常州市天然氣加氣站布局規(guī)劃研究

◎王清

常州市天然氣加氣站布局規(guī)劃研究

◎王清

近年來，因天然氣汽車具有安全、環(huán)保、使用經(jīng)濟性好等特點，世界各國城市都在不斷地推廣使用天然氣汽車，以減少燃油汽車尾氣的污染排放，從而減少對環(huán)境的污染。隨著天然氣汽車不斷地被推廣利用，天然氣汽車保有量不斷增加，使得天然氣加氣站數(shù)量也不斷的建成，有逐步形成加氣服務網(wǎng)絡的趨勢。但由于天然氣加氣站的發(fā)展正處于起步階段，部分地區(qū)僅對局部車流量及經(jīng)濟效益進行考慮，缺少一套科學、系統(tǒng)的加氣站布局選址理論和方法，未能從整體市政規(guī)劃布局的角度出發(fā)對加氣站進行科學合理的選址，導致加氣站選址分布不合理、選址錯誤、經(jīng)濟效益偏低等現(xiàn)象，從而造成投資經(jīng)濟回報率不高、資源浪費，甚至部分地區(qū)造成交通擁堵的現(xiàn)象，造成一定的社會影響。為解決這些問題，本文通過對天然氣加氣站布局規(guī)劃理論和方法進行研究，結合常州城市發(fā)展規(guī)劃和目前天然氣加氣站布局規(guī)劃中存在的問題，建立系統(tǒng)的選址規(guī)劃數(shù)學模型，布局規(guī)劃兼顧均衡性和便捷性，在確保布局方案的可操作性的基礎上，來確保天然氣加氣站經(jīng)濟和社會效益的盡可能的最大化，從而達到促進城市天然氣行業(yè)發(fā)展、優(yōu)化城市能源結構、推進生態(tài)文明建設和改善城市環(huán)境的目的。

常州市天然氣需求和加氣站發(fā)展現(xiàn)狀調研

“十二五”以來，常州市能源消費品種結構不斷優(yōu)化，清潔能源份額擴大。根據(jù)2009年《常州市推廣使用天然氣燃料汽車實施方案》中明確：我市推廣天然氣燃料汽車的目標以城市公交車、出租車和環(huán)衛(wèi)車為重點，鼓勵出租車更新或改裝為使用天然氣或汽油雙燃料，鼓勵倡導私家車采用天然氣作為汽車燃料。2010年 《常州市區(qū)CNG加氣站布局規(guī)劃》要求，至2015年，市區(qū)加氣站數(shù)量應達到18座左右。根據(jù)實地調研，截至2016年底，常州市加氣站點共有28座，已覆蓋至金壇溧陽區(qū)域，超過規(guī)劃水平。天然氣車保有量7379輛，其中LNG天然汽車1351輛，日需求天然氣31.5萬方。

常州市天然氣加氣站布局規(guī)劃研究

通過對天然氣加氣站布局規(guī)劃理論進行研究，確定了天然氣加氣站布局規(guī)劃流程，并運用線性回歸預測法對天然氣汽車保有量進行預測，根據(jù)天然氣加氣需求來確定天然氣加氣站建設規(guī)模和數(shù)量，再利用重心理論原理對加氣站選址進行研究。利用這些理論方法、模型方程對常州市天然氣加氣站進行布局規(guī)劃研究，確定常州市天然氣汽車保有量、加氣站數(shù)量和規(guī)模大小、選址位置。

常州市天然氣汽車保有量需求預測：天然氣汽車作為新能源汽車，無污染、費用低等特點，受到各地政府大力支持，鼓勵發(fā)展天然氣汽車，相應推出油改氣優(yōu)惠政策。近幾年來常州市政府也在大力推廣天然氣汽車的投入使用，通過對2011年、2014年天然氣汽車調查數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，2014年天然氣汽車數(shù)量較2011年數(shù)量顯著增加，尤其在出租車使用天然氣方面，增漲了1倍多，氣化率達到80%左右，預計到2020年氣化率將達到90%左右，而其他類型的汽車使用天然氣情況，也將隨著天然氣汽車不斷發(fā)展、加氣站數(shù)量逐漸增多而逐漸增多；并且隨著經(jīng)濟水平的不斷提高，公交車投入使用量也逐漸覆蓋到整個城市、人們出游次數(shù)也會不斷增加，利用天然氣汽車具有清潔環(huán)保、加氣次數(shù)少、行駛里程長等優(yōu)點，將會促進公交車、城際客車、旅游包車發(fā)展天然氣汽車，下一階段，預計這些領域的天然氣汽車氣化率將會顯著提高。

根據(jù)天然氣汽車保有量預測模型研究表明，天然氣汽車保有量與城市需求量和經(jīng)濟發(fā)展水平有關，其影響因素為交通量和國民生產(chǎn)總值，這兩個因素變化可以通過常州市汽車保有量來反映，因此令常州市汽車保有量為自變量x，天然氣汽車保有量為應變量y，建立一元線性預測回歸方程：

其他種類的天然氣汽車根據(jù)這一原理可以分別求出各自的保有量預測模型。由于出租車天然氣保有量占據(jù)比例比較高，因此，本文以出租車為研究對象，確定其保有量預測模型：

表1 常州市天然氣汽車保有量調查數(shù)據(jù)表（萬輛）

表2 預測2020年天然氣汽車保有量數(shù)據(jù)表（萬輛）

表3 常州市區(qū)天然氣需求總量

通過對線性相關系數(shù)r進行求解，分析判斷預測因素與預測值線性相關程度。

因素與預測值線性相關程度顯著，模型預測結果準確。經(jīng)計算，得出2020年天然氣汽車保有量數(shù)據(jù)如表2所示。

常州市天然氣需求量預測：天然氣加氣需求量是通過每輛車型的日加氣量與天然氣汽車保有量的乘積來得出，表3給出每種車型的日均加氣量，由此可以對每種車型的天然氣加氣需求模型進行確定，出租車加氣需求模型為：

式中：Q—出租車加氣需求量，萬m3；

Y—天然氣汽車保有量，萬輛；

通過對每種類型車的模型進行計算，計算出2020年加氣需求總量預計為86.77萬m3，從表中可以看出，2020年常州市公交車和出租車加氣量占總加氣量的一半左右，是天然氣利用的主要來源，其他車型加氣量的和占總量的一半，環(huán)衛(wèi)車由于數(shù)量相對少，因此其加氣量也較少，另外由于人們的生活水平不斷提高，私家車比例、旅游客車數(shù)量也在不斷增加，加氣量也隨著增加，隨著天然氣油改氣技術的逐漸成熟,成本越來越低，預計這種增長趨勢仍不斷地增長。

常州市天然氣加氣站數(shù)量的確定：根據(jù)天然氣汽車保有量與加氣需求量供求平衡理論確定的模型方程5-6所示，計算出常州市所需加氣站的數(shù)量：

加氣站總數(shù)為：

常州未來加氣站建設方案

通過對天然氣加氣站數(shù)量數(shù)學模型進行計算，得出到2020年常州市還需規(guī)劃76座加氣站，到2020年常州市共有天然氣加氣站91座，其中規(guī)劃為車用自備加氣站20座，車用公共加氣站65站，船用加氣站6座。

利用重心法原理對常州市加氣站位置進行劃分，最終確定加氣站選址位置為：新北區(qū)13座、天寧、鐘樓、戚墅堰區(qū)17座、武進區(qū)26座。