LCNG加气站发展现状及节能研究分析

汤云普　赵媛媛

【摘 要】进口LNG价格不断下降，其成本优势逐步凸显出来，使得以管道天然气为气源的CNG加气母子站的价格优势丧失。加气站运营企业纷纷投资新建LCNG加气站或是在原有加气站基础上增设LCNG设施。

【关键词】LCNG加气站；现状；节能；研究分析；建议

0 引言

近年来，由于雾霾天气的出现，空气质量不断的恶化，使得人们在增强环保意识的同时更加注重对清洁能源的利用。天然气作为一种清洁、高效的绿色能源在我国能源结构调整、强化大气污染治理、实现节能减排等方面发挥着重要作用。据中国石油《2015年国内外油气行业发展报告》显示，2016年中国天然气表观消费量将为2050亿立方米，增长7.3%，天然气在一次能源消费结构中所占比重达到6.4%。2009-2015年我国天然气消费量由887亿方增长至1932亿方，天然气在一次能源消费中的比例由3.7%提升至5.9%，但相较于世界平均水平的23.8%，中国在扩大天然气利用，提高天然气在能源消费中的比重仍任重道远。

自2014年下半年以来，由于国际原油价格持续下跌、北美页岩气革命、亚洲天然气市场需求下降等原因，我国进口LNG价格不断下降。同时，我国管道天然气价格采用政府指导定价的原则，使得以管道天然气为气源的CNG加气母子站的售气价格优势丧失，售气量下滑。在LNG 的成本优势逐步凸显的环境下，加气站运营企业纷纷投资新建LCNG加气站或是在原有加气站基础上增设LCNG设施。伍德麦肯齐公司预测，未来5-10年内原油价格和LNG价格将持续低迷。预计至2020年，全球新增LNG产能高达5300亿立方米，是目前产能的1.65倍，未来LNG价格下降可能会击穿成本线。

1 国内汽车加气站发展现状

为有效的降低能源成本的同时缓解大气污染压力，世界各国汽车工业纷纷调整汽车燃料结构，研发清洁能源汽车。其中，以天然气汽车为代表的清洁能源汽车以其低成本、低排放、抑制温室效应、石油依赖度低等优点，成为当前世界汽车工业的一个重要发展方向。随着我国汽车产业的进步和汽车保有量的增加，依据我国的优化能源结构及节能减排、改善大气质量的能源发展战略，发展高效清洁的天然气汽车是当前最为现实可行的减少空气污染的途径之一。

天然气汽车包括CNG和LNG两类，据中国汽车工程学会的统计，2000-2013年来我国天然气汽车数量呈爆发式增长，由0.6万辆增至312万辆，年均增长率为62%；2013-2015年，受国内经济增速换挡、天然气相对成品油价格优势不突出等因素的影响，中国天然气汽车保有量增速有所减缓，但仍然保持较快增长，其中改装车增长较快，新车产量下降明显，2015年中国天然气汽车产量20.1万辆，同比下降27.6%，首次出现负增长；2015年中国天然气汽车保有量近500万辆，其中CNG汽车480万辆，占比96%，主要为出租车、公交车、私人轿车和商用车，LNG汽车20万辆，占比4%，主要为重型卡车和公交车。2010-2015年中国CNG汽车保有量详见图1。

从1989年我国首座加气站（CNG）投产至今，加气站从当初仅有四川、重庆、新疆等少数几个省区发展到今天已遍布31个省、市、自治区300多个地级及其以上行政区域。中国加气站数量及加气站构成分别由图2、图3所示。

由图2和图3所知2010-2013年，中国加气站数量由1800座增长至5134座，年均增长42%；2013-2015年，加气站由5134座增至7420座，年均增速20%；CNG加气站5173座，占比70%，LNG加气站2247座，占比30%。

LNG作为车用燃料，主要是替代柴油，其应用范围主要为重卡和长途客车。但自2014年下半年以来油价持续降低，重卡和长途客车改用LNG作燃料的增速减缓。由于LNG存在BOG放散浪费的问题，部分LNG加气站为了增加销气量，在站内增加L-CNG加气设施，该工艺采用LNG槽车运输，用柱塞泵将液体LNG升压到22MPa左右，通过高压汽化器气化为CNG后向出租车、社会车辆、公交车辆等加气，随着管输气成本的逐步上涨，LNG 产能的不断补充，以及 LNG 成本的进一步下降，在原有 CNG 母站气源具有成本优势的区域，LNG 的成本优势逐步凸显，造就了适宜投资建设L-CNG加气站的地区在不断增加和扩大。

2 研究方向及建议

我国LCNG加气站起步较晚，针对LCNG加气站运行及关键设备等方面需做具体的研究。本文建议以LCNG加气站设备配置以及能耗分析为基础，通过对LCNG加气站内设备配置进行能耗分析及评价，明确影响加气站能耗的主要环节。并对站内能耗较高的主要环节进行理论分析，确定产生高能耗的主要因素，针对性的在环节内工艺及运行方面提出合理的节能方案和具体的改进措施，以达到有效的降低LCNG加气站运行能耗的目的。建议从以下方面进行着手研究：

（1）对实际加气站的加气数据进行统计，分析出加气站的用气规律，并根据用气规律以及不同占地面积等因素确定出LCNG加气站各个设备的最佳配置方式，使LCNG加气站内的设备达到最优的运行状态；

（2）分析加气站工艺和设备的主要能耗表现形式，利用单位销量综合能耗分析方法，计算各种能源消耗量，确定最大能耗环节；

（3）針对加气站最大节能点，即增压系统天然气损耗，利用不稳定流动伯努利方程分析LCNG加气站低温高压泵正常吸入时的必要条件；利用MATLAB对影响低温高压泵NPSHa的各因素进行计算分析；建立NPSHa值的MATLAB GUI分析平台，根据平台分析结果，发现LCNG加气站内增压系统效率偏低的主要原因，并提出合理改进方案降低运行能耗；

（4）对LCNG加气站充装系统的工作过程进行计算和模拟，确定高中低压储气瓶组的合理配比，并分析加气站内不同供气模式的优缺点，根据低温高压泵的运行特点，认为储气瓶组单一供气模式更适合于LCNG加气站的节能运行。

[责任编辑：朱丽娜]