车用CNG和LNG的比较
天然气lng

车用CNG和LNG的比较

天然气经过压缩到20MPa形成的高压天然气称为压缩天然气(CNG),CNG储存到高压钢瓶中,汽车以此做燃料的称为CNG汽车;天然气经过超低温深冷到-162℃形成的液态天然气称为液化天然气(LNG),LNG储存到低温储罐里,汽车以此做燃料的称为LNG汽车。天然气加工成CNG、LNG过程不同,以及存在形态上差不同,给CNG、LNG加注、储存和供应系统带来了一定的差异,但最终天然气都是以气态方式,经过调压阀调压至0.15MPa进入汽车发动机燃烧做功。

1、技术成熟度比较

1.1 CNG利用历史长

我国于1988年建成第一个CNG加气站,截止2006年底,我国已建成天然气汽车加气站730多座,改装CNG汽车近20万辆。随着西气东输、川气东送等多条国家级天然气管道的铺设,合肥、南京、武汉、长沙CNG汽车都在规模发展,CNG加气站和CNG环保汽车更是在全国爆发式的增长。而第 0.15MPa 0.15MPa 20MPa 0.45MPa CNG钢瓶组 调压阀组减压 LNG储罐 气化器 (LNG变CNG一个LNG汽车加气站于2002年12月在北京建成,经过2年的发展,目前全国LNG汽车不足700辆,仍处于试验阶段。

1.2建站模式

CNG汽车加气站主要有标准站和子母站两种形式。标准站建在城市中高压管网首端,运行方便;CNG子站建在离母站几十公里范围内,气源有保障且可灵活布站。
LNG建站类似于CNG子母站形式,LNG加气站一般远离“母站”即LNG液化厂,LNG气源目前仅能通过液体槽罐车从数千公里外的LNG液化厂公路运送到LNG加气站为汽车加气,导致气源安全保障性极差。

1.3建站设备

CNG压缩机、售气机、储气瓶等相关设备均国产化并达到国际先进水平,完全能满足行业需求。国内LNG低温设备生产厂家较少,技术不成熟,LNG低温泵、阀门、售气机等都需要国外引进。

1.4建站用地

CNG加气工艺比LNG复杂,生产设备多,故占地面积较大,一般LNG加气站用地约1000~1500m2,而CNG加气站用地面积约为1000~3000m2。

1.5建站投资

CNG加气站工艺较LNG复杂,设备多。初步估算CNG加气标准站投资约600万元/座,LNG加气站投资约500万元/座(考虑进口设备成熟)。如果考虑土地价格,则CNG建站投资更高。

1.6气源运输

LNG工厂都建在偏远的气田附近,以新疆广汇LNG为例,LNG工厂离江约4000公里,只能采取公路方式运输。以广汇LNG为例,气源运输有以下缺点:

1)运输里程长,运输时间要三天三夜,气源连续保障性差;

2)地域跨越大,气候情况复杂,特别是夏季暴雨和冬季雨雪天气可能导致交通中断;

3)司机连续长时间行驶极易产生疲劳, LNG车辆长途运输中发生事故的报道屡见报道;

4)运输槽车每车运输量仅为2.5万立方米天然气,不适合天然气日需求量大的加气站行业;

5)数千公里的路途使得运输费用高昂。

故远距离槽车运输LNG气源,导致运费高昂,且气源保障性极差,极可能导致用户用气中断。CNG标准站可以建在城市中、高压天然气管道地带,实现就地取气,具有方便、安全、气源充足的特点。CNG母站一般建在城郊,通过槽车约几十公里就可以快捷运送到子站。

1.7储气系统

LNG利用中压低温钢瓶储存,CNG利用高压常温钢瓶储存,其储存方式有以下区别:

1)LNG单位体积能量密度大。同样容积的LNG车用储罐装载的天然气是CNG储气瓶的3倍左右,故LNG汽车可以满足长途行驶的需要。

2)加注相同体积的LNG时间仅为CNG的二分之一不到。

3)LNG储存压力为1.6MPa,CNG储存压力高于LNG,达到20MPa。LNG液态储存,优于CNG气态储存,但目前CNG汽车发展已经相当成熟,CNG储气系统完全能满足城市行驶车辆需要。以公交车最大百公里耗气52立方米,最大日行驶300公里计算,日耗气量162立方米。一个270升(158公斤)低温LNG钢瓶或6个130升CNG钢瓶组(6个缠绕瓶重552公斤,6个普通钢瓶重996公斤)都可满足一天的行驶需求,CNG钢瓶组要比LNG钢瓶重400~850公斤。

LNG液态储存也有不利影响。LNG液体在长时间储存、运输过程中,会发生分层(组分密度不一样)或者漏热产生蒸发气体,目前由于无法回收到城市民用管网或再液化经济性差等原因,采取了直接放空到大气的措施,造成公交车气量浪费,气耗增大。

1.8储气瓶的检验

LNG钢瓶和CNG钢瓶都属于压力容器,需要定期检验。按照10年内检验3次,每只钢瓶检验费100元测算,CNG考虑安装6只钢瓶,LNG考虑安装一个钢瓶,CNG汽车比LNG汽车每车每年增加钢瓶检验费用150元。

1.9 加气时间

CNG加注时间较长,充满一台公交车约10分钟;而LNG充满一台公交车约4分钟。如果汽车加气时间段较为集中,往往会出现排队等候的现象。可通过增大汽车储气瓶的受气管的通径、增加售气机台数、晚班设专人加气等多种方式解决。

2、安全性比较

CNG、LNG都属于中高压、易燃易爆危险品,LNG储存压力达到1.6MPa,产生的危害同样是致命的。只有建站、生产、储存、运输、使用每个环节都按标准设计、建造,整个系统才能确保安全。

2.1 CNG相关技术标准化,安全有保证

CNG汽车所用的配件要求非常高,国家针对CNG汽车颁布系列的强制技术标准,如:《SY0092-98汽车用压缩天然气加气站设计规范》、《GB 18047-2000 车用压缩天然气》、《GBT19240-2003压缩天然气汽车专用装置的安装要求》、《GB 17258-1998汽车用压缩天然气钢瓶》、《GB/T 19533-2004 汽车用压缩天然气钢瓶定期检验与评定》、《SY/T6499-2000泄压装置的检测》等,涵盖了加气站设计、储气瓶生产、改车部件制造到安装调试等各个环节。设计上考虑了严密的安全保障措施。对高压系统使用的零部件,安全系数均选用1.5~4以上,在减压调节器、储气瓶上都安装有安全阀,控制系统中,安装有紧急断气装置,保障在超压或有气体泄漏时,安全装置紧急截断,确保安全。

储气瓶出厂前要进行特殊检验。气瓶经常规检验后,还需充气作火烧、爆炸、坠落、枪击等试验,合格后,方能出厂使用。事实证明,中外发展汽车用压缩天然气几十年来,压缩天然气汽车是十分安全可靠的。

2.2 LNG相关技术正逐步实施标准化

LNG是高压、低温、易燃危险品,国内正积极准备建立LNG建站、加注等方面标准,以确保系统安全。

虽然CNG压力高达20MPa,比LNG高,但是车用CNG已形成完整的技术标准、规范,只要遵守标准设计施工,按照制度操作,CNG汽车安全性是完全有保障的。 终上分析,CNG在汽车领域的相关利用技术要成熟于LNG,在国内推广应用比LNG普及。但LNG储存优势相当明显:LNG加气站占地面积小,投资较省;盛装公交车辆一天行驶所需燃料,LNG储罐更小、更轻;LNG加注较CNG快捷。故从技术、安全方面来看,CNG或LNG都能满足城市公交系统车辆需求,浙江省公交系统选择CNG或者LNG燃料,应结合我省气源情况、两种燃料的经济性进行实情比选。

3、气源比较

3.1 LNG气源极其有限

国内自建LNG项目有日处理15万立方米天然气的河南中原油田LNG项目;日处理150万立方米天然气的新疆广汇吐哈油田LNG项目,主供华中、华南市场;日处理15万立方米天然气的海南福山油田LNG项目,主供海南省内市场;日处理15万立方米天然气的广西北海LNG项目,供北海、桂林、贵港等地城市燃气。国家发改委于2007年8月30日出台了《天然气利用政策》,禁止以大、中型气田所产天然气为原料建设LNG项目,国内自产LNG气源受到了严格的限制。

国外引进方面仅广东与澳大利亚于02年签订了较低价格的LNG供应协议,06年开始正式引进供应广东市场。近期来,国际LNG价格大幅上涨,目前国内众多进口LNG项目包括浙江项目因价格等原因,项目已搁浅。
可见,国家禁止了新建LNG项目,自产LNG气源极其有限,国际LNG价格一路走高,进口LNG项目又遥遥无期。现目前严重匮缺的LNG气源,从源头上制约了LNG汽车难以规模发展。

3.2 CNG气源充足,保障供应

2006年,全国累计探明天然气可采储量为3.84万亿立方米,剩余天然气可采储量约为3.09万亿立方米,全年天然气工业产量为585.53亿立方米。根据国家的规划,到2010年,我国的天然气骨干管网将由现在的2.8万公里发展到4.4万公里,基本形成覆盖全国的骨干管网格局,达到“西气东输、川气东送、北气南下、海气登陆、就近供应”的天然气供应目标。

结合国家的骨干输气管网,我省将建成杭湖线、杭甬线、杭嘉线、甬台温线、杭金衢线等省级主干管网,接纳西气、东海气、川气、西气东输二线等多种气源,预计2010年我省将形成四气一环网的有利用气格局。杭州建成省天然气主干管网的枢纽中心,四种气源在此可以相互调配,可有效的保证气量供应和气源安全。预计2010年浙江省可利用天然气资源为40亿立方米,2020年可利用天然气资源为124亿立方米。

《天然气利用政策》,将车用天然气列为城市燃气性质,属于优先类用户,故CNG气源可获得政策上的优先支持。

4、价格比较

天然气气源价格上涨时,对LNG和CNG价格影响是一致的,故以当前数据进行价格比较的结果同样适合将来。

4.1 LNG价格

LNG价格昂贵,一是LNG生产成本非常高,天然气通过深度冷却到-162℃时,液化为液体(LNG),此深冷过程要比生产相当规模的CNG能耗高一倍左右。二是国内LNG液化工厂偏远,一般采取陆地长途运输,而CNG采用的是管道运输过来的天然气,LNG的运输价格远高于CNG。三是国际LNG一般随国际原油价格波动,原油价格长期看涨,势必推升LNG到岸价格,近期国际LNG有大幅度的攀升,这也是导致国内几大LNG接收站项目推延的主要原因。就浙江现实来看,今年11月份新疆LNG到浙江价格为5652元/吨,每吨约1400立方计,折合每方价格4.03元,加上LNG加气站经营成本,预测车辆最终得到的LNG燃料价格为4.5元/立方米左右。

4.2 CNG价格

目前我省利用的管道天然气为西气、东气以及正在实施的川气,管道天然气输到浙江每立方价格不到2.2元,即使CNG加气站投资大、经营成本高,预测车辆最终得到的CNG燃料价格也仅为3.7元/立方米左右。

4.3 CNG相比LNG给公交车增加的运行成本

1)设置专人加气增加的费用:为避免公交车加气时间长、加气排队给司机增加的额外负担,晚班设专人为公交车辆集中加气。以杭州公交车为例,按百公里耗气52立方米、日均行驶220km,年行驶360天计算,年耗气量=52×2.2×360=41184Nm3。加注114.4立方米天然气,CNG汽车按10分钟,LNG汽车按4分钟考虑(计算中按0分钟考虑)。

每个CNG加气站考虑为130辆公交车加气设计,建设6台双枪加气机计12支加气枪。则加注130辆CNG公交车比LNG公交车增加的工时=130×(10-0)÷60=22小时。按每小时30元支付工资,需要660元。由此计算专人加气给每方气增加的成本=660÷(52×2.2×130)=0.044元。

2)储气瓶检验费:CNG汽车比LNG汽车每车每年增加钢瓶检验费用150元。由此计算出钢瓶年检给每方气增加的成本=150÷41184=0.004元。 CNG汽车比LNG汽车日常运行成本高出不到5分钱,相比之下,CNG做汽车燃料经济性大大优于LNG。

1

经过上述对比分析,CNG汽车与汽油、柴油和LPG汽车相比,无论从环保性、经济性还是安全性来讲,都具有无可替代的优越性,从技术成熟度来讲也比LNG汽车可行。尽管LNG储存优势相当明显,车辆加气较CNG快捷,但受制于气源及价格,目前还不适宜推广。所以在杭州推广应用CNG汽车是必要的和急迫的。结合我省天然气利用规划(即近期利用西气东输、东海天然气、川气东输、西气东输二线管道气源,远期引进国外LNG气源),推荐杭州发展天然气汽车产业的技术路线为:发展初期采用CNG-汽油双燃料汽车改装技术以启动天然气汽车市场,逐步建设加气站体系,改装车型以汽油公交车和出租车为主。发展中期,以直接引进CNG单一天然气汽车为主。远期,随着LNG气源的引进和LNG技术成熟,实现CNG汽车和LNG汽车共同发展。

(文章来源:互联网)