早在上世纪60年代，天然气汽车已在我国的道路交互与通行领域崭露头角，到如今历经了近60年的岁月，发展到相当的规模。而在当下，我国推行环保和改善能源消费结构的大势所趋，天然气汽车作为一种清洁能源汽车，势必将扮演更重要的角色。天然气汽车将同新能源汽车一起改善我国的蓝天白云，并替代大量汽柴油消费，间接减少我国石油的对外依存度。

  本文将首先为大家介绍天然气汽车的基本概念，包括其定义和分类，然后再回顾天然气汽车在我国的发展历史，以及到现在的规模与市场细分情况；接着，我们将分析影响天然气汽车发展的重要的因素，并由此展望其未来的走向；最后，我们将落脚于天然气汽车对传统汽车燃料的替代作用，利用现有数据推算出当前天然气汽车对我国汽柴油消费的具体替代量。

  天然气是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，其主要成分是甲烷（CH4），通常含有其他烷烃（乙烷、丙烷、丁烷），有时也含有少量二氧化碳（CO2）、氮、硫化氢（H2S）以及氦。

  按照燃料储存状态的不同，天然气汽车可大致分为压缩天然气汽车和液化天然气汽车。压缩天然气（Compressed Natural Gas,简称CNG）指压缩到压力大于或等于10MPa且不大于25MPa的气态天然气，是天然气加压并以气态储存在容器中。液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)是天然气经压缩、冷却至其沸点（-161.5℃）温度后变成液体，通常液化天然气储存在-161.5摄氏度、0.1MPa左右的低温储存罐内。

  一般来说，车用压缩天然气的压缩比例大约为1：200，即1压缩天然气能够转化为常压下200的天然气；而液化天然气的压缩比例大约为1：625，即1的液化天然气能够转化为常压下625的天然气。因此携带相同的体积燃料的压缩天然气汽车和液化天然气汽车相比，液化天然气汽车的续航能力理论上是压缩天然气汽车的3倍以上。

  按照燃料使用状况的不同，天然气汽车可大致分为单一燃料天然气汽车、两用燃料天然气汽车、双燃料天然气汽车。单一燃料天然气汽车即发动机仅使用天然气一种燃料提供动力的汽车；两用燃料天然气汽车即发动机能够正常的使用天然气或另一种燃料（一般为汽油）提供动力的汽车，但两种燃料不能同时混合使用；双燃料天然气汽车即发动机能同时混合使用天然气和另一种燃料（一般为柴油）的汽车。实际应用中，LNG汽车以单一燃料为主，CNG汽车则以两用燃料与双燃料为主。

  按照具体车型（车辆用途）的不同，天然气汽车可大致分为天然气乘用车、天然气商用车。天然气乘用车又可大致分为天然气家用车与天然气出租车，天然气商用车可大致分为天然气客车与天然气货车。实际应用中，天然气乘用车几乎都是CNG汽车，且多为两用燃料汽车；而在天然气商用车领域中，CNG和LNG汽车都都会存在，其中CNG汽车同样多为双燃料汽车。

  结合上述三种分类方式与实际应用情况，我们大家可以对天然气汽车做一个更为具体的种类划分，如下表所示：

  作为一种较为清洁的能源，天然气早至上世纪60年代便在我国作为汽车燃料使用，到现在我国天然气汽车已历经近60年的时光。回顾历史，并参考中国汽车工程学会特聘专家李永昌先生的文章《中国天然气汽车的发展历史掠影》，我们大家可以大致将中国天然气汽车的发展轨迹分为4个阶段。

  我国天然气汽车萌芽于上世纪60年代的四川。1960年，因汽油供给紧张，四川自贡便利用当地丰富的天然气资源作为汽车燃料，即在客货车上采用橡胶帘布制造的气包来盛装天然气，这种以天然气作为燃料的汽车被称为“气包车”。后来，泸州、宜宾、成都、重庆、（濮阳）、开封等地也曾先后效仿使用过气包车，气包车也为这些地区克服汽油短缺问题发挥了一定的积极作用。

  同样是在60年代的四川，我国对天然气汽车的系统研究也拉开了序幕。1961年左右，为响应国家科委制定的“天然气综合利用规划”，在四川省科委的牵头和组织下，四川省机械研究院、自贡汽研三站等单位开始了对天然气汽车（包括CNG汽车和LNG汽车）的研究，并在此后十多年的时间进行了大量天然气汽车的试验，取得了一定的进展。

  1966年，我国第一辆CNG汽车在自贡诞生；1971年，我国第一辆LNG汽车在自贡诞生。

  80年代开始，我国开始从国外学习和引进天然气建站改车方面的先进的技术，并开始CNG汽车的生产和CNG加气站的建设。

  1990-1995年，全国多个地方开始了CNG加气站的建设与投产。截至1995年，我国共建有CNG加气站39座，其中24座在四川；同时，全国CNG汽车保有量近2400辆，其中约70%在四川。

  在CNG汽车发展初见成果之际，我国也在开封、北京、绵阳、吉林等地继续开展着对LNG汽车的研究、试验与改进。

  天然气汽车示范推广阶段，加气站建设和天然气汽车推广已上升为政府主导行为。1996 年，国家科委和原中国石油天然气总公司联合召开了首届北京电动汽车及代用燃料国际展览会。1999 年国家成立了由科技部、交通部、建设部、环保总局等13个部委组成的全国清洁汽车协调领导小组，确定了12个城市为示范城市开展清洁燃料汽车的试点运行。并主要在公共汽车、出租车行业中推广清洁天然气汽车。

  进入新世纪以来，我国CNG汽车进入快速发展阶段。CNG汽车加气站如雨后春笋般遍布全国各地。

  而随着LNG汽车有关技术的逐渐成熟，我国LNG汽车也开始步入商业推广阶段，全国各地开始建起LNG接收站和LNG加气站，而LNG汽车也逐渐在汽车市场上（特别是客车和重卡市场上）占据一席之地。

  到2012年底，我国LNG汽车保有量达到7.5万辆，该数据首次攀升至世界第一；2014年底，我国CNG汽车保有量达到441.1万辆，该数据首次跃居世界第一。

  截至2017年年底，我国天然气汽车保有量达到608万辆，其中压缩天然气汽车保有量达到573万辆，液化天然气汽车保有量达到35万辆；天然气加气站保有量达到8400座，其中压缩天然气加气站保有量达到5300座，液化天然气加气站保有量达到3100座，这六项数据当前均位居世界第一位。从总体规模来看，我国天然气汽车的发展已走在世界前列。从上涨的速度来看，近两年我国天然气汽车保有量的增长有所放缓，2016年和2017年的同比增速开始滑落到10%以下，分别为7.4%和9%。而其中LNG汽车的增速要明显高于总体水平，在2017年的同比增速为34.6%，与之相比CNG汽车的保有量增速仅为7.8%。

  从天然气汽车的燃料消耗情况去看，2016年中国天然气汽车的天然气消费量为255亿米方米，同年天然气的整体消费量为2078亿立方米，来自于汽车的天然气消费量占到天然气总消费量的12%。

  对于天然气汽车的市场细分情况，从产量来看，各车型在2017年份额由高至低排列分别为：CNG两用燃料乘用车、LNG重卡、CNG两用燃料货车、LNG客车以及CNG两用燃料客车 ，其在2017年的产量分别为：108794辆、95897辆、44602辆、13270辆以及356辆，相应的份额占比为：41.38%、36.47%、16.96%、5.05%以及0.14%。

  当前我国天然气汽车虽然已经具备世界第一的保有量规模，但考虑到我国庞大的人口基数和汽车保有量，这一个市场还远远未到饱和的程度。从保有量渗透率的数据也能够准确的看出，2017年，我国天然气汽车保有量占汽车总保有量的比例仅为2.8%，这一个数字远远低于部分发展中国家（如伊朗32%，巴基斯坦33%）。理论上来说，我国天然气汽车依然拥有广阔的发展空间，但发展不仅需要空间，还需要动力。要探究中国天然气汽车的前景，我们还要进一步分析影响天然气汽车发展的重要的因素，找到其背后潜在的推动力。

  天然气汽车的环保性很好地吻合了国家节能减排的绿色发展要求，同时天然气汽车对传统汽柴油的替代以及对天然气资源的利用也助于国家减少石油消耗，改善整体能源消费结构。因此在宏观层面，政府将通过种种政策和规划支持天然气汽车的发展，引导其形成合理的市场规模和结构。而天然气汽车的经济性则将直接从微观层面影响花了钱的人其的购买（改装）和使用。

  综上，对于中国天然气汽车的未来发展，其主要动力来源有两个：一是国家对于天然气汽车的政策支持与导向，二是其自身的经济性。中国道路协会通过调研，也给出了相似的结论：即当前国家政策和车用天然气价格是影响天然气汽车发展的重要的因素。因此我们接下来将从这两方面入手，探索天然气汽车未来发展的动力所在。

  我们对近几年我国有关天然气汽车的主要国家政策进行了一个梳理，详细情况如下表：

  总体来说，我国对天然气汽车的发展是持支持鼓励态度的，但相较于新能源汽车，国家层面对天然气汽车缺少相应的补贴政策，仅有部分地方政府对天然气公交车、重卡给予补贴（但相应的补贴政策基本都在18年之前到期）。当前国家对天然气汽车的政策支持更多是站在利用天然气资源、改善能源消费结构的角度，把天然气汽车作为推进天然气资源利用的重要力量，而不是一项单独的产业来推动。

  虽然国家对于天然气汽车发展缺少直接的补贴支持，但对天然气资源的利用推进，对天然气汽车基础设施的建设，为天然气汽车获得稳定燃料来源提供更厚实的基础，并有望在未来逐步降低燃料成本，提高天然气汽车的经济性，间接地促进天然气汽车的发展。

  对于汽车车主，尤其是营运性车辆车主而言，燃料的价格和车辆购置（改装）的成本无疑是选择是否使用天然气汽车时的重要考虑因素。这里为了更直观地体现天然气汽车的经济性，我们以CNG出租车和LNG重卡为代表，用具体例子来做说明。

  对于CNG出租车，我们以山东济南运营的出租车为例，以汽油为燃料的百公里耗油量大概为10升，结合热值与实际燃烧效率，我们在这里假设汽油和天然气消耗比为1升:1立方米，则CNG为燃料的百公里耗气量大概为10立方米。采用18年5月12号的市场零售价，93号汽油价格为7.19元/升，车用CNG零售价为3.8元/立方米，则每百公里汽油成本为71.9元，百公里CNG成本为38元，每百公里可节省燃油费用33.9元。大部分的CNG汽车来源于“油改气”改装，一般一次“油改气”的成本大约在4000-8000元，若以6000元来算，则对于当前济南运营的出租车司机来说，运行约1.77万公里节省的燃料费用可完全覆盖改装成本。

  对于LNG重卡，我们以广东深圳运营的重卡为例，以柴油为燃料的每百公里油耗以45L来算,结合热值与实际燃烧效率，我们在这里假设柴油和天然气消耗比为1升:1.2立方米，则消耗天然气大约为54立方米，大约相当于36.7公斤LNG。采用18年5月12号的市场零售价，0号柴油价格为6.85元/升，车用LNG价格为4.3元/公斤。则使用柴油每百公里成本约为308元，使用LNG每百公里成本约为158元。每百公里LNG重卡比柴油重卡节约燃料成本150元，。LNG重卡购置成本大约要比同马力国VI标准柴油重卡高10万元左右，则依以上计算结果只需运行约6.7万公里则可以收回成本。

  从这两个例子能够准确的看出，在当前的油气差价下，无论是CNG汽车还是LNG汽车，其当前的燃料油价格上的优势都是十分明显的。事实上，按照上述例子中的计算过程，我们大家可以脱离当前的燃料价格水平，对天然气汽车经济性的“边界”做一个理论上的大致推算。

  对于CNG出租车，其百公里油耗量/气耗量接着使用前文的假设，对于汽油价格我们设为y元/升，而对于CNG价格我们设为x元/升。则每百公里汽油成本为10*y元，百公里CNG成本为10*x元，因此每百公里可节省燃油费用为10*（y-x）元，假设出租车司机希望运行2万公里收回改装成本，则：200*10*（y-x）≥6000，最终得到结果为：y-x≥ 3。因此，当汽油单价与CNG单价的差值大于3元时，CNG汽车便相较汽油汽车具有经济性。

  对于LNG重卡，其百公里油耗量/气耗量接着使用前文的假设，对于柴油价格我们设为y元/升，而对于LNG价格我们设为x元/公斤，因此每百公里可节省燃油费用为45*y-36.7*x，这里我们假设重卡司机希望运行20万公里后收回额外的购置成本，则依照与前面相同的计算过程，得到：2000*（45*y-36.7x）≥100000，由此我们大家可以算出LNG重卡经济性的条件为：y-0.815*x≥。

  当然，前文的2万公里和20万公里都只是我们对营运性车辆车主成本回收预期的一个主观估计，其中对于乘用车来说，家用车车主的心理预期又可能会与出租车车主的截然不同。这里我们大家可以通过设置不同的成本回收里程，来得到不同预期下的天然气汽车经济性的“边界”。其详细情况如下图：

  图中的每条线代表在特定的成本回收里程假设下，相应的天然气营运性汽车经济性的理论“边界”，直线上方的区域代表天然气价格相较汽柴油价格具有经济性。值得说明的是，由于天然气与空气混合后的燃烧效率要低于汽油和柴油，所以实际运行中天然气汽车的动力性能会弱于传统燃油汽车，如果把这个因素也考虑进来，则这些代表经济性“边界”的直线还应该相应地上移。

  2017年年底，中国华北地区出现大面积的“气荒”，天然气资源供应极度紧张，国内天然气价格（特别是华北地区）随之暴涨。对于许多天然气汽车车主来说，面临着“排队加气”、“无气可加”的困境，一些CNG两用燃料车车主则放弃天然气用回汽油。而对于LNG重卡车主来说，高企的燃料价格不仅使天然气丧失了原有的经济性优势，甚至开始反噬运输利润，一些LNG重卡车主被迫停运，一些车主开始试图将手中的LNG重卡出售。

  虽然在18年开年之后，“气荒”现象开始缓解，天然气价格开始回复到“气荒”的水平。但这次“气荒”无疑给大量天然气汽车车主与潜在买家的心头蒙上一层阴影，大家开始担忧“气荒”现象是否会在未来继续出现，并对购买和使用天然气汽车产生犹疑。

  “气荒”的根源，在于我国的天然气资源供给不足以满足突增的天然气需求，而突增的天然气需求则非常大程度地来源于我国“煤改气”工程的过快推行。到冬天，原先大量以烧煤满足的华北地区的取暖需求全部转向天然气，而相应的天然气供应却无法跟上这种结构性的转变速度，导致天然气资源极度紧张。

  为缓解天然气供求的局面，政府在“气荒”过来叫停了许多“煤改气”的工程。同时国家也在供给层面上做文章，大力推进沿海LNG供给站的建设，并计划逐步加大我国天然气的进口力度。但是，“气荒”背后的问题是不是能得到根本性的解决现在还不得而知，今年的冬天将是一次重要的考验。如果今年并没再次出现明显的“气荒”，不少天然气汽车潜在买家的观望态度也许会被消除，从而某些特定的程度提振天然气汽车的销量。反之，若天然气的供需矛盾继续发酵，则天然气汽车的发展也会受到严重阻碍。

  对于我国而言，除环保之外，天然气汽车的重要意义还在于对汽柴油资源消耗的替代。那么当前的替代量有多少呢？我们这里可通过手头现有的数据做一个大致的推算。

  在已知天然气汽车天然气消费量的情况下（包括CNG汽车的天然气消费量与LNG汽车的天然气消费量）。考虑到热值与燃烧效率，天然气与汽油的替代比大约为1立方米：1升，而天然气与柴油的替代比为1米方米：0.8升。由于CNG汽车替代的主要为汽油车，而LNG汽车替代的主要为柴油车，所以替代汽油的总量可用CNG汽车消耗天然气总量乘以汽油替代比例得到，而替代柴油的总量则可用LNG汽车消耗天然气总量乘以柴油替代比例得到。

  根据中国能源网在2018年5月14日的资讯，17年中国天然气汽车的天然气消费量为350亿立方米，其中CNG和LNG汽车的消费各占一半，即都为175亿立方米。依照这个数据，我们大家可以算出天然气汽车分别替代汽柴油的消费量：

  17年天然气汽车替代汽油消费量=175亿立方米*1升/1立方米=175亿升

  17年天然气汽车替代柴油消费量=175亿立方米*0.8升/1立方米=140亿升

  为方便进一步的计算，我们将替代消费量从体积单位转化为重量单位，对于汽油的换算系数，我们采用92号汽油的平均密度0.725千克/升，则计算可得17年中国天然气汽车替代汽油消费量约为1268.75万吨；对于柴油我们采用0号柴油的平均密度0.85千克/升，可算出17年中国天然气汽车替代柴油消费量约为1190万吨。

  根据Wind数据，2017年中国汽油表观消费量为12226.42万吨，柴油表观消费量为16674万吨。由此我们计算出2017年天然气汽车替代的汽油消费量占汽油表观消费量的比重约为10.38%，替代的柴油消费量占柴油表观消费量的比重约为7.14%。

  对未来而言，如果我国天然气的供需矛盾如果能得到一定效果解决的话，预计天然气汽车还将延续增长之势，对汽柴油消费的替代量也将进一步上升。

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