CNGLNGLCNG加气站的比较.doc

CNG、LNG、L-CNG加气站的比较目前，天然气作为燃料汽车的替代能源，主要以CNG和LNG形式向汽车供应，从而存在了CNG、LNG以及L-CNG加气站等形式，本文将对三种加气站进行对比介绍。一、三种加气站的概念1、 CNG加气站CNG加气站是世界上最普遍、最常见的车用天然气加气站，也是目前国内建设数量最多、技术最成熟、配置设备最完善的一种加气站建设模式，适用于天然气输配管网的覆盖区域内，一般靠近主要城区。它的工作原理为用压缩机对管道低压天然气进行增压，使之达到25MPa，通过优先顺序控制盘向储气瓶组或汽车加气，汽车的气瓶最大工作压力为20MPa。 CNG加气站主要由下面几部分组成：脱水系统、除硫系统（根据介质含硫量取舍）、调压计量系统、增压系统、储气系统、储气系统、高压管道系统、控制系统和CNG加气机等部分组成。2、 LNG加气站LNG加气站是专门对LNG汽车加气的加气站，主要用于远离管道天然气，而附近有充足的LNG资源的城市。 LNG加气站就是用低温泵从LNG储罐中抽出液态天然气，通过加气机对车载LNG气瓶进行加气，汽车的气瓶最大工作压力为1.6MPa。 LNG加气站主要由下面几部分组成：LNG低温储罐、低温泵、LNG汽化器、控制系统、LNG加气机、低温管道系统及LNG槽车等组成。3、 L-CNG加气站 L-CNG加气站是LNG与CNG两种加气方式的有机组合，它是将LNG在站内气化后使之成为CNG，并对CNG汽车加气的加气站。它是用低温泵将低压（00.8MPa）、低温（-162-145）的LNG送至LNG汽化器，在换热器中将液态天然气加热气化成常温、高压（2025MPa）后，由优先控制盘送至站内高、中、低压瓶组，通过加气机给汽车加气。 L-CNG加气站主要有下面几部分组成：LNG储罐、低温泵、汽化器、储气系统、低温管道、高压管道系统、控制系统、CNG加气机等组成。 三种加气站的基本特征比较如表1所示。表1 几种加气站的基本特征比较项目CNG加气站LNG加气站L-CNG加气站技术水平技术成熟可靠，应用普及技术成熟，应用不普及技术成熟、应用不普及设备配套压缩机、售气机等配套完善，购置成本不断下降低温液相高压泵、低温阀、高压气化器等设备以进口为主关键设备以进口为主供气保障建于市区，铺设燃气管网地区均能满足要求，用气高峰时段，会受其他用户影响气源不受管网限制，且储存量较大，但市区内LNG 槽车的运输管理尚待明确和规范同LNG加气站安全保障安全间距要求较高，如采用钢瓶储气，需定期检查储罐的安全性要求较高，但槽车运输安全性不如管道输送储罐的安全性要求高，但槽车运输安全性不如管道输送占地面积占地面积最大，在市区选址相对困难占地面积小，市区选址相对容易占地面积较大，市区选址相对困难优点技术成熟，设备配套，一次性投资大，经营灵活加气能力较大，加气速度快，不影响城市管网供气，噪声小投资较大，加气能力较大，加气速度快，不影响城市管网供气，噪声小缺点选址困难，可能出现噪音扰民现象，对城市管网供气有一定影响，能耗较高低温设备的运行管理缺乏经验，槽车运输环节限制多，无设计、施工、验收规范低温设备的运行管理缺乏经验，槽车运输环节限制多，无设计、施工、验收规范。二、投资及运营经济比较1、投资造价比较 为了便于比较，此处的设计规模统一为1.5万方/天，各站的投资如表2所示。表2 各类型加气站系统构成及车辆改装费用一览表序号系统组成LNG加气站（万元）L-CNG加气站（万元）CNG加气站（万元）说明1卸车系统12-1512-1510可用压力自增压卸车和泵卸车2储罐70-7570-75-双层金属真空容器3LNG泵35-40-离心泵4饱和压力调节汽化嚣1212-铝翘片式汽化器5LNG售气机15-188-9, -质量流量计6高压LNG泵-40-45-低温泵7高压汽化器-30-35-不锈钢管换热器8CNG售气机-8-915-18ASME标准专用CNG储罐9CNG储气瓶-8-1075-80(地下储气井)质量流量计10CNG压缩机-100-120一开一备11控制系统15-2018-2015-20PLC12报警器666可燃气体及火焰报警器13占地面积亩553-514站区主要设备投资(万元)170-191217-241224-259不含施工安装、车辆运输和征地费用15车辆改装费用3万元辆3万元辆1.0万元辆以公交大车为例16车辆改装费用1.2万元辆O.8万元辆0.5万元辆以出租车为例 各种类型加气站皆仅考虑本站接受加气功能，对气源生产供应环节不作比较。通过表2可以看出,LNG加气站建站设备费用较LCNG低17，较CNG加气站低23，而汽车改装费用，大车LNG比CNG高200小车LNG比CNG高33。以国内某城市为例：该市现有公交车1 576辆，出租车约2 836辆。按城市道路交通管理评价体系二级标准测算到201O年该市区公交车辆要达到2 550余辆，出租车数量为5220辆，需天然气30万方/天，需要建规模为1.5万方座加气站20座。三种加气站按全部改装测算费用如下： 建LNG站设备投资：3600万元； 建L-CNG站设备投资：4600万元： 建CNG站设备投资：4820万元； 可以看出，CNG比LNG多投入34增加费用1220万元； 车辆改装费用： 改装LNG汽车需投资：13914万元 改装CNG汽车需投资：5160万元 可以看出，LNG汽车的改装费用是CNG汽车的2.7倍需多花费8754万元。 综合比较采用CNG方式更具经济性。2、运行成本比较 各加气站的运行费用见表3所示（此处未考虑天然气的价格）。表3 各种加气站的运行费用比较加气站类型项目单价数量合计(万元/年)LNG加气站水3.3元/t112t370元/年电0.62元/kW.h1.6104Kw.h9920元/年维修1.5管理2.0折旧10.8工资福利3.6104元/人.年5人18合计33.3L-CNG加气站水3.3元/t2280t1.0电0.62元/kW.h5.8104Kw.h3.6维修4.0管理3.0折旧19.8工资福利3.6104元/人.年7人25.2合计56.6CNG加气站水3.3元/t3690t1.2电0.62元/kW.h7.2104kW.h4.5维修8.5管理6.0折旧38工资福利3.6104元/人.年10人36合计94.2注：加气站按年运行330天计算。 3、天然气进站价格对加气站运行费用的影响由于原料气的费用一般要占到其运行总费用的80%-90%，故原料气的进站价格将对加气站的年运行费用产生很大影响。在其它费用变化不大的情况下，讨论天然气进站价格对加气站总的运行费用的影响具有很大的现实意义，将为加气站的投资建设提供很重要的依据。对于1万方/天的加气站，根据资料表明，当LNG的进站天然气价格比CNG加气站的进展天然气价格高0.151元/方时，LNG加气站和CNG加气站的年运行费用才相当，否则，LNG加气站的运行费用将比CNG加气站的运行费用低。同样，当L-CNG加气站的进站天然气价格比CNG气源进站价格高0.094元/方时，L-CNG加气站的年运行费用才与CNG加气站运行费用相当。否则，L-CNG加气站年运营费将有很大的优势。三、技术安全性比较1、CNG加气站 CNG加气站是由气源管道引入天然气，经净化、计量、压缩并向气瓶组或气瓶车充装压缩天然气。在管道气未到以前采用液化天然气经LNG泵增压后通过高压气化器气化，再经站内储气瓶组缓冲后由CNG加气机加入车载CNG气瓶直接供CNG汽车使用。经过十来年在国内的实践应用，从技术性和安全性方面都十分成熟形成了完善的国家技术规范和安全管理标准。2、LNG加气站 液态天然气由LNG泵或自增压器压出通过LNG加气机进入车用LNG常压绝热储罐。再经过车载空温式气化器气化后供LNG车使用；由于燃料箱中需绝热常压储存，故存期不能过长，适合于长时间、远距离行驶的车辆，如运货卡车、公交车。 LNG的发动机采用普通柴油发动机改装的效果不好须选用专用的LNGV发动机，故改造成本较高。目前气、油两用双燃料发动机的技术已趋于成熟国内潍柴、上柴等制造厂正进行技术引进，一段时间内要达到规模化批量生产难度较大。 同时由于天然气液化、储存及运输的技术难度大，成本高，尚处于发展阶段，整个LNG产业链缺乏一套成熟的法规和政策体系。3、安全性比较 各加气站的安全性比较见表4所示。表4 各种站的安全性比较项目CNG加气站LNG加气站L-CNG加气站动力设备动力设备多动力设备少动力设备较多低温设备无低温设备有高性能的低温储存设备、要防止液体翻滚、分层和泄露气化，存在安全风险同时具有上面两加气站的特征高压储气设备有高压储气设备无高压储气设备有高压储气设备、存在安全隐患系统复杂程度系统最复杂系统流程简单系统流程较复杂安全措施压缩机房上部装机械排风系统，保证空气流通LNG储罐上设有液位计、安全阀；在主要管道上都装有防超压的安全阀；在管道的每个独立段都装有紧急切断阀。LNG储罐上设有液位计、安全阀。在管道的每个独立段都装有紧急切断阀。四、几种加气站在国内外的应用现状1、CNG加气站 在国内，CNG汽车在毗邻气源产地的西部地区发展较快，代表性城市是：成都、重庆、西安、乌鲁木齐等。重庆市拥有天然气汽车2.7万辆，建成CNG加气站53座。成都市拥有天然气汽车1.2万辆，主要是公交车、出租车和环卫车，汽车用量占全市总气量的25.6%，建成加气站50多座。西安现有改装或原装天然气汽车1.2万辆，汽车用气量占全市总用气量的21.05%，建成加气站45座，乌鲁木齐市的燃气汽车大部分为公交车，建成加气站36座。 在远离气源北京市天然气汽车也已具规模，现有CNG公交车3000多辆，投产CNG加气站25座。另外，上海、长沙、广州、南京、济南、合肥、福州、太原等地也在积极地发展CNG汽车，截止到2005年全国各地加气站情况见表5所示。表5 燃气汽车加气站保有量(按燃料类型)年度统计(2005年) 单位：座序号城市（地区）燃料类型总保有量CNGLNGLPG1上海市4O1041082北京市22128513天津市5O12174重庆市5300535四川省190031936海南省13O3167乌鲁木齐市36133708西安市4500459哈尔滨市00272710长春市2036381l广州市O0212112济南市307lO13青岛市10192014银川市7O51215廊坊市600616濮阳市80O817丹东市0O4418沈阳市O01l1l19兰州市6O91520西宁1lO01121长沙O101合计4123322737 在国外，由于CNG汽车发展较早，技术成熟，加气站规模也十分庞大，如表6所示。表6世界CNG汽车数量及CNG加气站数国家CNG汽车数量/辆CNG加气站数/座阿根廷401000531意大利290000284俄罗斯205000187美国650001102新西兰25000190加拿大17000120巴西1400039其它28800319总计10460002772 注：资源来源国际天然气汽车协会1997年年报。2、LNG加气站 目前全国已有稳定运行的LNG公交车700辆左右，其中贵阳市有590辆，占有率达到85.5%。国内其它100多辆公交LNG汽车分布在乌鲁木齐、北京和长沙等城市。LNG汽车技术在20世纪80年代，美国、加拿大、德国和法国等国开始研究，上世纪90年代初开始小规模推广，美国著名的Mack公司与Waste Management Inc.公司联合，成功地生产液化天然气发动机已逾20年，美国通用公司也准备批量生产配备ECOTEC发动机的新型EVI液化天然气汽车。目前全世界约有3，000辆LNG汽车在运行，数十个加气站投入了使用。其中美国有40多个LNG汽车加气站，1，000余辆LNG汽车，年增长率约60，表现出强劲的发展势头。墨西哥市也在1999年初建成一座可供数百辆城市中巴加气的LNG汽车加气站，这表明LNG汽车技术已实用化。3、L-CNG加气站 L-CNG加气站作为新型的加气站在国内也开始出现，中原油田、安瑞科、四川空分设备公司等公司相继开发出系列产品，并在北京、乌鲁木齐、开封、永成、江阴、曲阜、菏泽贵阳等城市投入使用。 L-CNG汽车加气站技术在国外尤其是美国、加拿大、法国等是十分成熟的，为了指导建站需要，不断推出关于这方面的设计规范和标准。 从三种加气站在国内外的应用现状可以看出，三种加气站在国内外都得到了较快的发展，其中CNG加气站的建站数量最多，LNG次之，L-CNG数量最少，原因可以归结为下面的几个方面： (1)、天然气的压缩相对天然气的液化容易得多，同时CNG的储运设备比LNG设备要求相对较低，使得CNG的研究和应用相对较早，压缩和储存技术十分成熟，CNG站建设规范文件比较齐全，从而CNG加气站的建设相对容易些，使得CNG成为天然气加气站的主导产品。(2)、只要天然气管网铺设到的地方 ，都可以建设CNG加气站，这就加速了CNG加气站的建设；相对来说，LNG加气站首先要有LNG气源保证，无论国内还是国外，LNG资源较少，不是每个城市都有LNG可以利用的，这就限制了LNG加气站的建设。（3）、就国内来讲，经过多年的技术积累，CNG加气站大多设备都可以实现国产化，这就降低了设备的投资，促进了CNG站的发展；而LNG加气站所用设备，涉及到超低温技术，大多设备国内无法生产，需要进口，增加了设备投资，这就抑制了LNG的较快发展。（4）、燃气汽车的改装投资差异，影响了建设何种加气站的决策。采用国产化设备，由汽油出租车改装成LNG出租车需投资1.2万元，改装公交车需3.0万元，而改装成CNG出租车只需5000元，改装CNG公交车需1万元。五、结论CNG加气站设备投资高，排出及储存的是高压气体，具有安全隐患，但其发展较早，CNG技术成熟，高压处理及储存已不成问题，在国内外建设数量最大。LNG投资最省，但由于LNG需要低温储存，还要采取措施防止LNG在储罐中分层、翻滚，一旦泄露危害极大。LNG储存及LNG加气站设计技术虽然成熟，但应用不广，目前的几个建站还仅处于示范阶段。L-CNG加气站虽然技术成熟、投资较省，但在安全方面同时具有CNG加气站和LNG加气站的缺陷，国内缺乏建站的规范性指导文件，大多设备还需进口，在国内尚处于示范阶段，建设和运营存在一定的风险性。CNG、LNG及L-CNG加气站各有优缺点，然而，相对于其它加气站而言，CNG加气站以其技术成熟，设备的国产化，成为国内外近期加气站发展的主流。