天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)多大?天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析

• 方蔓桃 2023年2月6日 來(lái)源：百度 488 26
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天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要有兩種工作方式，第一種是點(diǎn)燃式，顧名思義，就是由火花塞點(diǎn)火引燃燃燒室內(nèi)的混合氣。第二種則是壓燃式，通常是由缸內(nèi)直噴的柴油進(jìn)行引燃。天然氣主要成分是甲烷、乙烴、三碳丙烷以及氮?dú)夂投趸?，不同狀態(tài)氣體組分的含量會(huì)有所不同。

近年來(lái)，世界上眾多國(guó)家，例如美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)、泰國(guó)等都相繼制定了天然氣動(dòng)力應(yīng)用的發(fā)展規(guī)劃。我國(guó)相繼實(shí)行了“清潔汽車”、“十城千輛”等政策，大力推廣新能源汽車，使得天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)在城市公交、出租車上得到的廣泛的應(yīng)用我國(guó)對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)工作起步較晚，從上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，但發(fā)展迅速，尤其是全國(guó)開(kāi)展“清潔汽車”行動(dòng)后。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)未來(lái)仍將保持高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的報(bào)告《2021-2026年中國(guó)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)運(yùn)行態(tài)勢(shì)及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究報(bào)告》分析顯示

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)市場(chǎng)分析

雖然我國(guó)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展較快，但在總體技術(shù)上與國(guó)外先進(jìn)水平仍有不小的差距，這阻礙了我國(guó)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研發(fā)和更廣泛的推廣。

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要有兩種工作方式，第一種是點(diǎn)燃式，顧名思義，就是由火花塞點(diǎn)火引燃燃燒室內(nèi)的混合氣。第二種則是壓燃式，通常是由缸內(nèi)直噴的柴油進(jìn)行引燃。天然氣主要成分是甲烷、乙烴、三碳丙烷以及氮?dú)夂投趸?，不同狀態(tài)氣體組分的含量會(huì)有所不同。

據(jù)介紹，國(guó)際權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)德國(guó)TüV南德意志集團(tuán)分別為濰柴高熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)代表頒發(fā)認(rèn)證證書。經(jīng)美國(guó)西南研究院查新檢索證明，濰柴柴油機(jī)與天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)本體熱效率均為全球首次超過(guò)52%、54%。

“熱效率水平被視為一個(gè)國(guó)家內(nèi)燃機(jī)技術(shù)綜合實(shí)力的標(biāo)志，提升熱效率是全球柴油機(jī)行業(yè)125年來(lái)的共同追求。”譚旭光表示，近年來(lái)，濰柴不斷挑戰(zhàn)熱效率極限，實(shí)現(xiàn)三年三大跨越?！霸?020年柴油機(jī)本體熱效率達(dá)到50.23%、今年1月達(dá)到51.09%的基礎(chǔ)上，濰柴再次把熱效率提高一個(gè)百分點(diǎn)，進(jìn)一步擴(kuò)大了對(duì)國(guó)際一流競(jìng)品的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，讓中國(guó)柴油機(jī)行業(yè)創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄?！?/p>

中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)在給濰柴發(fā)的賀信中表示，“濰柴發(fā)動(dòng)機(jī)本體熱效率指標(biāo)的持續(xù)突破，體現(xiàn)了公司在該項(xiàng)技術(shù)上的雄厚實(shí)力，為我國(guó)節(jié)能減排工作作出重大貢獻(xiàn)，對(duì)我國(guó)能源安全具有重要戰(zhàn)略意義?！?/p>

從公開(kāi)的數(shù)據(jù)來(lái)看，即將實(shí)施的國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)，主要對(duì)PEMS的PN、遠(yuǎn)程排放管理車載終端數(shù)據(jù)發(fā)送要求、高海拔排放要求和PEMS測(cè)試范圍進(jìn)行了重新定義。

點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)按照混合氣濃度可以分為當(dāng)量燃燒和稀薄燃燒兩種方式，采用當(dāng)量燃燒的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)是目前應(yīng)用的主要形式，這是因?yàn)椴捎卯?dāng)量燃燒可以使用三元催化器(TWC)來(lái)降低排氣污染物。

在當(dāng)量比為1：1時(shí)，TWC對(duì)含氮氧化物(NOx)和碳?xì)浠衔?THC)有著接近100%的轉(zhuǎn)化效率，但是隨著空氣濃度的增加，轉(zhuǎn)化效率大幅降低。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的顆粒物本身排放量就較低，采用當(dāng)量燃燒，結(jié)合三元催化器比較容易達(dá)到國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)。

為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，發(fā)動(dòng)機(jī)也經(jīng)常使用稀薄燃燒的方式，也就是空氣質(zhì)量在燃燒室內(nèi)占比較重。目前，為了滿足國(guó)六要求，通常會(huì)采取燃燒室以及進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)優(yōu)化、預(yù)燃室設(shè)計(jì)、分層燃燒技術(shù)、廢氣再循環(huán)等技術(shù)，對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化。

如果使用的是壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，為了滿足國(guó)六排放法規(guī)，采用機(jī)內(nèi)凈化+后處理的技術(shù)方案，機(jī)內(nèi)凈化主要是采用EGR技術(shù)來(lái)降低NOx的排放。目前常用的后處理器組合包括DOC+DPF+SCR，與柴油機(jī)的后處理器組合差別不大。

業(yè)內(nèi)人士表示，本體熱效率越高，發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性越好。濰柴在柴油機(jī)和天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率領(lǐng)域的一系列重大突破，將對(duì)我國(guó)節(jié)能減排產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。

據(jù)介紹，與市場(chǎng)現(xiàn)有主流產(chǎn)品(平均46%熱效率柴油機(jī))相比，濰柴52.28%本體熱效率技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)油耗、二氧化碳排放分別降低12%。“每年可為我國(guó)節(jié)油1900萬(wàn)噸、減少二氧化碳排放量6000萬(wàn)噸。在國(guó)家全面倡導(dǎo)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展的大勢(shì)下，該技術(shù)的自主突破，意義重大?！睘H柴相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

另一方面，本體熱效率達(dá)到54.16%的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)也將給全社會(huì)帶來(lái)巨大的環(huán)保價(jià)值。上述負(fù)責(zé)人介紹，“相比普通天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，該款發(fā)動(dòng)機(jī)的推廣應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)燃料費(fèi)用節(jié)省20%以上，碳排放水平降低25%，全行業(yè)每年可減碳3000萬(wàn)噸?！?/p>

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)前景分析

隨著近幾年國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)家汽車保有量有了井噴式的增長(zhǎng)，汽車已成為民眾日常出行最重要的代步工具，在此背景下，網(wǎng)約營(yíng)運(yùn)車也快速興起，據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截止2018年，隨著網(wǎng)約車用戶規(guī)模的增加，其市場(chǎng)規(guī)模增加至2720.5億元，較2017年同比增加28.31%[1]。在油價(jià)不斷攀升，經(jīng)營(yíng)成本居高不下的壓力下，越來(lái)越多的營(yíng)運(yùn)車主向市場(chǎng)提出了低成本燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。同時(shí)，油耗及排放法規(guī)的日益嚴(yán)苛，也讓市場(chǎng)意識(shí)到清潔代用燃料需求的緊迫性。天然氣作為具有高燃燒熱值、高穩(wěn)定性、低成本、應(yīng)用范圍廣的清潔能源，逐漸在市場(chǎng)需求下嶄露頭角，躋身為最熱門的汽車代用燃料之一。

2018年國(guó)務(wù)院發(fā)布的“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃”中要求，我國(guó)必須加快推進(jìn)國(guó)三及以下排放標(biāo)準(zhǔn)營(yíng)運(yùn)柴油貨車提前淘汰更新。2019年7月1日起，重點(diǎn)區(qū)域、珠三角地區(qū)、成渝地區(qū)提前實(shí)施國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)，推廣使用達(dá)到國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)的燃?xì)馄嚒?/p>

生態(tài)環(huán)境部等11個(gè)部門聯(lián)合發(fā)布的《柴油貨車污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃》也提出，2020年底前加快淘汰國(guó)三及以下標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)營(yíng)柴油貨車100萬(wàn)輛。據(jù)資料顯示，我國(guó)目前擁有國(guó)三以下的車輛總數(shù)為6326.3萬(wàn)輛。這意味著，大量不合格車輛短期內(nèi)均需更新，將會(huì)有一部分車輛替換為天然氣汽車。

天然氣的主要成分是甲烷(CH4)，通常CNG的甲烷含量在80-95%，LNG的甲烷含量在88%-99%之間。所以以天然氣作為汽車燃料，會(huì)有效減少污染物排放。根據(jù)筆者對(duì)天然氣車輛排放物調(diào)查對(duì)比，使用CNG代替汽油作為汽車燃料，可使顆粒物排放減少約40%，二氧化碳減少約24%，碳?xì)浠衔餃p少約72%，一氧化碳排放量減少約97%，相比汽油和柴油燃料，更易達(dá)成當(dāng)前國(guó)六階段排放法規(guī)要求。但是，由于天然氣的燃點(diǎn)高，缸內(nèi)燃燒溫度會(huì)較汽油機(jī)和柴油機(jī)偏高，這一特點(diǎn)對(duì)于氮氧化物的排放是不利的，可考慮由目前國(guó)五天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)采用的稀薄燃燒改為當(dāng)量燃燒，減少氮氧化物的排放。

天然氣汽車與汽油相比在安全性上具有一定的優(yōu)勢(shì)，而并非直觀感覺(jué)上的高危險(xiǎn)性，其在安全性能方面主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，天然氣相對(duì)空氣的密度低，為0.48，如果出現(xiàn)氣體泄漏，會(huì)快速在空氣中散發(fā)，很難達(dá)到遇明火而燃燒的濃度;第二，本身具有高燃點(diǎn)，前文中也已說(shuō)到，其燃點(diǎn)比汽油高近220℃，所以與汽油相比更不易被點(diǎn)燃;第三，天然氣的爆炸極限窄，僅為5%～15%，在自然環(huán)境下達(dá)到爆炸條件比較困難。

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