车的政策、法规、制度、标准等并不健全,针对天然气汽车的国家级补贴也很少,也只有少数省市出台了直接针对天然气汽车的补贴政策。反过来看电动汽车,国家在“十五”期间曾把燃料电池汽车技术作为发展重点,在“十一五”期间又重点支持混合动力汽车技术,在“十二五”、特别“十三五”期间,则将电动汽车列为重点发展方向。这几年,新能源汽车主要依靠国家补贴政策扩大市场。2013年,新能源汽车补贴曾暂停8个月,产销量迅速下降,2015年补贴恢复后又迅速回升。
其次,国内油气价格形成机制不完善,天然气汽车市场存在着波动性风险。2014年下半年以来国际油价持续走低,在全国各省市中,除少数气源地以外,CNG和LNG的经济性普遍下降,在一定程度上挫伤了汽车用天然气的积极性。由于我国油气价格依然采取政府管控与市场调节相结合的办法,而且油品价格采取的是与国际接轨的机制,变动较为频繁,气价则以政府调控为主,相对比较稳定,往往不能及时反映油气市场的真实信号。2015年11月20日,国家发改委发布《关于降低非居民用天然气门站价格的通知》后,各省市相继发布了地方性实施方案,一些地方政府已下调车用气价,使油气价格比降到0.5-0.6的水平。下一步,按照天然气价格的市场化改革方向,有望主要依靠市场形成油气价格比,但为了鼓励天然气汽车的发展,仍需要采取一些政府调节或补贴的措施。
为此建议:一是明确天然气汽车战略定位,组织编制中长期发展规划,给予必要的政策支持,基于我国能源资源禀赋、安全战略以及二氧化碳减排、清洁绿色发展的目标要求,建议国家在继续大力发展和推广以电动汽车为主的新能源汽车的同时,应明确天然气汽车的战略地位和作用,借助交通能源的多样化,有效推进交通领域的清洁化。有关部门应组织编制天然气汽车中长期发展规划,并纳入产业化推广范围,加大政策扶持力度。在新能源汽车不能覆盖的长途客货运汽车、重卡等商用车领域,可对天然气汽车给予类似电动汽车的政策性补贴。在乘用轿车领域,应实现车用天然气价格与油价的联动,取消某些一线城市对原装天然气轿车的上牌限制。二是把天然气汽车纳入“一带一路”合作领域,在海外天然气合作区或沿跨境天然气长输管线,部署天然气汽车项目从国内的经验来看,在靠近天然气资源或天然气管道、LNG接收站等地区,发展天然气汽车的效果最为显著。在我国推动的“一带一路”战略中,油气合作项目比较多,特别是中亚地区的天然气合作开发及天然气长输管道建设,已经初步形成了规模可观的“天然气之路”,为天然气汽车“走出去”创造了有利的条件。 同时,“一带一路”国家多为处于不同发展阶段、具有不同资源禀赋优势的发展中国家,对专用车、工程车、重型卡车等有着极大市场需求。天然气汽车,特别是液化天然气汽车(LNGV),是柴油车的最佳替代。因此,在推进“一带一路”国家产能合作中,可鼓励和支持天然气汽车项目积极进入,充分发挥我国企业在天然气汽车领域的技术优势,帮助当地政府改善交通运输环境,带动天然气产业链协同发展。三是进一步完善各类标准、规范和法规,促进天然气汽车的持续健康发展天然气汽车产业发展涉及一系列技术标准、行业规范和政策法规,涵盖整车、发动机、专用装置部件、车用储气瓶、加气站、加气机、环保等多个方面,目前总的架构是健全的,但与天然气汽车发展的要求相比仍显滞后。特别应抓紧制定完善与车用液化天然气相关的国家技术标准,为推进液化天然气汽车的快速健康发展创造条件。目前,天然气汽车产业的地方性法规较多,在有些省份对车辆改装是合法的,但把车开到另外一个省去就不合法了,因此迫切需要在全国范围内规范、统一天然气汽车改装的法规政策标准,引导车辆合法改装,解决好改装天然气汽车跨省运营问题。