实施国Ⅵ标准背景下，天然气汽车使用经济性对比分析

王 星 李 海 刘光辉|文

天然气汽车作为清洁能源汽车，具有环境相对友好及使用成本低廉等优势，已经成为我国替代燃料汽车的主体。随着天然气和柴油货车国Ⅵ排放标准的相继实施，重型卡车购置成本明显上升。如何保持天然气汽车的经济性优势，对扩大天然气重卡在交通运输行业的应用规模、降低货运行业污染物排放具有重要意义。

1 国Ⅵ排放标准实施背景与进展

当前，我国移动源污染问题日益突出，已成为空气污染的重要来源；特别是北京、上海、深圳等大中型城市，移动源已经成为其细颗粒物(PM2.5)污染的重要来源【1】。同时，由于机动车大多行驶在人口密集区域，尾气排放直接威胁到群众健康。因此，提高移动源排放水平，加强移动源污染物排放控制成为治理空气污染的重要手段。

2018年，全国机动车保有量达到3.27 亿辆，4 项污染物排放总量达到4 065.3 万t。其中，汽车是机动车污染排放的主要贡献者，其CO、NOx和PM 超过90%，HC 排放量超过80%【1】；因此，提高汽车排放水平，降低汽车污染物排放量是大气污染防治的重要举措。

2016年12月23日，GB 18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》发布。该标准要求：“自2020年7月1日起，所有销售和注册登记的轻型汽车应符合本标准要求，其中I 型试验应符合6a 阶段限值要求；自2023年7月1日起，所有销售和注册登记的轻型汽车应符合本标准要求，其中I 型试验应符合6b 阶段限值要求。”

2018年6月22日，GB 17691-2018《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》发布。该标准要求：“自2019年7月1日起，所有生产、进口、销售和注册登记的燃气汽车应符合本标准要求；自2020年7月1日起，所有生产、进口、销售和注册登记的城市车辆应符合本标准要求；自2021年7月1日起，所有生产、进口、销售和注册登记的重型柴油车应符合本标准要求。”参见表1。

表1 重型汽车国Ⅵ排放标准实施时间(据GB 17691-2018)

2018年6月27日 ，国务院发布的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》(2018-2020)要求：“2020年底前，京津冀及周边地区、汾渭平原淘汰国Ⅲ及以下排放标准营运中型和重型柴油货车100 万辆以上。2019年7月1日起，重点区域、珠三角地区、成渝地区提前实施国Ⅵ排放标准。推广使用达到国Ⅵ排放标准的燃气车辆。”

为了满足政策要求，加强大气污染物防治，部分地区按期或提前实施国Ⅵ排放标准(参见表2)。

相关政策的实施，客观上促进了天然气汽车的发展与市场规模的扩大。2019年，天然气汽车产量超过16 万辆，同比增长83%。

《中国移动源环境管理年报》(2019)显示：2018年占全国汽车保有量仅9.1%的柴油车，CO、HC、NOx、PM 排放量分别占汽车排放量的11.6%、21.8%、71.2%、99%以上。减少柴油车污染物排放成为降低汽车污染物排放量的重中之重。实践证明，天然气作为一种可广泛使用的清洁能源，已成为车用能源的重要组成部分。庄马展等通过CCBC 循环工况检测认为，燃油公交车排放CO、PM 浓度分别是燃气公交车的3.64 和3.17 倍【2】；姚鑫等采用电喷发动机匹配试验专用台架试验，认为燃用CNG 的发动机与其燃用汽油发动机相比，在CO、HC 等污染物排放浓度大大降低【3】。实践证明，推广天然气汽车可有效减少汽车污染物排放水平。

表2 部分省市区实施国Ⅵ排放标准时间表

2 天然气汽车使用经济性分析

经济性是用户购买天然气汽车的前提，最大限度节省燃料成本是用户使用天然气汽车的最直接目的，因此汽柴油价格绝对值与行驶里程是影响用户最终是否购买天然气(CNG/LNG)汽车的决定因素，但不同车型用户对汽柴油价格绝对值的敏感度以及行驶里程的影响具有一定差异。

2.1 压缩天然气(CNG)汽车使用经济性分析

出租车市场是压缩天然气(CNG)汽车最主要的市场，其产销量占整个压缩天然气(CNG)汽车市场的90%以上。当前，政府推广新能源出租车的意愿强烈。低油价下，天然气经济性下降等对天然气汽车在出租车市场的推广产生重大影响；因此，天然气出租车全生命周期是否具有成本优势是其发展的重要前提。

根据对西安、成都不同燃料类型出租车的购置费、燃料成本、维修成本计算，天然气出租车在5年或60 万km 使用周期内，成本优势明显(参见图1、图2)，相比纯电动出租车节省成本30%左右，相比汽油出租车节省成本15%以上。因此，天然气汽车是城市出租车全生命周期成本最低车型。(注：油价按照5.2 元/L，气价按照3.6 元/m³；燃料成本按照60 万km 计算。)

图1 全生命周期出租车燃料成本分析(万元)

图2 全生命周期出租车使用成本分析(万元)

根据对河北区域内使用天然气轻卡用户的调研结果分析，当汽柴油价格高于7 元/L 时，用户对天然气汽车购买意愿比较强烈，天然气汽车市场发展迅速；当汽柴油价格低于5.5 元/L 时，用户则基本不会考虑购买天然气汽车，此时天然气汽车市场将快速萎缩；当汽柴油价格处于5.5 ～7 元/L 时，用户对购买天然气汽车摇摆不定，天然气汽车市场发展基本停滞(参见图3)。除价格以外，月行驶里程也是用户购买天然气汽车的另一个重要因素，当轿车用户行驶里程超过2 000 km/月，轻卡用户行驶里程超过3 000 km/月，用户对燃料成本关注度较高(参见图4)；因此，当车用天然气经济性优势显现时，用户购买天然气汽车意愿较为强烈。

图3 天然气汽车用户汽柴油价格敏感区间(元/L)

图4 天然气汽车用户月行驶里程(km/月)

2.2 液化天然气(LNG)汽车使用经济性分析

半挂牵引车是液化天然气(LNG)汽车中最主要的车型，2019年天然气牵引车占整个液化天然气(LNG)汽车市场的比例接近90%。由于新能源(电动)重卡在续航里程、充电基础设施等诸多方面难以满足牵引车等重卡用户的使用需求，因此在国Ⅵ排放标准即将(或已经)实施、各地加快治理低排放标准柴油车污染的背景下，液化天然气(LNG)牵引车作为清洁能源汽车成为用户应对相关政策的现实选择。

煤炭及日用工业品运输是天然气牵引车最主要的应用场景。按照月均行驶里程1 万km、常用车速80 ～90 km/h 等典型煤炭运输场景工况，分别计算油气价差在2 元/L、1 元/L、0.5 元/L 时天然气(LNG)重卡的投资回报周期，如表3 所示。从表3 可以看出，与柴油重卡车辆相比，油气价差超过2 元/L 时，天然气车辆可节省燃料费用约7 700 元/月，9 个月即可收回前期多投入的车辆购置成本；当油气价差保持在1元/L 时，天然气车辆可节省燃料费用约4 100 元/月，17 个月即可收回前期多投入的车辆购置成本；当油气价差小于0.5 元/L 时，投资回报期则加长到29 个月，超过煤炭运输车普遍24 个月的车辆更新周期，天然气牵引车市场将基本停滞。因此，保持合理的油气价差，保证天然气车辆的经济性优势是推广使用天然气车辆的核心驱动力。

表3 天然气(LNG)重卡经济性测算(不同油气价差情况下)

除油气价差外，月行驶里程也是影响天然气牵引车最主要的因素。假定油气价差保持在70%不变的情况下，不同行驶里程条件下天然气牵引车经济性也具有较大的差异，如表4 所示。由表4 可以看出，当月均行驶里程超过1.5 万km 时，LNG 重型牵引车节省燃料成本11 500 元/月， 6 个月可收回前期多投入的车辆购置成本；当月均行驶里程超过1 万km 时，LNG 重型牵引车燃料成本可节省7 700 元/月，9 个月即可收回前期多投入的车辆购置成本；当月均行驶里程仅为5 000 km 时，投资回报期则延长至18 个月。因此，在天然气气源价格保持优势的情况下，月均行驶里程也是消费者购买天然气重卡重要的考虑因素。

表4 天然气重卡经济性测算(不同月均行驶里程下)

图5 国Ⅵ背景下天然气重卡迎来较快发展

3 结论

随着国内环保压力的不断加大和环保治理工作力度不断加强，逐步实施国Ⅵ排放标准对降低交通行业污染物排放具有重大意义。天然气汽车是否具有经济性，除了与燃料价格密切相关外，还与月均运营里程的多寡相关。

在燃气价格保持一定优势的前提下，当轿车用户行驶里程超过2 000 km/月、轻卡用户行驶里程超过3 000 km/月时，消费者对压缩天然气(CNG)汽车购买意愿强烈。

液化天然气(LNG)汽车因主要以长途干线运输为主，其运营里程对其经济性的影响更加明显。当油气价格比保持在70%以下时，月均行驶里程超4 000 km 是液化天然气(LNG)汽车保持经济优势的平衡点；当月均行驶里程大于1 万km 时，油气差价大于0.7 元是液化天然气汽车保持经济优势的平衡点。

因此，保持合理的油气差价，提高运输效率，增加运营里程是天然气汽车市场发展最主要的驱动因素。