實施國Ⅵ標準背景下，天然氣汽車使用經濟性對比分析

王 星 李 海 劉光輝|文

天然氣汽車作為清潔能源汽車，具有環境相對友好及使用成本低廉等優勢，已經成為我國替代燃料汽車的主體。隨著天然氣和柴油貨車國Ⅵ排放標準的相繼實施，重型卡車購置成本明顯上升。如何保持天然氣汽車的經濟性優勢，對擴大天然氣重卡在交通運輸行業的應用規模、降低貨運行業污染物排放具有重要意義。

1 國Ⅵ排放標準實施背景與進展

當前，我國移動源污染問題日益突出，已成為空氣污染的重要來源；特別是北京、上海、深圳等大中型城市，移動源已經成為其細顆粒物(PM2.5)污染的重要來源【1】。同時，由于機動車大多行駛在人口密集區域，尾氣排放直接威脅到群眾健康。因此，提高移動源排放水平，加強移動源污染物排放控制成為治理空氣污染的重要手段。

2018年，全國機動車保有量達到3.27 億輛，4 項污染物排放總量達到4 065.3 萬t。其中，汽車是機動車污染排放的主要貢獻者，其CO、NOx和PM 超過90%，HC 排放量超過80%【1】；因此，提高汽車排放水平，降低汽車污染物排放量是大氣污染防治的重要舉措。

2016年12月23日，GB 18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段)》發布。該標準要求：“自2020年7月1日起，所有銷售和注冊登記的輕型汽車應符合本標準要求，其中I 型試驗應符合6a 階段限值要求；自2023年7月1日起，所有銷售和注冊登記的輕型汽車應符合本標準要求，其中I 型試驗應符合6b 階段限值要求。”

2018年6月22日，GB 17691-2018《重型柴油車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段)》發布。該標準要求：“自2019年7月1日起，所有生產、進口、銷售和注冊登記的燃氣汽車應符合本標準要求；自2020年7月1日起，所有生產、進口、銷售和注冊登記的城市車輛應符合本標準要求；自2021年7月1日起，所有生產、進口、銷售和注冊登記的重型柴油車應符合本標準要求。”參見表1。

表1 重型汽車國Ⅵ排放標準實施時間(據GB 17691-2018)

2018年6月27日 ，國務院發布的《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》(2018-2020)要求：“2020年底前，京津冀及周邊地區、汾渭平原淘汰國Ⅲ及以下排放標準營運中型和重型柴油貨車100 萬輛以上。2019年7月1日起，重點區域、珠三角地區、成渝地區提前實施國Ⅵ排放標準。推廣使用達到國Ⅵ排放標準的燃氣車輛。”

為了滿足政策要求，加強大氣污染物防治，部分地區按期或提前實施國Ⅵ排放標準(參見表2)。

相關政策的實施，客觀上促進了天然氣汽車的發展與市場規模的擴大。2019年，天然氣汽車產量超過16 萬輛，同比增長83%。

《中國移動源環境管理年報》(2019)顯示：2018年占全國汽車保有量僅9.1%的柴油車，CO、HC、NOx、PM 排放量分別占汽車排放量的11.6%、21.8%、71.2%、99%以上。減少柴油車污染物排放成為降低汽車污染物排放量的重中之重。實踐證明，天然氣作為一種可廣泛使用的清潔能源，已成為車用能源的重要組成部分。莊馬展等通過CCBC 循環工況檢測認為，燃油公交車排放CO、PM 濃度分別是燃氣公交車的3.64 和3.17 倍【2】；姚鑫等采用電噴發動機匹配試驗專用臺架試驗，認為燃用CNG 的發動機與其燃用汽油發動機相比，在CO、HC 等污染物排放濃度大大降低【3】。實踐證明，推廣天然氣汽車可有效減少汽車污染物排放水平。

表2 部分省市區實施國Ⅵ排放標準時間表

2 天然氣汽車使用經濟性分析

經濟性是用戶購買天然氣汽車的前提，最大限度節省燃料成本是用戶使用天然氣汽車的最直接目的，因此汽柴油價格絕對值與行駛里程是影響用戶最終是否購買天然氣(CNG/LNG)汽車的決定因素，但不同車型用戶對汽柴油價格絕對值的敏感度以及行駛里程的影響具有一定差異。

2.1 壓縮天然氣(CNG)汽車使用經濟性分析

出租車市場是壓縮天然氣(CNG)汽車最主要的市場，其產銷量占整個壓縮天然氣(CNG)汽車市場的90%以上。當前，政府推廣新能源出租車的意愿強烈。低油價下，天然氣經濟性下降等對天然氣汽車在出租車市場的推廣產生重大影響；因此，天然氣出租車全生命周期是否具有成本優勢是其發展的重要前提。

根據對西安、成都不同燃料類型出租車的購置費、燃料成本、維修成本計算，天然氣出租車在5年或60 萬km 使用周期內，成本優勢明顯(參見圖1、圖2)，相比純電動出租車節省成本30%左右，相比汽油出租車節省成本15%以上。因此，天然氣汽車是城市出租車全生命周期成本最低車型。(注：油價按照5.2 元/L，氣價按照3.6 元/m3；燃料成本按照60 萬km 計算。)

圖1 全生命周期出租車燃料成本分析(萬元)

圖2 全生命周期出租車使用成本分析(萬元)

根據對河北區域內使用天然氣輕卡用戶的調研結果分析，當汽柴油價格高于7 元/L 時，用戶對天然氣汽車購買意愿比較強烈，天然氣汽車市場發展迅速；當汽柴油價格低于5.5 元/L 時，用戶則基本不會考慮購買天然氣汽車，此時天然氣汽車市場將快速萎縮；當汽柴油價格處于5.5 ～7 元/L 時，用戶對購買天然氣汽車搖擺不定，天然氣汽車市場發展基本停滯(參見圖3)。除價格以外，月行駛里程也是用戶購買天然氣汽車的另一個重要因素，當轎車用戶行駛里程超過2 000 km/月，輕卡用戶行駛里程超過3 000 km/月，用戶對燃料成本關注度較高(參見圖4)；因此，當車用天然氣經濟性優勢顯現時，用戶購買天然氣汽車意愿較為強烈。

圖3 天然氣汽車用戶汽柴油價格敏感區間(元/L)

圖4 天然氣汽車用戶月行駛里程(km/月)

2.2 液化天然氣(LNG)汽車使用經濟性分析

半掛牽引車是液化天然氣(LNG)汽車中最主要的車型，2019年天然氣牽引車占整個液化天然氣(LNG)汽車市場的比例接近90%。由于新能源(電動)重卡在續航里程、充電基礎設施等諸多方面難以滿足牽引車等重卡用戶的使用需求，因此在國Ⅵ排放標準即將(或已經)實施、各地加快治理低排放標準柴油車污染的背景下，液化天然氣(LNG)牽引車作為清潔能源汽車成為用戶應對相關政策的現實選擇。

煤炭及日用工業品運輸是天然氣牽引車最主要的應用場景。按照月均行駛里程1 萬km、常用車速80 ～90 km/h 等典型煤炭運輸場景工況，分別計算油氣價差在2 元/L、1 元/L、0.5 元/L 時天然氣(LNG)重卡的投資回報周期，如表3 所示。從表3 可以看出，與柴油重卡車輛相比，油氣價差超過2 元/L 時，天然氣車輛可節省燃料費用約7 700 元/月，9 個月即可收回前期多投入的車輛購置成本；當油氣價差保持在1元/L 時，天然氣車輛可節省燃料費用約4 100 元/月，17 個月即可收回前期多投入的車輛購置成本；當油氣價差小于0.5 元/L 時，投資回報期則加長到29 個月，超過煤炭運輸車普遍24 個月的車輛更新周期，天然氣牽引車市場將基本停滯。因此，保持合理的油氣價差，保證天然氣車輛的經濟性優勢是推廣使用天然氣車輛的核心驅動力。

表3 天然氣(LNG)重卡經濟性測算(不同油氣價差情況下)

除油氣價差外，月行駛里程也是影響天然氣牽引車最主要的因素。假定油氣價差保持在70%不變的情況下，不同行駛里程條件下天然氣牽引車經濟性也具有較大的差異，如表4 所示。由表4 可以看出，當月均行駛里程超過1.5 萬km 時，LNG 重型牽引車節省燃料成本11 500 元/月， 6 個月可收回前期多投入的車輛購置成本；當月均行駛里程超過1 萬km 時，LNG 重型牽引車燃料成本可節省7 700 元/月，9 個月即可收回前期多投入的車輛購置成本；當月均行駛里程僅為5 000 km 時，投資回報期則延長至18 個月。因此，在天然氣氣源價格保持優勢的情況下，月均行駛里程也是消費者購買天然氣重卡重要的考慮因素。

表4 天然氣重卡經濟性測算(不同月均行駛里程下)

圖5 國Ⅵ背景下天然氣重卡迎來較快發展

3 結論

隨著國內環保壓力的不斷加大和環保治理工作力度不斷加強，逐步實施國Ⅵ排放標準對降低交通行業污染物排放具有重大意義。天然氣汽車是否具有經濟性，除了與燃料價格密切相關外，還與月均運營里程的多寡相關。

在燃氣價格保持一定優勢的前提下，當轎車用戶行駛里程超過2 000 km/月、輕卡用戶行駛里程超過3 000 km/月時，消費者對壓縮天然氣(CNG)汽車購買意愿強烈。

液化天然氣(LNG)汽車因主要以長途干線運輸為主，其運營里程對其經濟性的影響更加明顯。當油氣價格比保持在70%以下時，月均行駛里程超4 000 km 是液化天然氣(LNG)汽車保持經濟優勢的平衡點；當月均行駛里程大于1 萬km 時，油氣差價大于0.7 元是液化天然氣汽車保持經濟優勢的平衡點。

因此，保持合理的油氣差價，提高運輸效率，增加運營里程是天然氣汽車市場發展最主要的驅動因素。