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天然氣被壓縮到200年MPa高壓天然氣稱為壓縮天然氣(CNG),CNG儲(chǔ)存在高壓鋼瓶中,汽車被稱為燃料CNG汽車;天然氣經(jīng)過(guò)超低溫深冷至-162℃形成的液態(tài)天然氣稱為液化天然氣(LNG),LNG儲(chǔ)存在低溫儲(chǔ)罐中,汽車被稱為燃料LNG汽車。加工天然氣CNG、LNG不同的過(guò)程和不同的存在形式CNG、LNG加注、儲(chǔ)存和供應(yīng)系統(tǒng)帶來(lái)了一定的差異,但最終天然氣通過(guò)調(diào)壓閥調(diào)壓到0.15MPa燃燒汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。
1.技術(shù)成熟度比較
1.1 CNG利用歷史長(zhǎng)
1988年,中國(guó)建成了第一個(gè)CNG截至2006年底,我國(guó)已建成730多個(gè)天然氣汽車加氣站,改裝CNG近20萬(wàn)輛汽車。隨著合肥、南京、武漢、長(zhǎng)沙等多條國(guó)家天然氣管道的鋪設(shè),西氣東輸、川氣東輸CNG汽車正在大規(guī)模發(fā)展,CNG加氣站和CNG環(huán)保車在全國(guó)爆發(fā)式增長(zhǎng)。而第 0.15MPa 0.15MPa 20MPa 0.45MPa CNG鋼瓶組 調(diào)壓閥組減壓 LNG儲(chǔ)罐 氣化器 (LNG變CNG一個(gè)LNG汽車加氣站于2002年12月在北京建成。經(jīng)過(guò)兩年的發(fā)展,目前在全國(guó)范圍內(nèi)LNG汽車不到700輛,仍處于試驗(yàn)階段。
1.2建站模式
CNG汽車加氣站主要有兩種形式:標(biāo)準(zhǔn)站和子母站。標(biāo)準(zhǔn)站建在城市中高壓管網(wǎng)一端,操作方便;CNG子站建在離母站幾十公里范圍內(nèi),氣源有保障,可靈活布站。
LNG建站類似于CNG以子母站的形式,LNG加氣站一般遠(yuǎn)離母站LNG液化廠,LNG目前,液體罐車只能從數(shù)千公里外通過(guò)氣源LNG液化廠公路運(yùn)輸LNG加氣站為汽車加氣,導(dǎo)致氣源安全保障極差。
1.3建站設(shè)備
CNG壓縮機(jī)、自動(dòng)售氣機(jī)、儲(chǔ)氣瓶等相關(guān)設(shè)備本地化,達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,完全滿足行業(yè)需求。LNG低溫設(shè)備制造商較少,技術(shù)不成熟,LNG國(guó)外需要引進(jìn)低溫泵、閥門、自動(dòng)售氣機(jī)等。
1.4建站用地
CNG加氣工藝比LNG復(fù)雜,生產(chǎn)設(shè)備多,占地面積大,一般LNG加氣站用地約1000~15000m2,而CNG加氣站用地面積約1000~3000m2。
1.5建站投資
CNG加氣站工藝較多LNG復(fù)雜,設(shè)備多。初步估計(jì)。CNG加氣標(biāo)準(zhǔn)站投資約600萬(wàn)元/座,LNG加氣站投資約500萬(wàn)元/座(考慮進(jìn)口設(shè)備成熟)。如果考慮土地價(jià)格,CNG建站投資更高。
1.6氣源運(yùn)輸
LNG新疆廣匯工廠建在偏遠(yuǎn)氣田附近LNG為例,LNG工廠離江約4000公里,只能通過(guò)公路運(yùn)輸。LNG例如,氣源運(yùn)輸有以下缺點(diǎn):
1)運(yùn)輸里程長(zhǎng),運(yùn)輸時(shí)間三天三夜,氣源連續(xù)保障差;
2)地域跨越大,氣候復(fù)雜,特別是夏季暴雨和冬季雨雪天氣可能導(dǎo)致交通中斷;
3)司機(jī)長(zhǎng)時(shí)間行駛?cè)菀灼冢?LNG車輛長(zhǎng)途運(yùn)輸長(zhǎng)途運(yùn)輸事故;
4)運(yùn)輸槽車每車運(yùn)輸量?jī)H為2.天然氣5萬(wàn)立方米,不適用于天然氣日需求量大的加氣站行業(yè);
5)數(shù)千公里的道路使運(yùn)輸成本高昂。
因此,遠(yuǎn)距離運(yùn)輸槽車LNG氣源,導(dǎo)致運(yùn)費(fèi)高,氣源保障極差,極有可能導(dǎo)致用戶用氣中斷。CNG標(biāo)準(zhǔn)站可建在城市中、高壓天然氣管道區(qū)現(xiàn)當(dāng)?shù)厝?,具有方便、安全、氣源充足的特點(diǎn)。CNG母站一般建在郊區(qū),可以通過(guò)槽車快速運(yùn)輸?shù)阶诱炯s幾十公里。
1.7儲(chǔ)氣系統(tǒng)
LNG儲(chǔ)存在中壓低溫鋼瓶中,CNG高壓常溫鋼瓶的儲(chǔ)存方式如下:
1)LNG單位體積能量密度大。相同體積LNG車用儲(chǔ)罐裝載的天然氣是CNG儲(chǔ)氣瓶的3倍左右,所以LNG汽車能滿足長(zhǎng)途行駛的需要。
2)加注相同體積的LNG時(shí)間僅為CNG不到兩分之一。
3)LNG儲(chǔ)存壓力為1.6MPa,CNG儲(chǔ)存壓力大于LNG,達(dá)到20MPa。LNG優(yōu)于液體儲(chǔ)存CNG氣態(tài)儲(chǔ)存,但目前CNG汽車發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟,CNG儲(chǔ)氣系統(tǒng)完全可以滿足城市駕駛車輛的需求。公交車更大消耗52立方米,更大日行駛300公里,日消耗162立方米。低溫270升(158公斤)LNG鋼瓶或6個(gè)130升CNG鋼瓶組(6個(gè)纏繞瓶重552公斤,6個(gè)普通鋼瓶重996公斤)能滿足一天的駕駛需要,CNG鋼瓶組要比LNG鋼瓶重400~850公斤。
LNG液體儲(chǔ)存也有不利影響。LNG在長(zhǎng)期儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中,液體會(huì)分層(組分密度不同)或漏熱,產(chǎn)生蒸發(fā)氣體。目前,由于城市民用管網(wǎng)無(wú)法回收或再液化經(jīng)濟(jì)性差,采取了直接排空到大氣的措施,造成公交車氣量浪費(fèi),氣耗增加。
1.8儲(chǔ)氣瓶檢查
LNG鋼瓶和CNG鋼瓶都是壓力容器,需要定期檢查。按10年內(nèi)檢查3次,每個(gè)鋼瓶檢查費(fèi)100元計(jì)算,CNG考慮安裝6個(gè)鋼瓶,LNG考慮安裝鋼瓶,CNG汽車比LNG汽車每年增加鋼瓶檢驗(yàn)費(fèi)150元。
1.9 加氣時(shí)間
CNG加注時(shí)間長(zhǎng),公交車滿10分鐘左右;而且LNG公共汽車大約需要4分鐘。如果汽車加氣時(shí)間比較集中,往往會(huì)出現(xiàn)排隊(duì)等候的現(xiàn)象。通過(guò)增加汽車儲(chǔ)氣瓶受氣管的通徑、增加自動(dòng)售氣機(jī)的數(shù)量、在夜班設(shè)置專人加氣等氣等方式來(lái)解決。
2.安全比較
CNG、LNG均為中高壓、易燃易爆危險(xiǎn)品,LNG存儲(chǔ)壓力達(dá)到1.6MPa,造成的傷害也是致命的。只有按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)車站、生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用的每個(gè)環(huán)節(jié),才能保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。
2.1 CNG保證相關(guān)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和安全
CNG汽車使用的配件要求很高,國(guó)家針對(duì)CNG汽車頒布系列強(qiáng)制性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),如:《SY0092-98汽車壓縮天然氣加氣站設(shè)計(jì)規(guī)范《GB 18047-2000 車輛壓縮天然氣《GBT19240-2003壓縮天然氣汽車專用裝置安裝要求《GB 17258-1998汽車壓縮天然氣瓶《GB/T 19533-2004 定期檢查和評(píng)估汽車壓縮天然氣瓶,《SY/T6499-2000泄壓裝置檢測(cè)等,涵蓋加氣站設(shè)計(jì)、儲(chǔ)氣瓶生產(chǎn)、改裝部件制造、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)上考慮了嚴(yán)密的安全保障措施。在設(shè)計(jì)中考慮了嚴(yán)格的安全措施。對(duì)于高壓系統(tǒng)使用的零件,安全系數(shù)為1.5~4以上,安全閥安裝在減壓調(diào)節(jié)器和儲(chǔ)氣瓶上,控制系統(tǒng)中安裝緊急斷氣裝置,確保安全裝置在超壓或氣體泄漏時(shí)緊急切斷,確保安全。
儲(chǔ)氣瓶出廠前應(yīng)進(jìn)行特殊檢查。氣瓶定期檢查后,需充氣進(jìn)行火災(zāi)、爆炸、墜落、槍擊等試驗(yàn),合格后方可出廠使用。事實(shí)證明,幾十年來(lái),壓縮天然氣汽車在中外發(fā)展中非常安全可靠。
2.2 LNG相關(guān)技術(shù)正在逐步實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化
LNG國(guó)內(nèi)正積極準(zhǔn)備建立高壓、低溫、易燃危險(xiǎn)品LNG建站、加注等標(biāo)準(zhǔn),確保系統(tǒng)安全。
雖然CNG壓力高達(dá)20MPa,比LNG高,但車用CNG只要遵守標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)施工,按照制度操作,就形成了完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,CNG汽車安全完全有保障。 終上分析,CNG汽車領(lǐng)域的相關(guān)利用技術(shù)應(yīng)該成熟LNG,推廣國(guó)內(nèi)應(yīng)用比例LNG普及。但LNG儲(chǔ)存優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯:LNG加氣站占地面積小,投資較?。皇⒀b公交車輛一天行駛所需燃料,LNG儲(chǔ)罐更小更輕;LNG加注較CNG快捷。因此,在技術(shù)和安全方面,CNG或LNG可滿足城市公交系統(tǒng)車輛的需求,選擇浙江省公交系統(tǒng)CNG或者LNG燃料應(yīng)根據(jù)我省氣源和兩種燃料的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較。
3、氣源比較
3.1 LNG氣源極其有限
國(guó)內(nèi)自建LNG項(xiàng)目有日處理15萬(wàn)立方米天然氣的河南中原油田L(fēng)NG項(xiàng)目;日處理150萬(wàn)立方米天然氣的新疆廣匯吐哈油田L(fēng)NG項(xiàng)目,主供華中、華南市場(chǎng);日處理15萬(wàn)立方米天然氣的海南福山油田L(fēng)NG項(xiàng)目,主供海南省內(nèi)市場(chǎng);日處理15萬(wàn)立方米天然氣的廣西北海LNG項(xiàng)目,供北海、桂林、貴港等地城市燃?xì)?。?guó)家發(fā)改委于2007年8月30日出臺(tái)了《天然氣利用政策》,禁止以大、中型氣田所產(chǎn)天然氣為原料建設(shè)LNG項(xiàng)目,國(guó)內(nèi)自產(chǎn)LNG氣源受到了嚴(yán)格的限制。
國(guó)外引進(jìn)方面僅廣東與澳大利亞于02年簽訂了較低價(jià)格的LNG供應(yīng)協(xié)議,06年開始正式引進(jìn)供應(yīng)廣東市場(chǎng)。近期來(lái),國(guó)際LNG價(jià)格大幅上漲,目前國(guó)內(nèi)眾多進(jìn)口LNG項(xiàng)目包括浙江項(xiàng)目因價(jià)格等原因,項(xiàng)目已擱淺。
可見(jiàn),國(guó)家禁止了新建LNG項(xiàng)目,自產(chǎn)LNG氣源極其有限,國(guó)際LNG價(jià)格一路走高,進(jìn)口LNG項(xiàng)目又遙遙無(wú)期。現(xiàn)目前嚴(yán)重匱缺的LNG氣源,從源頭上制約了LNG汽車難以規(guī)模發(fā)展。
3.2 CNG氣源充足,保障供應(yīng)
2006年,全國(guó)累計(jì)探明天然氣可采儲(chǔ)量為3.84萬(wàn)億立方米,剩余天然氣可采儲(chǔ)量約為3.09萬(wàn)億立方米,全年天然氣工業(yè)產(chǎn)量為585.53億立方米。根據(jù)國(guó)家的規(guī)劃,到2010年,我國(guó)的天然氣骨干管網(wǎng)將由現(xiàn)在的2.8萬(wàn)公里發(fā)展到4.4萬(wàn)公里,基本形成覆蓋全國(guó)的骨干管網(wǎng)格局,達(dá)到西氣東輸、川氣東送、北氣南下、海氣登陸、就近供應(yīng)的天然氣供應(yīng)目標(biāo)。
結(jié)合國(guó)家的骨干輸氣管網(wǎng),我省將建成杭湖線、杭甬線、杭嘉線、甬臺(tái)溫線、杭金衢線等省級(jí)主干管網(wǎng),接納西氣、東海氣、川氣、西氣東輸二線等多種氣源,預(yù)計(jì)2010年我省將形成四氣一環(huán)網(wǎng)的有利用氣格局。杭州建成省天然氣主干管網(wǎng)的樞紐中心,四種氣源在此可以相互調(diào)配,可有效的保證氣量供應(yīng)和氣源安全。預(yù)計(jì)2010年浙江省可利用天然氣資源為40億立方米,2020年可利用天然氣資源為124億立方米。
《天然氣利用政策》,將車用天然氣列為城市燃?xì)庑再|(zhì),屬于優(yōu)先類用戶,故CNG氣源可獲得政策上的優(yōu)先支持。
4、價(jià)格比較
天然氣氣源價(jià)格上漲時(shí),對(duì)LNG和CNG價(jià)格影響是一致的,故以當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行價(jià)格比較的結(jié)果同樣適合將來(lái)。
4.1 LNG價(jià)格
LNG價(jià)格昂貴,一是LNG生產(chǎn)成本非常高,天然氣通過(guò)深度冷卻到-162℃時(shí),液化為液體(LNG),此深冷過(guò)程要比生產(chǎn)相當(dāng)規(guī)模的CNG能耗高一倍左右。二是國(guó)內(nèi)LNG液化工廠偏遠(yuǎn),一般采取陸地長(zhǎng)途運(yùn)輸,而CNG采用的是管道運(yùn)輸過(guò)來(lái)的天然氣,LNG的運(yùn)輸價(jià)格遠(yuǎn)高于CNG。三是國(guó)際LNG一般隨國(guó)際原油價(jià)格波動(dòng),原油價(jià)格長(zhǎng)期看漲,勢(shì)必推升LNG到岸價(jià)格,近期國(guó)際LNG有大幅度的攀升,這也是導(dǎo)致國(guó)內(nèi)幾大LNG接收站項(xiàng)目推延的主要原因。就浙江現(xiàn)實(shí)來(lái)看,今年11月份新疆LNG到浙江價(jià)格為5652元/噸,每噸約1400立方計(jì),折合每方價(jià)格4.03元,加上LNG加氣站經(jīng)營(yíng)成本,預(yù)測(cè)車輛最終得到的LNG燃料價(jià)格為4.5元/立方米左右。
4.2 CNG價(jià)格
目前我省利用的管道天然氣為西氣、東氣以及正在實(shí)施的川氣,管道天然氣輸?shù)秸憬苛⒎絻r(jià)格不到2.2元,即使CNG加氣站投資大、經(jīng)營(yíng)成本高,預(yù)測(cè)車輛最終得到的CNG燃料價(jià)格也僅為3.7元/立方米左右。
4.3 CNG相比LNG給公交車增加的運(yùn)行成本
1)設(shè)置專人加氣增加的費(fèi)用:為避免公交車加氣時(shí)間長(zhǎng)、加氣排隊(duì)給司機(jī)增加的額外負(fù)擔(dān),晚班設(shè)專人為公交車輛集中加氣。以杭州公交車為例,按百公里耗氣52立方米、日均行駛220km,年行駛360天計(jì)算,年耗氣量=52×2.2×360=41184Nm3。加注114.4立方米天然氣,CNG汽車按10分鐘,LNG汽車按4分鐘考慮(計(jì)算中按0分鐘考慮)。
每個(gè)CNG加氣站考慮為130輛公交車加氣設(shè)計(jì),建設(shè)6臺(tái)雙槍加氣機(jī)計(jì)12支加氣槍。則加注130輛CNG公交車比LNG公交車增加的工時(shí)=130×(10-0)÷60=22小時(shí)。按每小時(shí)30元支付工資,需要660元。由此計(jì)算專人加氣給每方氣增加的成本=660÷(52×2.2×130)=0.044元。
2)儲(chǔ)氣瓶檢驗(yàn)費(fèi):CNG汽車比LNG汽車每車每年增加鋼瓶檢驗(yàn)費(fèi)用150元。由此計(jì)算出鋼瓶年檢給每方氣增加的成本=150÷41184=0.004元。 CNG汽車比LNG汽車日常運(yùn)行成本高出不到5分錢,相比之下,CNG做汽車燃料經(jīng)濟(jì)性大大優(yōu)于LNG。
CNG、LNG、LPG汽車比較列表 | |||||
項(xiàng)目 | CNG | LNG | LPG | 93汽油 | 0柴油 |
氣源保障 | 好 | 極差 | 較好 | ||
減排效果 | 好 | 好 | 較好 | ||
氣價(jià)格穩(wěn)定性 | 穩(wěn)定 | 不穩(wěn)定 | 不穩(wěn)定 | ||
單價(jià) | 3.7元/Nm3 | 4.5元/Nm3 | 3.75元/L | 5.12 | 5.12 |
出租車百公里燃料消耗 | 10Nm3 | 9.5Nm3 | 12.5L | 10L | 8L |
出租車百公里燃料費(fèi)(元) | 37 | 42.75 | 42.5 | 51.2 | 40.96 |
公交車百公里燃料消耗 | 52 | 50 | 65 | 52 | 40 |
公交車百公里燃料費(fèi)(元) | 192.4 | 225 | 243.75 | 266.24 | 204.8 |
壓力(MPa) | 20 | 1.6 | 0.1 | ||
技術(shù)成熟度 | 成熟 | 試驗(yàn)階段 | 成熟 | ||
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) | 完善 | 尚未建立 | 完善 | ||
加氣站設(shè)備 | 國(guó)產(chǎn)良好 | 部分國(guó)外引進(jìn) | 國(guó)產(chǎn)良好 | ||
國(guó)內(nèi)燃?xì)馄囍姓加斜壤?/p> | 60%(處于高速增長(zhǎng)階段) | 試驗(yàn)階段 | 40% |
經(jīng)過(guò)上述對(duì)比分析,CNG汽車與汽油、柴油和LPG汽車相比,無(wú)論從環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性還是安全性來(lái)講,都具有無(wú)可替代的優(yōu)越性,從技術(shù)成熟度來(lái)講也比LNG汽車可行。盡管LNG儲(chǔ)存優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯,車輛加氣較CNG快捷,但受制于氣源及價(jià)格,目前還不適宜推廣。所以在杭州推廣應(yīng)用CNG汽車是必要的和急迫的。結(jié)合我省天然氣利用規(guī)劃(即近期利用西氣東輸、東海天然氣、川氣東輸、西氣東輸二線管道氣源,遠(yuǎn)期引進(jìn)國(guó)外LNG氣源),推薦杭州發(fā)展天然氣汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)路線為:發(fā)展初期采用CNG-汽油雙燃料汽車改裝技術(shù)以啟動(dòng)天然氣汽車市場(chǎng),逐步建設(shè)加氣站體系,改裝車型以汽油公交車和出租車為主。發(fā)展中期,以直接引進(jìn)CNG單一天然氣汽車為主。遠(yuǎn)期,隨著LNG氣源的引進(jìn)和LNG技術(shù)成熟,實(shí)現(xiàn)CNG汽車和LNG汽車共同發(fā)展。
重慶融能機(jī)電設(shè)備股份有限公司是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、成套、銷售、安裝、維護(hù)等為一體的綜合性高新技術(shù)企業(yè),“專精特新企業(yè)”,重慶首批國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)貫標(biāo)企業(yè)。主要提供CNG加氣站成套設(shè)備、 LNG加氣站成套設(shè)備、 高壓空壓站成套設(shè)備、 加氫站成套設(shè)備、 石油化工壓縮機(jī)成套設(shè)備、 PET吹瓶空壓站成套設(shè)備、 熱交換系統(tǒng)成套設(shè)備、 等服務(wù)。
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