截至2010年年底,全國汽車保有量超過7000萬輛,已有30個省、自治區、直轄市推廣使用天然氣汽車近75萬輛,車用CNG已成為我國部分城市,特別是川渝地區城市公交的主要能源。目前,川渝天然氣汽車保有量已達30多萬輛,占全國天然氣汽車保有量的40%,公交、出租車氣化率已達到90%以上,其中重慶市天然氣汽車保有量達4萬輛,位居********。 ((中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》提出,支持特色優勢產業發展,發展結構優化、技術先進、清潔安全、附加值高、吸納就業能力強的現代產業體系,積極有序發展新能源汽車等產業。在國內石油供不應求的形勢下,天然氣成為了車用燃料的現實選擇,CNG成為部分城市公交的主要能源。車用LNG是發展城際交通的新興潔凈能源產業,已在我國個別地區和城市獲得試點成功,具有廣泛的推廣應用價值和發展前景。
一、車用LNG與其他燃料汽車的競爭優勢分析
1.LNG相對燃油更加清潔高效
近年來隨著汽柴油價格的上漲,大部分中長途客貨運輸都存在高油價、低運費、尾氣排放超標、微利經營或虧損經營的問題。而LNG作為新興的車用燃料,具有能有效緩解能源供應危機、減少機動車的污染排放等優勢,是值得積極推廣于城際間中長途客貨運輸的替代能源。LNG對燃油的優勢主要體現在以下幾方面:
(1)經濟效益顯著
LNG的價格比汽油柴油價格低,運營效益優勢明顯。中途LNG客車百公里耗油比0號柴油車少40多元,按每天行駛400km、一年運營330天計算,全年可節約5萬元以上;長途LNG客車百公里耗油比。號柴油車少50多元,全年可節約7萬元以上(表1)。如果中長途客運車改用LNG作為燃料,燃料費用可節約30%左右。
(2)環境效益明顯
據估算,在考慮熱效率差異的情況下,若以im3天然氣產生的熱量為標準,替代燃料油,可減排C02 34.4%、S02 99.5%、氮氧化物62.4%。參照《西南油氣田天然氣對國民經濟貢獻研究》成果和世界銀行的環境價值評估辦法,通過計算C02減排量所產生的價值進行環境效益評價,其計算公式為:
Gc02=kEUE Mc02 Pt
式中Gco2為C02減少對大氣環境貢獻的價值,元;Mco。為LNG替代汽油產生的C02減排量,t;Pt為國際碳交易市場C02價格,歐元/t;k臟為歐元與人民幣換算系數。
經測算,1t汽油燃燒產生的C02排放量約3.08
表1 LNG、柴油(0號)車輛收益對比表
名稱/車型 |
后置式中途客車(自重8t) |
后置式長途客車(自重12t) |
發動機排量/L |
6 |
8.27 |
燃料種類 |
LNG |
柴油0號 |
LNG |
柴油0號 |
價格/元 |
3.8 |
6.34 |
3.8 |
|
百公里耗油量 |
26 m3 |
22L |
34 m3 |
6.34 |
百公里燃料費用/元 |
98.8 |
139.48 |
129.20 |
29L |
百公里效益(LNG一柴油0號)/元 |
-40.68 |
-54.66 |
日行駛費用(400km)/元 |
395.20 |
557.92 |
516.8 |
735.44 |
日行駛效益(LNG一柴油0號)/元 |
-162.72 |
-218.64 |
全年費用(按330d計算)/元 |
130 416.0 |
184 113.6 |
170544.0 |
242 695.2 |
全年效(LNG一柴油0號)/元 |
-53 697.6 |
-72151.2 |
It,lt LNG燃燒產生的C02排放量約2.65 t,1t LNG I燃燒產生的C02排放量比1t汽油減少0.43 t。按照}目前國際碳交易市場的C02排放量每噸價格基本在 I 8~12歐元的范圍內,以每歐元折合人民幣9元計算 lt LNG燃燒產生的C02排放量比1t汽油減少C02排放 I的收益為38.7元。 (3)安全性能好 l LNG的出廠和儲存可達到常壓下-162~C,低溫低}壓,安全性能好(表2)。LNG著火溫度高,燃點為}650~C,而汽油燃點為427 oC,LNG的爆炸極限為5%~}15%,汽油的爆炸極限為1%~7.6%,柴油的爆炸極限}為0.5%~4.1%,可見燃燒范圍較窄,不易點燃;火焰}峰值溫度低,熱輻射強度低;在空氣中燃燒速度慢。 I LNG汽車比汽柴油車更安全。
2.LNG相對cNG更加長效經濟
CNG汽車應用較早,技術較成熟,取得了較好的}經濟、社會和環保效益。但隨著LNG工業的發展, LNG汽車正在走向市場,它在環保性、經濟性、安全性等方面展示了更好的優勢,與CNG汽車相比,LNG汽車更具競爭優勢,主要體現在以下幾方面:
(1)LNG能量密度大,行使里程長
同樣容積LNG車用儲罐裝載的天然氣是CNG儲氣瓶的2.5倍,天然氣液化后的體積為標準狀態氣態體 I積的1/625,而壓縮到25MPa的CNG的體積僅為標準 I狀態氣態體積的1/250,即lm3 LNG等于25MPa F I 2.5m3 CNG,1個60L的LNG氣瓶的質量為62kg,2.5
個CNG氣瓶_的質量為182kg,采用LNG在減輕氣瓶質量方面較CNG有優勢(表3)。國外大型LNG汽車一次加氣可行駛i000~1300km,國內450k鋼瓶加氣一次,在市區可行駛550~600km,在高速公路可行駛700km。
(2)LNG汽車特別適合于城際間的中長途客貨運輸
CNG對天然氣氣源和管網的依賴性較強,對遠離氣源的地方使用CNG比較困難。通常可用20~50 rn3的汽車槽車將LNG運到加氣站,不受氣源和管網限制。在中長途客運和貨運方面,川渝兩地天然氣汽車還處于空白。兩地高速公路、優質公路四通八達,機動車保有量增加迅速,載貨汽車正在向重型化方向發展,客車也在向大型化、豪華型方向發展。經濟的發展催生大量的客貨運輸,也需要環保的清潔能源,這一領域CNG難以實施,而LNG汽車特別適合于城際間的中長途客貨運輸。因此,LNG產業在這一領域發展有著較為廣闊的前景,開發中長途客貨運輸、重型載貨汽車運輸必將影響深遠。
(3)LNG建站占用土地少,投資少
LNG加注站比CNG加氣站有明顯優勢。LNG加注站占地面積小,不需要鋪設管線,不需大型壓縮機房,耗能比CNG加氣站小,單車加注時間短。LNG加注站的建設費用比CNG加氣站低,日售1×104 rm3的CNG加氣站投資需700~900萬元,日售(3~4)×104 m3的LNG加注站投資約為300~400萬元(表4)。LNG
加注站具有投資小、環保、安全的特點。總體來看,
表2幾種燃料安全性能指標對比表
屬性 |
LNG |
LPG(丙烷) |
汽油 |
柴油 |
著火溫度/0c |
538 |
|
257 |
252 |
燃燒極限(體積分數) |
5%-15% |
493 |
1.4%-7.6% |
0.6%-5.5% |
蒸汽密度/lg.m3 |
0.60 |
3.4%-13.8% |
3.4 |
4 |
閃點/0c |
-188 |
1.52 |
>55 |
>55 |
自燃溫度/0c |
450 |
-104 |
300 |
230 |
空氣中的最小點火能/10-3J |
0.285 |
450 |
0.243 |
0.243 |
火焰峰值溫度/0c |
1 884 |
- |
1 977 |
2054 |
在空氣中燃燒速度/cm.s |
33.8 |
39.0 |
- |
|
表3LNG汽車與CNG汽車性能比較表
比較項目 |
LNG汽車 |
CNG汽車 |
車載鋼瓶 |
LNG鋼瓶(450L)1個 |
CNG鋼瓶(90L)5個 |
可充裝量/ m3 |
258 |
90 |
充裝后行駛距離(以公交車為例)/km |
550-600 |
200-210 |
與柴油車費用差額/萬元 |
8-10 |
6-8 |
充裝次數/次.d |
0.5 |
2 |
充裝時間/min |
2-4 |
7-8 |
安全性 |
低溫常壓儲存,安全系數較高 |
20mpa高壓儲存 |
LNG汽車與汽柴油車競爭態勢比較見表5。
二、車用LNG市場前景分析
1.車用LNG市場已具備良好的發展條件
(1)LNG汽車技術已實現整車商品化
以上柴、玉柴、淮柴等發動機廠家為代表的LNG發動機的研發;以宇通、黃海、恒通客車廠家為代表的大型客車的研發;以陜重、東風重卡廠家為代表的重型卡車的研發,目前已全部商品化并投入運營。整車性能不斷提高。國內現有多家LNG車載瓶制造企業,如張家港富瑞特種裝備股份有限公司、四川空分設備(集團)有限責任公司、北京天海工業有限公司、張家港中集圣達因低溫裝備有限公司、哈爾濱深冷氣體液化設備有限公司、青島瑞豐氣體有限公司等。
(2)LNG加注站技術基本國產化并已得到示范應用
LNG加注站建站方式可分為站房式和橇裝式兩仲。我國LNG加注站早期建設基本靠引進國外設備,而現在除加氣機中的質量流量計仍采用國外設備,其盹如儲罐、低溫浸潤式離心泵、加氣機、低溫閥門、氐溫真空管等現已基本國產化。目前國內北京、烏魯木齊、長沙、貴陽、海南等城市和地區進行了LNG汽車技術示范應用,主要局限在公交車領域的應用。據凋查,截至2009年底,全國約有2800余輛LNG車輛芷運行,建成LNG加注站20余座,在建110余座。
(3)川渝地區LNG汽車推廣應用有豐富的資源基礎
四川盆地是我國天然氣大氣區之~,天然氣資源十分豐富,天然氣地質資源量近5.35X 10'2m3。除了已經發現的天然氣資源有1.27×10~zms外,目前尚有約4.08×10~2ms即近77%的天然氣資源有待發現,煤層氣資源和化工廢氣的利用率還很低。這表明,川渝兩地LNG汽車推廣應用有豐富的資源基礎。
(4)社會各方投資LNG的愿望強烈
2010年6月,四川省發改委產業處(清潔能源汽車辦公室)和省交通廳公路局組織全省運輸和CNG、 LNG汽車行業和LNG生產企業等單位前往貴陽、海南等地學習LNG推廣經驗,社會各界投資LNG的愿望強烈。各大石油企業、省內公交公司和部分運輸企業、社會游資等都表現出對LNG業務的強烈興趣。
2.車用LNG市場前景預測
“十二五”期問,川渝兩地將持續優化產業結構,大力發展低碳經濟和循環經濟,’加快西部綜合交通樞紐建設。川渝地區車輛增長特點是:小型載客汽車持續增長;私人轎車增長較快;微型載貨汽車持續下降;營運機動車穩步增長。
預計到2015年底長途客運車輛改裝LNG汽車1.94×104輛,到2020年改裝3.88×104輛。川渝地區長途客運車輛2015年天然氣需求量為14.2 X lOs m。。到2020年天然氣需求量為28.3X 108m3。若按現
表5 LNG汽車與汽柴油車競爭態勢比較表
項目 |
cNG加氣站 |
LNG加氣站 |
日用氣量/ 104m3 |
3.6 |
3.6 |
規模 |
加氣母站(1座)
加氣子站(3座)
Cng運氣瓶車(4座) |
LNG站(2座)
51立LNG槽車(2輛) |
投資/元· |
5.22 |
2.28 |
主要項目運行可比成本/元·m |
3.79 |
3.58 |
用地/ m2 |
母站(1座):4200
子站(3座):7200
合計:1400 |
LNG站(2座):4400
合計:4400 |
每站配送次數/次.d |
3 |
1 |
選址要求 |
母站靠近高壓管網 |
可靈活配置 |
表5LNG汽車與汽柴油車競爭態勢比較表
項目 |
優勢 |
劣勢 |
綜合評價 |
LNG汽車 |
價格較低,經濟效益顯著特點排放物污染小,清潔環保部不易燃燒,安全性好。 |
市場培育晚;加注站建設處于起步階段。 |
發展前景好,競爭優勢明顯。 |
燃油汽車 |
市場成熟,應用廣;加油站分布廣。 |
溫室氣體排放多;價格高,運行成本高;利潤低,易燃易爆。 |
競爭優勢較弱、。 |
行CNG售價3.8元/m。計算,則2015年LNG銷售收入將達到50億元,2020年將達到101億元。
根據LNG汽車加注后的行駛距離,加注站服務半徑可選擇在300km范圍內布局。建議201卜2020年川渝LNG加注站布局分3個階段進行,第一階段為準備階段(2011—2012年),第二階段為布局階段(2013—2015年),第三階段為發展階段(2016—202C年)。到“十三五”末形成覆蓋四川和重慶兩地、布局合理的LNG加注網絡。
三、川渝地IX車用LNG市場發展策略
1.成立專項領導小組.推進LNG的應用
政府可依照CNG汽車及加氣站推廣管理模式,成立LNG汽車推廣應用工作小組,將LNG汽車推廣應用工作納入清潔汽車工作協調領導小組的職責中,在其組織架構下開展工作,并制定相應的工作管理規章。對LNG加注站實行統一規劃、統一審批、統一管理,并進一步簡化審批手續,加快加氣站建設,落實初期站址,預留規劃用地。
2.制訂相應優惠政策.扶持LNG產業發展
政府制訂專門文件,對LNG建站、改車、配套設備、LNG運輸諸環節在用地、稅收、補貼、天然氣供銷價格等方面制訂一系列優惠政策。物價部門制訂相應的LNG汽車的檢測、維修等收費標準,通過政策支持,促進全省LNG汽車產業的快速發展。
3.制訂相應技術標準。促進LNG汽車及加注站發展
在國內有關標準滯后的情況下,可等效采用國外相關標準,并抓緊推動地方標準的編制和審批工作,以促進加注站安全建設及運營體系的形成。實現天然氣汽車、加注站主要設備、零件國產化,解決汽車維修、零件調配困難的問題,以降低加注站基建成本。
4.建立LNG汽車服務與監管體系.保障車輛技術安全
盡快建立LNG汽車改裝、調試、維修、檢測作業的市場準入制度,借鑒CNG汽車的監管經驗,實行統
一規劃、嚴格管理、定期檢查和及時公告。規范LNG汽車產品(裝置)市場,確定LNG汽車產品目錄,實行公告管理,嚴格產品(裝置)準入制。
5.加強宣傳,增強交通運輸部門對LNG汽車的認識
通過各種渠道進行廣泛的社會宣傳,創造良好的社會輿論環境,使發展天然氣汽車得到社會各方面的認可和支持。建議在有條件的地區,政府機關和下屬事業單位所購買的新車中可對天然氣汽車所占的比例進行規定。同時,向各交通運輸企業宣傳LNG汽車的優勢,傳授工作經驗,提高其對LNG汽車應用的認識,保證天然氣汽車的用氣,并合理定價,激發使用 LNG汽車的積極性。
6.鼓勵LNG技術創新與產品研發
政府制定相關激勵政策,依托川渝有關LNG汽車和加注設備生產單位及科研院校的研發力量,鼓勵 LNG設備生產企業和LNG汽車改裝、檢測企業積極組織產品開發,開展科學研究,培訓技術人員,保持川渝LNG汽車技術的領先性,推動LNG產業跨上新的高度。
7.鼓勵LNG生產和應用企業投入到、LNG加注站市場建設
在市場開發初期,鼓勵LNG生產企業與實力較強的客運公司、公交公司、物流公司、交通集團等進行合作,共同開發LNG汽車和加注站,實行利益共贏、風險共擔。在市場成熟度較高的階段,大力建設能夠同時為LNG汽車和CNG汽車加氣的L-CNG加氣站和油氣合建站,逐步實現CNG汽車向LNG汽車的過渡。
四、結束語
LNG能量密度大,汽車行駛里程長,建站投資少,運行成本低,加注站噪音低,LNG可用專用槽車運輸,建站不受天然氣管網制約,便于城際間長途客車車載使用,因此適宜規模化推廣。推廣使用天然氣汽車,是我國“十二五”期間發展天然氣產業的重要內容之一。可以預計,未來我國大中城市的天然氣汽車將迅速得到普及,LNG汽車和LNG加注站的發展前景十分廣闊。