2017年我國天然氣汽車保有量已逾600萬輛,其中壓縮天然氣(CNG)汽車573萬輛;加氣站8400座,其中CNG加氣站5300座;均位居世界第一位。但要從天然氣汽車大國提升為天然氣汽車強國,就需要大力推進天然氣汽車的技術進步和創新。提高CNG汽車及其加氣站工作壓力就是一個重要的技術升級選項。為此,需要進行《汽車加油加氣站設計與施工規范(GB50156)》標準的修訂工作。
眾所周知,GB50156是一個廣為引用的國家標準,對于我國天然氣汽車加氣站)的建設乃至整個天然氣汽車的推廣工作起到了舉足輕重的指導、規范和推動作用,功不可沒。但是,隨著天然氣汽車產業技術進步和市場需求的不斷提升。迫切需要對該標準的3個壓力限值進行適當的調高和修改。
具體說來,就是需要將該標準(2014年版)中第8.1.6條的"壓縮機排氣壓力不應大于25MPa"中的25PMa改為35MPa;將8.1.13條 "固定儲氣設施的額定工作壓力不高于25MPa"中的25MPa改為30MPa;將8.1.21條 "加(卸)氣設備額定工作壓力應為20MPa"中的20MPa改為25MPa。
一、建議修改三個壓力限值的理由
1、現行壓力限值標準導致CNG汽車能量密度較低、行駛里程較短。
CNG汽車20 MPa的工作壓力已沿用了80多年,早應適當調升了。從1931年意大利在世界上率先推廣CNGV以來,至今已過去了87年;我國從1989年3月開始批量推廣天然氣汽車以來,至今已有29個年頭。我國CNGV的工作壓力一直沿用20MPa,導致長期以來我國CNGV運行效率較低。目前,我國的CNG氣瓶的制造水平和氣瓶材料品質都有了顯著提高,完全具備制造25MPa、30MP a乃至更高工作壓力氣瓶的能力。為提升CNGV的效率,應當隨著技術進步,及時適當提高CNG汽車的工作壓力限值標準。
2、我國車用氣瓶國家標準已經提高,當前迫切需要與GB50156兼容和匹配。
早在2009年,國家標準《車用壓縮天然氣鋼質內膽環纏繞氣瓶》(GB24160-2009)中就已明確,可使用工作壓力為25MPa的氣瓶(2型瓶);而不久前頒布的《大容積鋼質無縫氣瓶》(GB/T33145-2016)則允許最高工作壓力提高到30MPa。這就表明,CNGV車用氣瓶可以選擇25 MPa這個壓力等級;而長管拖車氣瓶和加氣站固定儲氣設施可以選擇30MPa這一工作壓力等級。這就需要對GB50156的上述三個壓力限值作相應調升。
3、25MPa工作壓力已成世界CNG汽車的發展趨勢。
據了解,目前北美和東南亞不少國家的CNGV已使用25MPa的工作壓力。
我國不少CNGV裝備制造廠家已向國外提供25MPa工作壓力的氣瓶產品。例如北京天海公司向北美等市場提供3600Psi(相當24.8 MPa)工作壓力的車用氣瓶;中集安瑞科、中材科技、新興能源等公司向中東地區及東南亞20多個國家出口了工作壓力為25MPa的長管拖車;甚至連推廣CNGV沒有幾年的越南也在使用我國廠家提供的25MPa等級的氣瓶產品。唯獨受GB50156標準關于相關壓力限值的制約,25MPa車用氣瓶至今尚無法在國內銷售和使用。
此外,我國氫燃料電池大客車儲氣瓶的工作壓力已設定為35MPa;日本氫燃料電池轎車儲氣瓶的工作壓力更是設高達70MPa;GB/T34537-2017《車用壓縮氫氣天然氣混合燃料》中規定,"壓力不大于35MPa",這對于適當提高CNG汽車工作壓力頗具參考價值。
二、適當提高氣瓶工作壓力限值的好處
1、可以顯著提高CNG汽車的續行里程。
眾所周知,推廣天然氣汽車對于治理大氣污染、保障國家能源安全、(2017年我國石油對外依存度已逾67%)、增加天然氣的消費量和調整能源結構等方面居功至偉(2017年,我國交通用天然氣占比約為15%)。而我國CNGV的保有量又占天然氣汽車保有量的95%左右。
但是,CNG汽車的能量密度低,續行里程較短,是其一個明顯的不足之處。若將其工作壓力從20MPa提升至25MPa,則續行里程可增加近20%。換言之,出租車和公交車的續駛里程均可以從200公里增加到約240公里。應該說這是一個不小的進步。
2、長管拖車儲運壓力升級到30MPa意義重大。
把長管氣瓶的儲存壓力限值從20MPa提高到25-30MPa,可以提高約20%-36%的天然氣運輸量。世界上大多數地區都實施著25MPa壓力限值。換言之,在完成相同運輸量的條件下可以節省20%-36%的駕、監人員。例如目前全國有一萬輛長管拖車,儲運壓力升級后就可以節省2000-3600名駕駛員和相同數量的押車人員。此外,長管拖車的價格不妨按100萬元人民幣來計算,則相當于節約了20億元人民幣的購車費用。相反,如果繼續沿用20MPa壓力等級,就意味著要造成20-36億元購車費及2000-3600個人工費的浪費。
業已頒布的新標準GB/T33145-2016、允許運氣車氣瓶最高工作壓力提高到30MPa,則可以使我國的運氣車效率得到進一步地提高。
3、CNG加氣站的儲氣能力相應得以增加。
隨著加氣站的儲存壓力由25MPa升至30MPa,儲氣能力可相應增加約20%。例如原儲氣能力為5000立方米天然氣的加氣站;可以增加到6000立方米。
三、在用CNG加氣站提升加氣壓力的改造可有序進行
提高CNG系統壓力限值是一項系統工程,需要有一個過渡期。在過渡期內,現有加氣站保留20Mpa的加氣裝置,增加25Mpa的加氣裝置,可同時滿足20MPa和25MPa車輛的加氣需求。研究論證表明,在用CNG加氣站的充氣壓力從為20MPa提升為25MPa,在經濟上和技術上都是可行的。
1、原壓縮機可以使用,只需增加一臺增壓機,即可達排氣壓力為30MPa。(對于加氣母站,需增壓到32.5-35MPa)
2、 原25MPa儲氣壓力的儲氣設施(井或瓶組)仍可保留使用;只需增加一組30MPa儲氣壓力的儲氣設施。
3 、鑒于加氣站高壓閥門大都已是32 MPa等級,可沿用;對于其他裝置與高壓管道需進行強度核算來決定是否更換。
4 、加氣站提升加注壓力的改造費用,初步測算,一個站可控制在100萬元以內;如果大批改造,成本還會進一步降低。
5、 在用加氣站經改造后,可以同時對20MPa和25MPa工作壓力的CNGV加氣。如同加油可以同時對92號、95號、98號汽油加油一樣。
6、 不同工作壓力的車用氣瓶可以通過規格型號不同瓶閥來區別,以防止誤充裝。還可以通過電子標簽與APP等技術手段來確保其安全性。
7、加氣機可以通過強度校核來選擇改造或更新。
8.在用的500多萬CNG汽車不需要作任何改動,可繼續按20MPa的工作壓力使用;新出廠和新改裝的CNG汽車才采用25MPa的工作壓力。除氣瓶外,CNG汽車的其他專用裝置的工作壓力均需升級為25MPa,但都是很容易實現的事。
綜上所述,希望有關部門能夠順應當前CNG汽車技術發展潮流,盡快組織力量對相應標準進行修改。這對于我國推廣天然氣汽車這一件利國利民的大好事,必將做出新的更大貢獻。
責任編輯: 江曉蓓