天然氣發(fā)動機市場多大?天然氣發(fā)動機行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析

• 方蔓桃 2023年2月6日 來源：百度 488 26
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天然氣發(fā)動機主要有兩種工作方式，第一種是點燃式，顧名思義，就是由火花塞點火引燃燃燒室內(nèi)的混合氣。第二種則是壓燃式，通常是由缸內(nèi)直噴的柴油進行引燃。天然氣主要成分是甲烷、乙烴、三碳丙烷以及氮氣和二氧化碳，不同狀態(tài)氣體組分的含量會有所不同。

近年來，世界上眾多國家，例如美國、德國、日本、韓國、泰國等都相繼制定了天然氣動力應(yīng)用的發(fā)展規(guī)劃。我國相繼實行了“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)動機在城市公交、出租車上得到的廣泛的應(yīng)用我國對天然氣發(fā)動機的研發(fā)工作起步較晚，從上世紀(jì)八十年代開始，但發(fā)展迅速，尤其是全國開展“清潔汽車”行動后。天然氣發(fā)動機未來仍將保持高速發(fā)展的態(tài)勢。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的報告《2021-2026年中國天然氣發(fā)動機產(chǎn)業(yè)運行態(tài)勢及發(fā)展趨勢預(yù)測研究報告》分析顯示

天然氣發(fā)動機行業(yè)市場分析

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

天然氣發(fā)動機主要有兩種工作方式，第一種是點燃式，顧名思義，就是由火花塞點火引燃燃燒室內(nèi)的混合氣。第二種則是壓燃式，通常是由缸內(nèi)直噴的柴油進行引燃。天然氣主要成分是甲烷、乙烴、三碳丙烷以及氮氣和二氧化碳，不同狀態(tài)氣體組分的含量會有所不同。

據(jù)介紹，國際權(quán)威檢測機構(gòu)德國TüV南德意志集團分別為濰柴高熱效率發(fā)動機開發(fā)團隊代表頒發(fā)認證證書。經(jīng)美國西南研究院查新檢索證明，濰柴柴油機與天然氣發(fā)動機本體熱效率均為全球首次超過52%、54%。

“熱效率水平被視為一個國家內(nèi)燃機技術(shù)綜合實力的標(biāo)志，提升熱效率是全球柴油機行業(yè)125年來的共同追求?！弊T旭光表示，近年來，濰柴不斷挑戰(zhàn)熱效率極限，實現(xiàn)三年三大跨越?！霸?020年柴油機本體熱效率達到50.23%、今年1月達到51.09%的基礎(chǔ)上，濰柴再次把熱效率提高一個百分點，進一步擴大了對國際一流競品的領(lǐng)先優(yōu)勢，讓中國柴油機行業(yè)創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄?！?/p>

中國內(nèi)燃機學(xué)會在給濰柴發(fā)的賀信中表示，“濰柴發(fā)動機本體熱效率指標(biāo)的持續(xù)突破，體現(xiàn)了公司在該項技術(shù)上的雄厚實力，為我國節(jié)能減排工作作出重大貢獻，對我國能源安全具有重要戰(zhàn)略意義?！?/p>

從公開的數(shù)據(jù)來看，即將實施的國六標(biāo)準(zhǔn)，主要對PEMS的PN、遠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測試范圍進行了重新定義。

點燃式發(fā)動機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)動機是目前應(yīng)用的主要形式，這是因為采用當(dāng)量燃燒可以使用三元催化器(TWC)來降低排氣污染物。

在當(dāng)量比為1：1時，TWC對含氮氧化物(NOx)和碳氫化合物(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)動機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到國六排放標(biāo)準(zhǔn)。

為了提高發(fā)動機的熱效率，發(fā)動機也經(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，為了滿足國六要求，通常會采取燃燒室以及進氣道結(jié)構(gòu)優(yōu)化、預(yù)燃室設(shè)計、分層燃燒技術(shù)、廢氣再循環(huán)等技術(shù)，對天然氣發(fā)動機進行優(yōu)化。

如果使用的是壓燃式發(fā)動機，為了滿足國六排放法規(guī)，采用機內(nèi)凈化+后處理的技術(shù)方案，機內(nèi)凈化主要是采用EGR技術(shù)來降低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)動機的經(jīng)濟性越好。濰柴在柴油機和天然氣發(fā)動機熱效率領(lǐng)域的一系列重大突破，將對我國節(jié)能減排產(chǎn)生巨大的推動作用。

據(jù)介紹，與市場現(xiàn)有主流產(chǎn)品(平均46%熱效率柴油機)相比，濰柴52.28%本體熱效率技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，可實現(xiàn)油耗、二氧化碳排放分別降低12%。“每年可為我國節(jié)油1900萬噸、減少二氧化碳排放量6000萬噸。在國家全面倡導(dǎo)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展的大勢下，該技術(shù)的自主突破，意義重大?！睘H柴相關(guān)負責(zé)人表示。

另一方面，本體熱效率達到54.16%的天然氣發(fā)動機也將給全社會帶來巨大的環(huán)保價值。上述負責(zé)人介紹，“相比普通天然氣發(fā)動機，該款發(fā)動機的推廣應(yīng)用，可實現(xiàn)燃料費用節(jié)省20%以上，碳排放水平降低25%，全行業(yè)每年可減碳3000萬噸?！?/p>

天然氣發(fā)動機行業(yè)前景分析

隨著近幾年國內(nèi)汽車行業(yè)的快速發(fā)展，國家汽車保有量有了井噴式的增長，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)約營運車也快速興起，據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截止2018年，隨著網(wǎng)約車用戶規(guī)模的增加，其市場規(guī)模增加至2720.5億元，較2017年同比增加28.31%[1]。在油價不斷攀升，經(jīng)營成本居高不下的壓力下，越來越多的營運車主向市場提出了低成本燃料發(fā)動機的需求。同時，油耗及排放法規(guī)的日益嚴(yán)苛，也讓市場意識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年國務(wù)院發(fā)布的“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃”中要求，我國必須加快推進國三及以下排放標(biāo)準(zhǔn)營運柴油貨車提前淘汰更新。2019年7月1日起，重點區(qū)域、珠三角地區(qū)、成渝地區(qū)提前實施國六排放標(biāo)準(zhǔn)，推廣使用達到國六排放標(biāo)準(zhǔn)的燃氣汽車。

生態(tài)環(huán)境部等11個部門聯(lián)合發(fā)布的《柴油貨車污染治理攻堅戰(zhàn)行動計劃》也提出，2020年底前加快淘汰國三及以下標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn)運營柴油貨車100萬輛。據(jù)資料顯示，我國目前擁有國三以下的車輛總數(shù)為6326.3萬輛。這意味著，大量不合格車輛短期內(nèi)均需更新，將會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，會有效減少污染物排放。根據(jù)筆者對天然氣車輛排放物調(diào)查對比，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%，碳氫化合物減少約72%，一氧化碳排放量減少約97%，相比汽油和柴油燃料，更易達成當(dāng)前國六階段排放法規(guī)要求。但是，由于天然氣的燃點高，缸內(nèi)燃燒溫度會較汽油機和柴油機偏高，這一特點對于氮氧化物的排放是不利的，可考慮由目前國五天然氣發(fā)動機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，而并非直觀感覺上的高危險性，其在安全性能方面主要有以下幾個特點：第一，天然氣相對空氣的密度低，為0.48，如果出現(xiàn)氣體泄漏，會快速在空氣中散發(fā)，很難達到遇明火而燃燒的濃度;第二，本身具有高燃點，前文中也已說到，其燃點比汽油高近220℃，所以與汽油相比更不易被點燃;第三，天然氣的爆炸極限窄，僅為5%～15%，在自然環(huán)境下達到爆炸條件比較困難。

想要了解更多天然氣發(fā)動機行業(yè)具體詳情，可以點擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的報告《2021-2026年中國天然氣發(fā)動機產(chǎn)業(yè)運行態(tài)勢及發(fā)展趨勢預(yù)測研究報告》

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