一、引言
青岛市10654平方公里土地，800多万人口，年工业总产值达到3000多亿元，为我国东部沿海重要的经济中心、港口城市和旅游胜地，是中国环境状况最好的城市之一，是山东省和沿黄河流域对外开放和经济发展的龙头。
青岛市经济发展迅速，汽车保有量每年都以两位百分数的速度增加，道路结构复杂、容量不足，许多干道堵车现象严重，车辆速度低，经常处于加减速和怠速状态，尾气排放对环境造成的污染日益凸现，放之任之无疑会影响可持续发展，因此，政府对城市综合交通进行了近期与远景规划；2006年全市环境保护投资达66.46亿元；全市大范围淘汰燃煤锅炉达2826台，烟尘控制区覆盖率达100%；对130余条线路的3600余辆公交车进行抽检，查处超标公交车1000余辆次，开展公交车“冒黑烟”治理技术研发工作，使市区汽车尾气综合达标率为84.59%；并重点立项，实行“青岛市清洁汽车行动计划”；等等。青岛市清洁汽车主要是代用燃料汽车，代用燃料有液化石油气（LPG）、压缩天然气（CNG），CNG汽车推广应用是青岛市清洁汽车行动的核心。
对青岛市CNG汽车的效益调查分析可为今后环境保护及法规制订提供必要依据[1]。
二、青岛市CNG汽车能源替代效益
石油短缺和生态恶化是21世纪人类面临的主要问题，据研究资料显示，世界已探明的石油储量，按现在的消费速度只能支撑43年，而天然气预计可以开采200年以上。近20年来，世界天然气需求持续稳定增长，平均增长率保持在2%，未来十年内，全世界天然气消费增长率将保持3.9%，中国对天然气需求的增长每年将保持在15%以上，2010年将达到1000亿立方米以上。天然气在世界能源结构中的比重将超过石油。天然气汽车以低排放、抑制温室效应和摆脱对石油的依赖这3大特性，正在世界范围内普及和推广，截止2006年2月，全世界共有486万辆天然气汽车，天然气汽车是21世纪汽车工业发展的一个重要方向。中国使用压缩天然气的汽车到2006年底约有19.486万辆，主要分布在四川、陕西等西部地区，可以预见，随着国内其它城市供气系统和全国范围内加气站网络建设的完善，天然气汽车必将大力推广，天然气企业和天然气汽车行业的市场空间极为广阔[2～4]。
目前青岛市能源消费结构极不合理。一次能源消费中，原煤仍旧占有绝对比重，2002年为816.7万吨， 2006年为1116.34万吨，平均增长率为8.13%。原油消费2002年为339.3万吨，2006年为588.91万吨，平均增长率为14.78%。输入电力2002年为41.10亿千瓦时，2006年为149.06亿千瓦时，平均增长率为38.02％。以煤为主的能源结构不仅导致了较高的环境污染，而且在一定程度上妨碍了产业结构的调整。能源消费结构调整趋向于增加电力输入和使用LPG、CNG等清洁替代能源[5]。
LPG由于随着油价不断上涨，用户越来越少，目前青岛市LPG加气站由2004年的17座变为目前的5座，LPG出租车全市不足300辆，且数目逐渐减少，文中对LPG汽车的效益不予考虑。开展清洁汽车行动后CNG加气站与CNG清洁汽车迅速增加，目前青岛市CNG加气站3座，在建2座，估计07年底可以建成4座。青岛市CNG出租车和公交车天然气用量多于20000 Nm3/天，总共有CNG车314辆，其中CNG客车308辆，CNG出租车6辆，估计07年底CNG出租车将达到400辆。青岛市客车总计4418辆，出租车总计9072辆。客车燃油的替代率达到7%，出租车燃油替代率07年底可达到4.4%。总之，CNG车辆对青岛市能源结构的影响已小有成效，但清洁汽车能源替代率依然偏低。
三、青岛市CNG汽车环境效益
汽车对环境的污染有尾气排放、噪音和电磁辐射等，这里主要考虑前者。汽车排放的主要污染物是CO、HC、NOX、CO2、SO2及PM等。过去学术界不将CO2列为污染物，近几年来因温室效应把CO2纳入污染之列，最近有报道称，每辆汽车平均每年生产CO2约5500吨，目前大气中CO2比100年前增加30%。
截至2007年8月青岛市机动车达到1310220辆，其中汽车592738辆、摩托车705932辆、挂车11310辆、其它240辆。青岛市汽车尾气的达标率情况如表1所示，总势逐年提高，但改进余地仍然很大，大约需要对72551辆机动车进行改造和检修，将部分机动车改为CNG汽车是一条行之有效的途径。
表1 青岛市汽车尾气达标率情况统计
年份
2001
2002
2003
2004
2005
2006
达标率/%
82.96
85.61
82.55
84.59
85.67
87.76
天然气燃烧主要生成物为二氧化碳和水，产生的温室效应只有煤炭的1/2，是油的2/3。天然气汽车是一种理想的低污染车，与汽油车相比，它的尾气排放中CO减少87%,HC减少67%，NOX减少39%，SO2 减少80%，CO2减少23%，微粒排放可减少41%，铅化物减少100%。具有的缺陷是动力性相比汽油车而言下降20%，供气体系建设有难度，贮气瓶占用空间大，携带不便[6～7]。
目前青岛市CNG汽车都是由汽油车改造而成，结构与性能的匹配很难最佳。另外，在城市商业区，汽车怠速工况时间一般在16%以上，高的达33%；加减速工况时间一般在50%以上；匀速工况时间约为25%，平均车速在20km/h以下，怠速工况、加减速工况的比例高达75%，而加速及怠速工况的排放是中等匀速工况的2～3倍。所以车辆的平均排放因子较高，抽样检测结果示于表2。汽油车HC、CO与NOX的排放因子分别为11.52g？km-1、86.62g？km-1、9.78g？km-1；CNG汽车HC、CO与NOX的排放因子分别为3.61g？km-1、11.10g？km-1、5.80g？km-1。
表2 汽油车与CNG汽车排放因子
排放物
HC/(g？km-1)
CO/(g？km-1)
NOX/(g？km-1)
汽油车
11.52
86.62
9.78
CNG车
3.61
11.10
5.80
通过调查，青岛市的公交车（含6辆CNG出租车）每天行驶里程约320km（出租车约为480km），汽油车与CNG车年排放量及比较结果如表3所示，可见，CNG汽车年排放HC减少292.02T，年排放CO减少2769.48T，年排放NOX减少216.66T。再虑及其它排放物的减少，具有不可估量的环境效益。
表3 汽油车与CNG车年排放物总量比较
排放物
HC
CO
NOX
汽油车/[T/(辆.年)]
1.35
10.12
1.14
CNG车/[T/(辆.年)]
0.42
1.30
0.68
单车排放减少[T/(辆.年)]
0.93
8.82
0.69
总排放减少(T/年)
292.02
2769.48
216.66
四、青岛市CNG汽车经济效益及社会效益
经济效益主要考虑燃气销售利润、CNG车辆燃料节省费用2个部分。青岛市没有自己的天然气资源，也没有自己的燃气母公司，天然气分别从东营孤岛、张店中油、临淄诚意及蓝村和龙口等地购进，致使天然气成本偏高（如表4所示）。
表4 青岛市天然气成本
气源地
采购价格/(元.L-1)
往返里程/km
燃料费平摊/元
高速路费平摊/元
驾驶员 补贴/元
总成本/元
东营孤岛
1.86
730
0.446
0.275
0.03
2.611
张店中油
2.00
520
0.317
0.195
0.03
2.542
临淄诚意
2.00
480
0.297
0.179
0.03
2.506
蓝村
2.51
105
0.064
0.000
0.006
2.579
龙口
2.20
420
0.247
0.030
0.03
2.510
目前青岛市天然气销售价为3.45元/Nm3，加气站每天售气2.08万Nm3，年售气759.2万Nm3，年总成本1935.96万元，年利润为683.28万元。
汽油机客车改装为CNG汽车增加的成本约15700元。汽油的价格为4.93元/L（93#），百公里油耗约22L。CNG车百公里气耗约21Nm3，每天行驶里程约320km。CNG汽车相比汽油车增加的成本在行驶4.36万公里后可完全回收。
青岛CNG汽车具有明显的社会效益：
（1）优化了青岛市的能源消耗结构，利于青岛市的可持续发展；
（2）CNG加气站服务和CNG汽车改装的从业人员达到27人，估计年底将有较大增加；
（3）汽车排放大幅度降低，环境污染对人身体损害减小，提高了人们的生活质量；
（4）是2008年“科技奥运、绿色奥运”的重要组成部分，提升了青岛市的形象，促进了青岛市旅游业的发展。
五、总结
青岛市CNG汽车目前已实现客车燃油替代率7%，07年底将实现出租车燃油替代率4.4%，改善了青岛市能源耗费结构。CNG汽车相比原汽油车年排放HC、、CO及NOX等明显减少，降低了汽车尾气排放对大气环境的污染。虽然青岛市CNG成本较高，售价较高（是重庆等城市的2倍），加气站运行效益及汽车燃料费用的减少仍相当可观。CNG汽车在青岛市形象提升、人员就业等方面也具有重要社会效益。青岛市CNG汽车及加气站的数量太少、气源的成本太高限定了其效益规模，这是今后要解决的主要问题。
参考文献
[1] 王丰元,解维亮,孙刚,宋年秀.青岛市城市交通需求管理策略研究[J].青岛建筑工程学院学报,2005,26(2):67-70,77.
[2] 翟殿清,蒋再洁,许铁磊. 不同类型机动车排放污染物对空气污染情况分析[J].天津科技,2007,34(1): 44-46
[3] 郭淑霞,于雷,宋国华.重型柴油车实测排放因子和MOBILE6预测值的对比分析[J]. 安全与环境工程,2007,14(2):17-21.
[4] 毕晔,葛蕴珊,韩秀坤. 基于MOBILE6.2的北京市出租车排放污染物分析[J]. 安全与环境学报,2007,7(2):61-64.
[5] 邓玉勇,王小瑞.青岛可持续发展的能源战略与政策[J]. 青岛科技大学学报,2005,21(3):25-28.
[6] 刘成伦,杜娴. 重庆市机动车尾气对大气环境的影响分析及减缓措施环境污染与防治[J]. 2005,27(7):523-526.
[7] 宋翔宇,谢绍东. 中国机动车排放清单的建立[J]. 环境科学, 2006,27(6):1041-1045.
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