企業(yè)應用LNG 重卡的經濟性分析

阮芮彬

（中機國際工程設計研究院有限責任公司，湖南長沙 410007）

1 天然氣汽車的發(fā)展

天然氣汽車始于20 世紀30 年代，至今已有90 多年的歷史。由于天然氣汽車在環(huán)境保護、節(jié)能、安全等方面具有顯著的優(yōu)點，同時可以較為靈活地切換使用汽油或柴油（單燒或混燒），在過去的8 年時間里LNG（Liquefied Natural Gas，液化天然氣）汽車快速發(fā)展。我國開發(fā)應用LNG 加氣市場的雖然起步較晚，但發(fā)展天然氣汽車的潛力空間巨大[1]。數(shù)據顯示，截至2018 年年底，我國使用天然氣的汽車（Natural Gas Vehicle，NGV）約有670 萬輛，比上一期增加62 萬輛，漲幅為10.20%。其中，2018 年我國使用LNG 的汽車約為44 萬輛，同比增加約4萬輛，漲幅為25.71%；2018 年我國使用CNG（Compressed Natural Gas，壓縮天然氣）的汽車約為626 萬輛，同比增加約41 萬輛，漲幅為9.25%[2]。圖1 為在某展會上展示的LNG 重卡車頭。

圖1 新型LNG 重卡車頭

2 發(fā)展LNG 重卡的必要性

依據目前我國的能源結構、政策以及國際社會的能源環(huán)境，發(fā)展LNG 重卡是非常必要的，具體情況可從以下4 個方面展開分析。

（1）國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布的“天然氣利用政策”中規(guī)定，天然氣汽車加氣項目為第一類優(yōu)先類中的城市燃氣的項目類別之一，優(yōu)先順序僅次于城鎮(zhèn)居民用氣和公共服務設施用氣。

（2）2018 年7 月，國務院發(fā)布了《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，計劃中要求各大企業(yè)大力推進國III 及以下排放標準營運柴油重卡提前淘汰更新，確立了LNG 重卡在今后的發(fā)展趨勢。2019 年3 月25 日，國家工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心發(fā)布《關于重型燃氣車輛產品實施國六排放標準的通知》，明確指出LNG 重卡產品將于2019 年7 月1 日執(zhí)行國六a 階段排放要求。此舉意味著國六排放已經進入落地階段，“高配版”國六b也將逐漸進入落地階段。

（3）目前國內已建成7 個LNG 接收站和多個天然氣液化工廠，LNG 供應充足。在許多城市和高速公路服務區(qū)均有LNG 加氣站，并且近些年LNG 加氣站項目呈逐年遞增趨勢，為LNG 重卡續(xù)航提供了保障。

（4）國際石油資源緊缺，油價大幅度上漲。據相關資料統(tǒng)計，我國2019 年以4.90 億噸來測算，對比2018 年（4.62 億噸），2019 全年原油進口增長幅度將達到8.2%。能源緊缺、油價上漲直接威脅到我國的國家安全，還將影響國民經濟的發(fā)展和GDP的增長。通過發(fā)展天然氣汽車，能夠有效緩解燃油供應緊張的局面，局部調整能源結構，同時也可以為汽車運輸企業(yè)降低燃料成本，實現(xiàn)能源供應的科學發(fā)展。

3 LNG 重卡與柴油重卡對比

在節(jié)能環(huán)保、運行和維護成本、提升車輛的安全性方面，LNG 重卡均優(yōu)于柴油重卡，但其續(xù)航里程弱于柴油重卡。

3.1 節(jié)能環(huán)保

汽、柴油作為汽車燃料燃燒時，其燃燒產物含有大量的一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、碳氫化合物等有害氣體及微小顆粒物（PM2.5），被公認為全球性的公害之一[3]。

使用LNG 作為汽車燃料時，與國III 柴油車產生的尾氣相比，其尾氣中的NOx降低約20%～50%，CO 降低80%以上，非甲烷總烴降低85%以上，尾氣中基本上不含鉛、硫化物以及苯類等有害物質，不會形成光化學污染。據研究，LNG 汽車尾氣中每千米排放的PM2.5顆粒物僅為0.005 g，相比柴油車輛每千米排放0.075 g 而言，能夠有效降低90%以上的PM2.5排放，大大減少空氣中PM2.5的排放量。因此，發(fā)展天然氣汽車是現(xiàn)階段緩解和降低PM2.5顆粒物的最有效、最便捷的途徑.

LNG 組成穩(wěn)定，不含硫化物、灰塵等雜質，空燃比穩(wěn)定，可以確保發(fā)動機平穩(wěn)有效地運轉。另外，汽缸與燃燒室內不會發(fā)生金屬腐蝕、積碳等現(xiàn)象，也減少了噪聲污染。

3.2 降低成本

與柴油相比，LNG 的經濟性主要體現(xiàn)在價格差上。通過對LNG 重卡和柴油重卡在8 年全壽命期內的總成本比較，說明LNG 作為汽車燃料在經濟性上的優(yōu)勢。根據從天然氣汽車生產廠家了解的情況，某一規(guī)格的LNG 重卡的價格約為40 萬元/輛，同功率、同車型的柴油重卡價格約為32 萬元/輛。重卡的日行駛里程按300 km 考慮。目前0#柴油的零售價格6.3 元/L，每千克LNG 的熱值相當于1.33 L 柴油，以每千克LNG 熱值作為計算標準得出同等熱值的柴油價格為8.38 元。目前天然氣單價為4.5 元/m3，1 kg LNG≈1.4 m3天然氣，得出LNG 價格為5.98 元/kg。柴油重卡百公里消耗柴油按32 L 考慮。LNG 的主要成分為甲烷，在氣化器中轉化成氣態(tài)進入發(fā)動機燃燒，相比于柴油（C10～C22 的混合物）液態(tài)燃燒得更加充分。所以燃氣發(fā)動機比柴油發(fā)動機有更高的熱效率，但因各個廠家生產的發(fā)動機型號差別較大，熱效率也不同，所以本次計算將燃氣發(fā)動機和柴油發(fā)動機的熱效率視為一樣。計算得出LNG 重卡與柴油重卡使用成本對比見表1。

表1 LNG 重卡與柴油重卡使用成本對比

由表1 可知，LNG 重卡比柴油重卡每日燃料費節(jié)省132.2元，一年按300 d 計算，則每年可節(jié)省燃料費約4 萬元。考慮購車成本以及維修折舊費用，則LNG 重卡與柴油重卡的經濟性分析數(shù)據如表2 所示。

表2 LNG 重卡與柴油重卡經濟性分析數(shù)據

由表2 可知，在8 年的全壽命期內，LNG 重卡的總成本費用比柴油重卡的總成本費用節(jié)省40 萬元，平均每年節(jié)省5 萬元，8 萬元的購車差價收靜態(tài)回年限僅為19 個月。重卡的日行駛里程越長，節(jié)省燃料成本的效果越明顯。

但是目前大部分生產企業(yè)的運輸車隊均為柴油重卡，如果通過購買新車的方式將可正常使用期內的柴油重卡進行更換勢必會造成企業(yè)資金的緊張和回收期過長（約10 年靜態(tài)回收期）。隨著時代的進步，柴油重卡可以直接進行LNG 摻燒（混燒）改裝，改裝費用大約6 萬元左右，這大大降低了企業(yè)更換LNG 重卡資金的壓力，也將10 年的靜態(tài)投資回收期提升到了1.5 年。

3.3 提升車輛的安全性

與柴油相比，LNG 的安全性主要體現(xiàn)在比重、爆炸極限、自燃溫度等方面（表3）。

表3 LNG 與柴油的性能參數(shù)

通過表3 可知：①天然氣的自燃溫度比柴油的自燃溫度高出約390 ℃，因此天然氣不容易發(fā)生自燃；②天然氣的氣體密度比空氣小，柴油蒸汽密度比空氣大，發(fā)生泄漏時天然氣會上浮并很快在空氣中散發(fā)、不會積聚，所以天然氣泄漏很難形成爆炸環(huán)境。

3.4 續(xù)航里程稍有欠缺

LNG 重卡通常配置一個水容積為450 L 的LNG 車載鋼瓶，一次充足后能使用的的天然氣約為243 m3（充裝系數(shù)按90%計，LNG 的液態(tài)/氣態(tài)膨脹系數(shù)按600 m3/m3計），充滿一次LNG 可以行駛約700 km。柴油重卡通常配置一個容積為300 L的油箱，加滿一次柴油可以駛約940 km，所以LNG 重卡在行駛過程中加氣頻率比柴油重卡高。

4 柴油重卡改裝成LNG 重卡實例分析

某縣城水泥生產企業(yè)有水泥運輸車（柴油重卡）300 輛，詳情見表4。

一年按300 d 計算，則天然氣重卡與柴油重卡的使用成本對比結果如表5 所示。

表4 某水泥生產企業(yè)運輸車輛分類

表5 該企業(yè)天然氣重卡與柴油重卡的使用成本對比

該企業(yè)通過將柴油重卡改裝成LNG 重卡每年可以節(jié)省燃料費1381.32 萬元，經濟效益可觀，值得各大生產企業(yè)借鑒。

5 結論

（1）大力發(fā)展LNG 重卡符合目前國家政策，在石油資源日漸緊缺的今天將促進國家能源結構的調整。

（2）國內LNG 供應充足和LNG 加氣站的大力建設為發(fā)展LNG 重卡提供了保障。

（3）LNG 重卡相比于柴油重卡具有節(jié)能環(huán)保、運行和維護成本低和安全性高等優(yōu)勢。

（4）某水泥生產企業(yè)改裝LNG 重卡經濟效益明顯，值得各大生產企業(yè)借鑒。