CNG和LNG燃气气源的经济性分析
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摘要：随着全球经济的发展，天然气作为清洁、高效能源越来越受到世界各国的重视，在我国也同样得到了广泛的应用。本文对CNG（压缩天然气）与LNG（液化天然气）的气源价格、运输和储配站等因素进行了经济性分析,为我国城市燃气可持续性发展的战略, 采用经济合理的燃气供应方式提供一些可行建议。
关键字：CNG；LNG；燃气气源；经济性；分析
引言
能源是人类社会生活和经济发展的基本条件之一，作为能源的天然气历来被世界各国所瞩目，在近几次召开的世界石油大会上，国际石油公司的大部分话题集中在天然气而不是石油上。人们经历了柴薪、油气为主的时代后，从二十世纪七十年代进入石油为主的时代。随着经济和科学技术的发展，特别是人们对生活质量和生存环境要求的日益提高，天然气作为一种清洁、优质、高效、污染少的理想生态能源，已被国际社会广泛认同：二十一世纪将进入“天然气时代”。从战略层面上看，大力发展天然气产业符合世界能源发展的趋势。经济的全球化和世界天然气行业的发展也为我国天然气市场发展带来机遇和挑战。
为了满足经济发展需要、提高人民生活水平和保护环境,我国正在大力推广使用天然气。为了能使人们更快地用上天然气,并为管输天然气的到来做好准备,我们在几年前引进和使用了压缩天然气(CNG)非管输供气技术,实现了多个城市的天然气供应。液化天然气(LNG)供气技术随着大型LNG接收站及LNG液化站的建设,其应用条件已逐渐成熟。CNG与LNG非管输供气方案从技术角度讲是成熟的,适用于没有长输管道供气的中小城镇。其主要环节有生产、运输、储存、减压或气化、管道供气等。下面仅从经济方面对影响方案选择的主要因素进行探讨。
CNG与LNG概述
我国有比较丰富的天然气资源，我国天然气资源主要分布在中西部地区和近海，80%以上集中分布在四川、鄂尔多斯、塔里木、柴达木、准格尔、松辽等盆地及东南海域。我国天然气资源总量排名世界第10位，占世界天然气总资源的近2%。但天然气产量仅居世界第19位，占世界总产量的1%。天然气储量不多。天然气年产量仅400多亿立方米左右，在中国能源生产中的比例不足5%，与世界相比具有很大的差距。据有关资料显示，中国天然气储量在世界天然气总量中不足3%。
CNG（压缩天然气）就是在加压站内将天然气加压至20~25MPa,储存在高压容器中,是一种理想的车用替代能源。随着天然气汽车的发展,与之相对应的天然气加气站也要不断增加。采用专用的高压钢瓶运输车,将在加气站充装的高压天然气瓶运输至较远的城镇,然后在城镇设立的调压站内减压送入城市燃气管网供应用户,这是一种建设周期短、经营灵活的天然气供应方式。
LNG（液化天然气）是指甲烷含量一般在90%以上的天然气,通过净化处理及制冷工艺,使天然气中的甲烷成分液化,液化后的体积约为气态体积的1/600。对于跨越大洋运输天然气而言,船运LNG在经济上几乎是唯一可行的方案。LNG的运输系统包括天然气的液化站、LNG运输船和LNG气化站。在运输量比较小、运送距离不长的情况下,也可以在天然气气田或主干管附近建立起天然气液化站,用超低温保冷槽车将LNG运送到较远的城镇,经气化、升温后供应用户是非常经济的,是解决城镇燃气气源,实现城镇燃气化的主要途径之一。
CNG与LNG作为城市燃气气源的经济性分析
气源
CNG的生产过程是将低压的天然气压缩成高压(20~25MPa),便于运输。生产设备投资较小,运行费用、成本较低。CNG供气方案的这个特性,使得我们能较灵活地在靠近用气城市的周围选择CNG生产地。LNG的生产是将气态的天然气冷却到液态(-162),一般采用丙烷预冷的混合制冷剂液化技术。由于净化、液化工艺复杂,设备投资较大,运行费用较高。LNG液化气源站通常应建在气井处,气源充足,气价低,LNG产量大,便于回收投资。LNG供气方案的这个特性,使得LNG液化气源站通常距离用气城市较远。
运输
CNG一般采用高压气瓶组槽车通过公路来运输。槽车由8只气瓶组成,每只气瓶几何容积为2.25,槽车几何容积为18,槽车在20MPa压力下的运气量为4550/辆,设备投资115万/辆。LNG一般采用低温储罐槽车通过公路来运输。低温储罐由内、外壳组成,采用真空纤维绝热技术,几何容积为30,当容积充装率为90%时的运气量为16740/辆,设备投资103万/辆。
一车LNG相当于3.68车CNG,但设备投资相近,这导致CNG供气方案的运输设备投资及运行成本在相同条件下明显地比LNG方案大。不过,LNG气源地一般较远,而CNG的气源地相对较近。因此在比较中应充分考虑距离的因素。
假设LNG气源地与用气城市的往返距离为1000km,CNG气源地与用气城市往返距离为200km,城市日供气量为4万/d。对LNG方案,需要配置槽车3辆,每天往返1次,运输费用0.179元；对CNG方案,需要配置槽车5辆,每天往返2次,运输费用为0.147元/。可见,在假设运输条件下,CNG方案的经济性要好于LNG。
储配站
在储配站(对CNG又称减压站,对LNG又称气化站),CNG槽车中的燃气一般需经两级减压至1.6MPa左右,然后进入储罐或经三级调压器输送至城市管网。CNG在减压的过程中温度降低,因此必须在两级减压前加热。
LNG槽车中的LNG经槽车的自增压系统增压后,进入LNG储罐。储罐中的LNG再经自增压系统压入气化器中气化,经调压计量送入城市管网。由于涉及相变过程,为防止出现超压现象,还设置了BOG系统、放散系统、氮气吹扫系统等。
储配站涉及许多投资及运行费用,不易分析比较。CNG储配站与LNG储配站的主要差异在于储罐、减压器、气化器等工艺设备的投资,调压计量前的工艺设备投资比较。从主要设备的投资来看,LNG方案要优于CNG方案。但以下因素可能会导致LNG方案不如CNG方案:
（1）CNG方案仅经过减压过程,工艺系统简单；而LNG方案需经过液态变气态的过程,工艺复杂,包括放散、BOG、气化、自增压、置换等。这使得LNG方案在设计、设备采购、施工等方面投入的时间、人力和财力都要比CNG方案多,并且由于设备多、管道复杂使得储配站占地面积增大。
（2）LNG气化操作的复杂程度比较高,这会导致储配站运行费用比CNG方案高。
（3）如果采用非管输供气是暂时的,在较短时间内可实现管道供气,那么CNG方案是有利的,因为CNG方案所建的储罐在管道供气时仍可使用。
结论
CNG方案与LNG方案各有其适用条件,必须根据实际条件来选择。影响方案选择的因素主要有气源价格、距离、供气规划、用气规模。
（1）气源价格是影响成本的一个主要因素。
（2）距离是影响方案选择的非常重要因素。
（3）供气规划中何时通过长输管道供气也是影响方案选择的一个主要因素。因为如果在较短的时间内即可由长输管道供气,CNG方案中的储罐可继续发挥作用；CNG系统较简单,可方便地转为他用。如果在较长时间内仍无管道供气的可能,考虑到气源价格及运输费用,应优先考虑LNG方案。
（4）对于在一定时间内有可能由长输管道供气的城市,暂时采用非管输供气,逐年用气规模对方案的选择影响很大。对刚开发的且在三、四年内能实现管输供气的城市,用CNG供气方案可较快速地实现供气。尽管CNG运到储配站的价格可能会高于LNG方案,但由于前几年用气量不大,且考虑到初投资及设备的使用连续性,选择CNG方案会更好。对于短期内用气规模较大的城市,考虑到运行费用的原因,LNG方案可能是较好的选择。
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