摘　要：由于燃油汽車尾氣排放是產(chǎn)生PM2.5的主要因素之一，導(dǎo)致我國主要城市霧霾天氣越來越嚴(yán)重。為解決城市公交燃油造成的環(huán)境污染問題，本文從城市公交車的種類與特點出發(fā)，對城市公交車進(jìn)行了技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境等方面的分析，提出了當(dāng)前城市公交應(yīng)大力發(fā)展LNG公交車與LNG混合動力公交車，從而推動城市環(huán)境改善與城市燃?xì)獍l(fā)展。

關(guān)鍵詞：天然氣　公交汽車　發(fā)展淺議

1　前言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境污染問題日益突出。近年來，我國一些地區(qū)不時會出現(xiàn)霧霾天氣，特別是今年初，京津冀、長三角等區(qū)域城市的卒氣質(zhì)量連續(xù)超標(biāo)。監(jiān)測總站數(shù)據(jù)顯示，顆粒物(PM2.5和PMl0)為近日連續(xù)霧靄過程影響空氣質(zhì)量最顯著的主要污染物，而揚塵、燃煤和汽車尾氣排放等成為PM2.5的主要來源。

機動車污染已成為我國空氣污染的重要來源，解決城市機動車污染首先從公交汽車開始。近年，在國家“公交優(yōu)先”發(fā)展戰(zhàn)略等相關(guān)政策指導(dǎo)下，國內(nèi)重慶、福州、貴陽等主要城市先后采用CNG公交車、LNG公交車、氣電混合動力公交車等，促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境改善。

2　公交汽車的燃料種類與分析

城市公交汽車按照燃料供給分為燃油公交汽車、天然氣公交汽車、混合動力公交汽車、電動公交汽車、燃料電池公交汽車。

燃油公交汽車分為汽油公交汽車、柴油公交汽車，由于燃油公交汽車的排放存在污染，已成為PM2.5及空氣污染的重要來源，在目前城市公交汽車發(fā)展上應(yīng)受到嚴(yán)格控制。

燃料電池公交汽車是電動汽車的一種，是以氫氣、甲醇等為燃料，其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，直接變成電能的。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物，是無污染汽車，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機要高2倍～3倍，因此，從能源的利用和環(huán)境保護方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛。但由于目前氫氣的獲取與儲存較為困難且成本較高，續(xù)航里程過短，燃料電池的生產(chǎn)成本一直居高不下，還沒有一套成熟的技術(shù)批量生產(chǎn)，近期推廣使用存在很多問題，可作為未來理想的公交汽車能源。

電動公交汽車主要是指純電動公交車，是以車載電源為動力，選配合適的車載蓄電池或電纜供電設(shè)備提供電能驅(qū)動行駛的公交車。該車噪音小，行駛穩(wěn)定性高，實現(xiàn)零排放。但由于電池重、占車輛空間大，電池衰減過快，續(xù)航里程短等問題尚未解決，因而阻礙了電動汽車的應(yīng)用與發(fā)展。同時，南于我國電力以火電為主，發(fā)電過程存在環(huán)境污染問題，并由于燃煤導(dǎo)致PM2.5、PMl0、CO2等大量產(chǎn)生。除非電池技術(shù)出現(xiàn)重大突破，純電動公交車的電池問題在短期內(nèi)難以解決。目前，在大連、深圳等地使用純電動公交車發(fā)現(xiàn)，純電動公交車尚不成熟，還存在多種技術(shù)性問題。因此，從汽車總體發(fā)展趨勢看：純電動汽車將是未來發(fā)展的方向。

混合動力公交汽車是指那些采用傳統(tǒng)燃料的，同時配以電動機／發(fā)動機來改善低速動力輸出和燃油消耗的車型。由電動和其他能源動力相結(jié)合的混合動力公交汽車正好可以彌補純電動車?yán)m(xù)航能力等方面不足的問題，具有較好的發(fā)展前景。

天然氣公交汽車是指用壓縮天然氣和液化天然氣作為燃料的公交汽車。

鑒予以上分析，目前從技術(shù)、環(huán)境、經(jīng)濟等方面因數(shù)考慮，最可行的公交汽車是混合動力公交汽車、天然氣公交汽車?，F(xiàn)就兩種公交汽車做進(jìn)一步比較分析。

3　公交汽車的技術(shù)經(jīng)濟分析

3．1　天然氣公交汽車

天然氣公交汽車可分為壓縮天然氣(CNG)公交汽車、液化天然氣(LNG)公交汽車。目前，我國以壓縮天然氣(CNG)公交汽車為主，部分城市使用液化天然氣(LNG)公交汽車。

3．1．1天然氣公交汽車的技術(shù)經(jīng)濟分析

天然氣公交汽車是以天然氣為燃料，與燃油公交汽車相比具有較大的技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)保優(yōu)勢，具體分析如下：

(1)天然氣辛烷值高達(dá)l20，抗爆性高，燃燒特性優(yōu)越。

(2)天然氣與空氣混合均勻，燃燒完全，CO和微粒粉塵的排放量較低，解決了城市燃油公交汽車尾氣排放產(chǎn)生PM2.5的問題。

(3)與柴油公交汽車相比，沒有碳煙和顆粒排放，徹底解決了城市公交汽車冒黑煙問題，具有較好的環(huán)保效益。

(4)運行平穩(wěn)、噪音低(降低30％左右)。，

(5)天然氣是比較安全的燃料。天然氣燃點在650℃以上，比汽油燃點(427℃)高，不易點燃。且與空氣的相對密度為0.48，泄漏氣體很快在空氣中散發(fā)，很難形成遇火燃燒的濃度。

(6)天然氣發(fā)動機不積炭，能延長發(fā)動機使用壽命，不需經(jīng)常更換機油和火花塞，可節(jié)約50％以上的維修費崩。

(7)與燃油公交汽車相比，具有較大的經(jīng)濟優(yōu)勢(見表l)。

因此，以天然氣為燃料的公交汽車由于具有較好的經(jīng)濟效益、環(huán)保效益、社會效益，天然氣公交汽車具有較好的發(fā)展前景。

3．1．2LNG公交車與CNG公交車的比較

CNG公交車采用高壓CNG鋼瓶儲氣(20MPa)，為常溫高壓天然氣；而LNG公交車采用LNG鋼瓶儲氣(0.6MPa左右)，為低溫液化天然氣。因而，導(dǎo)致兩種公交車存在一定差異，現(xiàn)根據(jù)其各自的特點，比較如下：

(1)CNG公交車采用CNG鋼瓶儲氣時，由于受車輛尺寸影響，放瓶數(shù)不多，儲存量不大，若采用一個80L的氣瓶僅裝載l6m³左右的氣體，要達(dá)到城市公交同樣的行駛里程，一般需要8—10個氣瓶。而LNG公交車采用LNG鋼瓶儲氣，儲存量大，若采用一個335L的鋼瓶，就能行駛500km以上。

(2)CNG公交車采用CNG鋼瓶儲氣，儲氣量不大，一般每天加一次氣；LNG公交車采用LNG鋼瓶儲氣，儲存量大，相同運行情況下，一般兩天加一次氣。

(3)LNG公交車由于儲氣量大，比CNG公交車?yán)m(xù)航里程長。

(4)LNG公交車兩天加一次氣，比CNG公交車減少了加氣次數(shù)，且兩天為加氣往返里程減少一次，如貴陽每次加氣所需的往返里程平均5km左右。為此，采用LNG公交車既減少了為加氣所需的往返里程，又節(jié)約了因往返里程產(chǎn)生的燃料消耗與運行費用。若按照一次加氣所需的往返里程5km計，一年(以360天計)一輛LNG公交車可節(jié)約900km，可年節(jié)約天然氣270m³。

(5)CNG鋼瓶壁厚較厚，重量重，CNG公交車與LNG公交車相比，加大了汽車負(fù)荷，增加了燃料消耗。

(6)LNG公交車加氣時間較短(5min左右)，而CNG公交車加氣時間較長(約15min左右)，縮短了車輛等待時間，減少了車輛排隊問題。

(7)LNG公交車儲罐壓力小(0.6MPa左右)，質(zhì)量輕、車輛設(shè)計布置方便，且更為安全。

因此，從LNG公交車與CNG公交車的比較看，LNG公交車優(yōu)于CNG公交車，建議城市天然氣公交汽車應(yīng)發(fā)展LNG公交車。

3．2　混合動力公交汽車

3．2．1混合動力公交汽車種類

混合動力公交汽車按照燃料種類分為：汽油、柴油和天然氣混合動力公交汽車。

混合動力公交汽車則是在低速行駛時由電池驅(qū)動，車速達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時自動轉(zhuǎn)換為柴油(汽油或天然氣)機驅(qū)動，而且不僅搭載的柴油(汽油或天然氣)機可為車上的蓄電池組或“超級電容”充電，在車輛滑行、剎車時產(chǎn)生的動能也能經(jīng)“超級電容”轉(zhuǎn)換成電能。

3．2．2汽油／柴油混合動力公交汽車

汽油／柴油混合動力公交汽車分別以汽油、柴油為燃料，在低速行駛時由電池驅(qū)動，沒有污染。但南于公交車高速運轉(zhuǎn)時，必以汽油或柴油為動力驅(qū)動發(fā)動機工作，此時以汽油或柴油燃燒，與常規(guī)汽油或柴油公交車一樣運行，存在汽車尾氣污染與PM2.5的污染問題。因而，汽油混合動力公交汽車、柴油混合動力公交汽車對環(huán)境是存在污染，只是比純汽油／柴油公交汽車對環(huán)境的污染少一些，因此，不建議城市采用汽油／柴油混合動力公交汽車。

3．2．3天然氣混合動力公交汽車(也稱“氣電混合動力公交車”)

由于天然氣是高效、清潔的燃料，解決了燃油對環(huán)境污染的問題與PM2.5的產(chǎn)生問題，天然氣混合動力公交汽車已成為目前城市公交汽車應(yīng)用的較好模式。

天然氣混合動力公交汽車分為LNG混合動力公交汽車與CNG混合動力公交汽車。同理于LNG公交汽車與CNG公交汽車，由于LNG混合動力公交汽車克服了CNG混合動力公交汽車存在充氣時間長、車輛續(xù)航里程短等問題，因而，LNG混合動力公交汽車具有較好的應(yīng)用發(fā)展前景。

3．2．4 LNG混合動力公交汽車的技術(shù)特點

混合動力公交汽車采用混合動力后，當(dāng)需要大功率、內(nèi)燃機功率不足時，由電池來補充；負(fù)荷少時，富余的功率可發(fā)電給電池充電。南于內(nèi)燃機可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣。

LNG混合動力公交汽車在混合動力公交汽車中的特點尤為突出，具體如下：

(1)由于混合動力公交汽車采用可充電電池，可以方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。

(2)LNG混合動力公交汽車一旦遇到信號燈或起步、怠速行駛等低速情況，電動機直接驅(qū)動，發(fā)動機不工作。也即是在在繁華市區(qū)行駛時，天然氣混合動力公交汽車遇到信號燈或起步、怠速行駛等低速情況下，可關(guān)停內(nèi)燃機，南電池單獨驅(qū)動，實現(xiàn)“零”排放。

(3)LNC混合動力公交汽車行駛一般在20碼以上或遇到下坡路段，LNG發(fā)動機工作的同時，又會主動為電動機充電。

(4)LNG混合動力公交汽車采用LNG為燃料，比CNG混合動力公交汽車儲存量大，車輛續(xù)駛里程長等特點。

(5)LNG混合動力公交汽車不僅解決了續(xù)航問題，而且電池的容量也瘦身了60％—70％，從而成本也比純電動公交汽車大大降低。

(6)由于采用LNG為燃料，其儲量大，內(nèi)燃機可以解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。

(7)LNG混合動力公交汽車可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，延長其使用壽命，降低成本，也克服了純電動公交車完成一次允電作業(yè)需要4h～6h的問題。

(8)LNG混合動力公交汽車更環(huán)保、更節(jié)能，使用LNG作為燃料，有效降低有害氣體排放，與燃油車相比，尾氣中二氧化碳排放量下降80％、碳?xì)湎陆?span lang="EN-US">60％、氮氧化物下降40％、二氧化碳總排放量下降20％，顆粒物的排放基本消除，環(huán)保達(dá)到歐ⅴ水平。

(9)車輛行駛時更平穩(wěn)、噪音更小。

4　結(jié)論

在公交汽車上天然氣公交汽車、混合動力公交汽車均優(yōu)于燃油公交汽車，而在公交汽車中采用LNG在儲存、續(xù)航里程等方面優(yōu)于采用CNG。因此，從技術(shù)、經(jīng)濟與環(huán)境等分析比較看，在城市公交汽車上應(yīng)大力發(fā)展LNG公交汽車，特別是LNG混合動力公交汽車。

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本文作者：廣宏

作者單位：貴州燃?xì)?span lang="EN-US">(集團)有限責(zé)任公司