橇装式LNG加气站建设的可行性分析

于春柳，任金平，马志鹏

(1.陇东学院化学化工学院，甘肃庆阳745000；2.广东省特种设备检测研究院，广东佛山528000)

橇装式LNG加气站建设的可行性分析

于春柳1，任金平1，马志鹏2

(1.陇东学院化学化工学院，甘肃庆阳745000；2.广东省特种设备检测研究院，广东佛山528000)

橇装式LNG加气站是为LNG汽车供应LNG燃料的加注站，在对橇装式LNG加气站设备、工艺流程、优点、安全性及国内分布状况进行调研的基础上，从设备和运行费用两方面比较橇装式LNG加气站、CNG加气站和L-CNG加气站，分析橇装式LNG加气站的发展前景和在国内及庆阳市内发展的可行性，估算橇装式LNG加气站建站投资费用和经济效益。结果表明，橇装式LNG加气站不仅技术优势明显，在国内发展可行，而且前期建站投资和后期运营费用相对较低，有着非常显著的社会效益和经济效益，以及广阔的发展空间和市场前景。

橇装；LNG；CNG；加气站；汽车

近年来，清洁能源的利用与发展成为我国能源结构调整的重要方向，寻求清洁替代燃料降低尾气污染物的排放，解决城市大气污染现状已经引起社会相关企业和机构的高度重视。而在大气污染中，汽车尾气排放所造成的污染占大气总污染的60%～70%[1]，给气候和环境造成重大影响的“温室效应”和“臭氧层破坏”等都与汽车排放的尾气污染物有关。大量试验和数据表明，天然气汽车与燃油汽车相比，其尾气中CO、CO2、NOx和烟尘的含量大大降低，这对改善大气环境，减轻温室效应有着十分明显的作用。而且天然气兼具资源丰富、分布广泛、使用方便、经济安全、发热量高等方面的综合优点，是一种公认的绿色环保燃料，也是宝贵的化工原料，可以生产甲醇、氨、尿素和其他附加值很高的下游产品。

LNG是液化天然气的英文(Liquefied natural gas)简称，是将原料天然气经预处理后，在常压下降温到-162℃低温时获得的天然气液态产品，方便储存和运输，已成为天然气储运领域的一种重要应用形式[2]。LNG加气站是为LNG汽车供应液化天然气(LNG)燃料的加注站。LNG汽车与LNG加气站的发展是相辅相成的，二者属于互动发展关系。LNG汽车的大力推广离不开加气站的合理布局，相反，LNG汽车加气站的投资建设必须依赖于足够数量LNG汽车的存在与运行。目前在国内已建成多座LNG加气站。这些加气站中，事先将各种设备在工厂集成安装在一个或多个橇块上运往现场的橇装式LNG加气站，以其安全环保、能耗低、占地面积小、现场安装方便、建设周期短、可灵活移动等突出优点而成为一种具备良好发展前景的加气站类型[3,4]。

1 橇装式LNG加气站概况

1.1 橇装式LNG加气站设备及工艺流程

橇装式LNG加气站其设备包括：LNG储罐、LNG低温泵、LNG调压气化器、LNG加气机、橇座，另外还有管路系统、控制系统及配套设施等设备[4,5]。橇装式LNG加气站的LNG储罐采用卧式、双层金属结构的绝热低温储罐。橇装式LNG加气站的工艺流程可分为四个部分：卸车流程、调压流程、加气流程、卸压流程[4,6]。除此之外，通过高压液体泵加压气化后可向CNG汽车加气，也可用作工业或民用燃气。

1.2 橇装式LNG加气站的特点

橇装式LNG加气站除向LNG汽车加气外，如有需要也可向CNG汽车加气，并且比同样容量CNG加气站的投资费用和运行费用低。另外，橇装式LNG加气站还有以下优势：

(1)机动灵活，占地少。LNG的供给无需依靠管网，只需通过槽车运载。所有设备安装在一个橇块上，体积较小，搬运灵活，可根据实际需求随时改变位置，在闹市区尤为适宜。

(2)安全环保，能耗低。天然气在液化的过程中已经过了净化处理，无需能耗很大的压缩、冷却、脱水和脱硫等装置，不仅节约设备投资，而且缩短了建站周期。

(3)自动化程度高，易操作。配有自动控制系统，几乎无需人工操作，数据采集、可燃气体监测、超压停泵和低压开泵都可自动完成，简单易学。

1.3 橇装式LNG加气站的安全性

天然气属于易燃易爆物质，因此加气站的安全问题不容忽视。为了确保加气站各个环节的安全运行，在影响加气站安全的高压管道、动力设备、高压储气设备等主要设备上均采取了安全防护措施。除此之外，在加气机上设置有紧急切断、过流切断、拉断切断等安全装置，还设置有专门的防爆电气设备和LNG蒸发气安全放散系统。这样使得加气站的运行安全性有了很好的保障，但是必须清楚地认识到天然气属于易燃易爆危险性物质，生产操作必须严格按照规范进行，以免发生意外[4,7]。

2 CNG加气站、L-CNG加气站、橇装式LNG加气站的比较

目前，按照天然气的使用形态和使用方法的不同，国内外基本上有两种方式，即CNG(Compressed Natural Gas，简称CNG)和LNG，其中液化天然气以其本身具有的突出优点近年来发展尤为迅猛。目前市场运营的燃气汽车大致分为LPG(Liquefied Petroleum Gas，简称LPG)汽车、CNG汽车和LNG汽车三种。下面从设备和运行费用两方面对CNG加气站、L-CNG加气站和LNG加气站进行对比分析。

2.1 CNG加气站、L-CNG加气站、橇装式LNG加气站的设备

CNG加气站主要由天然气调压计量系统、天然气净化系统、天然气压缩系统、天然气储存系统、CNG加气系统、控制系统6个系统组成[6]。L-CNG加气站是LNG和CNG两用加气站，将站内LNG气化加压后对CNG汽车加气，需要的设备有储罐、泵、气化器、储气瓶组、加气机、压缩机等。L-CNG加气站也可由已建的CNG加气站进行改建而成。橇装式LNG加气站是专门对LNG汽车加气的加气站，主要设备包括LNG储罐、自增压器、LNG加气机等[5,7]。由此可见，橇装式LNG加气站设备少，与其它两种加气站相比有明显的优点。

2.2 CNG加气站、L-CNG加气站、橇装式LNG加气站的运行费用

加气规模为1×104m3/d的CNG加气站、L-CNG加气站、橇装式LNG加气站年运行成本概算如表1所示。由表1可知：CNG加气站年运行成本为88.7万元，L-CNG加气站年运行成本为52.7万元，LNG加气站年运行成本为30.4万元。橇装式LNG加气站比CNG加气站运行成本少58.3万元，比L-CNG加气站后期运营费用少22.3万元。因此，推广橇装式LNG加气站的使用具有非常好的社会效益和经济效益。

3 橇装式LNG加气站的发展前景

与人口稠密、经济发达的东部沿海地区相比较，我国天然气资源主要储藏在地广人稀、经济欠发达的中西部地区。在远离气源的区域建设天然气管网不仅成本高、风险大、建站周期长，而且灵活性能差。固定式CNG加气站主要靠近气源和管网而建，这样很大程度上限制了天然气汽车的推广和运营范围。橇装式LNG加气站具有成本低、风险小、建站周期短、易于搬迁等特点，避免了对气源和管网的依赖，适用范围很广，具体表现在：①用于城市公交、重卡、长途客车等LNG汽车的前期市场开发；②建站投资大、购地审批困难的大中城市闹市区；③管网难以敷设、气源较远的城市地区；④高速公路服务区或者人烟稀少的公路两侧，以及其它一些无法设置固定站的区域。如某些一二线城市中心区域，这些区域由于受城市安全、规划、地价、气源、管网等各种因素的限制而无法设置LNG固定站。橇装式LNG加气站则可以利用自身优点和加油站合用，或者停放在停车场内，均可解决城市内LNG汽车加气问题[8]。除此之外，也可解决远离天然气管网用户用气难的问题。

表1 1×104m3/d天然气加气站年运行成本概算[7]

注：加气站按年运行360天计算

只需在售气端增设1个减压阀，使CNG储气库内的CNG经过减压阀后既降压输送给用户，又节省了居民天然气管网敷设的投资费用[8]。由此可见，橇装式LNG加气站凭借其自身优点具有很好的使用发展空间。

目前国内的LNG加气站大约200座，按照昆仑能源、中海油、新疆广汇等能源集团的建站规划数据，年均新增LNG加气站600座，截止到2015年LNG加注站的数量已超过3000座。根据对LNG流通量的估算，2011～2015年LNG流通量从290万吨增加到了1900万吨。由于LNG加气站用地手续复杂，审批流程繁琐，这样可移动的橇装式加气站在加气站发展初期占比较高，据统计可移动的橇装式加气站占比30%左右。按照橇装式加气站设备投资200～280万元、固定式加气站设备投资500万元估算，预计未来3年LNG加气站设备的投资需求将达到67亿元。因此，橇装式LNG加气站具有非常广阔的发展空间和市场前景。

4 橇装式LNG加气站的分布状况及发展的可行性

4.1 橇装式LNG加气站的分布状况

目前，我国拥有LNG固定加气站200多座，橇装式加气站预计超过300座。现有LNG加气站分布多在沿海和西北地区，其中橇装式LNG加气站在北京、新疆、湖南、贵州、浙江、江苏、河南、四川、海南等地已投入运营。新疆地区占有比重较大，约占全国LNG加气站的46.3%，在全国运行的有数千辆LNG汽车。

4.2 国内发展的可行性

(1)LNG作为汽车用燃料从技术上讲是可行的，通过引进、消化、吸收国外已经成熟的LNG汽车技术[9]，在国内多家汽车研发制造企业已能够生产LNG汽车，实现了LNG汽车的国产化。

(2)国内LNG工业已经进入发展阶段，LNG工厂在各地纷纷建成，中原、东北、西北、西南等油气田及其周边地市可得到充足的LNG供应，东南沿海地区可从国家正在规划发展和已经建成的进口LNG接收终端获得LNG供给。因此，在国内绝大多数地方有天然气资源的保障，完全满足LNG加气站发展的需要。

(3)LNG与汽油与柴油价格相比具有明显的优势，经营者和车主均能取得较好的经济效益，具备推广的利益推动性[9]。

(4)LNG汽车与现有的CNG、LPG汽车相比较有很多优点，容易大规模化发展，目前已经实现LNG汽车和LNG加气站技术和装备的全面国产化，可为我国燃气汽车事业的快速发展提供保障。

(5)LNG加气站和LNG汽车相关配套设备制造工厂占地少、投资小，设备制造工艺简单、安全性能好、市场需求量大、可以批量加工，能够解决就业和取得更好的经济效益。

(6)橇装式LNG加气站的自身优点决定了其可以设置在建成的加油站内，采用油气合建的形式，橇装式LNG加气站也可设置在停车场、调度场、高速公路服务区等场所[10]，解决了人口密集的大中城市闹市区和人烟稀少的边远荒芜地带LNG汽车加气难的问题。

(7)橇装式LNG加气站也非常适合于前期投资费用相对短缺、占地可以扩容、建站周期短、加气车辆少的情况。在加气站建设初期，考虑到刚建成后加气车辆相对较少，因此运用橇装式LNG加气站作为初期启动站。当加气车辆达到饱和后，留下电气自控橇和加气机橇，把储存橇移走，则扩容成了常规站，继续为LNG汽车加气服务。这样可以取得更好的经济效益，更有利于项目的推广[3,10]。

(8)LNG汽车数量的急剧增长迫使发展足够数量的LNG加气站，从而满足其加气需求。具体表现在：①目前我国机动车保有量2.4亿辆，未来如大量城市公交车和重型卡车改用LNG作燃料，则LNG加气站有爆发式增长的潜力；②受LNG市场快速增长的影响，LNG汽车的需求量正处于爆发式增长阶段；③国内目前所有LNG加气站远远不能满足LNG车载气瓶市场需求量。

4.3 橇装式LNG加气站在庆阳市内发展的可行性

目前，我国LNG加气站大多分布在东部地区和少数中部地区，随着国内LNG工业的迅猛发展和地方政府政策投入，西部地区LNG产业链也得到了快速的完善。以甘肃省会兰州为中心的LNG燃料应用也在不断地向省内周边城市辐射，兰州燃气30万Nm3/d LNG装置和甘肃新连海8万Nm3/d LNG装置完全满足省内各地区LNG加气站的供应。

庆阳市位于甘肃省最东部，陕甘宁三省区的交汇处。东接陕西省延安市，南与陕西咸阳市及甘肃省平凉市相连，北邻陕西省榆林市及宁夏盐池县，西与宁夏固原市接壤[11]。西气东输管道二线及三线从庆阳境内穿过，加上庆阳地区本身储量丰富的油气资源，使得庆阳市拥有丰富的天然气资源，而庆阳市及周边地区目前尚无LNG加气站。然而目前庆阳市内大量的城市公交车和出租车、城际客车和货运卡车已具备改装成LNG汽车的条件，周边省份广阔的LNG汽车加气需求市场，以及LNG配套设施的建设和政府政策的出台，一方面为LNG汽车在庆阳境内的快速推广和运营提供了良好的条件，另一方面为与LNG汽车相关的设备制造企业落户庆阳提供了产品市场。

表2 橇装式LNG加气站总投资估算汇总表(单位：万元)

5 橇装式LNG加气站投资估算和效益分析

5.1 橇装式LNG加气站投资估算

5.1.1 建设投资

LNG汽车加气站总投资估算355万元，其中设备投资210万元，建筑工程投资90万元，铺底流动资金及其他55万元。

5.1.2 流动资金估算

通过查阅与该橇装式LNG加气站流动资金估算类似的相关文献，并借鉴类似项目的估算方法，最后结合实际情况，按照国际上通用的分项详细估算法进行计算，结果显示该橇装式LNG加气站满负荷运作一年所需流动资金为20万元。

5.1.3 项目投入总资金

橇装式LNG加气站投入总资金见表2。

5.2 橇装式LNG加气站经济效益分析

发展LNG汽车首先必须建有足够数量的加气站，以满足加气。LNG加气站经济分析按照国家发改委、建设部的《建设项目经济评价方法与参数》要求，结合庆阳市的实际情况进行分析。

按照以往一座日供气量1万立方的固定式CNG加气站，建站所需资金大概为535万元，而一座日供气1万立方的橇装式LNG汽车加气站，其售价为355万元。由此可见，拥有同样加气能力的一座橇装式LNG加气站比固定式CNG加气站可节省投资资金180万元左右。除此之外，橇装式LNG加气站自身占地少，加上可与已有加油站合并，节省了大量的购地费用。

加气站计算期：建设期为3个月，折旧期按10年计算。

LNG进站价格、销售价格、辅助材料及燃料动力价格以庆阳市2015年市场价格为依据，参照近几年市场价格的变动趋势进行预测，所有价格都是以加气站预期建设期末价格来进行计算：LNG进站价格4020元/t计，水价按2.53元/t计，电价按当地价格0.75元/kW·h计，LNG销售价格按3.8元/Nm3计。

5.2.1 年销售收入

以庆阳市政府所在地西峰区及周边地区的天然气使用量为例：该地区年平均每天销售天然气折算成LNG大约为15000Nm3，全年按360天计(去除维修期)，则全年销售收入为：

15000Nm3/d×360d×3.8元/Nm3=2052×104元=2050万元

5.2.2 年运行费用

(1)LNG

LNG进站价格15000元/t，换算成气态后为3.0元/Nm3，则LNG进站费用为：

15000Nm3/d×360d×3.0元/Nm3=1620×104元=1620万元

(2)LNG蒸发损耗费

LNG在存储和加气中有蒸发损耗，以0.5%计算，则全年损耗费为：

15000Nm3/d×360d×3.0元/Nm3×0.5%=8.1×104元=8.1万元

(3)运输费

从省会兰州或者临近的陕西省西安市、咸阳市、延安市、宝鸡市等拥有LNG生产或销售工厂的地区运输LNG至西峰区，计算后运输成本为0.08元/Nm3，全年运输费用为：

15000Nm3/d×360d×0.08元/Nm3=43.2×104元=43.2万元

(4)修理费

包括所有固定资产的大、中、小修修理费，按固定资产原值的2.5%计算。年修理费：

197.5万元×2.5%=4.9375万元

(5)工资及福利费

LNG加气站定员为5人，根据庆阳市西峰区及周边地平均工资及福利标准，每人年均3万元估算，全年工资及福利费为15万元。

(6)水电费

年用水量为180t，年耗电量为：7.2万kW·h

水费：180t×2.53元/t=455.4元

电费：7.2万kW·h×0.75元/kW·h=5.4万元

水电费总计：5.5万元

(7)固定资产折旧费

固定资产折旧按直线法平均计算，按10年进行折旧，折旧费：

197.5万元÷10=19.75万元。

(8)管理及其他费用

参照同行业及企业现状计算，全年管理费用为10万元，销售费用为5万元。

(9)年运行总费用

1731.55万元。

5.2.3 经济性评价

(1)年净收益：2050万元-1731.55万元=318.45万元。

(2)静态投资回收年限：355万元÷318.45万元/年=1.115年。

(3)加气站固定资产的残值，土建部分的寿命一般在25年以上，效益计算期为10年，则10年后，残值为：89.625万元÷25×(25-10)=53.775万元。

经济评价成本—效益见表3。从表中可以得知建设一座日供气1万立方的橇装式LNG汽车加气站一年多即可实现成本回收，三年后见效281.9万元，逐年递增，十年后可实现纯利润收入2829.5万元。

表3 经济评价成本—效益表(单位：万元)

6 结论

橇装式LNG加气站作为LNG加气站的一种，也是为LNG汽车供应LNG燃料的加注站，它以其自身突出的优点而成为一种具有良好发展前景的加气站类型。与CNG加气站和L-CNG加气站相比，橇装式LNG加气站设备少，运行成本低，仅为30.4万元，具有很好的社会效益和经济效益。通过对橇装式LNG加气站国内发展前景的分析和分布状况的介绍，可见橇装式LNG加气站在庆阳市和国内其他大多数地区发展均可实行，且有着很好的使用和发展空间及市场前景。对橇装式LNG加气站建站投资费用和经济效益分析估算，得知建设一座日供气1万立方的橇装式LNG汽车加气站1年多即可实现成本回收，三年后见效281.9万元，十年后实现纯利润收入2829.5万元。因此，橇装式LNG加气站不仅技术优势明显，而且建站投资和后期运营费用小，具有显著的社会效益和经济效益。

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【责任编辑 赵建萍】

An analysis on Skid-mounted LNG’s Feasibility Construction

YU Chun-liu1，REN Jing-ping1，Ma Zhi-peng2

(1.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,LongdongUniversity,Qingyang745000,Gansu; 2.GuangdongSpecialEquipmentInspectionandResearchInstitute,Foshan528000,Guangdong)

Skid-mounted LNG vehicle filling station is LNG fuel’s supplying station for LNG vehicle. The paper has compared the skid-mounted LNG station with L-CNG stations from two aspects of equipment and running costs,besides,it has analyzed the development prospects and the domestic distribution condition of the skid-mounted LNG station,based on researching the equipment,the technological process,the advantages and the security of skid-mounted LNG vehicle filling stations,at last it has estimate for the investment and economic benefit analysis of the skid mounted LNG filling station. It is suggested that the skid-mounted LNG vehicle not only has more technical advantages and feasibility at home and in Qingyang City,but also has low cost in initial station and operational stage,therefore the skid-mounted LNG vehicle has significant social and economic benefits and broad development space and market prospect.

skid-mounted;LNG;CNG;gas-filling station;vehicle

1674-1730(2017)03-0094-06

2016-07-02

2015年陇东学院青年科技创新基金项目《固定管板式换热器热应力产生机理研究》(XYBY140211)

于春柳(1986—)，女，内蒙古赤峰人，助教，硕士，主要从事低温贮运技术与传热方面研究。

TU996

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