加氣站布點(diǎn)規(guī)劃方法研究

王文平 路廣英 張鵬

摘 要：分析了天然氣汽車加氣站的種類及發(fā)展?fàn)顩r，探討了天然氣汽車用氣需求量的計(jì)算方法，提出了加氣站布點(diǎn)規(guī)劃的方法及安全經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)加氣站布點(diǎn)規(guī)劃研究得出：加氣站布點(diǎn)規(guī)劃中，應(yīng)根據(jù)天然氣汽車用氣需求量結(jié)合城市性質(zhì)、交通、產(chǎn)業(yè)、旅游、土地利用等規(guī)劃，合理的確定加氣站的類型、規(guī)模、數(shù)量及位置。

關(guān)鍵詞：天然氣；加氣站；布點(diǎn)規(guī)劃

根據(jù)國(guó)家“十二五”規(guī)劃，2015年我國(guó)天然氣供應(yīng)結(jié)構(gòu)初步定位國(guó)產(chǎn)1700億m3，凈進(jìn)口900億m3，煤層氣產(chǎn)量將達(dá)到200億m3，煤制天然氣達(dá)到300億m3。國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局編制了《天然氣利用政策》，將天然氣用戶分為四類：優(yōu)先類、允許類、限制類和禁止類，其中將發(fā)展天然氣汽車歸為優(yōu)先類。天然氣是一種優(yōu)質(zhì)的天然氣，主要成分為甲烷，還含有少量氮?dú)夂投趸嫉?，基本不含有硫化物和水，具有高熱值、無(wú)毒性、安全、潔凈等特點(diǎn)。

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)、城市建設(shè)和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，對(duì)潔凈能源的需求日益增長(zhǎng)。近年來(lái)，我國(guó)面臨的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)并不樂(lè)觀，國(guó)家強(qiáng)力化解過(guò)剩產(chǎn)能，逐漸清理整頓、取消淘汰一批鋼鐵、焦化、水泥、電解鋁等行業(yè)企業(yè)，以煤炭為主的能源需求大大減少，這對(duì)煤炭能源經(jīng)濟(jì)造成很大沖擊。為適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展和需要，從實(shí)際情況出發(fā)，科學(xué)、合理地指導(dǎo)加氣站的布點(diǎn)設(shè)置，引導(dǎo)、推廣使用清潔燃料，逐步建立起與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)、滿足機(jī)動(dòng)車輛交通發(fā)展需要、布局科學(xué)合理、競(jìng)爭(zhēng)有序、功能完善的現(xiàn)代化天然氣銷售服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系，從而規(guī)范天然氣汽車加氣站建設(shè)時(shí)序和建設(shè)內(nèi)容，避免盲目與重復(fù)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展，

1 天然氣加氣站種類及發(fā)展?fàn)顩r

1.1 天然氣加氣站的種類

車用天然氣主要分氣態(tài)、液態(tài)兩種形式：壓縮天然氣（簡(jiǎn)稱CNG）、液化天然氣（簡(jiǎn)稱LNG）。根據(jù)加氣種的分類不同，天然氣加氣站可分為CNG加氣站、LNG加氣站和LNG/L-CNG加氣站[1]。

1.1.1 CNG加氣站

CNG天然氣加氣站主要是由6個(gè)系統(tǒng)組成：天然氣調(diào)壓計(jì)量系統(tǒng)、天然氣凈化系統(tǒng)、天然氣壓縮系統(tǒng)、CNG 加氣系統(tǒng)、天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。輸送至加氣站的天然氣經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓計(jì)量后，在凈化處理裝置對(duì)天燃?xì)膺M(jìn)行凈化處理，通過(guò)壓縮機(jī)加壓，然后經(jīng)高壓脫水后由順序控制盤送入儲(chǔ)氣系統(tǒng)，最后經(jīng)加氣機(jī)對(duì)加氣車輛計(jì)量加氣。

按照站區(qū)附近是否有管道天然氣，天燃?xì)饧託庹痉譃槌Ｒ?guī)站、母站和子站[2]。常規(guī)站建在有天然氣管線經(jīng)過(guò)的地方，通過(guò)天然氣管線直接取氣，常規(guī)站加氣量一般在600-1000m3/h；天然氣加氣母站建在天然氣管線經(jīng)過(guò)的地方，通過(guò)天然氣管線直接提取氣量，進(jìn)入儲(chǔ)氣瓶組儲(chǔ)存或通過(guò)售氣機(jī)給子站加氣，母站的加氣量一般在2500-4000m3/h；在無(wú)天然氣管線的地方一般建設(shè)加氣子站，加氣氣源來(lái)源于加氣母站。

1.1.2 LNG加氣站

LNG汽車加氣站的主要設(shè)備由LNG專用儲(chǔ)罐、LNG低溫泵、LNG計(jì)量裝置和控制系統(tǒng)組成，加氣流程與普通加油站加油流程類似。LNG儲(chǔ)罐是一種雙層真空絕熱容器，一般位于地下，低溫泵設(shè)置在儲(chǔ)罐內(nèi)部，向車用儲(chǔ)罐輸送LNG，加氣計(jì)量裝置設(shè)置在儲(chǔ)罐上方。

1.1.3 LNG/L-CNG加氣站

LNG/L-CNG汽車加氣站是在LNG汽車加氣站設(shè)備的基礎(chǔ)上增加了一套汽化系統(tǒng)，主要包括高壓低溫泵、CNG儲(chǔ)氣瓶組、高壓汽化器和CNG售氣機(jī)。通過(guò)高壓低溫泵增壓后將儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG注入液化器，LNG吸收外界熱量發(fā)生汽化，汽化后的高壓氣體存于CNG儲(chǔ)氣瓶組內(nèi)，最后通過(guò)售氣機(jī)對(duì)CNG汽車加氣。

1.2 天然氣加氣站的發(fā)展?fàn)顩r

國(guó)外天然氣汽車發(fā)展較早，在技術(shù)上已經(jīng)基本成熟。國(guó)內(nèi)天然氣汽車目前正處于快速發(fā)展階段，表1為部分國(guó)家天然氣汽車及加氣站數(shù)量統(tǒng)計(jì)表，由表1可知，相對(duì)于其他天然氣汽車發(fā)展比較成熟的國(guó)家，我國(guó)的加氣站數(shù)量并不少。

天然氣汽車在我國(guó)的發(fā)展前景良好，但在發(fā)展過(guò)程中存在許多問(wèn)題：首先，我國(guó)天然氣汽車加氣站的網(wǎng)絡(luò)體系不完善，加氣站建站速度明顯滯后于天然氣汽車的改裝速度；其次，天然氣汽車加氣站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理，加氣站數(shù)量和規(guī)模不協(xié)調(diào)，加氣站規(guī)模的大小與分布密度之間不協(xié)調(diào)，加氣車輛太多導(dǎo)致道路擁堵；同時(shí)加氣站供氣規(guī)模與加氣車輛用氣量需求不協(xié)調(diào)，許多城市在加氣站建設(shè)過(guò)程中盲目求大求全，致使加氣站規(guī)模太大，經(jīng)濟(jì)效益無(wú)法最大化；再者一些城市的加氣站建設(shè)超前于天然氣汽車加氣站規(guī)劃，對(duì)加氣站選址審批時(shí)政府相關(guān)管理部門無(wú)依據(jù)可循，從而導(dǎo)致加氣站選址盲目，布局混亂，市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)效益不佳且存在一定的安全隱患[3]；另外，我國(guó)天然氣加氣站種類比較單一，天然氣加氣站中CNG較為常見，LNG和LNG/L-CNG 加氣站數(shù)量較少，無(wú)法滿足各類型汽車的加氣需求。所以，有必要對(duì)天然氣加氣站進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃，為天然氣汽車事業(yè)向前發(fā)展提供科學(xué)合理的依據(jù)[4]。

2 天然氣汽車用氣需求量

目前，我國(guó)天然氣汽車主要為：出租車、公交車、市政車輛、載重貨車（主要為運(yùn)煤車）、城際客車和私人轎車六類[5]。出租車、公交車、市政車輛和私人轎車主要在城區(qū)運(yùn)營(yíng)，載重貨車主要在煤礦和發(fā)運(yùn)站間運(yùn)行，城際客車主要在城鎮(zhèn)間運(yùn)營(yíng)。天然氣汽車的保有量及氣化率預(yù)測(cè)要以現(xiàn)有的汽車數(shù)量、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展情況為基礎(chǔ)，同時(shí)需參照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。一般根據(jù)城市人口規(guī)模、萬(wàn)人公交車擁有水平、城市公交客運(yùn)總量、公交車服務(wù)水平等指標(biāo)擁有率預(yù)測(cè)法和客流量預(yù)測(cè)法進(jìn)行公交車、出租車總體發(fā)展規(guī)模的預(yù)測(cè)。根據(jù)《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》，城市公共汽車和電車的規(guī)劃擁有量中、小城市應(yīng)每1200～1500人一輛標(biāo)準(zhǔn)車，大城市應(yīng)每800～1000人一輛標(biāo)準(zhǔn)車。城市出租汽車規(guī)劃擁有量小城市每千人不宜少于0.5輛，大城市每千人不宜少于2輛，中等城市可在中間取值。由城市汽車保有量和車輛氣化率計(jì)算得出天然氣汽車保有量，應(yīng)在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上結(jié)合目前天然氣汽車改裝速度穩(wěn)步增長(zhǎng)確定車輛的氣化率，結(jié)合城市各類機(jī)動(dòng)車運(yùn)營(yíng)情況及燃料消耗情況，計(jì)算天然氣汽車用氣需求。

3 加氣站布點(diǎn)規(guī)劃方法

天然氣加氣站規(guī)劃一般基于城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)，結(jié)合城市總體規(guī)劃的要求[6]，根據(jù)城市交通、產(chǎn)業(yè)、旅游、地理位置等因素，對(duì)加氣站布點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃。首先應(yīng)選在交通便利的地方，但不能影響車輛通行，城市市區(qū)加氣站要沿主干道交通負(fù)荷重心兩側(cè)布置，宜靠近城市交通干道或設(shè)在出入方便的次干路上，站址應(yīng)有利于交通安全，有良好的視覺(jué)條件；其次，加氣站選址應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展軸，構(gòu)建完善產(chǎn)業(yè)區(qū)物流建設(shè)，促進(jìn)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展；同時(shí)，站址應(yīng)避開人流、重要建筑物及地下構(gòu)筑物，避免在塌陷地區(qū)及泄洪道旁；另外，在主要公交走廊、規(guī)劃主干道、方便車輛出入的次干道和旅游交通要道上等有條件的地方，應(yīng)規(guī)劃加氣站[7]。

天然氣加氣站的數(shù)量和規(guī)模應(yīng)根據(jù)城市的總體規(guī)劃和汽車天然氣用氣需求量來(lái)確定，加氣站類型、規(guī)模、數(shù)量確定后，要結(jié)合當(dāng)?shù)赝恋乩靡?guī)劃，確定站址，做到合理規(guī)劃，形成完善的城市加氣站網(wǎng)絡(luò)。

4 加氣站安全經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

天然氣加氣站作為城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的組成部分，屬甲類易燃易爆氣體，在站區(qū)生產(chǎn)過(guò)程中可能發(fā)生天然氣泄漏，如不采取措施，會(huì)引起火災(zāi)甚至發(fā)生爆炸，危險(xiǎn)性極大。本文采用文獻(xiàn)中給出的安全評(píng)價(jià)方法。加氣站所采用的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)氣規(guī)模、儲(chǔ)氣方式、與重要單位和建筑的距離、與消防救助單位的距離作為評(píng)價(jià)天然氣加氣站的安全經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，各要素權(quán)系數(shù)見表2所示。

由表2可以看出，加氣站的儲(chǔ)氣方式、與消防救助單位的距離是重要的安全經(jīng)濟(jì)性因素，所以在加氣站的規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)重視。

5 各類加氣站綜合分析

通過(guò)技術(shù)保障、占地面積、綜合成本、安全性四個(gè)方面對(duì)各類加氣站進(jìn)行比較分析，綜合分析見表3。

從占地面積、運(yùn)行成本、造價(jià)和安全性方面考慮， CNG天然氣加氣站不如LNG加氣站有優(yōu)勢(shì)，LNG/L-CNG合建站介于CNG與LNG加氣站二者之間；從技術(shù)成熟程度、進(jìn)氣價(jià)格方面來(lái)看，CNG加氣站是優(yōu)于LNG和LNG/L-CNG。

因此，加氣站布點(diǎn)規(guī)劃中需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍庠辞闆r、用地情況和需求情況等綜合分析比較確定適合城市發(fā)展的加氣站方式。

6 結(jié)論及建議

通過(guò)對(duì)天然氣加氣站布點(diǎn)規(guī)劃方法的研究，得出以下結(jié)論：

①目前，我國(guó)天然氣汽車發(fā)展迅速，但加氣站規(guī)模、類型、數(shù)量規(guī)劃不合理，導(dǎo)致加氣站盲目選址，布局混亂，市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)效益不佳。

②加氣站類型的確定應(yīng)以城市的性質(zhì)與加氣車輛的種類為依據(jù)。

③天然氣加氣站的數(shù)量、規(guī)模及類型應(yīng)根據(jù)城市的總體規(guī)劃和各類型天然氣用氣需求量來(lái)確定，加氣站類型、規(guī)模、數(shù)量確定后，要結(jié)合當(dāng)?shù)亟煌?、旅游、產(chǎn)業(yè)以及土地利用規(guī)劃，確定站址，做到合理規(guī)劃。

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