作者: 2018-01-09 16:02:13 来源:
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由北京市中燃联信息咨询中心主办的2017年第五届中国天然气行业市场化发展大会于11月28-30日在北京召开。
农工民主党北京天然气汽车课题组组长、中国交通运输协会天然气车船分会技术顾问、教授级高级工程师洪讵参加会议并发表题为“提高CNGV的运营效率,扩大LNG在天然气汽车中的应用”的主旨演讲。以下为发言内容:洪讵:非常感谢大会能够让我有机会做这个汇报,题目稍微变一下,因为我们都是属于建言献策、参政议政,不要把有些事情说的那么武断,汇报题目“促进CNGV创新、发展的几点思考”。在座都是天然气专家,在天然气汽车一类压缩天然气汽车、一类液化天然气汽车,我们认为天然气汽车在一定阶段内净化大气环境、治理机动车污染非常重要的手段,而且是不可或缺的手段。除了由于天然气是清洁能源以外,更因为机动车的燃料在我们国家有特殊的情况,既缺油又少气,因此国家从十几年前就开始部署采用天然气作为机动车燃料结构调整一个重要的方面,修了好几万公里管道,建立几千达到上万加气站,这些巨大的基础建设投资促进天然气发展,而且我们从发改委、能源局国家重要部门,为天然气汽车使用清洁能源、使用廉价的清洁能源创造很好的条件,现在全国车用天然气大体价格是在车用燃料60%甚至以下。由于有了这些,尤其是最后一条,就是天然气在车用燃料得到么大的推广力度,这是根本原因,甚至最重要的原因。所以我们国家天然气汽车2014年底居世界第一,现在仍然保持世界第一,而且现在自从13部委发布利用天然气意见以后,已经把车辆、船舶交通运输燃料调整列入四个方面之一,专门提出来。所以我今天汇报这个题目应该说有很重要的现实意义。很多包括“煤改气”,包括天然气发电,也包括三联动,都受到天然气价格过高很难推广,或者推广很困难需要国家补助,唯独天然气汽车不需要国家补助,而且国家已经多年不补助,继续这样天然气汽车仍然发展,2015年经历那么大困难,这个产业没有倒下去,现在继续发展,现在又有复苏的劲头。应该说这个行业存在很大的困难,最大的困难就是国家有很大的政策力度支持电动汽车或者新能源汽车,自从国家对新能源汽车补贴之后,天然气汽车遇到另外的压力,乘用车甚至公交车都受到限制。我们为了认真分析这个产业下一步发展情况,我们做了很多调查研究,我今天所做的发言就是在这个基础上,我们分析一下中国天然气汽车将来前途如何?有哪些创新点?有哪些升级的可能性、可能方面?主要介绍我们观点。LNGV是全世界公认非常好的一清洁燃料汽车,大家一致认为取代重型柴油车,2017年下半年明确规定取代重型柴油车污染唯一途径或者主要途径就是采用LNGV,所以我们大家都有这个印象,也都感到很高兴。由于LNGV适合露天存放、大型、长途车辆,因此在一些中小发动机、小型车辆上不能直接使用LNG,我们要在这里边就要引出一个观点,90%以上压缩天然气汽车尽量多使LNG,引出这么一个观点。这是我们汇报很重要的思路,请大家思路。压缩天然气汽车还是提高系统压力、要提高效率,如果压缩天然气汽车仍然局限现在这样,现在规定只有20兆帕,这个规定已经有80多年了,都没有变过,在美国、加拿大、北美地区突破这个限阵,从20兆帕提高25兆帕,由于这个途径,我们认为中国压缩天然气汽车方面充分考虑这个技术进步,美国用的压力提高装备基本都是中国装备,而我们装备由于国内受到标准的限制不能使用,在美国可以用到25兆帕,在国内只能用20兆帕。加气站一样,在美国可以用到4500PSI,国内只能用25兆帕。国内18047标准、还有50156标准限制,使我们国家天然气汽车只能处于低效率状态运营,还不知道哪天调整,我们认为非常重要的突破口,建议现行20兆帕提高25兆帕,甚至提高35兆帕。我们还建议压缩天然气汽车多用LNG,利用LNG气化站的方式转化燃料。至于说提高压力,根据调查研究结果,大家一致体会必须从修订标准入手,一定从两个国家标准修订开始,很高兴告诉大家,现在加气站标准委员会已经接受了业内很多意见,正在研究修订50156标准,修订之前很有可能采用临时试点示范的办法,来做局部允许使用,如果能够把这项工作走下去了,我们认为中国压缩天然气汽车或者整体讲,中国天然气汽车将会有更加广阔的前途。另外一方面我们认为提高压力,必须逐步改造现行车辆,而且逐步改造现行的加气站,只有把现在已经正在使用的将近600万汽车上边储气装备能够得到逐步改进,从20兆帕提高25兆帕,甚至提高30兆帕,如果把全国6000多个加气站逐步改造,就有可能使我们国家天然气汽车方面不但可以增加数量,而且可以提高质量,而且可以提高整个产业的水平。下面主要汇报我们几点看法和几点建议,这次汇报不想从提高压力有没有必要讲,主要想提高压力可以操作,而且现在可以实施,并不是等到各方面条件具备才能实施。一、提高压力是提高CNGV车辆效率的有效方法压力提高自然储气量大,储气量大自然里程增加,如果进一步提高30兆帕,基本达到目前运营效率将近一倍左右,效率更高、效果更大。可以告诉大家,现在这两个目标比较短时间内可以实现,20兆帕提高25兆帕主要障碍,也就是加气站加气限值,得到50156编制委员会专家们一致同意,进一步调查研究基础上逐步试点、试行提高天然气汽车车用气瓶压力,我们提高35兆帕建议已经得到中国特种设备检测研究院支持,正在组织团队向国家申报压缩天然气汽车高压储气系统产业化应用研究,将要展示我们国家35兆帕高压储气系统的技术路线,展示先进技术和实用装备,有这样课题必将促进我们国家天然气汽车产业技术进步和升级。二、提高CNGV压力需从修订相关标准入手这个问题我就不多说,主要由于我们国家行业的管理主要是靠条条管理,因此一旦标准设定以后,如果条条不加以调整,不加以修订,那么你任何革新、任何进步都难以实施,所以我们觉得必须从修订标准入手,现在好在修订标准虽然日期遥远,但是施行、试点已经可以允许,因此我们认为这也是开辟实施渠道。三、气瓶实现25兆帕高压充储,需逐步改造现行车辆和加气站改造加气站从哪里改起呢?我们认为改造加气站应该采取以现有加气站局部就近改造为主,新建为辅,这样才能够把已经建设6000多个加气站充分利用起来,而且不会造成在提高压力过程当中衔接不上、供应困难、供气困难,也可以避免大量物质财富被浪费。我们认为加气站的改造应该从运气车开始,现在运气车20兆帕,我们建议国家气瓶标委会提出新的标准,运气车的气瓶允许达到30兆帕,从这个地方作为突破口,建议现有将近1万辆运气车,逐步由20兆帕改为30兆帕,淘汰一辆改造一辆,不允许再采购低20兆帕运气车,这样的话用不了很长时间把我们国家将近1万辆运气车逐步改造到位。车辆的改造我们认为在加气站具备一定条件以后,再来改造车辆恐怕可以达到水到渠成的效果,如果现在急于推进车辆气瓶升级,很有可能更新了高压的气瓶而没有地方加气或者没有能力加气,所以我们主张先把加气站做局部改造,然后逐渐改造,最后达到所有加气站用不着报废,而能够通过局部更新能够为提高压力的天然气汽车加气,用这种办法实现我们从低水平新高水平过渡。另外一方面我们注意到这几年由于LNG在国内大量使用,尤其在东南沿海已经出现很多LNG气化站,这些气化站所提供的车用天然气甚至比管道气价格还要便宜,而且质地更加优良、品质更加纯净,而且这种气化站提高压力更为方便。比如现在他用液化天然气在气化器里边深压25兆帕,我们稍加改造或者技术上进行处理以后,可以使气化站出厂的压缩天然气很容易达到25兆帕甚至35兆帕,我们认为LNG在东南沿海大量使用,为天然气汽车提高压力、为天然气汽车提供清洁燃料创造非常好的条件,我们鼓励这样方式在天然气汽车大量采用、推广利用。LNGV和CNGV不多讲了,主要不同点在于储存方式不同,液化天然气用杜瓦瓶,压缩天然气用低温冷藏罐储存,两种方式为我们国家广大地区充分使用天然气资源创造良好的条件,因此都要加以充分利用,在这个课题上需要强调的就是我们要尽量多用LNG,为什么原因?下面会详细分析。我们LNG气化站到目前为止没有完整的国家标准体系,只是很多地区进行实验推广,到目前为止虽然基本占领东南沿海三分之一销售量,但是没有技术标准支持,不能成为合格合法的供气装置。流程非常简单,这种工艺比管道天然气用压缩机压缩消耗的费用、消耗的投资都要少,相当于压缩天然气加气站运营费用五分之一到六分之一。所以这种方式应该说非常适合液化天然气价格比较便宜、供应比较充分场合下大量使用的,我们通过对液化天然气气化站调研和分析,我们提出一个新鲜的观点,就是在压缩天然气汽车上,直接配备低温高压气瓶,里边直接充注液化天然气,用这种方式得到25兆帕甚至35兆帕高压缩天然气,这是可行也是最简便的增压技术。简单汇报一下气瓶内实现L—CNG转换的技术构想,大家都知道液化天然气气化工艺,只需要把液化天然气通过空气换热,在封闭的系统内自行气化,就能够升压额定的压力值,比如现在20兆帕,将来标准提高可以25兆帕,这个过程可以在气瓶内自行完成,无需提供动力、无需提供其他能源。为了达到这个目标必须具备几个条件:第一,车辆配备低温、高压气瓶,充液的时候温度很低,气化过程中温度保持不变,并逐渐升压,全部气后温度继续上升,甚至达到室温,压力升高气瓶允许额度压力,短时间内适应负162度环境,而且长时间承受气瓶额定的工作压力,尽快吸收周围热量,完成瓶内LNG—CNG转换。这样气瓶太空气瓶达到,承受压力比我们设想还要高,可以达到40兆帕,也就是在卫星或者登月仓里边,为宇航员提供液态压的气瓶。如果把这样气瓶用在压缩天然气汽车上实现刚才讲的效果;第二条件精确控制注入气瓶的LNG体积。比如一个额定压力20兆帕,容积100升,瓶内燃气余压为1兆帕的气瓶,只需要冲30升就可以了。通过简单的计算我们就知道,把定量的液化天然气充注气瓶不用管它,很短时间内它可以自行沸腾、气化、升压、保压。当然这个过程我们认为认真模拟、分析和测定、测量,掌握它的规律,知道它的使用条件。如果做了这项工作可以实现刚才所做的基本设想。至于说在气瓶里边自行气化气量够不够使用?我们做过分析,由于压缩天然气汽车发动机用气量不大的,一般来说对于小车,每百公里需要耗7立方天然气,而车辆气瓶当中一般加满气以后可以达到16标方,甚至达到20标方这么多气足够发动机使用大概200公里到230公里之间,也就是说大概要把所有气都用完的话,也得三个小时到四个小时,而我们估计刚才讲的液态气化过程和时间只在几十分钟之内,所以我们认为定量分析、定量估算在气瓶中气化安全可以满足发动机要求的,详细的定量供应和分析计算,在座通过实验或者通过理论传热计算可以确定的。我特别想告诉大家,低温高压气瓶实际上就是在低温条件下工作的三型铝质气瓶,我们向美国已经批量出口三型铝质气瓶,它是铝合金、碳纤维全缠绕的气瓶,能够承受高压、比较安全,甚至美国可以免除日常的年检,也就是它的维护比较方便,维护只需要换换阀门,用不着拆下来到检测厂检测,检测完给你盖合格章再使用,美国设计寿命20年,只需要定期更换附件、检查阀门就可以了,气瓶一直用到使用寿命终结为止,所以这种气瓶100升大概6500人民币,就是1000美元左右,如果我们按照这样思路来考虑今后的低温高压气瓶,就可以使这种气瓶能够不需要加气站,不需要高压气就能够继续运转。我做简单的成本估算,大家可以看一看,80升气瓶出口价格5200元人民币,虽然比二型钢质气瓶贵,但是设计寿命增加五年,从美国使用和分析验收情况来看,这种气瓶安全性远远高于二型气瓶,而且重量比较轻,相当于二型一半,这些优点加在一块,起码在美国发达国家使用的气瓶逐渐向高档化趋势发展,之我们国家随着使用环境、随着生活质量以及对环境安全要求,都会继续提高,我们认为中国将来高档车还是肯定会有轻量化、高压、高档气瓶,如果把这样气瓶改造低温气瓶有可能技术构想,车用气瓶子直接充注LNG、制备CNG的方法,是制备高压气的一种最为简便的技术装置,有广阔的市场前景。车辆无需专门充注CNG,不受管道气加气站的限制,车辆不用依赖LNG—CNG气化站,气瓶很容易实现把压力提高起来的目标,因此有很大的市场前途,这个设想已经得到国防工办军转民技术推广办公室支持,正在和军工企业进行协商,能够从军工技术得到启发、得到支持。今天在这里就跟大家提出这么一个设想,说的不对的地方请大家批评。(以上内容仅代表个人学术观点,不代表所在单位,转载请注明)