LNG汽车的发展研究

摘要： LNG（液化天然气）用作车用燃料，具有储存压力低、能量密度高、续驶里程长、排放尾气清洁等优点，其安全、高效、经济、环保优势正越来越受到我国汽车工业的青睐。本文通过对比车用燃料LNG和CNG（压缩天然气）的优缺点，总结了LNG 汽车的发展优势，并分析了LNG汽车的发展前景。

关键词： 液化天然气；冷能利用；发展前景

中图分类号：U469文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）05-0045-02

0引言

近年来，随着汽车保有量的不断增加，车用能源的供需矛盾日益紧张，同时石油的大量消耗和汽车尾气的大量排放又加重了我国的环保压力，所以发展新能源汽车势在必行。在众多的新能源汽车中，CNG（压缩天然气）汽车因其日趋成熟的天然气汽车技术、相对较低的天然气价格以及显著的污染物减排效果成为目前推广条件最为成熟的新能源汽车。

目前，我国的CNG汽车，在成都、重庆、哈尔滨、长春、西安、乌鲁木齐、深圳和广州等城市虽已规模化运行。但是存在车用钢瓶重，携带燃料少，续驶里程短；充气站建站复杂，占地面积大，周边安全距离要求高；有噪音污染，在城市内布站困难；天然气增压成本高，建站投资大；充气站不能脱离天然气管网建设，难以网络化布点。另外，加气速度相对较慢也是其不足。为克服CNG汽车的上述缺陷，一种新能源汽车――LNG汽车应运而生，并在近几年来受到越来越多的重视。

1LNG汽车的特点

1.1 LNG 的理化特性LNG 比CNG更清洁，它是将天然气在-162℃的低温下液化而形成的优质燃料。经过深冷液化前的预处理，几乎除去H2O、CO2、H2S以及有机硫化物等杂质；而后的深冷液化处理又可分离出不同液化点的重烃类成分和其它气体成分。因此，LNG实际上是纯度较高的液体甲烷（甲烷含量达到90%以上）[1]。其主要物性参数见表1。

1.2 LNG用作车用燃料的优势

1.2.1 LNG存储密度大，续驶里程长CNG汽车的高压钢瓶重，体积虽大而储气量小（一般只有12～16m3），能量存储密度小（5.0MJ/Kg），占取了汽车较多的有效载重量，限制了汽车携带的燃料容量，续驶里程短。而天然气经过液化后其体积只有液化前的1/625，所以燃料储箱体积小，重量轻，相应提高了汽车装载利用率。另外，由于LNG汽车的能量存储密度大（17.1MJ/kg），因而续驶里程长（可达600~800km）[2]。

1.2.2 安全性能高LNG在常压下沸点温度为-162℃，当转变为气体，温度上升到-107℃时，气体密度与空气密度相当；温度高于-107℃时，气体密度比空气密度小，稍有泄露立即挥发飞散，不会影响到人身的安全。另外，LNG的燃点为650℃，比汽、柴油的燃点都高。CNG存储压力高（20MPa以上），对钢制气瓶的制造要求高，具有一定的危险性；与CNG相比，LNG存储压力低（接近常压），车载LNG储液罐一般采用耐低温的特殊材料制造，夹层真空屏蔽，外层附有相应厚度的隔热保温层，比CNG储罐轻，故安全性能好[3]。

1.2.3 充气站建设便捷，数量可减少，并不受天然气管网限制CNG汽车一次充气行驶里程短，因而汽车使用CNG系统，需要较多能耗大的高压充气站。而LNG以液态储存、罐车运输、建站便捷、占地面积少、噪音小、不受天然气管网限制、可网络化布点、便于规模推广；LNG充气站储存效率高、充装速度快（和汽油一样便捷）；另外，LNG汽车一次充气续驶里程长，可以减少充气站的网点建设。更重要的是LNG可用泵升压气化后转化为CNG，对CNG汽车加气， 而不需要再建CNG压缩站。

1.2.4 价格稳定，汽车运行成本低目前，天然气资源比石油要丰富。进口项目一般签订的是照付不议的长期合同，这可以使国内天然气货源供应和价格稳定有一定的保障。而且我国天然气的价格由国家政府部门统一制定。在当前石油资源日益枯竭，国际石油交易市场极不稳定的情况下，用LNG替代燃油作为车用燃料具有很强的竞争力，国际燃油价格越高，LNG的价格优势就越明显。此外，由于LNG品质稳定，单位发热量高，燃烧性能好，价格低；发动机热效率高，维护费用较少；而且尾气中颗粒废物特别少，不需要安装昂贵的颗粒过滤器，因此，LNG汽车运行成本比较低。

1.2.5 免费供冷，节省能源LNG汽车的混合气形成过程中，低温下储存的LNG，经换热器加热气化、由液态转化为气态时，将会释放出大量的冷能，其制冷量在860～883kJ/kg之间，如果将该部分冷能回收，用于替代单独的汽车空调制冷系统，那么就既节约了汽车的制造成本、燃料消耗，又彻底解决了汽车空调制冷剂泄漏所带来的环境污染问题；此外，新的制冷系统没有任何机械运动部件，所以噪音明显降低。

另外，LNG气化时释放出的冷能，还可以将其回收用于低温冷藏车的冷源。按冷藏车每小时消耗12～15kgLNG计算，其制冷能力为2.8kW，足以提供中短途冷藏运输的冷能。如此既省去了车载制冷设备的耗能，又有效地消除了机械制冷的噪声污染，尤其适用于现代都市的商业步行街或其它有噪声污染限制的地区[4]。

2国内外LNG汽车的发展趋势

2.1 国外LNG汽车的发展动态LNG汽车技术发展较快的国家是美国，自1995年以来，美国就已经有了商业化运营的LNG公交巴士，并形成一定的规模。同时，为限制汽车尾气的排放，美国政府为推行LNG汽车采取扶持政策：向福特公司、库尔威公司和通用公司等提供资助，用以LNG汽车的技术研发和改进。全球LNG汽车保有量超过4万辆，LNG汽车充气站超过150座。其中，美国拥有全球半数以上的LNG汽车和LNG充气站。2001年，美国又开始LNG卡车长途示范运行，积累了超过900万公里的运行数据，目前，仅加州就有4000辆LNG卡车。另外，俄罗斯联邦宪法中就有“关于用天然气作为汽车燃料”的国家方针；日本和澳大利亚等国也开始发展LNG汽车。可以看出，世界各国都在为LNG汽车的发展创造良好的条件。

2.2 国内LNG汽车的新进展在我国，LNG的应用也逐渐引起人们的关注。基于LNG在清洁燃料中的重要地位，我国北京、上海、乌鲁木齐、长沙等中心城市率先将LNG汽车在城市公交车上试用。北京50辆LNG公交车在奥运期间成功运行，示范地验证了LNG用作车用燃料的技术和经济可行性，也验证了LNG汽车相对于CNG汽车的明显优势，为我国规模化推广应用LNG汽车奠定了基础。长沙52辆公交车营运结果证明，环保、经济效果明显，100%的LNG车用燃气成套设备及技术基本可行。其它城市也正在加速进行LNG汽车的前期调研工作。可以看出，随着我国LNG工业的进一步发展，LNG将作为汽车新能源在我国各地会得到广泛地应用，从而加速我国LNG汽车的规模化发展。

3LNG汽车的发展前景

LNG汽车不仅能够满足严格的机动车排放法规的要求，而且克服了CNG汽车的主要缺点，兼有CNG汽车的优点，能够满足长途运输的需要，因而LNG汽车被公认为是燃气汽车的发展方向。

中海油在沿海建造9个LNG接收站，现阶段除深圳、福建和上海的已投产外，还有5家接收站正在建设中；中石化已投运澳门黄茅岛LNG接收站，在建青岛胶南董家口LNG接收站，并拟定在广西北海建设的LNG接收站；中石油也已着手在江苏如东、辽宁大连、深圳大铲湾、河北唐山曹妃甸港建设接收站。近年内沿海近22座LNG接受站建成后接受处理LNG能力近七千万吨[5]。此外，我国国内的天然气资源，许多是适宜于就地液化；国内第一座国产化LNG汽车充气站已在新疆建成。这些项目都为我国LNG汽车的发展提供了稳定而充足可靠的燃料供应保障。

国外LNG汽车基本已没有技术难点，已经达到实用化水平，但价格昂贵，无法在国内大规模推广使用。但是我们可以借助国外成熟的LNG汽车技术和设备，依靠国内低温行业的技术力量来解决LNG汽车的技术难题，使得国内LNG汽车技术达到实用水平。

LNG汽车的发展是一个系统的复杂工程，需要各方面协调、鼓励和扶持。国家要制定相关政策和法规，推进LNG汽车的应用；加大对关键技术的攻关力度，实现关键技术国产化，降低LNG汽车的生产制造成本；加快制定LNG汽车相关标准规范，使得LNG汽车生产统一化、规模化。相信在不久的将来，LNG汽车将迎来它发展的春天。

4总结

4.1 LNG汽车不仅能满足严格的机动车排放法规的要求，而且克服了CNG汽车的主要缺点，兼有CNG汽车的优点，能满足长途运输的需要，更具实用性。

4.2 LNG用作汽车燃料具有清洁高效、存储体积小、携带方便、安全可靠、建站便捷等无可比拟的优势，与其他形式的汽车燃料相比，发展前景十分广阔。

4.3 LNG汽车的经济优势主要体现在燃料价格上。LNG较之原油或作为二次能源的汽油、柴油、液化石油气均有一定价格竞争优势，而且原油价格越高，价格优势就越明显。此外，由于LNG品质稳定，单位发热量高，燃烧性能好，发动机热效率高，价格也较其它燃料低，因而汽车运行成本较低。

4.4 低温下储存的LNG具有大量的冷能，若将其气化时释放的冷能回收用于汽车空调或冷藏车，不仅可以节约大量的能源，还可以避免机械制冷造成的噪音和制冷剂泄漏污染，具有节能和环保的双重意义。

4.5 国内外LNG汽车的成功试用，充足的资源保障，以及关键技术的国产化，将会推进我国LNG汽车发展的步伐。

参考文献：

[1]边耀璋等编著．汽车新能源技术[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]苏欣等．我国CNGV和LNG汽车研究及应用现状[J].天然气与石油,25,（3）:8-12.

[3]王旭辉．LNG车用燃料及在北京公交车的应用[J]．天然气工业，2005,25（3）：153-156.

[4]王强等．LNG在汽车工业中的发展优势[J]．天然气工业,2002:22（5）:93-96.

[5]孔祥龙．LNG汽车发展现状与前景研究[J].价值工程,2011,23（2）:24-25.