四川盆地,提高CNG汽车及其加气站工作压力的建

2019-08-31 15:16 来源:未知

推广天然气汽车的开拓者

在城镇化加速发展、环保需求提高和能源多样化的推动下,华油天然气股份有限公司从天然气利用的另外一个角度考虑,从2009年开始着手发展LNG。

2017年我国天然气汽车保有量已逾600万辆,其中压缩天然气汽车573万辆;加气站8400座,其中CNG加气站5300座;均位居世界第一位。但要从天然气汽车大国提升为天然气汽车强国,就需要大力推进天然气汽车的技术进步和创新。提高CNG汽车及其加气站工作压力就是一个重要的技术升级选项。为此,需要进行《汽车加油加气站设计与施工规范》标准的修订工作。 众所周知,GB50156是一个广为引用的国家标准,对于我国天然气汽车加气站)的建设乃至整个天然气汽车的推广工作起到了举足轻重的指导、规范和推动作用,功不可没。但是,随着天然气汽车产业技术进步和市场需求的不断提升。迫切需要对该标准的3个压力限值进行适当的调高和修改。 具体说来,就是需要将该标准中第8.1.6条的"压缩机排气压力不应大于25MPa"中的25PMa改为35MPa;将8.1.13条 "固定储气设施的额定工作压力不高于25MPa"中的25MPa改为30MPa;将8.1.21条 "加气设备额定工作压力应为20MPa"中的20MPa改为25MPa。 一、建议修改三个压力限值的理由 1、现行压力限值标准导致CNG汽车能量密度较低、行驶里程较短。 CNG汽车20 MPa的工作压力已沿用了80多年,早应适当调升了。从1931年意大利在世界上率先推广CNGV以来,至今已过去了87年;我国从1989年3月开始批量推广天然气汽车以来,至今已有29个年头。我国CNGV的工作压力一直沿用20MPa,导致长期以来我国CNGV运行效率较低。目前,我国的CNG气瓶的制造水平和气瓶材料品质都有了显著提高,完全具备制造25MPa、30MP a乃至更高工作压力气瓶的能力。为提升CNGV的效率,应当随着技术进步,及时适当提高CNG汽车的工作压力限值标准。 2、我国车用气瓶国家标准已经提高,当前迫切需要与GB50156兼容和匹配。 早在2009年,国家标准《车用压缩天然气钢质内胆环缠绕气瓶》(GB24160-2009)中就已明确,可使用工作压力为25MPa的气瓶;而不久前颁布的《大容积钢质无缝气瓶》(GB/T33145-2016)则允许最高工作压力提高到30MPa。这就表明,CNGV车用气瓶可以选择25 MPa这个压力等级;而长管拖车气瓶和加气站固定储气设施可以选择30MPa这一工作压力等级。这就需要对GB50156的上述三个压力限值作相应调升。 3、25MPa工作压力已成世界CNG汽车的发展趋势。 据了解,目前北美和东南亚不少国家的CNGV已使用25MPa的工作压力。 我国不少CNGV装备制造厂家已向国外提供25MPa工作压力的气瓶产品。例如北京天海公司向北美等市场提供3600Psi(相当24.8 MPa)工作压力的车用气瓶;中集安瑞科、中材科技、新兴能源等公司向中东地区及东南亚20多个国家出口了工作压力为25MPa的长管拖车;甚至连推广CNGV没有几年的越南也在使用我国厂家提供的25MPa等级的气瓶产品。唯独受GB50156标准关于相关压力限值的制约,25MPa车用气瓶至今尚无法在国内销售和使用。 此外,我国氢燃料电池大客车储气瓶的工作压力已设定为35MPa;日本氢燃料电池轿车储气瓶的工作压力更是设高达70MPa;GB/T34537-2017《车用压缩氢气天然气混合燃料》中规定,"压力不大于35MPa",这对于适当提高CNG汽车工作压力颇具参考价值。 二、适当提高气瓶工作压力限值的好处 1、可以显著提高CNG汽车的续行里程。 众所周知,推广天然气汽车对于治理大气污染、保障国家能源安全、(2017年我国石油对外依存度已逾67%)、增加天然气的消费量和调整能源结构等方面居功至伟(2017年,我国交通用天然气占比约为15%)。而我国CNGV的保有量又占天然气汽车保有量的95%左右。 但是,CNG汽车的能量密度低,续行里程较短,是其一个明显的不足之处。若将其工作压力从20MPa提升至25MPa,则续行里程可增加近20%。换言之,出租车和公交车的续驶里程均可以从200公里增加到约240公里。应该说这是一个不小的进步。 2、长管拖车储运压力升级到30MPa意义重大。 把长管气瓶的储存压力限值从20MPa提高到25-30MPa,可以提高约20%-36%的天然气运输量。世界上大多数地区都实施着25MPa压力限值。换言之,在完成相同运输量的条件下可以节省20%-36%的驾、监人员。例如目前全国有一万辆长管拖车,储运压力升级后就可以节省2000-3600名驾驶员和相同数量的押车人员。此外,长管拖车的价格不妨按100万元人民币来计算,则相当于节约了20亿元人民币的购车费用。相反,如果继续沿用20MPa压力等级,就意味着要造成20-36亿元购車费及2000-3600个人工费的浪费。 业已颁布的新标准GB/T33145-2016、允许运气车气瓶最高工作压力提高到30MPa,则可以使我国的运气车效率得到进一步地提高。 3、CNG加气站的储气能力相应得以增加。 随着加气站的储存压力由25MPa升至30MPa,储气能力可相应增加约20%。例如原储气能力为5000立方米天然气的加气站;可以增加到6000立方米。 三、在用CNG加气站提升加气压力的改造可有序进行 提高CNG系统压力限值是一项系统工程,需要有一个过渡期。在过渡期内,现有加气站保留20Mpa的加气装置,增加25Mpa的加气装置,可同时满足20MPa和25MPa车辆的加气需求。研究论证表明,在用CNG加气站的充气压力从为20MPa提升为25MPa,在经济上和技术上都是可行的。 1、原压缩机可以使用,只需增加一台增压机,即可达排气压力为30MPa。(对于加气母站,需增压到32.5-35MPa) 2、 原25MPa储气压力的储气设施仍可保留使用;只需增加一组30MPa储气压力的储气设施。 3 、鉴于加气站高压阀门大都已是32 MPa等级,可沿用;对于其他装置与高压管道需进行强度核算来决定是否更换。 4 、加气站提升加注压力的改造费用,初步测算,一个站可控制在100万元以内;如果大批改造,成本还会进一步降低。 5、 在用加气站经改造后,可以同时对20MPa和25MPa工作压力的CNGV加气。如同加油可以同时对92号、95号、98号汽油加油一样。 6、 不同工作压力的车用气瓶可以通过规格型号不同瓶阀来区别,以防止误充装。还可以通过电子标签与APP等技术手段来确保其安全性。 7、加气机可以通过强度校核来选择改造或更新。 8.在用的500多万CNG汽车不需要作任何改动,可继续按20MPa的工作压力使用;新出厂和新改装的CNG汽车才采用25MPa的工作压力。除气瓶外,CNG汽车的其他专用装置的工作压力均需升级为25MPa,但都是很容易实现的事。 综上所述,希望有关部门能够顺应当前CNG汽车技术发展潮流,尽快组织力量对相应标准进行修改。这对于我国推广天然气汽车这一件利国利民的大好事,必将做出新的更大贡献。

新能源汽车在减少空气污染方面有巨大的作用,在过去一直致力于天然气汽车的推广,并针对CNG客车的推广提出了一些看法,主要有以下几个方面——

方式更加高效用能全程清洁

其次,天然气气源供给将空前充足。2013年 我国天然气表观消费量仅为1676亿立方米。2014年4月,国家发改委在《关于建立保障天然气稳定供应长效机制的若干意见》中提出,2020年我国天然气供应能力达到4000亿立方米,力争达到4200亿立方米。国内天然气生产能力大幅提升,常规天然气将以约10%的速度稳步增长,非常规天然气将实现井喷式的增长。

同样因为抓住天然气发展机遇而进入产业化集群阵列的,还有诞生了成都市第一辆CNG双燃料出租车的成都启新汽车服务有限责任公司。如今,在龙泉开发区,华气公司的旁边,就是一汽大众的组装车间,附近就是专门改装燃气车的门店。“有的车出厂时就是燃气车,有的则是根据用户需要,改为CNG或者LNG车型。”

二、CNG作为替代汽、柴油的第一车用清洁能源的地位无可动摇

就在万里行记者在成都采访期间,四川能投广安岳池回乡创业园区分布式能源项目投资协议在成都签约。在此之前的2014年8月,四川省首个天然气分布式能源项目已在新都开工,以天然气为燃料,通过冷、热、电三联供等方式,实现能源的梯级利用。

预测2014年末我国CNG汽车的保有量将达到400万辆,加气站保有量将达到4500—5000座;2015年,该保有量将达500万辆,加气站将达到5500-6000座,车用天然气消费量可达300亿立方米。今年,最迟明年我国CNG汽车保有量将居世界首位!

作为消费者,老百姓对燃气汽车的经济性和便利性体会最深。成都的哥刘晓军算了笔账:“1立方米CNG相当于1.1升至1.3升汽油,售价只有3.8元,跑100公里差不多能省40%。又因为燃气汽车无积炭、发动机磨损小,几乎能节约50%的机油费和车辆维修费。前些年,在油价相对高时,燃气汽车的燃料费用比燃油车可节省60%以上,即使近两年来油价持续走低,燃气汽车比燃油车的燃料成本仍可节省15%至20%。在成都,眼下绝大部分出租车用CNG,也有部分私家车用CNG,我有个哥们儿甚至把奥迪车改成CNG车了。”

其二:开发CNG中长途公路客车的有利条件

LNG——

成品油价格不断上涨,致使公路运输企业的成本上涨压力增大。公路客车基本上是以柴油为燃料,成本一般要占公路客运企业经营成本的30%以上,而且车用柴油将于2014年内升级为国四标准,价格还将上涨。此外,城际高速铁路的开通,无疑会抢占部分客运市场。因此,如何降低燃料成本就是增强客运市场竞争力的一个关键因素,甚至关系到客运企业的兴衰存亡。

实践证明,燃气汽车在经济性、环保性和安全性等方面表现优越。相比汽柴油,CNG中基本不含苯、铅、硫等致癌物质,因为燃烧充分,排气污染物只有汽油的1/3,尤其是一氧化碳减排97%、二氧化硫减排90%。明显的环保效应,使推广CNG成为地方政府保障大气质量的一步好棋、一条平衡汽车数量稳定增长与减少尾气污染的有效途径。为此,四川当地政府为推动燃气汽车的发展,在政策和法规推进方面做了大量工作。

首先,全国各地以治理雾霾为重点的大气污染防治措施中,大都提到了要大力推广天然气汽车。2013年,31个省市自治区政府都与国家环保部签署了治理大气污染的责任书。

来自华气的数据显示:经过20年来的不懈努力,截至2014年8月,在成都市主城区奔跑的1.09万辆公交车中,有650辆LNG公交车,其余均为CNG公交车。南北贯通的天然气管网,10座LNG工厂,横跨城乡、网络化分布的300多座加气站,保证了天然气汽车可以在8个小时里程以内顺利加气、补充能量。

2020年左右将是我国天然气汽车发展的黄金时期,CNG作为传统汽车能源第一替代品的地位不可动摇。

与CNG必须以200个以上大气压的压力保存在特制钢瓶中不同,LNG是以液态天然气的形式、在零下162摄氏度下保存于隔热钢瓶中,1升LNG可以气化为625升NG。这样的特性就使容积相同的储罐大大增加了储存量,使燃气车的续驶里程更长,既方便短途的城市公交,又适用于中长途的公路客运,尤其是重型载货卡车长途运输。

其一:推广中长途CNG客车的必要性

尽管专家们深知CNG安全可控,但当初推广时颇为困难。看着CNG钢瓶放在后备厢里,一些老百姓直观地认为那和“定时炸弹”没啥区别。

第四,随着国内油价的升高,“油气比价”在0.6左右及其以下的地区逐渐增多。

为了找到推广LNG的最佳路径,华气公司从经济性和便利性出发,明明白白算了一笔账:一辆正在运营的出租车要油改气,发动机改造要花6万元,气瓶装置大约需要2.5万元,靠油气价差,一年之内能否收回成本?这就需要企业智慧地在政府政策和群众诉求之间寻找平衡点。

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放大资源优势拓展市场胜势

第三,我国天然气进口渠道大为拓宽,沿海LNG接收站将由目前的8个增加一倍以上。各接收站的接受能力一般都在300万吨/年以上,同时来自中亚三国的天然气供给能力将增至800亿方/年。中缅天然气管道将很快达到120亿方/年的设计能力。

因为LNG的体积可以“缩小”625倍,运输便利,在2010年开始大面积推广时,华气也瞄准管道铺设不到的地方去开发市场。成都周边的旅游景区,包括峨眉山、九寨沟里面的五星级宾馆燃气使用,200多辆风景区摆渡车,用的都是LNG。

另一方面,近两年来以雾霾天气为代表的我国大面积的大气污染现象日趋严重,今年元月九日,31个省市自治区无一例外的跟环保部签署了《大气污染防治责任书》。其中不少地方将采用清洁能源列为主要措施。这是因为社会各界普遍认识到汽车尾气对大气环境的严重破坏,清华大学对汽车采用天然气与使用柴油的PM2.5排放量相比较的测量结果也显示,PM2.5的排放降低97%(跟汽油相比降低93%)。机动车尾气排放是形成雾霾天气的元凶。

正在加气的5路公交车司机杨师傅告诉记者,LNG公交车优势明显,加一次气可以跑500公里,而成都中心城区每条线路的公交车平均每天行驶200公里左右。这就意味着加一次气就可以跑两天半。2013年,在成都,LNG客车销量比上年增长了151.3%。

中国在汽车产业上目前的支持重点是电动汽车。2012年6月,国务院印发《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》,明确未来要以纯电驱动作为汽车工业转型的主要战略取向。2013年2月22日发布的《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》,明确新能源汽车产业只包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车。天然气汽车并未在列。李永昌表示,发展天然气汽车对减少空气污染有巨大作用,电动汽车是重要的战略方向,但是天然气汽车是眼下更为现实可行的战略路径,希望国家在天然气汽车的发展上给予有力的政策支持。

当年一腔热血执着推动天然气车用的中国天然气汽车产业协会秘书长饶川,讲起开着改装后的CNG车,到政府和企业去做宣传时的情形:“如果这车不安全,我会自己背着个炸弹到处跑吗?”至今,饶川开着的还是一辆CNG汽车。

其三:必要的扶持政策

在川渝,要知道人类利用天然气资源有多早,走进博物馆就可以了解,公元前30年的西汉时期,古人就在四川临邛钻获世界第一口天然气井;要知道这里利用天然气有多多,只要走到成都街头或二环高架路上观察就能找到答案:不仅城市燃气早已走进千家万户,而且在主城区找到一辆非燃气公交车或出租车并非易事,这里95%以上的公共交通用的是天然气。万里行记者想深入了解的是:川渝利用天然气有多高效?

一、天然气汽车在中国开始“爆发式”增长

在成都市经济技术开发区东城东七路,记者采访了抢抓天然气机遇飞速发展的华气厚普机电设备股份有限公司。这个公司技术中心常务副主任王军坦言:“经过10年发展,这家民企在2010年后已经以‘清洁燃料加注设备整体解决方案供应商’身份成长为成都高新区包括世界500强中的纳税大户。”从技术研发层面看,LNG、CNG的储运注全过程不存在任何障碍,相关产品畅销国内外。记者在工厂采访时,看到一台橇装式LNG+L-CNG橇装站已经组装成型,正等着和其他两套一起发往英国伦敦。

众所周知,早在2006年,国内公路客车企业就已涉及此领域,由于CNG钢瓶自身较重且前几年加气站数量也较少,CNG公路客车未能大面积推广。但现在已经出现了若干可以开发CNG中长途客车的有利条件。

2011年,成都正式成为新能源汽车示范运营“十城千辆”工程第三批5个试点城市之一。重庆则是中国领先发展燃气汽车且保有量最多的城市和示范区域,亚洲最大的燃气汽车产业基地。以成都、重庆为中心,川渝的公交车基本完成或者正在完成CNG转型,穿梭于城市中的出租车和公交车几乎全部实现“气化”。《四川省“十二五”清洁汽车产业发展规划》提出,到2015年,全省将新建CNG加气站180座,部分重点乡镇也将布局CNG加气站。

在做2012年的行业发展统计时,截至2012年12月31日,中国天然气汽车保有量已经突破200万辆,其中压缩天然气汽车已经达到208.5万辆,排名升至世界第三,液化天然气汽车总数大约有10万辆。而令人惊讶的是截至2013年12月底,全国CNG汽车保有量为323.5万辆,超过巴基斯坦、阿根廷、巴西世界排名升至第2位,仅次于伊朗。另外,我国CNG加气站总数在2013年底达3732座,CNG加气站保有量已排名世界第1位。

探路车用燃气,领跑以气代油

首先,目前可选用重量较轻的钢质内胆环向缠绕气瓶。该型气瓶重容比较钢制汽瓶明显降低,尤其是一些气瓶制造厂家近年来采用新技术生产的缠绕瓶,可大幅减小钢瓶重量。其次,CNG发动机及其CNG客车的技术更加成熟、先进可靠,发动机动力性、经济性和排放指标均有明显提高。第三,CNG汽车加气条件大为改善,如今CNG加气站已如雨后春笋遍布全国31个省市自治区的200多个地级及其以上城市,近千个县,这为推广CNG公路客车提供了方便的加气条件。第四,大客车平坦的车辆顶部可以安置多个缠绕气瓶,这是货车等其他车辆都不具备气瓶安置条件。完全可以根据客车每天需要的续行里程来定制式的确定配置多少个气瓶。

政府的推动为城市的天然气加注站布局提供了极大便利。2014年12月10日,记者在十陵CNG+LNG加注站采访时,成都公交压缩天然气股份有限公司总经理程金玲坦言,为了使成都市的LNG加气站布局更加合理、科学,这座位于成都东南部的LNG加气站,和早已布局东北部、北部和西部,专门为600余辆LNG公交车充装的加气站一起,实现对成都主城区的“全覆盖”。不仅仅能够为主城区300余辆LNG城市公交车充装,更重要的是能够为运行在这个区域的上百辆长途客运、大型物流车、城市渣运车充装。”

基于以上四点大环境,天然气汽车的发展前途光明。

那时全国的商品气量不到100亿立方米,加气站只有试用型,相关法规、技术标准都没有出台,加注装置没有安全检查标准,连企业质量监督标准都找不到明确的主管部门。这种情况下,华油天然气公司“摸着天然气过河”,把国际上包括加拿大、意大利、美国等国已有标准引入国内,研究制定了我国第一部车用天然气企业标准,建起第一个CNG加注站,优化安全的加注工艺流程……一步一个脚印地把燃气车推上规模高效发展的轨道。

早在20年前,川渝就是引领我国燃气车发展的发源地和试验田。华油天然气股份有限公司被业内人称作“全国第一家发展车用天然气的公司”,以开发4万多辆燃气车的成绩成为国内汽车“以气代油”的领跑者。当然,这样一份亮丽的成绩单,是公司一批有志推进天然气高效利用者20年努力的结果。“1994年3月,全国第一家CNG加气站就是公司在成都市二仙桥创建的。当时,省市领导一听说200多个大气压的气瓶背在车上在城区跑,成都又是西南地区百万人口以上的大城市,很担心安全问题。”谈起当年的艰难起步,公司副总经理王家印感慨良多。

饶川列出的一组数据尽显LNG优势所在:由于LNG在低温生产过程中将硫、二氧化碳、水分等各种杂质去除干净,因此燃烧充分,汽车无气碳,燃烧排放也更清洁。与传统汽车相比,天然气汽车的排放物中一氧化碳减少97%,碳氢化合物减少72%,氮氧化物减少39%,粉尘减少100%。简言之,仅从环保效益看,LNG燃气车同燃油车相比,可综合降低废气污染物排放量82.2%。

产业集群——

今天的四川盆地已经成为国内天然气工业体系最成熟和最完整的地区。从生产能力看,这里50多年来已生产3200多亿立方米天然气,贡献了全国同期天然气产量的30%;从利用程度看,川渝地区天然气消费占一次能源消费比例一度高达18%,远远超出全国5.6%的平均值。地方工业产值的约60%与天然气密切相关,目前一次性能源消费已经达到西欧水平。

政府的引导、企业的努力与群众的热捧,成就了川渝燃气汽车的飞速发展。

2014年年底,雾霾天气的多发刺激着各地对天然气等清洁能源的需求。国家出台的一系列政策为天然气发展带来利好,地方政府的支持举措陆续出台则将引导产业链日臻完善,开辟出天然气高效利用空间。而此时的川渝,仅从满街奔跑的燃气车就可以看出,清洁能源高效利用产业已经风生水起,形成了每年百亿元以上的新经济增量规模。

CNG——

得天独厚的“蓝金”资源优势,成为川渝地区促进生产力发展和产业集群升级创效的强劲动力。面对天然气广泛地应用于城市燃气、发电、化肥、化工、陶瓷和玻璃加工等产业的同时,政府和企业也在努力打造清洁能源高效利用样本。

华气联合国内其他汽车厂家参与到LNG车制造并多次测试,联合银行对购买LNG汽车的用户让利,甚至给客户写承诺,确保同样条件下,使用LNG比用柴油节约费用25%至30%。饶川认为,燃气卡车、客车的制造成本比一般柴油车型高10%至15%,但油气价差会使这部分费用在18个至36个月内基本消化。

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