1 引言
汽車尾氣已成為城市大氣的主要污染源，汽車尾氣所造成的嚴(yán)重大氣污染給人們的身心健康造成了嚴(yán)重危害。因此，世界許多國家積極發(fā)展燃氣汽車以減輕汽、柴油車尾氣對大氣的污染，取得了較為理想的效果。
截止97年底的統(tǒng)計，全世界約有40多個國家推廣CNG(壓縮天然氣)汽車和LPG(液化石油氣)汽車570多萬輛，對改善城市大氣環(huán)境起到了積極作用。但是其絕對數(shù)量與全世界汽車保有量相比，所占比例還很小。國內(nèi)從80年代中期開始推廣燃氣汽車以來，已改裝各種CNG、LPG汽車10，000多輛，建設(shè)加氣站70余座。但與國外相比，在發(fā)展規(guī)模和技術(shù)上還存在較大差距，增長速度并不是很快，主要在于LPG、CNG汽車均存在許多不足，制約了其規(guī)?；l(fā)展。其中CNG汽車的主要制約因素有：①車用鋼瓶自重大，一次攜帶燃料少，續(xù)駛里程短；②CNG加氣站占地多(2，000～3，000m2)，安全距離要求大，且有噪音污染，在城市內(nèi)布站困難；③建站投資大(300～500萬元)，天然氣增壓成本高0.50～0.60元／Nm3)，原料氣價高于1.0元／Nm3以上時在經(jīng)濟上不可行；④加氣站不能脫離天然氣管網(wǎng)建設(shè)，難以網(wǎng)絡(luò)化布點。制約LPG汽車發(fā)展的主要因素有：①車用LPG的氣質(zhì)要求高，國內(nèi)專用氣源不充足；②其燃燒排放效果比汽油好，但LPG組分不純時，其排放效果很差，甚至不如汽油；③LPG價格地區(qū)差異大、不穩(wěn)定，有時高于燃油價格；④安全性較差。
LNG(液化天然氣)汽車是以LNG工廠生產(chǎn)的低溫液態(tài)天然氣為燃料的新一代天然氣汽車，其突出優(yōu)點是LNG能量密度大(約為CNG的3倍)，氣液體積比為625／1，汽車?yán)m(xù)駛里程長，（可達400km以上)，建站投資少，占地少，無大型動力設(shè)備，運行成本低，加氣站無噪音，LNG可用專用槽車運輸，建站不受天然氣管網(wǎng)制約，因此便于規(guī)?；茝V。更重要的一點是可將LNG用泵升壓汽化后轉(zhuǎn)化為CNG，對CNG汽車加氣，而不需要提供CNG專用壓縮機。
2 國內(nèi)LNG汽車發(fā)展情況
LNG汽車是隨著LNG工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的，早在60年代就有人將汽車改為LNG--燃油兩用燃料汽車，由于當(dāng)時LNG工業(yè)尚在起步階段，LNG供應(yīng)不是十分普遍，因此LNG汽車并不受人們的重視。
進入80年代，隨著世界范圍內(nèi)LNG工業(yè)的規(guī)?；l(fā)展和燃氣汽車推廣速度的加快，美國、加拿大、德國和法國等國家開始重視LNG汽車技術(shù)的研究。到90年代初開始小規(guī)模推廣，效果十分理想，其顯著的特點是不僅能滿足嚴(yán)格的車輛排放法規(guī)的要求，更重要的是克服了CNG汽車的主要缺陷，兼有CNG、LPG汽車的優(yōu)點，能滿足長途運輸?shù)男枰邔嵱眯?。因而LNG汽車被認為是燃氣汽車的發(fā)展方向，倍受車隊經(jīng)營者的關(guān)注。目前全世界約有3，000輛LNG汽車在運行，數(shù)十個加氣站投入了使用。其中美國有40多個LNG汽車加氣站，1，000余輛LNG汽車，年增長率約60％，表現(xiàn)出強勁的發(fā)展勢頭。墨西哥市也在1999年初建成一座可供數(shù)百輛城市中巴加氣的LNG汽車加氣站，這表明LNG汽車技術(shù)已實用化。
國內(nèi)在90年代初注意到LNG汽車的出現(xiàn)并開始LNG汽車研究。1990年，開封深冷儀器廠、國家科委、北京市科委和北京焦化廠在北京建成一套小型LNG試驗裝置的同時，研制了一臺LNG--汽油兩用燃料汽車，進行了近4，000km的運行試驗；1993年，四川省綿陽市燃氣集團公司、吉林油田分別與中科院低溫中心聯(lián)合研制了一臺LNG--汽油兩用燃料汽車，并進行了一系列的運行試驗，均取得了較為理想的運行效果。但由于當(dāng)時國內(nèi)LNG工業(yè)沒有發(fā)展起來，本身技術(shù)不很完善以及缺乏資金等原因，使得LNG汽車技術(shù)無法完善和推廣。
3 我國發(fā)展LNG汽車的可行性探討
3.1 技術(shù)可行性
3.1.1 LNG汽車
以LNG為燃料的汽車稱為LNG汽車，一般分三種形式：一種是完全以LNG為燃料的純LNG汽車，一種為LNG與柴油混合使用的雙燃料LNG汽車，一種為LNG與汽油替換使用的兩用燃料汽車。這幾種LNG汽車的燃氣系統(tǒng)基本相同，都是將LNG儲存在車用LNG儲罐內(nèi)，通過汽化裝置汽化為0．5MPa左右的氣體供給發(fā)動機，其主要構(gòu)成有LNG儲罐、汽化器、減壓調(diào)壓閥、混合器和控制系統(tǒng)等，如圖1所示。車用LNG儲罐一般采用雙層金屬真空加多層纏繞絕熱技術(shù)，國內(nèi)外都能生產(chǎn)，國外技術(shù)可保證LNG日蒸發(fā)率在2％以內(nèi)(7天之內(nèi)不產(chǎn)生蒸發(fā)損失)。汽化器一般采用發(fā)動機冷卻水作熱源，由控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機工況調(diào)節(jié)其汽化量。減壓調(diào)壓閥和混合器與CNG汽車基本相同，無技術(shù)難點?？傮w來講，國外LNG汽車技術(shù)完全成熟，已達到實用技術(shù)水平。但是，國外LNG汽車系統(tǒng)價格十分昂貴，無法在國內(nèi)推廣使用。國內(nèi)改裝的幾臺樣車均采用與國外類似的工藝，并取得了比較理想的運行效果，其存在的主要問題是LNG儲罐采用的是真空粉末絕熱技術(shù)，絕熱效果差(日蒸發(fā)率達到4％)，一些低溫閥件，如電磁閥、截止閥可靠性不高，液位顯示裝置不過關(guān)。但是，如果通過引進國外成熟的LNG汽車技術(shù)和設(shè)備，依靠國內(nèi)低溫行業(yè)的技術(shù)力量完全能夠解決上述問題，使國內(nèi)LNG汽車技術(shù)達到實用水平。
3.1.2 LNG汽車加氣站
LNG汽車加氣站有兩種形式，一種是專利LNG汽車加氣的單一站，一種是可對LNG汽車，也可對CNG汽車加氣的混合站(L-CNG站)。
LNG汽車加氣站的主要設(shè)備有LNG專用儲罐、LNG低溫泵、LNG計量裝置和控制系統(tǒng)，流程類似于普通的加油站，如圖2實線部分所示。LNG儲罐是一種雙層真空絕熱容器，國內(nèi)外均能生產(chǎn)，而且技術(shù)成熟、安全可靠，在加氣站中儲罐一般在地下，低溫泵在儲罐內(nèi)，用于將罐內(nèi)LNG向車用儲罐輸送，計量裝置建在儲罐上方的地面，因此整個加氣站占地很少，數(shù)百平方米即可，在目前的加油站增設(shè)這套系統(tǒng)十分容易。
L-CNG汽車加氣站是在上述LNG汽車加氣站基礎(chǔ)上增設(shè)一套汽化系統(tǒng)而成，主要包括高壓低溫泵、高壓汽化器、CNG儲氣瓶組和CNG售氣機。高壓低溫泵將儲罐內(nèi)的LNG增壓后注入液化器，LNG吸收外界熱量而汽化，汽化后的高壓氣體存于CNG氣瓶組內(nèi)，通過售氣機對CNG汽車加氣。汽化過程由控制系統(tǒng)自動控制。L-CNG汽車加氣站技術(shù)在國外尤其是美國、加拿大、法國等是十分成熟的，其工藝原理比較簡單，所采用的設(shè)備中低溫儲罐、汽化器、CNG售氣機、CNG儲氣瓶等在國內(nèi)是定型產(chǎn)品，技術(shù)成熟。高壓低溫泵和計量裝置在國內(nèi)不太成熟，可以從國外進口，通過消化吸收也可實現(xiàn)國產(chǎn)化。
3.1.3 安全保障技術(shù)
LNG汽車技術(shù)的安全問題，主要是LNG的泄漏問題。為了能夠及時檢測到LNG的泄漏，LNG汽車及加氣站設(shè)有泄漏檢測、冷量檢測、氣體檢測及火焰檢測等安全檢測系統(tǒng)。LNG一旦發(fā)生泄漏，系統(tǒng)會采取自動保護措施。國外LNG汽車技術(shù)，在其主要設(shè)備上采取了以下安全措施：
①LNG儲罐設(shè)有防過量注入系統(tǒng)、防超壓(超高和超低)系統(tǒng)。
?、谄鞯倪M口管線上設(shè)有緊急切斷閥，一旦汽化器發(fā)生泄漏或其它事故，立即自動動作，關(guān)閉汽化器。
?、跮NG泵設(shè)有緊急切斷閥，可以自動動作。
?、転槭筁NG的泄漏量達到最小，在管線的每個獨立段都裝的緊急切斷閥。另外，主要的LNG管道上還裝有防超壓的安全閥和防泄漏的過流閥。
總之，LNG站用系統(tǒng)和車用系統(tǒng)自身安全性設(shè)計要求非常高，發(fā)生事故的可能性很小，其安全性是有保障的。
3.2 資源保障
LNG作為一種新型清潔能源，國外從70年代開始大規(guī)模生產(chǎn)，至今其總生產(chǎn)規(guī)模達到7，500萬噸／年，占世界天然氣銷售量的20％，且以每年5～7％的速度增長。
我國天然氣資源非常豐富，資源量達38×1012m3，但分布不均，主要集中于中、西部及海上，因此通過液化運輸來平衡地區(qū)之間的天然氣供需矛盾已成為大家的共識。上海大型CNG調(diào)峰工廠預(yù)計年內(nèi)可投產(chǎn)，中原油田的LNG工廠正在籌建中，大慶、新疆、長慶、四川等油氣田都在規(guī)劃其LNG工廠，中國海洋石油天然氣總公司按照國家燃氣發(fā)展規(guī)劃正在長江三角洲、珠江三角洲和閩東地區(qū)等地籌建大型進口LNG接收終端，總規(guī)劃能力為1，800萬噸／年。未來數(shù)年內(nèi)，中國的大部分地區(qū)將會得到LNG供應(yīng)。
3.3 LNG汽車經(jīng)濟可行性
3.3.1 LNG價格
LNG是一種清潔燃料，同時也是一種經(jīng)濟燃料。參照日本、韓國的進口LNG到岸價，我國東南沿海進口的LNG到岸價為3.5$／MMbut，相當(dāng)于1.3元／Nm3(不含稅)，終端外銷價格(不含運輸費)約1.5元／Nm3；而國內(nèi)LNG工廠的生產(chǎn)成本根據(jù)生產(chǎn)工藝和規(guī)模的不同約為0.4～0.6元／Nm3，原料氣價按0.9元／Nm3計算時，其出廠價格為1.3～1.5元／Nm3，價格略低于進口LNG。
根據(jù)用戶與資源供應(yīng)地的實際地理位置，LNG的運輸距離大體可分為近距離(200km以內(nèi))、中遠距離（200～500km)、遠距離(500～800km)，與此相對應(yīng)的LNG運到價格相應(yīng)為1.6元／Nm3、1.8元／Nm3、2.0元／Nm3。
3.3.2 LNG汽車經(jīng)濟性
根據(jù)天然氣燃燒特性和運行試驗結(jié)果，1Nm3天然氣的行駛里程等效于1.2升汽油。汽油(93#)按2.32元/升計算，天然氣零售價分別按1.8、2.0、2.2、2.4元／Nm3計算時，使用LNG作燃料比汽油分別便宜35％、28％、21％和15％。
每車按年運行50，000km計算時，小型車年耗油約4，500升，中型車耗油約11，000升，大型車耗油約17，000升，則使用LNG時分別可節(jié)約燃料費為1，600～3，600元、3，800～9，000元、6，000～13，800元。
LNG汽車改裝件投資略高于CNG汽車，完全國產(chǎn)化后小車為1.2萬元，中型車1.5萬元，重型車2.2萬元。則小型車的投資回收期為3～7.5年，中型車為1.6～4年，大型車為1.7～3.6年。根據(jù)天然氣汽車的特點，使用天然氣時還可延長發(fā)動機壽命，降低發(fā)動機的維修費用50％以上，因此，LNG汽車的實際投資回收期比上述投資回收期短30～40％。
此外，根據(jù)(中華人民共和國公路法)中費改稅的規(guī)定，燃油車輛使用汽油、柴油將在現(xiàn)有價格基礎(chǔ)上平均增加1.05元／升，屆時，油氣差價將在50％以上，LNG汽車的經(jīng)濟性將更加顯著。
3.3.3 LNG汽車加氣站經(jīng)濟性
LNG汽車加氣站規(guī)?？纱罂尚?，投資額差異大，以一座日售氣1萬Nm3的綜合式L-CNG加氣站為例，如全采用國產(chǎn)設(shè)備，總投資約250萬元(單一LNG站約180萬元)，動力不超過10kW，人員不超過10人(與加油站合建時人員可不增加)。以年售氣300×104Nm3計，年總經(jīng)營成本約為60萬元，當(dāng)LNG進價與零售價價差保持0.4元／Nm3時，年利潤約為60萬元，4年可收回投資。
4 結(jié)論
(1)用LNG作為車用燃料從技術(shù)上是可行的，通過引進、消化、吸收國外已經(jīng)成熟的LNG汽車技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)化。
(2)國內(nèi)LNG工業(yè)已經(jīng)起步，LNG工廠正在籌建之中，未來數(shù)年內(nèi)中原、東北、西北、西南等油氣田及其周邊地市可得到LNG的供應(yīng)，而東南沿海地區(qū)可從國家正在規(guī)劃發(fā)展的進口LNG接收終端獲得LNG的供給。因此，在我國大部分地區(qū)發(fā)展LNG汽車是有資源保障的。
(3)LNG汽車加氣站投資少，汽車改裝費用適中，LNG價格與汽、柴油相比具有優(yōu)勢，經(jīng)營者和車主均有較好的經(jīng)濟效益，具備推廣的利益推動性。
(4)與現(xiàn)有的CNG、LPG汽車相比，LNG汽車具有更為突出的優(yōu)點，易于規(guī)模化發(fā)展。因此應(yīng)加快其研究開發(fā)速度，實現(xiàn)其技術(shù)和裝備的全面國產(chǎn)化，推動我國燃氣汽車事業(yè)的快速發(fā)展。
（轉(zhuǎn)載）
