推广液化天然气加气站建设的可行性及经济性分析

来源 :科学时代·下半月 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhang_250
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  【摘 要】本文绕国家《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中“加大机动车尾气治理力度,深化颗粒物污染防治”的工作精神,结合国家在交通运输领域大力推广新能源和天然气车辆的工作实际,通过对液化天然气以下简称“LNG(Liquefied Natural Gas)”的特性分析、LNG作为车船燃料的优点和特性介绍、LNG加气站建设的国家标准规范介绍、LNG加气站及配套设备的国产化情况以及LNG加气站运行的经济性分析,说明推广LNG加气站建设的可行性及经济性,从而提出应在全国范围内加快LNG加气站及配套设施建设,鼓励推广LNG运输车辆的使用,从而达到改善国家能源结构比例以及改善环境质量、减少大气环境污染的目的。
  【关键词】推广;LNG加气站;可行性;经济性;分析
  一、前言
  随着中国经济的高速发展,城市化水平的迅速提高,对城市道路交通运输的需求也快速提升。根据国家道路交通运输统计年鉴资料显示,最近10多年来中国汽车保有量年平均增长在16%以上。2011年达到了1.06亿辆。一方面,交通运输车辆的快速增长导致车用能源越来越依赖于石油进口,成为石油对外依存度逐年攀高的重要原因,增加了国家石油供应和保障的安全压力。另一方面,交通运输车辆的过快发展,也给城市化发展带来了负面影响,其中比较突出的就是城市生态环境状况恶化,城市空气质量日益下降。
  研究表明,当前,人类大量消耗煤炭和石油等一次能源的碳排放是引发目前气候变暖的主要原因,过去10余年全球CO2排放总量增加了13%,而其中源自汽车、轮船等交通工具的碳排放增长率达到25%。道路交通运输车辆排放的尾气污染量占城市大气污染量的60-70%,我国大城市60%的一氧化碳、50%的氮氧化合物、30%的碳氢化合物污染都来源于机动车的尾气排放。汽车尾气造成的大气污染,对城市居住环境和人民身体健康造成严重影响。因此,大力推广使用天然气等清洁能源作为车用燃料,降低汽车尾气污染物排放,已迫在眉睫。
  由于道路交通运输车辆是一种移动的污染源,利用常规的净化技术及限制使用的方法是很难以治理的,一些地区尽管采用了多种净化汽车尾气排放技术,以及使用无铅汽油等,都难以使汽车尾气中的有害物质含量显著降低。在这样的交通运输环境和背景下,对城市道路绿色交通运输系统的构建和推广是顺势而为、大势所趋,而其中LNG作为清洁能源中的“蓝色宝石”,是一种优质、高效、经济的清洁能源,使用LNG代替燃油,可有效調整能源结构、减少排放污染、降低车用燃料成本,因此LNG汽车及其配套设施加气站应属于构建城市道路绿色交通运输系统的一个重要环节。
  二、LNG作为交通运输燃料的优势介绍
  LNG是天然气的液化形式,是天然气原料经过预处理,脱除其中的杂质后,再通过低温冷冻工艺在-162℃下所形成的低温液体混合物,其主要成分是甲烷和不多的乙烷、丙烷和丁烷,密度为标准状态下甲烷的620倍,体积能量密度约为汽油的72%,燃烧后的主要排放物是水和二氧化碳,其替代汽柴油主要有以下优势:
  1、使用的环保性。使用LNG作为车用燃料可明显减少车辆尾气排放。LNG汽车排放的有害尾气总体上比汽油和柴油车(以下简称汽柴油车)减少80%以上,其中一氧化碳可减少97%,二氧化碳减少24%,氮氧化合物可减少39%, 二氧化硫可减少90%,碳氢化合物可减少72%,苯铅碳等粉尘减少100%,从车辆能耗的全过程分析,LNG车辆的碳排放远远低于燃油汽车,大范围推广使用LNG车辆,可以大幅度降低道路运输的汽柴油消耗和有害气体排放,加快实现低碳绿色交通运输的步伐。
  2、运行的经济性,使用LNG作为车用燃料可有效降低燃料成本。国家发改委2010年5月发布《国家发展改革委关于提高国产陆上天然气出厂基准价格的通知》,要求各地要按照与90号汽油最高零售价格不低于0.75:1的比价关系,理顺车用天然气价格。通过运营测试及综合比较,LNG汽车的燃料成本大约可以节省20%左右。以一辆约10米长的公交车,每年运行330天,每天运行300公里计算,年节约燃料成本约4万元。
  3、车辆使用LNG的安全可靠性。天然气的燃点为650℃,爆炸极限为4.6%-14.57%。汽油燃点为427℃,爆炸极限为1%-7.6%;柴油的燃点是220℃。天然气燃点为汽油的1.5倍,为柴油的3倍。天然气比空气轻,如有泄露,会很快扩散,而不会像汽油那样积聚在发动机周围形成爆炸混合物,遇明火引起爆炸。
  三、推广LNG加气站的可行性分析
  LNG汽车技术是我国在2000年以后从国外逐步引进的新一代天然气汽车技术,与以往的CNG(压缩天然气)汽车技术相比,更加先进、安全和可靠,被公认为是未来天然气汽车发展的主要方向,经过十多年的科技攻关和LNG国产化进程,我国在LNG加气设备和加气站建设、LNG低温储运技术和设备制造、LNG发动机、车载供气系统等关键技术和设备方面,均取得突破性进展,其中很多方面达到国际领先水平,LNG加气站建设和LNG汽车生产技术已经比较成熟。目前,国内众多省份和城市开展了LNG汽车技术的应用与推广工作,并有相应的LNG加气站配套设施建设和运行。
  1、LNG车辆发展现状。
  通过对国外LNG车辆技术的消化、吸收和研发创新,国内已经掌握LNG汽车主要关键部件制造、整车集成装配和供气等配套技术,形成了系列化、大批量的生产制造能力。截至2011年底,我国累计有450个燃气车型及底盘进入“公告”,天然气汽车生产企业的数量超过60家,整车产量超过8万辆。
  珠海广通、郑州宇通、山东中通、厦门大金龙、苏州小金龙等国内主要客车制造商,生产的LNG车型涵盖目前常用的各种主流车型。国内410升钢瓶的LNG公交车,在市区可连续行驶约400-500公里。陕西重汽、中国重汽、东风特商等制造商生产的LNG重型卡车已投放市场。国内生产的LNG重卡,最高续航里程达1300公里,承载能力也可与普通柴油车相媲美。   2、LNG低温车载瓶及发动机技术日益成熟
  LNG车载气瓶是LNG汽车燃料系统的核心装备。目前,国内采用高真空多层缠绕绝热技术生产的LNG低温车载瓶,可保证日蒸发率小于0.2%,并且经过火烧、振动、高空坠落等多项极端可靠性试验,能够确保LNG汽车安全运行。
  国内众多企业成功生产出近百款天然气发动机。随着LNG汽车在国内的推广应用,LNG天然气发动机广泛搭载在大型客车和重型卡车等商用车上,潍柴、玉柴、陕汽、康明斯等企业都已具备了制造成熟大型LNG天然气发动机的能力。主要发动机厂商生产的LNG汽车发动机,其动力性达到柴油发动机水平。
  3、LNG加气站建站标准和规范逐步建立
  国外LNG加气站建设领域有较为成熟的标准,遵循的规范主要有:LNG生产、储存及装卸技术规范《NFPA 59A》、汽车用液化天然气(LNG)供气系统标准《NFPA 57》、LNG载重卡车推荐规范《SAE J2343 》。
  为推动LNG加气产业在国内的发展,国家能源局编制了《LNG汽车加气站技术规范》,该规范经国家能源局颁布并于2011年11月1日正式实施,成为LNG加气站建设的行业标准。标准涵盖的加气站类型包括:LNG加气站、L-CNG加气站、LNG/L-CNG合建站以及油气合建站。
  住房和城乡建设部2011年组织编制的GB50156-2010《汽车加油加气站设计与施工规范》自2013年3月1日起已经开始实施。该规范是我国LNG加气站设计和建设的国家强制性标准,该标准和规范的实施为大面积推广LNG加气站建设创造了基础条件。
  四、LNG加气站单站经济性分析
  1、LNG加气站的工艺介绍。
  根据工艺要求,结合周围地理情况,LNG加气站总平面图主要分为加气区、储罐区、气化区、储气区及生产辅助区,三级LNG加气站占地面积约2500平方米。
  LNG通过运输槽车运至加气站内,使用LNG潜液泵进行卸车,将LNG产品通过工艺管道卸至站内储罐。加气站通过LNG潜液泵、LNG加气机对车辆进行加注。其主要设备包括:LNG储罐、LNG潜液泵(含泵池)、卸车(储罐)增压器、EAG加热器、LNG加气机、站控系统等。LNG工艺流程框图如下:
  LNG加气站主要设备选型如下表:
  站内主要设备材料表
  序號 设备及材料名称 型号规格 单位 数量 备注
  1 LNG储罐 60 m3(全容积) 台 1 卧式
  2 EAG加热器 Q=120 Nm3/h 台 1
  3 卸车(储罐)增压器 Q=200Nm3/h 台 1 卸车、储罐增压共用
  4 LNG潜液泵(含泵池) Q=220L/min 台 1
  5 LNG加气机 Q=0~200L/min 台 2
  6 仪表风系统 套 1
  7 安全监控系统 套 1
  8 管道系统 套 1
  9 低温阀门等组件 套 1
  10 放散管 套 1
  2、LNG加气站项目的投资概算
  LNG加气站(三级站)项目总投资概算约为700万元(因各地土地价格差别较大,本文投资概算不含土地投资)。本文以某地LNG加气站为案例进行投资概算和经济评价,该项目建设项目总投资为661.94万元。其中:建设投资为621.56元,建设期利息为5.11万元,流动资金为35.26万元。可抵扣增值税为48.90元,可抵扣设备增值税47.70万元,可抵扣主材增值税1.19万元。本项目建设投资30%由建设单位自筹,70%采用银行贷款,贷款利率按7.05%执行。建设期贷款利息由建设单位自筹,流动资金投入按30%为企业自有资金,其余70%申请银行贷款,贷款利率为6.56%执行。
  建设项目总投资构成表
  序号 费用名称 投资金额(万元) 可抵扣增值税
  (万元) 占总投资比例(%)
  一 工程费用 429.79 48.90 64.93%
  1 设备购置费 328.32 47.70 49.60%
  2 安装工程费 43.49 1.19 6.57%
  3 建筑工程费 57.98 8.76%
  二 建设工程其他费用 167.87 25.36%
  三 预备费 23.91 3.61%
  四 建设投资 621.56 93.90%
  五 建设期贷款利息 5.11 0.77%
  六 流动资金 35.26 5.33%
  七 建设项目总投资 661.94 100.00%
  建设项目总投资构成如下图所示:
  3、LNG加气站项目经济指标测算
  本LNG加气站设计规模为15000Nm3/d,年供气量约547.5万Nm3/a,损耗率为1.00%,产销率按100%考虑。天然气销售按含税价差为0.68元/Nm3,生产经营期按20年计,各项指标测算如下:
  主要经济指标
  序号 指标 单位 数量
  1 年均销售收入 万元 319.58
  2 年均总成本费用 万元 263.81
  3 年均利润总额 万元 52.32
  4 财务评价指标
  4.1 所得税前财务内部收益率 % 11.15
  4.2 所得税后财务内部收益率 % 9.78
  4.3 所得税前财务净现值 万元 178.64
  4.4 所得税后财务净现值 万元 92.90
  4.5 税前投资回收期 年 9.21
  4.6 税后投资回收期 年 9.64   4.7 资本金财务内部收益率 % 11.55
  4.8 资本金财务净现值 万元 43.35
  5 借款償还期 年 9.03
  6 盈亏平衡点 % 79.56
  通过测算,该项目盈亏平衡点为79.56%,即每天天然气销售量约11934Nm3(按照1吨LNG气化1350 Nm3计算,约折合LNG9吨),每年加注LNG约3300吨就可以维持该站的正常营业。
  六、结论
  总之,当前在全国范围内推广LNG加气站建设技术上可行,经济性较好,同时又能够产生良好的社会效益和环保效益,是一件利国利民的好事,也是我国创建资源节约型、环境友好型社会的重要途径和举措,根据ICIS C1统计数据显示,截至2012年底,国内已投运的LNG加气站数量约600座,累计为近4万辆各种类型LNG汽车提供加气服务,并且有望在2013年底达到近千座。结合当前交通运输部《交通运输十二五规划》中提出的“强化节能减排,推广节能与新能源车辆示范工程,促进混合动力、纯电动、天然气等新能源和清洁燃料车辆在公共汽车和出租车领域的示范推广应用,在城际客货运输和城市物流配送车辆中试点推广新能源和天然气车辆”的工作部署,国家及地方应尽快开展LNG加气站建设规划编制工作,在此前提下,鼓励运输单位开展营运车辆“以气代油”工作,通过政府引导、行业指导和监督,鼓励国内国企、民企等投资主体有规范地建设LNG加气站,满足各类LNG车辆的加气需求,从而在全国范围内推广和使用LNG车辆,为国家的节能减排、能源结构改善和社会环境质量改善,为发展低碳绿色交通运输做出贡献。
  参考资料:
  [1] 国家能源局 NB/T1001-2011《液化天然气(LNG)汽车加气站技术规范》 中国建筑工业出版社 20110728
  [2] 住房和城乡建设部 GB50156-2012《汽车加油加气站设计与施工规范》 中国计划出版社 201211
  [3]交通运输部 《2011中国交通运输统计年鉴》人民交通出版社出版发行。
  [4] 顾安忠 《液化天然气技术》机械工业出版社 200310
  [5] 郁永章《天然气汽车加气站设备与运行》中国石化出版社,20060301
  [6] 程丽华《石油产品基础知识》中国石化出版社,20060901
  作者简介:
  刘洋(1973年2月26日-),男,汉族,籍贯:山东郯城,职称:经济师,任职单位:中海石油气电集团有限责任公司。
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