LNG重卡減碳比較研究

摘要：隨著《格拉斯哥氣候大會》的落幕，各國都承受氣候治理的壓力，不約而同地選擇了天然氣作為首要的減碳工具，在碳達峰的歐美，交通能源的碳排放逆市上揚，才有了LNG減碳之爭。通過歐盟論碳的結(jié)論分析，深入探討替代能源的參數(shù)，指出歐美的碳達峰之路不可復制，對電動車與氫燃料車的應用研發(fā)進行點評，明確目前的技術與市場的成熟度尚不足以支持長距離重卡運輸?shù)男枨螅岢鲋袊歼_峰過程中應加大LNG在交通能源中的應用，不僅可以實現(xiàn)交通能源的減碳，而且能夠為可再生能源的大規(guī)模應用贏得時間，是不可多得的過渡能源，LNG重卡也將成為減碳的主力軍，為發(fā)展中國家的碳達峰引路。同時指出，LNG重卡行業(yè)面臨嚴重威脅，LNG價格漲跌無序，亟需政策加持，要求將LNG與柴油價格掛鉤聯(lián)動，穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)利益相關者的信心，鼓勵LNG產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

關鍵詞：碳達峰;能源;重卡;減碳

中圖分類號：U469.75 收稿日期：2022-06-02

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.09.001

1 LNG減碳之爭

天然氣是不是減碳，本不應該有爭論，理論數(shù)據(jù)與各國的實踐均有定論，歐美各國減碳主力能源就是天然氣，北京的藍天也有天然氣的功勞（北京天然氣一次能源占比37%）。世界銀行發(fā)布報告《LNG在向低碳和零碳航運過渡中的作用》，認為LNG作為船用過渡燃料的作用有限，到2030年它可能會占到船用燃料市場的10%，最多將占40%的市場份額。對LNG作為船用燃料的需求可能會在2050年左右結(jié)束[1]。

歐盟在經(jīng)歷2021年的能源危機之后，重新審議了減碳與可持續(xù)發(fā)展的議題，盡管天然氣不是實現(xiàn)凈零目標的理想選擇，委員會還是認為在未來向可再生能源時代轉(zhuǎn)型期間，天然氣和核能還能夠發(fā)揮一定的作用。因此，歐盟委員會宣布，將核電和天然氣重新納入歐盟的“可持續(xù)融資類別”，歐盟將于2023年完成與此相關的立法[2]。自2022年俄烏沖突開啟，天然氣價格飆升，以事后的方式驗證了歐盟持續(xù)天然氣投資的決定正確。

中國政府《2030年前碳達峰行動方案》提出[3]：支持車船使用液化天然氣作為燃料;推動運輸工具裝備低碳轉(zhuǎn)型。積極擴大電力、氫能、天然氣、先進生物液體燃料等新能源、清潔能源在交通運輸領域應用;推動城市公共服務車輛電動化替代，推廣電力、氫燃料、液化天然氣動力重型貨運車輛;到2030年，當年新增新能源、清潔能源動力的交通工具比例達到40%左右，陸路交通運輸石油消費力爭2030年前達到峰值。

綜合上述意見，各方對天然氣在2020-2050年間的作為過渡能源的認識是一致的，就是世界銀行也認為，在2050年之后才是進一步減碳改裝的時機，歐盟將在2023年立法確認。就全球而言，如圖1所示，美國的天然氣應用自2030年起進入衰退期，其余各國都處于成熟期。

對大多數(shù)國家而言可以形成兩點結(jié)論：a.肯定了天然氣綠色能源的地位，具備可持續(xù)融資的身份。b.明確天然氣為碳達峰的主力能源，是碳中和過程中不可或缺的配套能源，主力能源的身份要保持到2050年。中國更進一步明確在交通能源領域推廣新能源與液化天然氣重型貨運車輛與船舶的應用。

2 交通能源減碳路徑分析

根據(jù)英國官方的統(tǒng)計，交通領域是英國溫室氣體排放量占比最大的排放源，更是英國自1990年以來唯一溫室氣體排放量上升的領域。英國皇家工程院院士David Cebon等人發(fā)布的白皮書認為[5]：目前鋰電池的能量密度仍難解決長途卡車運輸?shù)奶寂欧艈栴}，大型電池增加了成本和重量，降低了車輛有效載荷能力，充電時間長，只可應用于城市內(nèi)短途運輸?shù)目ㄜ嚭拓涇?，不適合長途運輸;若采用炙手可熱的氫能，綠氫和藍氫的低碳效應明顯，不過能源轉(zhuǎn)換過程中的能量消耗非常大，且制氫和氫補給基礎設施的建設需投入大量資金;因此建議修建“英國電力高速公路系統(tǒng)”，沿著英國7 500 km的主要公路網(wǎng)建立架空接觸網(wǎng)為卡車充電。

無論是英國還是歐盟，對交通能源零排放的時間點均設置在2050年，對于重載汽車的零碳方案并無定論，英國交通部在一份聲明中表示[6]：“為期三年的電池電力和氫燃料電池技術的初步競爭即將啟動，將為制造商、能源供應商、車隊和基礎設施運營商發(fā)起公開賽，以在英國道路上展示他們的綠色技術。”

3 中國重卡替代能源比較分析

中國統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，交通運輸行業(yè)碳排放是僅次于工業(yè)、建筑領域的第三大碳排放源，全國機動車保有量逾3億輛，柴油車保有量約2 000萬輛，占比不到7%，2020年重卡保有量約為800萬輛。其中半掛牽引車銷量為83.49萬輛，占重卡銷量51.57%。柴油車NOx排放量超過汽車排放總量的80%，PM超過90%[7]。因此，從環(huán)保的角度，占比7%的柴油車是治污減排的重點。

以生態(tài)環(huán)境部為首的十一部委2019年發(fā)文《柴油貨車污染治理攻堅戰(zhàn)行動計劃》，掀開油品污染治理攻堅戰(zhàn)的序幕，2021年國務院發(fā)布《2030年前碳達峰行動計劃》，提出推動運輸工具裝備低碳轉(zhuǎn)型，推廣電力、氫燃料、液化天然氣動力重型貨運車輛。交通運輸部響應國務院、發(fā)改委的指導，將減碳重點落實在提升交通運輸領域能源利用效率、優(yōu)化交通運輸結(jié)構(gòu)、推廣節(jié)能低碳交通運輸裝備、引導綠色低碳出行四個方面。

中國工程院“碳達峰、碳中和戰(zhàn)略及路徑”項目組刊發(fā)《碳中和背景下中國碳達峰路徑分析》[8]，提出加速清潔燃料替代，力爭到2030年新能源乘用車銷量占比提高到40%以上，新能源商用車銷量占比達到10%，推動各級政府公務用車實現(xiàn)100%新能源替代。解構(gòu)2030年的交通能源的目標：（新能源+清潔能源）40%+傳統(tǒng)能源60%=100%。按照交通運輸部的計劃，其中乘用車新能源大概率實現(xiàn)100%替代（也有專家設定目標為90%）;商用車=新能源10%+清潔能源30%+傳統(tǒng)能源60%。只有如此，才能夠?qū)崿F(xiàn)碳排放強度比2020年下降9.5%的指標。表1所示為燃油車、燃氣車、純電動車、氫燃料電池車的相關參數(shù)列表對比分析。

中國的重卡市場已經(jīng)由增量市場轉(zhuǎn)化為存量市場，公路交通運輸量將隨著雙碳政策的實施逐漸縮減，其交通能源的低碳替代方案主要有燃氣化、電動化、氫能化三種。

氫能源概念的燃料電池車型參數(shù)表明，其距離市場成熟還需要相當長的時間。氫燃料的安全性堪憂，其爆炸極限：容積比為4%～74%，可燃爆的區(qū)域?qū)掃_70%，危險性極高，可以說“在有氫氣的場所，安全防爆是第一要求?！睔淙剂铣杀径?，僅在氫能源富集地區(qū)有較強經(jīng)濟性，如果在非富集區(qū)域，就會產(chǎn)生高昂的儲運成本;氫燃料電池重卡的購置成本約150萬/輛，商業(yè)化程度處于商業(yè)化初期，2021年氫燃料電池重卡銷售779輛;配套基礎設施合計有118個加氣站，屬稀缺資源，僅覆蓋示范城市試點區(qū)域。發(fā)改委與能源局聯(lián)合下發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》[9]對交通氫能源應用也是處于示范試點階段，其預定目標2025年燃料電池車保有量約5萬輛，可以理解為大多是乘用車，對氫能源重卡沒有預設當年度銷售目標?？傊瑲淠茉粗乜夹g進步的空間很大，10年后有望逐步替代化石能源車輛。

電動重卡的參數(shù)表明，安全性與高能量密度難以兼容，頻繁發(fā)生的電動車自燃事故已經(jīng)提出了警醒。電動車的低溫性能差，常規(guī)鋰電池在-20℃以下低溫環(huán)境無法充電，且里程損失可能超過30%;如果是重卡，重約3 t的電池充電時間可能會更長;牽引車整備質(zhì)量12 t，降低了整車的載質(zhì)量，長途運輸噸公里成本太高;電動重卡的應用領域，只適應于中短途運輸，在礦山、鋼廠、電廠、港口等固定線路場景采取換電模式應用，即可發(fā)揮電動重卡的優(yōu)勢，有效發(fā)揮電池廠商的積極性，優(yōu)勢互補彌合了充電的缺陷;在逾千億的電動車政策補貼推動下，2021年實現(xiàn)銷售萬輛的紀錄。電動重卡在渡過2022年政策補貼之后，我們拭目以待2023年的銷售。

4 不可或缺的LNG重卡

隨著人口的增加、交通基礎設施的改善，不論是在發(fā)達經(jīng)濟體還是發(fā)展中經(jīng)濟體，交通部門的能源使用量將繼續(xù)增加。國際道路聯(lián)盟（IRF）預計，到2050年，與交通運輸相關的能耗量比2016年將會增加21%～25%，石油作為交通領域主要能源的地位難以撼動。由此而言，為了更好地應對氣候治理的目標，各國的交通運輸部門需要減小對化石燃料的依賴度，逐步改變交通運輸部門的能源消費結(jié)構(gòu)[9]。

中國LNG重卡2020年年產(chǎn)量達到歷史新高的14.2萬輛，截至2021年底合計保有量約65萬輛，如果剔除LNG客車10余萬輛，如圖2所示，LNG重卡保有量56.4萬輛，牽引車銷售占LNG重卡的比例>90%。也就是說，LNG重卡對交通運輸?shù)闹饕暙I是通過適于長途運輸?shù)腖NG牽引車來實現(xiàn)的。其中2019年，我國天然氣重卡的市場份額為7.17%，2020年天然氣重卡的市場份額小幅上升為8.51%。我國LNG重卡的年銷售車輛和保有量多年來一直是全球第一，保有量為全世界LNG重卡的98%。

相對于燃油車而言，LNG重卡主要有三點優(yōu)勢：a.環(huán)保低碳;b.經(jīng)濟;c.低溫性能好。其中環(huán)保的效果得到印證，2019年我國發(fā)布執(zhí)行《重型柴油車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》（GB17691—2018）[10]，成功地解決了柴油污染問題。

相對于純電動重卡，LNG重卡主要優(yōu)勢有三：a.低溫性能好;b.出勤率高;c.載質(zhì)量大。尤其是電動重卡安全性與高能量密度難以兼容的矛盾，已經(jīng)制約了下一步的發(fā)展，難以形成替代關系，電動重卡只適應于中短途運輸，而LNG重卡適宜于中長途運輸，在應用領域處于互補關系。經(jīng)濟性方面，最佳的是燃油車，其次是燃氣車，電動重卡居末席。2022年是電動重卡補貼政策退坡的最后一年，最終結(jié)果還要看2023年的市場反應。主流預測2030年電動重卡車將達到10%的占比，樂觀的預計達15%。

相對于燃料電池重卡，LNG重卡主要優(yōu)勢就是“成熟”。燃料電池重卡適宜于中長途運輸，具備零碳運輸?shù)臐撡|(zhì)。所以說LNG重卡相對優(yōu)勢是“成熟”，不論技術或是市場，LNG重卡都已經(jīng)成熟，就減碳而言已經(jīng)具備替代燃油車的資格，作為交通能源的低碳替代者當仁不讓。而燃料電池重卡還需要相當長的時間來培育，按照“先立后破”的原則，在中國碳達峰的過程中燃料電池重卡尚處于“立”的過程當中，所做貢獻十分有限。

2030年碳達峰是中國政府的承諾，清潔能源車占比40%的目標是承諾的組成部分必須完成，《2030年前碳達峰行動計劃》明確提出了實現(xiàn)的路徑——“推廣電力、氫燃料、液化天然氣動力重型貨運車輛”。前文已經(jīng)分析，作為互補的電動重卡占比偏樂觀預測為12.5%，氫燃料電池重卡樂觀估計2.5%，還有25%需要清潔能源重卡來完成，主要還是需要依靠LNG重卡完成25%的任務。換句話說，就是在碳達峰（2030年前）的過程中，牽引車市場必須依靠LNG重卡，才能實現(xiàn)“當年新增新能源、清潔能源動力的交通工具比例達到40%左右”的目標。

5 天然氣重卡推動建議

5.1 市場波動，人心盼穩(wěn)

市場的變化總是不以人的意志為轉(zhuǎn)移，受國VI切換市場需求透支、疫情延續(xù)、公轉(zhuǎn)鐵持續(xù)推進等因素影響，2022年重卡行業(yè)整體新增需求減弱，國內(nèi)市場存量競爭加劇，競爭激烈程度上升。國內(nèi)商用車市場需求總量回落，市場競爭狀態(tài)已由增量競爭轉(zhuǎn)變?yōu)榇媪扛偁?。對比柴油重卡與LNG重卡近三年的銷量走勢可以發(fā)現(xiàn)，兩個細分市場的關聯(lián)度比較緊密，LNG重卡的獨立行情顯示自2020年4月開始銷量逐月下行，2021年8月至今處于筑底行情，說明利空將要出凈（圖3、圖4）。

LNG重卡的市場變化就不是寅吃卯糧那么簡單，而是在產(chǎn)業(yè)生存的紅線附近徘徊，占比已經(jīng)低于5%的枯榮線，一不小心將是整個產(chǎn)業(yè)的覆滅。主要原因有三點：a.大勢所趨，國民經(jīng)濟下滑，物流需求減少，2022年4月份中國物流業(yè)景氣指數(shù)為43.8%，較上月回落4.9個百分點[11]。b.行業(yè)變化，物流裝備“寅吃卯糧”在國VI切換之機爆發(fā)，重卡需求驟減，2022年4月重卡牽引車降幅達77%，連續(xù)9個月均銷量在3萬輛上下徘徊，LNG重卡也是“城門失火殃及池魚”。c.天然氣價格漲跌無序，人心不穩(wěn)。自2017年的LNG價格暴漲給行業(yè)沉重一擊之后，俄烏爭斗導致的世界能源危機更對LNG價格難以寄予希望，2022年5月LNG價格在7 000元/t左右徘徊，自生自滅的情緒蔓延，投資愿望低落。如圖5、圖6所示。

以LNG重卡為代表的LNG裝備產(chǎn)業(yè)的痛點就是不確定性增加，投資信心不足，逐漸滑向市場的邊緣，因此，亟需政策加持，才能走出困境健康成長。

5.2 疼點就是機遇，對癥施治方可挽救產(chǎn)業(yè)

LNG重卡作為物流裝備的子市場，其千億級相關產(chǎn)業(yè)的市場能量，僅僅由于對未來不確定性的增加就被市場邊緣化，確實有說不出的苦楚，在市場經(jīng)濟中沉浮本是物競天擇的自然選擇，而在碳達峰時代低碳燃料遭受漠視卻于理不合。關鍵是缺乏信心，動力不足。

國務院《2030年前碳達峰行動計劃》直接提出“推廣電力、氫燃料、液化天然氣動力重型貨運車輛”，不是無的放矢，而是對產(chǎn)業(yè)政策制定者們的提醒，需要落實在行動上，目前對于電動車與氫燃料車的相關政策已經(jīng)陸續(xù)出臺，對LNG的重卡的相關政策需要盡快頒布，以樹立對碳達峰計劃落實的信心。

LNG重卡源自市場，天生帶有環(huán)保低碳與經(jīng)濟的特性，除了幾個特殊的時段LNG的價格與柴油的價格出現(xiàn)倒掛之外，絕大部分的時間里LNG相對于柴油具有經(jīng)濟優(yōu)勢，只是“一朝被蛇咬十年怕井繩”，投資者對市場信心缺失的關鍵是缺乏穩(wěn)定的預期，只需要表達出政策對低碳經(jīng)濟健康成長的重視及時溫度市場的良藥。因此建議對作為交通燃料的LNG保供保價，將車用LNG與柴油價格綁定，設定1：0.8的比值上限，使從業(yè)者可以得到正常經(jīng)營不會虧損的預期，業(yè)界就會恢復對LNG產(chǎn)業(yè)健康成長的信心，無論是LNG貿(mào)易、存儲與應用各環(huán)節(jié)，還是LNG物流裝備、重卡、集裝箱，都將因此而信心大增，既有利于減碳，又有利于民生，利國利民。

5.3 立法規(guī)范，利國利民

依法治國，全球皆然，能源領域也不例外。處于征求意見之中的《中華人民共和國能源法》將發(fā)揮統(tǒng)領和協(xié)調(diào)功能，較好地體現(xiàn)出適應未來低碳經(jīng)濟的前瞻性，在《中華人民共和國能源法》征求意見稿第四十一條[天然氣利用]中明確：“國務院能源主管部門會同國務院有關部門采取措施，積極合理發(fā)展天然氣，優(yōu)化天然氣利用結(jié)構(gòu)，提高天然氣在一次能源消費中的比重?！盵14]對于如何實現(xiàn)此目標，就需要在下一級法規(guī)文件中落實，本文建議就是以此為目標，開展《天然氣法》的立法籌備。

在《天然氣法》立法之前，希望國家有關部門參照國家發(fā)展改革委2016年發(fā)布《關于進一步完善成品油價格形成機制的通知（發(fā)改價格[2013]624 號）》文本，出臺《關于柴油與車用LNG價格聯(lián)動機制的通知》，將油氣價格的比值限定在1：0.8以下，不僅能夠促進LNG產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展，更有利于在國民經(jīng)濟復蘇狀態(tài)下的減碳大業(yè)：一是基于LNG低碳環(huán)保的特性，將有利于交通能源碳達峰的落實;二是油氣價格聯(lián)動產(chǎn)生穩(wěn)定收益的期望，有利于LNG產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展;三是產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將刺激天然氣行業(yè)就業(yè)的增加;四是LNG產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴張，將為國民經(jīng)濟增加GDP;五是LNG在交通能源成功減碳的示范，將有利于復制到海外，為全球減碳大業(yè)作出貢獻。

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作者簡介：

蔣春輝，男，1962年生，高級工程師，研究方向為低碳能源及其物流裝備、深冷介質(zhì)裝備及其冷能利用。