摘 要

进入本世纪以来，全球各国家及地区的燃油汽车持续蓬勃发展，同时天然气汽车市场发展迅速而且已经初显规模。在能源与环境问题日趋严峻的今天，对新能源的开发和对环境的保护无疑是重中之重。而全球汽车保有量日益增长，汽车尾气的排放无疑是对环境保护的一大挑战。发展“燃油-天然气”双燃料汽车就十分顺理成章，这是因为“燃油-天然气”双燃料汽车是现在世界上公认的节能、经济、低污染、安全的新型代用燃料汽车。

论文研究了燃油汽车和“燃油-天然气”双燃料汽车在武汉市被推广使用的前景对比分析，主要从经济效应和社会效应两大方面来展开比较。研究结果表明，“燃油-天然气”汽车有自己不可忽视的优势，这使其在公共运输方面（公交车与出租车）有无法替代的地位，但在武汉市却很难大规模替代燃油汽车，推广起来难度较大。

关键词：“燃油-天然气”双燃料汽车；燃油汽车；前景；层次分析法

Abstract

Since the beginning of this century, countries and regions all over the world have continued to develop fossil-fueled vehicles vigorously, while the natural gas automobile market has developed rapidly and has begun to show its scale.In today#39;s increasingly serious energy and environmental problems, the development of new energy and the protection of the environment are undoubtedly the most important. With the increasing global car ownership, the emission of automobile exhaust is undoubtedly a major challenge to environmental protection. The development of 'fuel-natural gas' dual-fuel vehicles seems logical, because 'fuel-natural gas' dual-fuel vehicles are recognized as new alternative fuel vehicles with energy saving, economy, low pollution, and safety in the world.

This paper studies the comparative analysis of the prospects for the promotion and use of fuel vehicles and 'fuel-natural gas' dual-fuel vehicles in Wuhan, mainly from two aspects of economic and social effects. The results show that the 'fuel-natural gas' vehicle has its own advantages that can not be ignored, which makes it irreplaceable in public transport (bus and taxi), but it is difficult to replace the fossil-fueled vehicle on a large scale in Wuhan, and it is difficult to popularize.

Key Words：'Oil-natural gas' dual-fuel vehicles; Fuel cars; foreground；AHP

目录

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3研究方法 5

1.4小结 5

第2章燃油汽车的劣势与不足 6

2.1环保性 6

2.2经济性 6

2.3安全性 7

2.4小结 8

第3章天然气汽车的劣势与不足 9

3.1动力问题 9

3.2维修问题 9

3.3政策问题 10

3.4小结 11

第4章运用层次分析法分析两种汽车的前景 12

4.1层次分析法概述 12

4.2层次分析法步骤 12

4.3结果分析 18

第5章结论 19

参考文献 20

致谢 22

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

随着现代工业的持续高速发展，以及生活质量水平的不断提高，如今地球上所面临的环境问题越发严重。二氧化碳、氟利昂、氧化亚氮等温室气体的排放持续增多，这必将导致全球范围内的气候变暖。而全球气候变暖，则会引发全球降水量的重分配、冰川与冻土的消融、海平面上升等一系列对人类生活不利的自然现象，这无疑会打破自然生态系统的平衡，也危害了我们人类赖以生存的生活环境。所以，寻找清洁无害的可替代能源，早已成为了相关领域的科学家亟待解决的任务。

在现在的汽车行业中，以汽油、柴油为动力燃料的燃油汽车，占据了全球绝大部分的市场。截至2018年底，全国汽车保有量达2.4亿辆，比2017年增加2285万辆，增长10.51%^[1] 。虽然天然气汽车最近这些年发展态势良好，但相比之下，只能说是初显规模。世界天然气汽车协会（IANGV）发布了，2018年世界天然气汽车的最新的统计数据。全球87个国家与地区的天然气汽车保有量，已逾2616万辆，加气站保有量，已逾3.1万座。中国天然气汽车保有量，已逾608万辆，加气站保有量，已逾8400座。

天然气，无疑是一种良好的清洁的可替代能源。如果中国希望在短期内显著减少温室气体排放，就有必要用天然气汽车取代传统的汽油或柴油汽车^[2]。但就现在天然气汽车的市场占有率来说，并没有达到令人满意的程度。在这种情况下，以武汉市为例，研究推广使用燃油汽车或“燃油-天然气”双燃料汽车的前景对比，就很有现实意义。希望研究能够为武汉市未来推广使用何种汽车时做一定的参考，同时也让更多的人知道燃油汽车和“燃油-天然气”双燃料汽车的优势与不足。

在武汉市，据我个人调查，现在的加气站一共有73家，而且大都集中在东西湖、黄陂、新洲、江夏等偏僻一点的地区。而在网络地图上搜索加油站，武汉市则有611项与其相关的条款，而且分布较为均匀。简单比较就知道，加气站数量远远少于加油站数量。客观上讲，天然气汽车保有量也远远少于燃油汽车保有量，这也是合理且符合市场规律的。但是在武汉，加气并没有加油那么方便的现象依旧是存在的。

1.2 国内外研究现状

王海涛，徐博^[3]指出，随着全世界各个国家和地区对能源安全和环境保护的越发重视，天然气将成为煤和石油的替代品里非常现实的一个选择。但是在天然气汽车市场的发展进程中，天然气的价格、基础设施的建设、资源的保障、汽车技术的革新以及价格、税收方面的政策优惠，等等一系列客观因素无疑将长期产生影响，特别是如今，天然气汽车市场还处于刚刚起步的时期。但随着欧洲、非洲、中东和亚洲天然气输送系统的日渐完善，天然气汽车可能会进入到一个快速发展的时期。

刘春乐，王庆生，王立敏^[4]认为，顺应着“低碳经济”和“节能减排”的大时代背景，天然气作为燃料，凭借着它的环保和成本等等优点，正在变身成为汽车燃料中最理想、现实的清洁的替代能源。进入本世纪，我国的天然气汽车就进入了快速发展的阶段，使用液化天然气的客车、重卡，正是未来我国发展天然气汽车的首要战场。目前我国天然气汽车产业的发展，缺少了国家层面的总体的规划和扶持的政策。而且配套的基础设施建设比较落后，特别是天然气汽车的技术水平能力有限，整个天然气行业的标准规范体系并没有完善。上述的所有因素已经制约了我国天然气汽车的健康快速、良性地发展。所以建议政府能够尽快出台一些政策，以鼓励天然气汽车的发展，也为了其快速发展提供适当的方向指引；同时也要加快天然气加气网络的建设，并且继续维持天然气的价格优势；当然提升天然气汽车的技术水平也很重要；最后一步步地去完善天然气汽车相关的标准和规范体系。

李革，孔玉霞^[5]指出，双燃料汽车的改造工作，是一项需要多部门多单位共同协作、经过系统而持久的工作，再经由环境保护部门、交通管理部门等管理单位和节能部门等技术单位的共同合作，才能够顺利地达到环保又节能，广大群众也乐于接受的目的。

姜伦^[6]的观点是，双燃料汽车确实是一种环保和节能的汽车，使用替代燃料汽车，无论经济效益还是社会效益，都有良好的效果。但是双燃料汽车的推广和使用也面临着很多的问题，主要是体现在行业的宏观层面的管理、燃料供应站点的设置、汽车改装技术的发展、维护人员技术的影响、相关从业人员和相应技术人员的培训等等方面。

李广，周淑慧^[7]的观点是，我国的天然气汽车发展，拥有资源供应有保障、技术较为成熟、市场潜力大、效益好等等优势，但与此同时也面临着：市场竞争激烈，加气站站点选择困难，安全管理要求较高，汽车尾气排放的标准也有待提高，相关标准和规范还有待完善，以及需要保持一定范围内的油气价格差价等等挑战。我国天然气汽车未来的发展路线有以下特点：第一、在未来的一段时间内，我国的天然气汽车发展仍然以压缩天然气汽车为主，在沿海的进口液化天然气地区，可以适当发展液化天然气汽车；第二、汽车的发动机正在逐渐从改装汽车、双燃料汽车往单燃料汽车、原产汽车的方向过渡；第三、应用领域应该以出租车和公交车方向为主。

赵春红^[8]阐述了液化天然气的柴油车的总体设计方案，其实主要是保留了原机的所有结构，而且保证柴油燃烧工作方式不变，再在其基础上增加了一套液化天然气的供气系统和“柴油-天然气”双燃料的电动控制喷射系统。该系统既可以在“柴油-液化天然气”双燃料的状态下运行，也可以在柴油的状态下运行。双燃料的工作状态是经由特定电子转换开关控制的。通过一系列试验表明天然气的替代率高达84%，经济效应和环保性能显得非常突出。

肖华，林松杰等^[9]认为，“柴油-天然气”双燃料汽车技术的深度研究和开发能够解决，柴油车使用天然气作为燃料的技术性难题，同时扩展了天然气的应用渠道。这样一来对我国汽车燃料结构的调整、石油紧张局面的缓解和大气环境的改善，具有重要的现实意义，结论是“柴油-天然气”双燃料汽车有广阔的市场前景。

瞿德业,解迎双等^[10]则运用了色谱-质谱联用（GC-MS）技术，对多种机动车尾气的组分做了很多相应的测试分析和研究，根据样品的分析结果表明，燃料主要成分包括了：烯烃、烷烃和芳香烃类物质。同时对这些物质的产生原因以及消除办法进行了讨论。

马永新，姜明月^[11]认为，作为清洁能源汽车的天然气汽车，在我国的使用和推广上具有明显的优势。首先，我国天然气储备丰富，天然气管道网相对全面，这为天然气汽车的推广和使用，提供了非常必要的物质基础以及条件支撑。其次，不断提升的天然气发动机汽车技术能力，也为车辆的推广和使用提供了可靠的技术方面的支持。推广和使用天然气汽车，成为了我国汽车产业结构调整和环境防治的重要内容。

刘永峰, 张幽彤, 裴普成^[12]认为，天然气发动机汽车正在面临以下的问题：发动机的功率下降；会出现腐蚀与早期磨损的现象。提高功率的措施有：1、适当提高充气系数；2、适当提高发动机压缩比；3、使用天然气汽车专用的发动机润滑油。减少腐蚀和磨损的措施有：1、天然气脱硫；2、采用耐腐蚀的材料；3、使用天然气汽车专用的发动机润滑油。

张席席，范彦冬等^[13]提出，每年的车用天然气消费量已经达到了105亿立方米，理论上可以替代柴油705.6万吨，以及减少二氧化碳排放量349.9万吨，甚至可以降低93%PM2.5的排放量，这对于改善我国的能源消费结构有重大意义。同时提高天然气在公共交通和货运物流车辆燃料中的比重很重要。天然气汽车，应该重点发展公交车、出租车、长途重型卡车以及各种类型的作业车辆。在现有的补贴政策以及市场燃油价格的水平下，用改装的压缩天然气出租车代替传统的燃油出租车，一年内，在运营成本上的经济可行性，是优于电动汽车和传统的燃油汽车的。但是在出租车八年的使用年限内，电动出租车的经济性却是最优的。针对公交车而言，第一年基本无法回收购车的多余成本，但在公交车整个使用寿命的年限内，纯电动、压缩天然气汽车以及液化天然气汽车的经济性，都要优于传统的燃油汽车，其中压缩天然气汽车的经济性最优，纯电动汽车的使用经济性比其他车型稍差，其原因是购车成本较高。

唐永祥^[14]认为应该加大相关政策的扶持力度。一是可以降低天然气汽车的各种类型的税；二是对购买或替换天然气汽车的车主进行补贴，降低一次性购车的成本，提高大众买车的积极性；三是取消天然气汽车的限购，增加买车的方便性；四是需要政府在经济上出台一些政策，比如，天然气公交汽车的清洁能源替换的相关补贴，至少要给予天然气公交车与燃油公交车油价补贴相同的补贴幅度；五是将天然气汽车列为应该优先发展的战略性新兴行业，给予天然气汽车用气的优惠政策，从而降低天然气汽车的燃料成本。

Hongxia Wang，Hong Fang等^[15]提出，如果中国是希望在短期内就显著减少温室气体排放的话，那就非常有必要用天然气汽车取代传统的燃油汽车。基于城市层面的数据分析了我国NGV发展的促进因素和障碍。研究表明，天然气供应上的不足和天然气与汽油的价格比偏高，是制约我国天然气汽车发展的最重要的因素。天然气加气站地数量和天然气汽车地保有量之间，发展不平衡，这也极大阻碍了这些低碳汽车的普及与推广。虽然近年来，中国已经实施了多种政策来推广下一代汽车，但只有那些能鼓励到私营部门选择运用下一代汽车的政策才是有效的。为了方便促进我国天然气产业的发展，提出了以下策略：一、完善全国天然气的输送基础设施；二、合理地降低天然气相对于汽油的价格；三、优先发展中、小型城镇，因为在这样的地区，天然气加气站选址会比较容易；四、促进NGV在私营部门里的广泛使用。

HanHao，ZongweiLiu等^[16]指出，一、车用压缩天然气和液化天然气的定价，是决定天然气车辆发展的一个重要因素。液化天然气/柴油价格比，应采用类似于压缩天然气/汽油固定价格比(0.75:1)的定价原则；二、对于压缩天然气的乘用车，改装之后的压缩天然气汽车，比原生产的压缩天然气汽车更具有吸引力，改装后的压缩天然气汽车成本维持在3000-5000元之间，改装后的压缩天然气汽车成本在10000元左右。在严格执行车辆改装标准的前提下，政府应该允许车辆进行改装；三、在天然气供应不充足的地区，政府应优先部署天然气公交汽车，而不是其他的技术;；四、液化天然气商用车的成本会比柴油商用车高，对其发展更重要的是财政奖励。中国车辆补贴方案应扩展到覆盖液化天然气的商用车；五、在加气的基础设施方面，对城市土地利用规划的干扰和长期的行政核准，是主要障碍。地方政府应制定专项的计划和战略，从而支持天然气/液化天然气加深基础设施的进一步部署。

Hella Engerer,Manfred Horn^[17]认为在欧洲，天然气汽车扮演着次要的角色。一个决定性的原因是，大多数欧洲国家对天然气进口的依赖。除了意大利，没有使用天然气作为燃料的传统。此外，缺乏基础设施(例如加气站)。与欧洲形成对比的是，在拉丁美洲和亚洲国家，天然气汽车十分普遍。一些国家培育天然气汽车，是因为他们有自己的天然气资源。同时许多国家必须减少大城市的高空气污染。环境因素是欧洲使用天然气汽车的主要动机。在最近一年,高油价刺激了天然气作为燃料的使用。欧洲政府已经开发了例如减税培育天然气汽车。然而，重点是混合动力技术和电动汽车，然而，这需要进一步的技术改进。相比之下，天然气在传统发动机中的应用在中国是成熟的。进一步提高能源效率和使用可再生能源可以避免额外的天然气进口。总之，天然气作为燃料的市场渗透应该在欧洲得到促进。

1.3研究方法

本篇论文主要运用了对比法和层次分析法。

层次分析法（The Analytical Hierarchy Process ,简称AHP)是美国匹兹堡大学教授运筹学家萨迪（A.L.Saaty）于20世纪70年代提出的一种在处理复杂的决策问题中，进行方案比较排序的一种方法。

它的基本思想是：把一个复杂的问题分解为各个组成因素，并将这些因素按支配关系分组，从而形成一个有序的递阶层次结构。通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性，然后综合人的判断，从而确定决策各个因素相对重要性的总排序。层次分析法的出现，给决策者解决那些难以定量描述的决策问题，带来了极大的方便，这种特性使得它的应用几乎涉及任何科学领域。

1.4小结

本章主要讲述了本文的研究背景及意义，通过介绍全国汽车保有量和全国天然气汽车保有量，从而大概推论出燃油汽车与天然气汽车数量上的巨大差距。同时也进行了研究现状的简单分析，也对武汉市的现实情况有一定的概括。最后谈到了论文主要会用到的研究方法，为之后的研究提供理论思路。

第2章 燃油汽车的劣势与不足

2.1环保性

燃油汽车是指以燃油即柴油和汽油作为燃料提供动力的汽车。燃油汽车的尾气是指燃油燃烧时时产生的废气，而其废气中含有上百种不同的化合物，其中的污染物具体有：固体的悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物、硫氧化合物及铅等。同时尾气中的二氧化硫有强烈的刺激气味，极易导致“酸雨”的产生，从而造成土壤和水源酸化，影响植物的生长和污染水源。

“燃油-天然气”双燃料汽车是指具有两套燃料供给系统，其中有一套供给天然气，另一套则供给燃油。两套燃料供给系统，按预定的配比向燃烧室供给燃料，在缸内混合燃烧的汽车。但在市面上，大部分的“燃油-天然气”双燃料汽车都会因为经济性的考量，而单独使用天然气作为燃料。与燃油相比，天然气必然是一种清洁的能源，其主要成分是甲烷。甲烷燃烧，主要生成物为水和二氧化碳。经过实验证明，双燃料汽车的改造对降低碳氢化合物、碳氧化合物确实有非常好的效果，与汽油车相比，压缩天然气汽车可使一氧化碳的排放量减少97%，二氧化碳减少24%，二氧化硫减少90%，碳氢化合物减少72%，氮氧化物减少39%，噪音减少40%^[18]。

对比可知，燃油汽车对环境的污染比天然气汽车对环境的污染严重很多。比如对人体来说有毒的一氧化碳排放量减少了97%，这是一个明显的差距。其他的各种污染物也有减少，这对生活在城市里，因为汽车尾气患上各种各样呼吸道疾病的人来说，无疑是一个好消息。当未来天然气汽车的保有量变得越来越多，积少成多，就一定会对当地环境产生更多的正面积极影响。