天然气汽车加气站的发展趋势研究

卢国政

身份证号码：13068119860516xxxx

摘要：随着能源危机和环境污染的加剧，发展新型清洁能源汽车越来越受到人们的重视。天然气具有安全、环保、经济等优点，本文根据天然气的这些优点以及近几年天然气汽车工业的飞速发展，对汽车加气站的现状及未来发展趋势进行了简要分析。

关键词：天然气；汽车加气站；趋势

1.天然气汽车出现的重要性

随着国家经济水平的不断发展，人们生活水平在逐步提高，汽车已经是人们日常生活不可或缺的代步工具。但是汽车尾气对空气的污染很严重，在大力提倡节能减排、减少大气污染的今天，这就使得人们想尽办法去研发新型的无污染汽车，而天然气汽车就是目前研发的比较理想的汽车。它的各项排放量与传统意义上使用汽油的汽车相比，有了比较明显的下降。其中CO降低了70%左右，CH化合物降低了50%左右。显然天然气是一种理想的汽油替代品，作为一种优质的清洁能源，天然气的使用有利于优化能源结构，改善城市环境，减少污染。因此天然气汽车在未来必将成为汽车发展的一个新方向。天然气汽车逐渐被大众接受并认可，国内也掀起了一阵建设天然气汽车加气站的热潮，目前有两种主流的常规天然气汽车加气站，分别是压缩天然气（又称CNG）加气站和液化天然气（又称LNG）加气站。随着技术的不断成熟，目前还有一种LNG/L-CNG加气站也开始推广起来。各种天然气加气站有各自的特点，至于其各自的发展前景何如，还有待多方面考量。

2.天然气加气站的种类

利用天然气代替汽油和柴油作为汽车燃料，可降低尾气污染物的排放，目前使用比较广泛的天然气加气站有CNG，LNG和后期会因技术升级而建造更合适的加气站，其中压缩天然气（CNG）天然气汽车加气站较适合我国国情，因此在我国发展很快，2004年底全国已有近400座加气站和约10余万辆CNG汽车。20世纪80年代，美国、加拿大、德国和法国等国开始研究更先进的LNG汽车技术，到90年代初技术已趋成熟，并开始小规模推广，目前全世界有数十万辆LNG汽车在运行，数千个加气站已投入使用。L-CNG技术结合了LNG运输方便、建站灵活和CNG汽车车载简单的优点，更加适合我国国情。

LNG加气站流程相对简单，而只能为LNG汽车加气，需要配备LNG储罐等设备，LNG加气站建设成本较低。常规CNG加气站流程比较复杂，但只能为CNG汽车进行加气，加气站的地点选择也依赖于现有天然气管道或储气设施，建设成本较高。由后期技术升级而来的LNG/L-CNG加气站建造系统流程更为复杂，但可同时为CNG和LNG两种汽车加气，当然这种加气站设备更多，建设成本也会更高。

2.1LNG加气站

LNG加气站是专门对LNG汽车加气的加气站，其主要设备包括LNG储罐、自增压器、LNG加液机等。

LNG储罐一般是双层壁真空绝热容器，内容器由奥氏体不锈钢材料制成，外容器为碳钢，中间绝热层为膨胀珍珠岩并抽真空。这种储罐绝热性能好，蒸发损失低，有不同型号及规格的定型产品。加气站可以方便地增加储罐的数量以适应生产和需求的增长。自增压器是加气站内输送LNG的关键设备，主要作用是保证LNG储罐内有足够的压力来给LNG加液机供应LNG。LNG加液机是专门为LNG汽车制造的加气计量装置，可以直接计量、显示充入车辆中的LNG的数量。其主要优点是加气速度快，一般可在3～5min内加液完毕。但是LNG加气站设备少，布置紧凑，占地面积小。

2.2CNG加气站

CNG加气站主要由6个系统组成：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。其工艺流程见文献[1]，输送至加气站的天然气经过稳压计量后，进入净化处理装置进行净化处理，用压缩机加压，再经高压脱水后经顺序控制盘送人储气系统，最后由加气机对外计量加气。

脱硫装置用于对进站天然气进行脱硫净化处理，将硫含量降低到符合加气站所需的气质要求，然后送至压缩机。压缩机是系统中的关键设备，它的造价直接影响工程的经济性，其性能好坏直接影响全站的运行。经过预处理的低压原料气由压缩机分级压缩至25MPa，然后进入高压脱水装置。脱水装置主要为干燥器，根据工艺流程的不同，可以将干燥器布置在压缩机前（低压脱水）和压缩机后（高压脱水）。使用高压脱水所需的设备少，脱水剂量小，再生能耗低。顺序控制盘的作用与L-CNG加气站顺序控制盘的作用相同。储气系统用于储存压力为25MPa的天然气，以便在需要时向加气机供气。CNG加气站所需设备较多，占地面积也较大。

2.3LNG/L-CNG加气站

LNG/L-CNG加气站其中LNG部分工艺与LNG加气站相同，L-CNG部分是将LNG在站内压缩并气化后使之成为CNG，并对CNG汽车加气的加气站。这种加气站需要的主要设备有LNG储罐、LNG泵、气化器、LNG加液机、高压柱塞泵、高压汽化器、储气瓶组、CNG加气机、控制系统及放散系统。其工艺流程为：LNG部分与LNG加气站工艺相同，L-CNG部分为LNG由低温储罐自流进入高压柱塞泵，通过高压柱塞泵加压到25MPa后再送至空温式高压气化器吸收空气中的热能加热LNG使其气化，LNG在高压气化器内发生相变，成为气态天然气，经顺序控制盘分别送到CNG高、中、低储气井储存，使用加气机计量后为天然气汽车加气。其中LNG部分和L-CNG部分储罐可共用。

由于LNG/L-CNG加气站比另外两种加气站的设备选用多，其占地面积最大。

各种加气站的造价成本由加气站建筑工程大小和规模而定。在建站规模相同的情况下（均为1×104m³/d），以上3种加气站造价对比：LNG加气站造价最低，CNG加气站造价次之，LNG/L-CNG加气站造价最高。

3.天然气加气站的发展现状及趋势

根据相关统计资料显示，全球大约有200万辆CNG汽车，超过3000座加气站。随着石油价格的不断提升，当前世界各国都开始重视天然气的开发和使用。美国约有天然气汽车11万辆，加气站1250座。

国内当前的天然气汽车已经具备一定的规模，在天然气管道沿线的城市都设有加油站，现在全国大约有400座CNG加气站。北京、上海等地都在公交、出租车等方面使用了天然气。近几年，北京也有规划在建设一些CNG加气站。我国是一个天然气资源丰富的大国，当前已知的天然气储存量已突破2200万亿立方米，因此，我们需要充分我们的资源优势，推进天然气汽车的发展。

就目前来看，我国天然气加气站仍是以CNG加气站为主，但从上面的文章分析可以看出这种加气站有许多的局限性。CNG加气站的母站和标准站必须依靠管道供应天然气，然而我国目前的天然气发展现状无法全面建设CNG加气站的需求，这也使得CNG天然气汽车的发展受到限制。目前我国只有天然气产地或是天然气管道沿线的一些城市使用了天然气汽车，也只是应用在一些公交车或出租车上。另外，现有CNG加气站噪声大，也不适合在城市中推广。而LNG/L-CNG加气站兼具了LNG和CNG加气站功能，也具有噪声很小的特点，因此，LNG/L-CNG加气站是最为值得推广的。

4总结

随着社会的不断发展，环保问题越来越被人们所关注，世界各国都在研究“清洁能源”的应用。天然气具有分布广、燃烧清洁等特点，是一种优质的汽车燃料替代能源。因此，加快推广天然气汽车的使用可以对环保工作起到积极作用。

PM2.5是一种有害的污染物，不仅会对破环环境卫生，同时还会对人体的呼吸系统和心血管系统造成伤害，有研究称汽车尾气是空气中PM2.5污染物最大的来源。根据世界卫生组织的规定，当PM2.5值小于10时才是安全的，而我国某些地区大于50甚至接近80，远远超过安全范围。我国的PM2.5国家安全合格标准中规定，PM2.5年和24h平均浓度限值分别定为0.035mg/m³和0.075mg/m³。因此，只有推广清洁能源的使用，才能解决环境问题。我们有理由相信，在不久的未来，天然气汽车将会得到更好的推广和使用。

参考文献：

[1]饶映明.罗贤成，胡正新.天然气汽车加气站的发展趋势[J].上海煤气，2012.1