（系统工程专业论文）我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究.pdf

北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 ，摘要 燃油汽车的尾气排放是城市大气污染的主要来源，其对燃油曰益增 加| 自勺消耗加剧了能源短缺并带来了一系列问题。发展燃气汽车是治理大 气污染，缓解石油需求压力的有效手段。 汽车市场是个寡头垄断市场。由于燃油汽车存在负的外部性，而 燃气汽车有正的外部性，供求信息被扭曲，市场机制失灵，无法对资源 进行最优配置燃油汽车的市场供求平衡数量大于社会最优，而燃气 汽车则相反。如果政府不进行市场干预，厂商不会自发生产燃气汽车。 为了合理配置资源，实现社会最优，政府必须进行干预。 解决外部性的经济方法为内部化，就是把外溢的成本或效益纳入到 相关个体的决策体系中，纠正扭曲的市场信息，实现的手段主要是税收 和补贴。通过征税，燃油汽车的外溢成本被内化，当事人根据社会成本 进行决策。与此类似，通过补贴，燃气汽车的外溢效益被内部化，市场 信息得到纠正，当事人的决策成本被降低，于是便得到社会最优的决策 结果。除了经济手段，政府还可以采取强制措施来推进燃气汽车的施行， 其中比较有效的为标准、法规及相应政策。在政府实施措施的影响下， 市场上的各类主体的反应各不相同。对于政府而言，采取的措施必须同 时兼顾社会和个体利益。毫无疑问，便利性和费改税都会对燃气汽车发 展产生影响。) 发展燃箕汽车必须有大量投入，作为政府，必须保证自己的投入有 效、合理、能够达到预期目标。为此：本文用一种新的成本效益结构分 析方法探讨了政府推动的准则。现实市场极为复杂，各种因素的作用错 综复杂，难于控制。为了准确地了解政府政策的实施效果，本文在利用 专家评价法建立评价模型方面进行了有益的探索，确立了评价指标体系， 提出了确定指标评价标准及计算各指标权重的算法。 在前面翔实研究的基础上，本文的最后就我国应如何发展燃气汽车 提出了建议。j ， d 关键词：燃气汽车，外部性，成本效益分析，评价模型 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 a b s t r a c t t h ee m i s s i o n o ff u e lv e h i c l ei sm a i ns o u r c eo fu r b a na t m o s p h e r e p o l l u t i o n t h ei n c r e a s i n g l yi n c r e m e n t a lc o n s u m p t i o n o ff u e lp r i c k su pe n e r g y d e f i c i e ma n dr e s u l t si nas e r i e so fp r o b l e m d e v e l o p i n gg a sv e h i c l ei s e f f i c i e n c ym e a n st ob r i n g a i r p o l l u t i o nu n d e rc o n t r o l a n dl i g h t e nd e m a n d p r e s s u r ef o ro i l v e h i c l em a r k e ti s o l i g a r c hm o n o p o l ym a r k e t b e c a u s ef u e lv e h i c l eh a s n e g a t i v ee x t e m a l i t y a n dg a sv e h i c l eh a sp o s i t i v e e x t e m a l i t y , s u p p l y a n d d e m a n di n f o r m a t i o ni sd i s t o r t e da n dm a r k e tm e c h a n i s mf a i l s ，i ti s n ta b l et o c o l l o c a t er e s o u r c e p r o p e r l y t h em a r k e ts u p p l y a n dd e m a n db a l a n c e a m o u n to ff u e l v e h i c l e ，i sl a r g e r t h a ni ts h o u l db e ，g a sv e h i c l ei sa d v e r s e a c c o r d i n gt og a m et h e o r y , m a n u f a c t u r e r sw o n tp r o d u c eg a sv e h i c l eo nt h e i r o w ni n i t i a t i v e i no r d e rt ou t i l i z er e s o u r c ea n dr e a l i z e o p t i m i z a t i o n ， g o v e r n m e n t m u s ti n t e r v e n e t h em e t h o dt os o l v ee x t e r n a l i t yi si n t e r n a l i z a t i o n ，t h a ti so v e r f l o wb e n e f i t o rc o s tw i l lb eb r o u g h ti n t od e c i s i o ns y s t e mo fr e l a t i v ei n d i v i d u a l s oc o r r e c t c o n t o r t e dm a r k e ti n f o r m a t i o n ，t a xa n da l l o w a n c ea r em a i nm e a s u r et or e a l i z e t h i st h o u g h t b ym e a n so f t a x ，t h eo v e r f l o wc o s to ff u e lv e h i c l ew i l lb eap a r t o fd e c i s i o nc o s t ，s or e l a t i v ei n d i v i d u a lm a k ed e c i s i o na c c o r d i n gt os o c i a lc o s t w i t hc o n s c i o u s n e s s s i m i l a r l y , t a k i n ga d v a n t a g eo fa l l o w a n c e ，t h eo v e r f l o w b e n e f i to f g a s v e h i c l eb e c o m eap a r to fr e l a t i v ei n d i v i d u a ld e c i s i o ns y s t e ma n d t h eb e s tr e s u l ti sg e t 1 1 1 eg o v e r n m e n ta l s oc a l lt a k ea d v a n t a g eo fc o m p e l l i n g m e a n si nw h i c h s t a n d a ，r d 、r e g u l a t i o na n dp o l i c y a r em o s te f f i c i e n tt oi m p e l u s a g eo fg a sv e h i c l e e v e r y k i n do f p r i n c i p a lp a r tr e s p o n d t op o l i c yd i f f e r e n t l y i nt h em a r k e t t ot h eg o v e r n m e n t a l lm e t h o d sm u s tg i v ea n e n t i o nt ob o t h s o c i e t y a n di n d i v i d u a l i ti sd o u b t l e s st h a tc o n v e n i e n c ea n df u e l t a xw i l l c o n f l u e n c ed e v e l o p m e n t o f g a s v e h i c l en o t a b l y i no r d e rt od e v e l o pg a sv e h i c l e ，t h eg o v e r n m e n tm u s tp u ti n t oal o t so f r e s o u r c ea n da s s u r ea l lt h ee f f o r ta r ea v a i l a b i l i t va n de f f i c i e m t h i st h e s i s s t u d i e st h ec r i t e r i o no fp r o m o t i o nw i t hak i n do fn e wm e t h o do fc o s t b e n e f i t a n a l y s i s i nr e a lm a r k e t ，a l lk i n d so f f a c t o ri n t e r a c tc o m p l e x l ya n da r ed i f f i c u l t t oc o n t r 0 1 i no r d e rt oe s t i m a t ea c t u a le f f e c tw e l la n dt r u l y , t h i st h e s i se s t a b l i s h 2 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 m e t h o dt h a ts e tu pe v a l u a t i n gm o d e lt h r o u g he x p e r ta s s e s s m e n t ，d e t e r m i n e e s t i m a t i o nc r i t e r i o ns y s t e m ，p u tf o r w a r da r i t h m e t i cw h i c hc a l c u l a t ee v a l u a t i n g c r i t e r i o ns t a n d a r da n d p r o p e r t i o no f a l lc r i t e r i o n b a s e do nf u l la n da c c u r a t es t u d y , t h i st h e s i sp u tf o r w a r ds u g g e s t i o nt h a t h o wt od e v e l o p g a sv e h i c l ei nc h i n a k e y w o r d s ：g a sv e h i c l e ，e x t e m a l i t y ，c o s t b e n e f i ta n a l y s i s ，e s t i m a t em o d e l 3 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 前言 随着经济的发展，我国燃油汽车数量迅速增加，在为人们带来交通 便利的同时，它大量排放的尾气成为空气污染物的主要来源。在世界卫 生组织定期公布的世界大气污染最严重的十个大城市中，1 9 9 1 年度我国 占了三个( 沈阳、西安和北京) ，1 9 9 5 年度我国占了两个( 北京和上海) ， 1 9 9 8 年度我国占了七个( 太原、北京、乌鲁木齐、兰州、重庆、济南和 石家庄) 。据中国社会科学院公布的报告表明，1 9 9 5 年我国因环境污染 造成的损失达1 8 7 5 亿元，占当年g d p 的3 2 7 。其中由于大气污染造 成的经济损失占总损失的1 6 1 ，因总悬浮颗粒物影响导致的人体健康 损失估算为1 7 1 亿元。 燃油汽车大量消耗人类极为紧缺的资源一石油。按目前的速度，世 界已探明石油储量四十年后将被耗尽。为了摆脱这种困境，几十年来各 国纷纷寻找出路治理大气污染，缓解对石油的需求压力。经过不懈的努 力与探索，人们发现，燃气汽车具有极好的环保性，例如：经大量研究 测试表明，与燃油汽车相比，天然气汽车所排放的尾气中，c o ，减少约 2 5 ，h c 减少约8 0 ，s o ，减少约7 0 5 ，s o 减少约9 9 ，颗粒物减 少约4 2 ，c o 减少约5 3 。除此以外，燃气汽车还具有资源丰富、经 济性好、安全可靠等特点，是传统燃油汽车的极好替代品。为了治理大 中城市严重的大气污染，我国已开始大力发展燃气汽车。但相对国外而 言，我国起步较晚，很多方面的研究都存在空白或刚刚开展。立足我国 实际，研究这些问题，探寻我国发展燃气汽车之路的特点，不仅顺应了 时代的需要，极有意义，同时也将对我国燃气汽车的发展起到积极的促 进作用。正是基于这一考虑，本文选择了这个领域进行研究。 我国对于燃气汽车使用中的环境、技术、社会、经济等方面的理论 研究近年才开始。国家科技部和地方科学技术委员会都组织了专家组就 与燃气汽车发展相关的重大项目进行攻关，目前已经在许多课题上有了 突破，但就我国燃气汽车事业整体来看，还有很长的路要走，在实施效 果评价模型还是空白，在成本效益分析方面也有欠缺。 根据研究内容，本文分为五章：第一章介绍了燃气汽车的概念以及 发展它的可行性，第二章对国外和国内这一领域的情况进行了说明，第 三章对解决外部性进行了理论分析，并提出了新的成本效益结构分析工 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 具，第四章建立了政策实施的评价模型，第五章提出了相应的建议。各 章具体内容如下： 第一章：燃气汽车发展的可行性分析。介绍了燃气汽车的基本概念， 在分析了燃油汽车导致的大气污染、能源消耗等一系列环境问题之后， 引出了燃气汽车特点，得出了发展燃气汽车的意义，并进一步论述了在 我国发展的可行性。 第二章：国内外燃气汽车发展概况。国外部分首先按地区介绍了国 外的发展情况，然后对国外在发展燃气汽车方面的政策一一限制车辆排 放的标准、法规以及鼓励燃气汽车发展的优惠政策进行了研究。国内部 分首先分析了燃油汽车给我国造成的危害，指出燃气汽车可以调整能源 结构、培育汽车工业新的经济增长点，并说明燃气汽车是一种具有很大 “带动效应”的综合技术，可以带动一系列相关技术的发展，然后介绍 了我国燃气汽车目前的发展情况。 第三章：市场化推动模式研究。首先对发展燃气汽车进行了理论分 析：外部性导致汽车市场信息被扭曲，资源未得到合理配置：如果政府 不进行推动，燃气汽车不会自发发展。为此，政府必须进行干预，并提 出了解决的方法：把外部性内部化的经济手段和非经济手段。本部分较 突出的研究成果是在成本效益分析上进行了有益的探索，提出了新颖的 结构分析工具，提供了研究环境治理成本效益类问题的新视角，并根据 燃气汽车特点制定了分析指标。之后对政府采取了一定方法推动之后， 相关市场经济主体的行为进行了研究。 第四章：。政策实施效果综合评价模型。本章为论文重点，利用系统 工程方法独创性地建立了燃气汽车政策实施效果综合评价模型。首先探 讨了利用综合评价模型进行实施效果研究的意义，然后研究了建立评价 模型的思路，其后重点探讨了建立模型的流程，利用专家评价法建立评 价指标体系，确定了指标评价标准，得出了每一指标的相应权重，并研 究得出了计算评价值的算法，在此基础上建立评价模型。 第五章：发展燃气汽车的建议。在前面各章研究分析的基础上，对 我国如何发展燃气汽车提出了建议。 在对于我国燃气汽车发展的研究中，本文主要做了以下工作： 1 、收集了国内外燃气汽车发展状况的资料，包括燃气汽车在国外发 展的原因、历史、现状，国外限制车辆排放的法规、标准、实施的鼓励 燃气汽车发展的优惠政策，以及我国面临的严重环境问题，发展燃气汽 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 车的迫切性。并研究了我国发展燃气汽车的意义。 2 、论述了汽车市场为寡头垄断市场。根据燃油汽车具有负的外部性 而燃气汽车具有正的外部性，进行了汽车厂商的搏弈分析，指出了政府 干预的必要性。引进利用内部化解决外部性问题的思路，并对燃气汽车 市场进行了实际分析。 3 、就发展燃气汽车进行了国家的成本效益分析，提出新的分析思路， 设计了新的结构分析方法，在这一方面进行了有益的探索。研究了在国 家政策作用下各个经济主体的市场表现，初步分析了“费改税”和“便 利性”对燃气汽车发展的影响。 4 、提出了建立政策实施效果综合评价模型的方法，确立了评价指标 体系，研究了确定评价标准及计算权重的算法，提出了利用区间评价指 标值的思路，改进了传统的百分制评分法，并在此基础上通过d e l p h i 法得到了指标权重。 5 、在整个研究的基础上，对燃气汽车应如何发展在某些方面提出了 自己的建议。 应该看到的是，本文虽然做了一定的工作，但还存在不足。由于我 国燃气汽车发展的时间还不长，某些进行状况评价必不可少的数据未能 得到，评价模型也还有不够完善的地方，但相信随着发展的深入，这些 问题必然能够得到解决。 6 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 第一章燃气汽车发展的可行性分析 1 1 燃气汽车介绍 所谓燃气汽车是指用可燃性气体，如甲烷、乙烷代替汽，柴油作为燃 料的机动车。用来代替汽柴油的燃料被称为代用燃料。 根据发动机情况的不同，燃气汽车可以分为单燃料汽车、双燃料汽 车和混合燃料汽车。单燃料汽车指仅使用一种代用燃料的汽车；双燃料 汽车指可以在汽油，柴油和代用燃料之间进行切换的汽车；混合燃料汽车 指同时使用一种以上代用燃料的汽车。 根据使用燃料的不同，单燃料燃气汽车可以分为以下几类： 液化石油气汽车( l p g v , l i q u e f i e dp e t r o l e u mg a sv e h i c l e ) 压缩天然气汽车( c n g v , c o m p r e s s e d n a t u r a lg a sv e h i c l e ) 液化天然气汽车( l n g v , l i q u e f i e dn a t u r a lg a sv e h i c l e ) 氢燃料汽车 氢燃料汽车由于技术和经济性方面存在难以解决的问题，因此在短 期内难以投入实际使用，目前世界上使用的燃气汽车主要是前三者： l p g v ，c n g v 和l n g v 。 液化石油气( l p g ，l i q u e f i e dp e t r o l e u mg a s ) 的主要成分是丙烷和 丁烷。作为车用气，不同的季节里l p g 成分不同。在常温下，只要稍加 压力石油气就能够液化，加压大小取决于成分含量。液化石油气储藏容 器的压力等级低、重量轻、便于各种方式的运输，使用时便于汽化，十 分方便n 压缩天然气( c n g ，c o m p r e s s e dn a t u r a lg a s ) 压力一般在2 0 3 0 m p a 之间，通过把常压下甲烷多级加压得到，使用时为气体。液化天 然气( l n g ，l i q u e f t e dn a t u r a lg a s ) 是一种低温燃料，沸点一1 6 2 ，把 天然气冷却到1 6 2 以下变成液体，体积缩小为气态的1 6 2 5 ，容器内 压力为0 0 5 0 5 m p a ，为一种低温常压液体f 2 j 。 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 1 2 发展燃气汽车的原因 1 2 1 燃油汽车存在的问题 随着经济的发展，世界各国机动车数量也大大增加，与之相伴随的 是迅速加剧的大气污染。燃油汽车对环境的危害主要表现在环境污染和 能源消耗等方面。 1 、尾气排放造成环境污染 燃油汽车的尾气排放来源于发动机内的燃料燃烧反应。尾气中包含 的大气污染物主要是：氮氧化合物( n o 。) 、一氧化碳( c o ) 和碳氢化合物 ( h c ) 。同时，燃油汽车也是一些有害物质( 主要为有机悬浮物) 的排 放源，例如：苯及多环芳香烃( p a h ) 。 目前燃油汽车所使用燃料是汽油和柴油。这二者的主要成分为碳氢 化合物，它们与空气中的氧气燃烧，形成二氧化碳和水。尾气污染物中 除二氧化碳外，其它的污染物都是燃料不完全燃烧的产物，它同所使用 燃料的化学结构紧密相关。其中，氮氧化合物是一类特殊的污染物，它 由大气中的氮气和氧气在燃料燃烧的高温下反应形成。有关资料显示， 在西方发达国家中，汽车排出的污染物占大气污染物总量的6 0 以上， ( 表1 。1 为部分发达国家1 9 9 2 年氮氧化合物的排放情况) 。 表1 1 部分国家1 9 9 2 年氮氧化物排放情况 国家排放总量( 1 0 3 吨)车辆排放比例( ) 法国1 6 0 07 38 德国2 9 0 46 73 英国 2 7 5 05 7 3 瑞典 3 9 18 08 西班牙1 2 5 76 0 3 比利时 3 4 95 82 荷兰2 8 46 16 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 在燃油汽车中，小客车和轿车基本上全部使用汽油发动机，而大货 车使用柴油发动机较为普遍。柴油发动机与汽油发动机的主要区别在于 其点火方式的不同。传统汽油发动机中的油气混合物通过火花塞打火点 燃，而柴油机则使用压燃式点火。不同的机动车类型会直接影响单车污 染物排放率。燃油汽车总的污染物排放量由机动车保有量、单车排放量 与车辆总行驶里程共同决定。随着燃油机动车保有量的迅速上升，城市 机动车尾气排放正逐步成为世界各大城市的主要大气污染源，使之都面 临着大气环境污染日趋严重、环境质量日渐恶化的局面。 燃油汽车的危害除了直接向环境排放污染物外，还在于它排放的一 次污染物一一氮氧化合物、碳氢化合物等，在阳光作用下能发生光化学 反应，形成对人体和动植物危害极大的臭氧、醛、酮、过氧乙酰硝酸脂 ( p a n ) 等二次污染物，即通常所说的光化学烟雾。 2 、能源消耗 有关资料显示，世界已探明的石油储量按照目前的耗用速度，仅能 维持4 0 年。而公路交通所占的能源消费比重相当大，例如：在美国交通 运输的能耗比例达2 5 以上，并且交通运输部门的能源消耗中9 5 是石 油资源。我国石油储量仅占世界的2 ，用量增长速度大大高于世界平 均水平，从1 9 9 3 年起已由石油出口国变为进口国，如不寻找重大的节 油措施，石油桔竭的时刻会提前到来。据有关专家预测，未来的十年， 我国的私人轿车拥有量将迅速上升，对于我国这样一个石油进口国来说， 能源需求的压力很大，从交通角度合理使用能源与调整能源消耗结构对 国民经济的发展和人民生活水平的提高均具有熏要的意义。 3 、其它环境问题 燃油汽车在对环境排放污染物的同时，还产生了一系列其它问题。 引起全球变暖的温室效应：地球吸收的热量主要来自于太阳的热 能，一些科学家早在1 9 7 0 年就指出，大气层维持了数百万年的地球热 平衡正在受到人类活动的破坏，由于众所周知的“温室气体”逐渐增多， 地球表面温度正在逐年上升。这主要是大量使用石化燃料所产生的后果。 石化燃料在燃烧的过程中产生了二氧化碳( c o ，) 、氮氧化合物( n o x ) 和含氯氟烃( c f c s ) 以及其它一些有害的碳氢化合物。其中，二氧化碳 北方交通大! 学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 和氮氧化合物是典型的温室气体，但是由于氮氧化合物在大气中的含量 很低，所以其在温室效应方面的危害比二氧化碳要小。 如今，汽油和柴油在燃烧过程中产生的c 0 ，已成为全球温室气体的 一大主要来源。温室效应引起全球气候和降雨模式变化，能产生严重的 环境问题，如果这种趋势进步发展，许多国家低海拔的沿海地区将被 海水淹没，导致重大的经济损失。温室效应的其它危害尚待进一步的研 究，但是控制c o ：的排放必定是控制“温室效应”的一条主要手段。 酸雨：二氧化硫、氮氧化合物以及二氧化碳等在其它化学物质的作 用下，与大气中的水分结合生成相应的酸，并随雨水降落到地面，当达 到一定的浓度，即雨水中的p h 值小于5 6 时，就形成了酸雨。由于大 气运动的传输作用，酸雨极容易蔓延。5 0 年代美国东北部工业区出现酸 雨，加拿大、北欧、西欧、亚洲也相继出现。酸雨能致使大片森林死亡； 农作物减产；危及水生动植物和整个生态环境；使土壤酸化和贫瘠；水 域的酸化提高了重金属在水中的溶解度，人体和动物通过饮水和进食受 到危害。酸雨还对各种材料、建筑物及文物古迹造成严重腐蚀。总之， 酸雨已成为一种严重的世界性的环境问题，被称为“来自空中的死亡”【3 】。 为了解决以上问题，国外很早就开始研究并使用燃气汽车作为燃油 汽车的替代。实践表明，燃气汽车可以很好地解决机动车尾气造成的大 气污染问题，并能够改善能源结构，形成汽车产业新的经济增长点，而 且安全性、经济性也好，具有良好的经济和社会效益。正是基于这种考 虑，世界各国都纷纷在本国发展燃气汽车，作为治理大气污染、增加本 国汽车产业国际竞争力的重要手段。 1 2 2 燃气汽车特点 以压缩天然气为燃料的c n g v 最早始于3 0 年代的意大利，近年来 由于环境保护条例、法规及各国资源条件等诸多方面的原因，c n g v 在 各国得到了广泛的应用，其中荷兰、意大利、美国、加拿大、日本等国 家发展较快。天然气在液化过程中除去水、二氧化碳、硫之类的杂质及 重碳氢化合物，然后采用节流、膨胀、混合冷源制冷等深冷工艺在大气 压下将气体冷却到- 1 6 2 ，使甲烷变成液态，其体积缩小6 2 5 倍，成为 液化天然气。因此，l n g v 排放指标更好、更加清洁。由于l n g v 对要 求绝热技术要求很高，起步较晚，但因环保性好，目前在世界上已经很 快地发展了起来【”】。 o 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 用作汽车代用燃料的天然气，不论是压缩天然气还是液化天然气， 其主要组分都是甲烷，二者的区别只在于车载燃料的存储方式不同。目 前世界上在用的天然气汽车已超过一百万辆。 天然气作为发动机燃料时，其碳氢化合物、一氧化碳和烟雾的排放 率很低。与同型号的车辆相比，使用天然气后，污染物中碳氢化合物、 氮氧化合物和一氧化碳的排放量要比使用汽油时分别减少4 0 、5 0 和 9 0 左右。天然气中甲烷通常要占总量的8 5 到9 5 ，其它组分是重烃、 氮气和水蒸气。表1 - 2 列出了天然气的一般体积和重量的百分比组成。 甲烷在氧化时不生成其它的烃类中间产物，因而在氧气充足的情况下， 甲烷容易完全燃烧并只产生少量废气。天然气在理想状态下燃烧时，其 废气排放中只含有三种物质：水蒸气、二氧化碳和氮气。而在实际燃烧 过程中，废气排放中也包括未反应的燃料和不完全反应的燃烧产物：一 氧化碳、二氧化硫、氧化亚氮和二氧化氮等。 表1 - 2 一般车用天然气组分构成 组分体积百分比质量百分比 甲烷 9 22 98 43 7 乙烷 3 6 06 2 3 丙烷 o8 020 6 丁烷 0 2 90 9 9 戊烷 0 1 305 3 己烷 00 8o3 9 二氧化碳 10 025 2 氮气 1 8 028 9 水 00 100 1 总计 1 0 01 0 0 资料来源：l i s s ，w e a n dw ht h r a s h e r , n a t u r a lg a sa sas t a t i o n a r ye n g i n ea n d v e h i c l ef u e l ，s a ep a p e rn o 9 1 2 3 6 4 l p g v 使用的液化石油气以其高热值、高辛烷值、低污染和价格低 受到了人们的广泛欢迎，在营业性车辆，如公共汽车、出租车、运输车 队上应用较多。 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 燃气汽车有如下共同特点： 1 环保性好。在使用燃气作为燃料之后，汽车尾气中的一氧化碳、 碳氢化合物、氮氧化合物含量均大大降低，而且噪音也降低。 2 经济性好。目前世界各国的燃气价格都低于燃油。若长期使用， 可以节省一笔可观的燃料费。燃气汽车的加气站一般在5 8 年就可收回 投资。改装车辆可以为相关厂家创造经济利润，并解决一定的就业问题。 3 安全。l p g 的着火点较汽，柴油高，汽化潜热大，具有自我冷却 作用，并且l r g 转换系统、存储系统也执行比汽，柴油更严格的标准， 因此保证了l p g v 的安全。天然气无毒、无味，比空气轻，一旦有泄露 就马上向上发散到空气中，不会积聚。天然气的燃点约5 3 0 。c ，远高于 汽，柴油，这些都确保了车辆的安全。 4 可以方便地改装为双燃料车。使用汽，柴油的车可以在安装一套 系统之后成功地使用双燃料，在行驶过程中，一个开关就可以方便地在 燃油和燃气之间切换。 5 减少维修费用。由于燃气汽车的冷启动性能好，运行平稳，发 动机磨损小，延长了大修的时间间隔，降低了维修费用。 但是燃气汽车也有一些不足。在使用燃气之后，车辆发动机的机械 性能会略有下降；燃气钢瓶在车辆会占据一定空间；需要在加气站和相 应的运输设备投资：燃气热值比相同体积的燃油要低e 1 】【2 】。 1 2 3 发展燃气汽车的意义 同汽油或柴油相比，车用燃气具有三个明显的优势。首先，随着世 界范围能源短缺的加剧，越来越多的国家意识到了调整能源消耗结构， 实现能源持续综合利用的重要性。 表 1 - 3 发展燃气汽车韵原因 能源利用的持续性燃气汽车有利于平衡能源消耗结构，保障国家发 展的能源安全 尾气排放燃气汽车有助于降低车辆尾气排放 车辆运营成本适当的政策环境与能源状况下，燃气汽车可以降 低车辆运营成本 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 其次，同燃油汽车相比，燃气汽车能够明显降低尾气中有害物质的 含量，起到改善城市大气环境的作用。如图1 1 所示，不难发现甲烷( 天 然气的主要组分) 和l p g 同汽、柴油相比，具有更小、更简单的化学分 子结构，正是小而简单的化学分子结构使得它们更易清洁燃烧。在燃烧 的过程中，小而简单的分子断裂时产生极少量的中间产物，而这些中间 产物可能作为废物排放或形成尾气中的烟雾。另外，车用燃气中低的碳 氢比例使其在燃烧时，比汽柴油产生更少的一氧化碳和二氧化碳。 里 ? i 叶r p006 i 甲? 寸f r 丁烷分子 图1 - 1不同燃料分子结构示意图 一些燃气汽车发展较快的国家，如美国、加拿大、荷兰，最初发展 燃气汽车的出发点都是基于：降低车辆尾气排放、减少城市大气污染和 调整能源消耗结构、优化能源发展战略两个目标 3 1 。 1 3 发展燃气汽车的可行性 1 3 1 技术可行性 早在2 0 年代，阿根廷、荷兰、意大利等国家就开始尝试在汽车上 使用天然气、液化石油气等汽油、柴油之外的代用燃料，至今世界上燃 气汽车的发展已有7 0 余年历史。在经历了石油危机后，燃气汽车进一步 受到了人们的重视，特别是近年来环境污染日益严重，治理大气污染， 控制汽车尾气排放成为了人们的共识。燃气汽车符合时代趋势，以它的 分烷 3 酬 旬 。_o 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 清洁、安全、可靠得到了人们的青睐。 美国、荷兰、意大利、加拿大开始使用燃气汽车较早，研究相应技 术也有了很长时间。经过几十年的试验和运用，各国已经发展出了种类 齐全、安全可靠的技术，并在实际中不断进行改进。到目前为止，l p g v 的技术已经发展了三代：第一代是机械控制的l p g 混合系统：第二代是 电控l p g 燃料混合系统；第三代是电控l p g 喷射系统。c n g 在火花点 火式发动机上应用时其技术与l p g 类似。技术发展主要是对混合器的改 进，由机械调节到加上电子控制再到全电子数字控制，对空燃比和混合 气量的控制越来越精确，控制功能越来越丰富和完善。这些技术通过成 分试验并在实用中进行检验，已经被证实成熟可靠i ”。国际上燃气汽车领 域的许多大公司在帮助别国发展燃气汽车上有丰富经验，其中的佼佼者 已经开始和我国合作。 1 3 2 安全可行性 天然气是一种高燃点的轻质气体，在常温常压下比汽油更安全。天 然气燃点高，约为5 3 0 。c ；而汽油和柴油在2 0 0 4 5 0 。c 之间 2 1 。 表1 _ 4 各种车用燃料的性能比较 l h 2c n g ，l n g l p g ( 丙烷)甲醇汽油 密 液k g 1 00 7 1o 4 4 50 5 8 207 9 607 4 度 气g ，1 0 0 908 5 720 2 014 2 950 9 3 低热值m j k g 1 1 994 904 642 014 44 辛烷值r o n 1 2 7 01 1 0 01 1 2o9 9o 汽化潜热k j k g 5 1 004 2 601 1 0 1o2 8 5o 沸点 2 5 3 01 6 2o4 206 4 63 50 2 0 00 点火温度 5 3 0 05 4 004 5 8 0 4 8 104 5 0 ，0 理论空燃比( 质 3 4 21 671 5 364 51 48 量比) 天然气的比重为o 5 8 ，比空气轻，所以一旦有泄露就会极快发散， 向上飘逸到空气中，不会形成气体聚集，也就不会发生燃烧。 天然气与汽油、柴油不同，天然气是非致癌、无毒、无腐蚀性的气 体，而且泄露的天然气对土地和水不会形成威胁。从三十年代到现在， 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 天然气汽车已有六十多年的使用历史，并且，从未发生过重大燃烧和爆 炸事故。可以说，相对于燃油汽车而言，燃气汽车是比较安全的【2 2 】。 1 3 3 经济可行性 燃气汽车的经济性主要涉及三个方面：燃料，改装和建设加气站。 在许多国家，c n g 、l p g 比汽油和柴油便宜，以中国和美国燃料 价格为例。 表1 - 5 中国和美国燃料价格一览表 r 天然气 l p g 重整汽油柴油甲醇 1 63 02 3 22 218 中国( 人民币) 元，立方米元千克元升元，升元，千克 ， l 美国( 美元肋口仑) 0 6 50 9 411 311 414 4 就改装车而言，费用主要由三部分构成：改装件、气罐和人工。目 前我国使用的改装件主要从国外进口。以普通轿车为例从国外进口改 装件在免除关税的情况下一般3 0 0 3 5 0 美元，套，折合为人民币约 2 5 0 0 - 3 0 0 0 元。气罐的价格随着采用材料的不同也大不一样，总的说来， 轻质的价格要贵。以从美国进口的c n g 钢瓶( 最大耐压7 7 0 k g c m 2 ，工 作压力2 5 0 k g c m 2 ，直径3 1 0 m m ，长9 5 3 m m ) 为例，其价格如表1 6 所 不： 表1 - 6 气罐价格表 气罐材料价格( 美元)重量( k g ) 钢 4 0 06 2 铝合金 6 0 05 4 轻质复合材料 8 0 01 81 在气罐上，我国完全可以生产出合格的产品，由于我国的压力容器 标准比国外还要严格，所以我国自己的气罐在某些方面性能要优于国外 同类产品，如果改装中采用国产气罐，将显著降低花在气罐上的费用。 依国外的经验，劳务费占改装费用的三分之一。在我国，人工费相 对要低，所以总改装费将会比国外低。我国改装一辆燃气汽车的费用， 成套改装件费用约为3 5 0 0 5 0 0 0 元，培训费、改装劳务费约1 0 0 0 元， 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 总计约4 5 0 0 6 0 0 0 元。 对液化石油气容器的耐压要求比高压容器低得多，因此，容器制造 和质量容易保证。由于气体液化后，其体积变小，易于储存，汽车的续 驶里程增加。约是同样体积的压缩天然气3 倍以上。同时由于气罐小， 自重轻，对车用极为便利，并且液化石油气加气站的成本较低，为c n g 站的二分之一左右，气的来源也较多。目前在我国，日加气1 2 0 1 5 0 辆 的站的建设投资为2 6 0 3 0 0 万元。 燃气汽车使用过程中成本投入主要是燃料。在我国，根据实验及使 用统计，1 立方米天然气大约相当于0 8 2 5 千克汽油，即1 升左右的汽 油。以北京市为例，汽油售价为2 4 元，升，天然气为1 4 元立方米，车 用液化石油气为1 7 元，升。国外经验显示，燃气与汽，柴油的价格比为 5 0 - 6 0 时推广效果较好。对于出租车等小型车辆来说，按一辆车每百 公里耗油1 0 升，每百公里耗液化石油气”5 升( 由于成分构成的不同， l p g 热值为相同体积汽油的8 0 - 9 0 ) ，假设车辆日行驶3 0 0 公里， 一年出行3 0 0 天计算，贝年行驶9 0 0 0 0 公里。则； 燃油车每车每年燃料费： 2 4 1 0 9 0 0 = 2 1 6 0 0 燃气车每车每年燃料费： 1 7 1 1 5 9 0 0 = 1 7 5 9 5 改装车每车每年节约燃料费2 1 6 0 0 1 7 5 9 5 = 4 0 0 5 则改装一辆以l p g 为燃料的燃气汽车( 轿车) 的改装费回收期为1 3 1 8 个月。 对中重型车辆( 以东风大客e q l 4 0 为例) ，按每百公里耗油2 0 升， 每百公里耗气2 2 升，年行驶1 0 万公里， 燃油车每车每年燃料费：2 4 2 0 1 0 0 0 = 4 8 0 0 0 燃气车每车每年燃料费：1 7 2 2 ，1 0 0 0 = 3 7 4 0 0 改装车每车每年节约燃料费：4 8 0 0 0 3 7 4 0 0 = 1 0 6 0 0 燃气汽车的经济效益高，在市场经济中很有前途。在当前的社会主 义市场经济条件下，企业应当提高经济效益，以求生存和发展。汽车工 业作为工业发展的火车头，带动整个国民经济的发展。使用燃气汽车的 经济效益显著。因为它可以节省大量汽油：一辆中型车一年可节约汽油 8 1 0 吨，如果有1 0 万辆车使用c n g ，一年可以节省8 0 1 0 0 万吨汽油； 燃气汽车还可以节省大量的燃料费用：c n g 的价格比汽油低4 5 左右， 比柴油低约3 0 ，如果1 0 万辆车使用c n g ，一年可以节省燃料费用约 1 3 亿元，还可以节省大量长途运输费用。按汽油价3 元，千克，c n g 价 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 1 4 元，立方米，1 立方米相当于0 8 2 5 千克汽油，1 立方米天然气可以供 车行驶4 1 公里，1 千克汽油可以供车行驶4 7 7 公里，则，1 0 0 元人民 币分别可以购买： c n g7 1 4 3 立方米可以供车行驶2 9 3 公里 汽油3 3 3 3 千克可以供车行驶1 5 9 公里 则1 0 0 元的c n g 比汽油可以多行驶1 3 4 公里。 使用c n g 可以延长发动机各部件的使用时间，减少维修保养次数， 降低维修保养费用。据国外资料介绍，年平均降低5 0 以上。天然气燃 烧完全，结碳少，减少气阻、爆震，延长部件使用寿命。其中，发动机 寿命延长2 3 倍，大修里程延长2 2 5 万公里。 燃气汽车的改装和建站也是有利可图的。据美国、加拿大等国家的 统计，改装一辆车为燃气汽车，需改装费用2 0 0 0 美元左右，一般不到 一年就可收回投资。在我国改装费用要少一些，基本在一年之内也可收 回投资，如果政府有较为优惠的政策，投资回收期更短。加气站的建设 需要投资较大，我国一般在2 6 0 3 0 0 万元之间。如果国家保持适当的油 气差价，有一定数量的车辆加气，则加气站投资在4 6 年内可以收回。 如果考虑到我国有可能实行“费改税”，油价明显提高，燃气价格也可能 小幅度上升，则以上各种投资的回收会更快。 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 第二章国内外燃气汽车发展概况 2 1 国外燃气汽车发展概况 以天然气和液化石油气( l p g ) 做为汽车燃料在世界上已经有六十 多年的历史。与其它代用燃料相比，天然气和l p g 由于具有资源丰富、 燃料清洁、技术成熟、安全可靠、经济可行等优点，在世界上迅速发展 起来。据统计世界上已有4 0 多个国家开始推广燃气汽车。1 9 9 5 年，共 拥有液化石油气( l p g ) 汽车4 0 1 1 万辆、压缩天然气( c n g ) 汽车1 0 5 2 万辆( 见表2 1 、表2 2 ) 以及少量的液化天然气( l n g ) 汽车。 表2 - 1 世界压缩天然气汽车统计 国家天然气汽车数量( 万)加气站数量( 座) 阿根廷3 954 9 6 意大利2 9 o 2 7 0 俄罗斯2 0 51 9 2 美国 651 0 8 2 加拿大 3 61 1 2 新西兰25 2 4 5 巴西1 43 9 其它 221 9 6 总计1 0 5 22 7 3 3 注：美国数据按( n g vr e s o u r c eg u i d e ) ) 1 9 9 6 年第四版进行修正。 表2 - 2 世界主要田家l p g 汽车数量及其车用l p g 消耗量 f 国家l p g 汽车数量( 万)1 9 9 4 年l p g 消耗量( 万吨)加气站数量( 座) 1 意大利1 0 5 01 2 0 2 1 9 0 0 北方交通大学硕士学位论文我国燃气汽车发展的市场化推动模式及其评价研究 荷兰4 708 102 0 0 0 独联体4 5 02 921 0 0 0