代用燃料汽車區域化運行研究的基礎問題

摘 要

摘要：代用燃料汽車成為未來世界汽車發展的主要趨勢，但在代用燃料汽車從點到面的先區域化示范、后大面積應用推廣過程中，存在諸多政策瓶頸、技術難關和市場考驗的問題。為此，提出
摘要：代用燃料汽車成為未來世界汽車發展的主要趨勢，但在代用燃料汽車從點到面的先區域化示范、后大面積應用推廣過程中，存在諸多政策瓶頸、技術難關和市場考驗的問題。為此，提出了“政府為主導，企業為主體，市場化運作”的代用燃料汽車區域化運行的發展模式，并對政府主導的組織協調體系、政策法規、標準體系、代用燃料汽車安全運營監管體系、燃料品質監控管理體系、維修管理方法與服務體系、綜合果評估體系、代用燃料汽車區域化運行信息平臺等，代用燃料生產加工及運輸企業、代用燃料汽車整車制造廠及配套企業、加注站及其設備生產制造企業、代用燃料汽車改裝及售后服務企業、代用燃料汽車運營企業、整車及專用裝置和加注站設備相關檢驗檢測機構，以及市場化運作中應重視和解決的基礎問題進行了探索性的描述，從宏觀、微觀、中觀角度，全面剖析了代用燃料汽車產業化進程的重點和難點問題，構建了代用燃料汽車區域化運行的倒漏斗模型。
關鍵詞：代用燃料汽車；區域化運行基礎問題；倒漏斗模型
    代用燃料汽車區域化運行考核與應用技術研究對促進“十五”期間取得的代用燃料汽車高技術成果實現產業化推進、國家能源中長期發展規劃、實施《可再生能源法》、建立節約型社會、保障能源安全、降低環境污染、實現可持續發展戰略等具有十分重要的現實意義和戰略意義。當前，我國代用燃料汽車(包括燃氣汽車、醇醚類燃料汽車、生物燃料汽車)部分關鍵技術經過“十五”期間的科技攻關，取得了不少階段性高技術研究實驗室成果和小范圍示范成果。加速這些階段性代用燃料汽車高技術成果從實驗室到交通運輸實際生產領域的應用，把小范圍代用燃料汽車示范成果通過進一步交流總結推廣到更大的區域，是實現科技促進生產力發展的重要環節。
1 國內外代用燃料汽車區域化運行現狀與趨勢
    自1995年起，美國的代用燃料汽車保有量以13.9%的年平均率增長，各類代用燃料加注站已達到4563座。為了節省石油，減少對進口石油的依賴，美國和歐洲正在加快車用替代燃料的開發進程。根據歐洲替代燃料方案規劃，到2010年，生物燃料占燃料市場的份額將達到5.75%，到2020年傳統燃料的替代率要達到20%。亞洲的日本、巴基斯坦、馬來西亞、泰國等國也加快了代用燃料汽車的應用示范，巴基斯坦的燃氣汽車由2004年的4.75萬輛猛增到2006年的100萬輛，加氣站數量由500座增加到930座。南美洲巴西的乙醇汽油汽車已達110萬輛，非洲埃及的燃氣汽車已有6萬余輛、加氣站91座，甚至一些石油資源豐富的產油國(如沙特阿拉伯、伊朗)也在大力發展代用燃料汽車。
    我國在“十五”、“十一五”期間投入巨大的人力和財力支持節能與新能源汽車重大項目。“十五”期間，我國有19個城市(地區)開展了燃氣汽車示范推廣應用，目前已達到22個。截至2007年燃氣汽車保有量達31.3837萬余輛，加氣站702座，詳見表1。其中，四川省作為首批燃氣汽車應用推廣示范地區，其燃氣汽車的技術研究和應用推廣始終走在全國前列。乙醇汽油在吉林省全面推廣應用，甲醇汽油在山西、陜西部分城市、四川瀘州等城市試點取得階段性經驗成果；LNG公交車在長沙、貴陽試點取得階段性經驗成果。
 
2 代用燃料汽車區域化運行考核與應用技術研究的基礎問題
2.1 政府為主導
2.1.1組織協調管理體系
    代用燃料汽車產業的發展，經歷了基礎技術開發、示范工程兩個階段；代用燃料汽車的技術發展戰略已經從發展傳統單一依賴石油的汽車轉到：直用推廣燃氣汽車、醇醚類燃料汽車及生物燃料汽車，并在近期與中期內發展蓄電池式純電動汽車、燃料電池(電動)汽車、氫氣汽車、廣義的電動汽車和(非糧)綠色生物燃料汽車。代用燃料汽車的發展模式目前主要以運營型城市出租車、城市公交車中的汽油車改裝為主，充分挖掘柴油車的節能環保潛力和大力發展非運營汽柴油車改裝是其發展趨勢；代用燃料汽車的地域分布呈現出以20余個示范城市為主體的點狀分布，大面積的城際應用推廣后逐步形成代用燃料汽車運營網絡是其發展趨勢。
    政府是推廣代用燃料汽車的組織者和引導者。從實施“清潔汽車行動”以來，國家和省市基本上都建立了清潔汽車領導小組及相應的執行機構，并不斷地充實和完善。
    目前的組織協調管理體系還存在諸多弊端，遠不能適應代用燃料汽車區域化運營的迫切需要。各級管理機構不同程度地存在職能交叉重疊、權責不明和多頭管理的情況。最關鍵的是：基于以行政區劃分為主體的地級管理機構難以在省內城際代用燃料汽車的應用推廣中有所作為，省級協調管理機構同樣難以在省際代用燃料汽車的應用推廣中得心應手。如何分析總結現有的組織協調管理體系，進一步健全代用燃料汽車應用推廣的組織協調體系，為清潔汽車產業發展提供良好的組織保障，是當前的迫切任務。
2.1.2政策法規、標準體系
    代用燃料汽車的應用推廣需要強大的政策法規體系作為保障。美國、日本、歐洲是當今代用燃料汽車開發、研究、使用的3個主體國家和地區，都制定了相應的法規政策。充分調研、歸納、分析國外代用燃料汽車的政策、法規以及標準體系，結合國情和省情，出臺鼓勵支持代用燃料汽車技術研發政策，特別是代用燃料汽車的產品開發、試運行、生產、使用、銷售(購買)、使用過程中的政策激勵措施，對促進代用燃料汽車區域化運營具有重要作用。
    標準體系建設對代用燃料汽車產業科學發展至關重要。燃氣汽車是代用燃料汽車發展的重中之重，燃氣汽車區域化營運的有關標準，要以“站、車、氣”為中心，以“氣質、氣瓶、運營”為重點。截至2008年7月，我國已經頒布燃氣汽車標準47項(一標多用或已經更新的只計算一次)，涉及基礎標準、整車標準和零部件標準。其中壓縮天然氣汽車標準25項，液化石油氣汽車標準24項，液化天然氣汽車標準7項。研究站用和車用氣瓶，特別是研究國內復合材料氣瓶發展及氣瓶標準概況，找出我國氣瓶法規、標準在設計參數上與國際標準的主要差異，研究國內外燃氣汽車技術發展趨勢及燃氣系統標準，找出國內外燃氣汽車在設計與安裝上的差異，尋求提高燃氣汽車安全性的技術措施和攻關方向，是燃氣汽車區域化運行中的重點工作。
    液化天然氣汽車(LNGV)標準建設任務還相當繁重，現實的情況是：LNGV技術基本成熟，但標準化建設嚴重滯后，已經制約了該行業的發展。全面啟動LNGV技術標準編制工作已經迫在眉睫，如LNGV專用裝置標準、車用LNG儲罐標準、LNGV加氣站技術標準、整車標準、環保標準等。
2.1.3代用燃料汽車安全運營監管體系
    認真分析總結當前在用車輛排放監控制度和安全運行監管檢測體系，結合代用燃料汽車非常規排放物的成分特點，加強對代用燃料汽車非常規排放物排放的檢測和監控，對代用燃料汽車的減污降排效果進行客觀評價。重點針對NGV制定完善的安全檢驗規范，納入現行國家機動車運行安全監管體系，并有效實施。
2.1.4燃料品質監控管理體系
    燃料品質對代用燃料汽車的使用壽命、安全可靠性、壽命周期成本及車輛排放具有源發性影響。代用燃料汽車的區域化運行，應根據各地資源特點，因地制宜發展各類代用燃料汽車，分析相應的經濟、法規、行政措施，采用先進的質量檢測和控制技術，建立和完善多元化的車用代用燃料供給系統，保障車用代用燃料的品質和穩定供應。
2.1.5維修管理方法與服務體系
    代用燃料汽車維修管理方法與服務體系的研究，應在研究燃氣汽車維修管理的市場化機制基礎上，通過政府引導和扶持，在兼顧舊車改裝和整車產品的維修管理制度基礎上，建立適合區域性示范運行的維修管理方法與服務體系。
    需要重點研究的問題主要有：
    1) 建立區域性的代用燃料汽車加注站設備維修服務企業和設備操作維護人員培訓基地。自行維修專業化程度不高，制造廠家上門維護周期長，經濟性差。跨行政轄區的區域性專業服務企業和基地，是代用燃料汽車區域化運行的必要保證[1]。
    2) 建立區域性燃氣汽車改裝及維修基地。區域性維修基地專業性強，集成性好，可控性強，可以避免燃氣汽車分散改裝、多頭保養，維修質量參差不齊的局面。研究的重點在于調查和預測燃氣汽車在區域性示范運行中的燃氣汽車維修規律、維修基地的布點、維修作業項目、維修基地的維修工藝流程、維修基地的規模和裝備、人員配備等。
    3) 代用燃料汽車維修原則、維護等級、維護周期。代用燃料汽車的維修原則是強制維修還是計劃維修或者視情維修，必須在經過調研和科學分析后確定，過分強調安全會犧牲社會資源。代用燃料汽車的維護等級應根據燃料系統及專用裝置役齡及燃料系統標準確定，設計和安裝應符合國家及行業標準，應考慮到使用環境及溫度的要求。電器系統中電流、電壓適應范圍應符合規定，要求防電磁干擾、耐高壓沖擊、防腐蝕、防振動、防磨損、耐高低溫。如何確定代用燃料汽車的維護等級及維修周期，也是研究的重點。
    4) 代用燃料汽車維修管理體系。燃氣汽車的發展模式必將以舊車改裝為主，轉為以整車產品為主，與之對應的維修管理方法也應與時俱進。是以政府監控為主，還是以行業管理為主；是以行政命令為主，還是以專家決策為主都是需要進一步研究的問題。通過進一步完善燃氣汽車的監管機制，合理解決早期舊車改裝的后續維修保養、近期新車改裝的后續質保與制造商的矛盾以及整車產品的維修保養問題，理順關系，通過政府宏觀調控，改變以前誰改裝誰負責，新車改裝后制造商不負責整車質保的問題。如，建議國家對制造商在新車的質保期內征收汽車專項維修基金以解決新車改裝后的后續質保問題。
2.1.6綜今效果評估體系
    代用燃料汽車區域化運行綜合效果評價，主要以汽柴油車為主，進行各種車用燃料的WTW(油井到車輪)全壽命周期的能源效益、環境效益、經濟效益評價，見表2所示。研究的重點是環境效益，要解決的難點是排放檢測缺乏系統、連續、長期的資料。
表2 綜合效果評估體系表
能源效益
石油替代率
節能效益
環境效益
THC減排效益
CO減排效益
NOx減排效益
PM10減排效益
CO2減排效益
經濟效益
使用經濟效益
代用燃料車輛購置成本
2.1.7建立代用燃料汽車區域化運行信息平臺
    通過建設信息服務網絡，建立城際運輸代用燃料汽車安全、能耗、排放、故障、可靠性數據庫，以及天然氣汽車加氣站設備故障、可靠性、失效形式數據庫，擴大聯網范圍，充分發揮互聯網優勢，通過多權限、多角色劃分，實現政府宏觀管理部門、燃料加注站、車隊、修理廠、生產制造企業在線錄入和完善相關數據功能，實現查詢、統計、修改、管理與評價的智能化，并根據需要，實現基礎數據共享。研究難點在于：城際運行代用燃料汽車及燃料加注站生產運行基礎數據的采集量大面廣，保證數據真實性較難。燃氣汽車信息網絡見圖1，其他代用燃料汽車信息網絡可參照搭建。
 
2.2 企業為主體
    國家對“節能與新能源汽車”重大項目的總體目標是：在“十五”、“863”計劃“電動汽車重大專項”和攻關計劃“清潔汽車關鍵技術研究與示范應用重大項目”成果的基礎上，重點突破關鍵技術，掌握知識產權，壯大研發、產業化基地與人才團隊，爭取相關政策、技術標準和地方與行業的配套支持，構建技術創新公共支撐平臺，建立以企業為主體的產學研結合的技術創新體系，加強自主創新和國際合作，提升節能與新能源汽車整車和關鍵零部件的核心競爭力。
    代用燃料汽車以整車和關鍵技術的研發、示范應用和市場推廣為重點，同時進行新型燃料的應用研究。代用燃料汽車的區域化運行，涉及代用燃料生產加工及運輸企業、代用燃料汽車整車制造廠及配套企業、加注站及其設備生產制造企業、代用燃料汽車改裝及售后服務企業、代用燃料汽車運營企業、整車及專用裝置和加注站站設備相關檢驗檢測機構等。
    代用燃料生產加工及運輸企業如何因地制宜、降低燃料價格、提高燃料品質，保證燃料供應和攜帶運輸方便是關鍵。低比例摻燒燃料(E10、M10等)不適合作為石油替代的主要方式；煤基燃料在WTW(油井到車輪)階段的環境效益很差；醇類燃料在“不與民爭地，不與民爭糧”的原則下，應得到更多的發展；生物燃料受原材料供應影響，發展的不確定因素太多；燃氣汽車有較好的石油替代效益、環境效益、經濟效益和社會效益，是現階段代用燃料發展的重點。
    整車制造廠及配套企業，如何加強新技術新工藝新材料的研發與應用，適應2008年7月1日實施的國Ⅲ及后續更加嚴格的排放標準，結合中國汽車《產業結構調整指導目錄(2007年本)》，加快整車及關鍵零部件國產化進程；如何針對發動機以及關鍵零部件系統的系統化和模塊化研發和制造，推動企業之間以及整車企業與零部件企業構建長期的戰略伙伴關系，從而推動代用燃料汽車產品結構、消費結構、產業組織結構向合理、科學的方向發展，最終達到區域化運行、大面積推廣，都是任重而道遠。
    加注站設備生產制造企業如何加強技術攻關，提高設備技術水平和安全水平[2]；代用燃料加注站如何加強運行管理，確保安全可靠、連續運轉、方便快捷地為代用燃料汽車加注燃料；如何通過對現有加油加氣站進行改造和新建加注站，逐步形成城際間的加注站網絡，完成燃料加注站基礎設施改造，是當前代用燃料汽車區域化運行的瓶頸之一[3]。
    代用燃料汽車運營企業是區域化運行的直接參與者與實施者，是代用燃料汽車產業鏈的終端，也是綜合效益評價的重點環節。目前主要集中在城市公用運輸企業(城市公交企業、出租車公司等)和市政公共行政部門。需要重點解決的問題有：一是代用燃料汽車的增長方式(如：以改裝為主還是以新車更新為主)；二是如何改變傳統的維修、管理、使用、保養模式，適應城際間大面積運行的需要。除此之外，還必須考慮與日俱增的私家車改裝代用燃料車數量的問題。
    整車及專用裝置和加注站設備相關檢驗檢測機構，在保障代用燃料汽車區域化運行中具有特殊地位。一方面，檢測技術手段需要進一步更新和完善，如儲氣井的不拆卸在線檢測；另一方面檢測標準必須與時俱進，如CNG中的含油率標準的論證與新增；第三，為推進代用燃料汽車區域化運行，異地檢測、資質互認、檢測數據共享也是亟待解決的問題。
2.3 市場化運作
   代用燃料汽車能否區域化示范運行，能否大面積應用推廣，以及綜合效益能否得以顯現，除了政府宏觀調控、企業微觀參與外，更應從制度上發揮市場在資源配置中的基礎性作用。應加強代用燃料汽車的市場化機制研究，如根據代用燃料汽車的分布特點及區域性示范運行的客觀需要，對代用燃料汽車的發展模式和技術路線正確定位，分析發展代用燃料汽車產業的利益機制(代用燃料汽車消費者、生產商、加注站和改裝廠、科研機構、政府部門等)，探討代用燃料汽車發展的利益源和動力源，探究影響代用燃料汽車市場需求的主要因素和促進燃氣汽車市場需求的主要手段。
    市場機制條件下，代用燃料汽車市場需求的持續增長必然推動其產業化進程。通過代用燃料汽車使用者需求分析，如對代用燃料汽車操縱穩定性、乘座舒適性、使用安全性，改裝、維護、加注燃料的便利性，購置成本、代用燃料成本、維修保養成本的經濟性，節能環保性等的現實訴求，采取措施，扎實推進代用燃料汽車區域化運行，有效促進其大面積應用推廣。
3 結論
代用燃料汽車的應用推廣是項龐大的系統工程，其區域化運行呈現明顯的倒漏斗模型，見圖2。
 
    代用燃料汽車發展的驅動因子主要有：環境問題(A)(環境污染、氣候變暖)、石油危機(B)(石油儲量、能源安全)、排放標準(C)。障礙因子有政府主導層面——組織協調體系(D)，政策法規(E)、標準體系(F)，代用燃料汽車安全運營監管體系(G)，燃料品質監控管理體系(H)，維修管理方法與服務體系(I)，綜合效果評估體系(J)，代用燃料汽車區域化運行信息平臺(K)；企業為主體層面——代用燃料生產加工及運輸企業(L)、代用燃料汽車整車制造廠及配套企業(M)、加注站及其設備生產制造企業(N)、代用燃料汽車改裝及售后服務企業(0)、代用燃料汽車運營企業(P)、整車及專用裝置和加注站站設備相關檢驗檢測機構(Q)；市場化運作層面——代用燃料汽車本身的技術安全性能(R)、便利性(S)和代用燃料汽車使用的總成本(T)。
    代用燃料汽車要進入市場并商業化，須經過多層濾紙(各障礙)的層層過濾，而決定這個漏斗口直徑大小、過濾紙疏密度最重要的因素是代用燃料汽車本身的技術安全性能、便利性和代用燃料汽車使用的總成本。
參考文獻
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[2] 何太碧，黃海波，張浩，等.CNG汽車加氣站國產設備使用情況研究(Ⅰ)[J].天然氣工業，2006，26(8)：143-144.
[3] 胡大江，任玉瓏，李道清，等.科技進步與代用燃料汽車的發展[J].科技管理研究，2007，27(1)：75.
 
(本文作者：譚金會1 黃海波1 何太碧1 林秀蘭1 祝昌宇1 伍永喬2 1.西華大學交通與汽車工程學院；2.四川省清潔汽車產業協會)