东莞市在用柴油公交车换成单燃料LNG动力总成公交车可行性分析.docx
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东莞市在用柴油公交车换成单燃料LNG动力总成公交车可行性分析
东莞市在用柴油公交车更换成单燃料LNG动力总成
项目可行性分析报告
一、东莞市在用柴油公交车的现状
截至2011年5月底，东莞全市拥有公共汽车5665辆，线路558条，而交通部门调研的数据显示，东莞全市公交车占汽车保有量却不到0.6%，市民公交出行比例仅15%，不及广州、香港等公共交通较发达城市的1/3。
近日，《东莞市环境保护“十二五”规划》出台，提出今年年底前，东莞将更换108辆公交黄标车（行驶里程在45万至55万公里之间），2012年底前将更换405辆公交黄标车（行驶里程在25万至45万公里之间）的计划。
《东莞市环境保护“十二五”规划》指出，未来5年将全面实施“国Ⅳ”排放标准，对不符合相应标准的汽车，不予办理登记手续。
加强外籍车辆转入管理，对达不到“国Ⅳ”排放标准以上的车辆，也不予转入。
此外还将进一步扩大环保限行区域，采取经济补偿或激励等措施促进老旧汽车及“黄标车”等高排放汽车提前报废。
同时，提倡鼓励更新或新增的公交车采用电动汽车、LNG（液化天然气）汽车等新能源汽车。
未来或实施优惠票价制度，倡导公众出行优先选择公交系统。
2011年9月6日，东莞市召开《东莞市天然气汽车加气站专项规划》征求意见会。
根据规划，到2020年，东莞将建成60座天然气汽车加气站，全市9成以上公交车、出租车将改用天然气。
二、在用柴油公交车换成单燃料LNG的优势分析
1、LNG低碳燃料的优势
LNG（液化天然气）是在常压下将天然气经过脱硫等净化处理后冷却到-162℃，液化后储存在容器中。
CNG（压缩天然气）与管道天然气的组分相同，是天然气经过加压（25MPa）后以气态形式储存在容器中。
由于LNG经过净化处理后除去了大部分杂质，甲烷含量较高，达到97.5%~99.5%，而相对的，CNG的杂质较多，其甲烷含量为81.3%~97.5%，低于LNG的甲烷含量。
因此，作为车用燃料，LNG燃烧过程中产生的汽车尾气污染物远低于CNG燃烧过程中产生的汽车尾气污染物。
LNG比CNG更具环保性，是真正的车用清洁能源。
由于携带的LNG比CNG具有更高的能量密度，配备同等功率的发动机，装有8瓶90LCNG燃料瓶的公交车一次充足量后，行驶200公里左右，而装有1瓶275升LNG燃料瓶的公交车一次充足量后，可行驶400-500公里。
在运营过程中，LNG公交车比CNG公交车具有更大的优势。
LNG气瓶一般为双层不锈钢高真空缠绕罐。
正常工作压力在5公斤以下，发生物理爆炸的可能性较小。
瓶口阀组一般均为进口阀组，不易产生泄漏，CNG气瓶常用材质为复合材料。
正常工作压力在200公斤左右，发生物理爆炸的可能性较大。
瓶口阀组一般为国产阀组，容易产生泄漏。
LNG公交车使用的瓶组仅包含一个单瓶。
单瓶容积一般为180-380升。
CNG公交车使用的瓶组一般包含6-8个瓶。
单瓶容积一般为60-100升。
LNG中甲烷含量为97.5%~99.5%。
燃料成分的单一性和一致性有利于发动机压缩比等设计参数的确定，且燃烧过程中不会产生积碳，对机械设备的零部件损害较小。
CNG中甲烷含量为81.3%~97.5%，是多组分的混合气体。
与LNG相比，CNG燃烧过程对机械设备的零部件有较大的损害。
负载相同容积的燃料，CNG燃料瓶比LNG燃料瓶约增加质量0.4吨。
1、环保性
作为车用优质燃料，LNG与CNG比，具有储运效率高、运输成本低、工作压力低（CNG一般压力20MPa、LNG为0.6MPa）、能量密度大（CNG为6kWh/kg、LNG为24kWh/kg）、车辆续驶里程长，车装储罐压力小、质量轻、车辆设计布置方便等优点。
应用液化天然气为燃料的燃气汽车与燃油汽车相比，汽车尾气排放有较大改善、噪音降低30%左右，且无苯、铅及粉尘污染。
LNG与传统汽油车相比，CO降低90％左右、HC降低50~70 ％、NOx降低30~40％、CO2降低10~20%、SO2降低70%左右。
与柴油车相比，没有碳烟和颗粒排放，彻底解决了城市公交车冒黑烟问题。
假使公交车平均每辆车日行驶300km消耗90号燃油约84L估算，则折合使用天然气74.75m3，使用柴油67.08L，经计算其排放量见下表。
公交车每日消耗一次能源的二氧化碳排放量对比
项目
汽油
柴油
天然气
CO2排放量（kg）
179.87
184.02
148.00
从上表中可知，天然气在公交车消耗的一次能源中二氧化碳排放量中最小，汽油其次，柴油则是二氧化碳排放量最大。
公交车每辆耗天然气、汽油、柴油的二氧化碳年放量分别为54.021吨、65.653吨、67.166吨。
天然气比汽油、柴油的二氧化碳的年减排量分别为11.632吨、13.145吨。
LNG的环保效果分析
珠海广通GTQ6857NGJ型LNG公交车尾气排放与国Ⅲ、Ⅳ对比
排放检验项目
柴油公交车检验值
国Ⅲ标准限值
国Ⅳ标准限值
LNG公交检验值
备注
一氧化碳CO（g/kwh）
0.84
5.45
4
0.007
符合国Ⅳ
非甲烷碳氢化合物NMHE
0.22
0.78
0.55
0.027
符合国Ⅳ
甲烷CH4（g/kwh）
4.48
1.6
1.1
1.29
符合国Ⅲ
氮氧化合物NOX（g/kwh）
5
3.5
3.32
符合国Ⅳ
注：
经用噪音计随车测量LNG公交车的噪音为85分贝
2、安全性
（1）生产、运输、使用安全性好。
LNG的燃点为650℃,比汽、柴油的燃点高，点火能也高于汽、柴油，所以比汽、柴油更难点燃。
（2）LNG的爆炸极限为5％～15％，而汽化后密度很低，稍有泄漏即挥发扩散，不易低空聚集引起爆炸。
天然气与空气的爆炸混合浓度极限为5—15％，高于石油气和汽油的爆炸浓度。
据美国运输事故管理局的报告“与汽油、酒精等燃料相比，20年来LNG有着最好的安全记录”。
（3）密度小，挥发快。
天然气的密度只有空气的55%左右，天然气出现泄露后会很快在空气中挥发，不易聚集形成遇火燃爆所需的浓度。
3、经济性
目前惠州市LNG公交巴士的数量为100辆，计划2011年、2012年上线LNG公交车达到300辆。
公交车加满一次气最远可行驶500公里，目前惠州公交车日运行210公里。
根据公交车的使用情况，LNG公交车动力性较好，停车启动比较灵活，噪音小。
惠州LNG公交车情况
生产厂家
车长
发动机马力
低温瓶配置数量
低温瓶配置规格
日运行里程
百公里耗气量
珠海广通
8.5米
180
1个
275升
210公里
34m3
惠州公交车油气燃料经济指标对比分析
项目
LNG公交车（230马力）
柴油车（230马力）
百公里燃料消耗
34Nm3
32L
燃料单价
5.06元/Nm3
6.33元/L
日运行公里数
210公里
210公里
年运行公里数
76650公里
76650公里
年消耗燃料
26061Nm3
24528L
年燃料费用
131868.66元
155262.24元
年节省费用
23394元
从上述对比可知，一辆公交车使用LNG燃料每年可节约燃料成本23394元，服务期限内（8年）内可节约燃料约187152元人民币。
（2）天然气由于燃烧完全、干净、不易产生积炭，不会对润滑油有稀释作用，抗爆性能好，公交车的发动机使用寿命和润滑油的使用周期较长，综合维修费用可降低50%左右。
4、方便性
据湛江公交公司介绍，投入使用的10.5米LNG公交车仅携带一个335L的LNG气瓶，就可以实现连续行驶450～500公里，如果同类车型使用CNG，则需要携带7个气瓶，连续行驶里程也仅能达到240公里，一次加气不能满足全天运营的需要。
LNG的充装基本上与普通柴油车加油相同，充装速度可达30L/分钟，只需4-5分钟即可充完满足一天运行的LNG，充装压力只需1.3MPa。
LNG加气站建站投资少，占地小，无噪音，LNG储液罐为低压容器，安全性好，在城市内布点容易。
一座储液能力30立方米，日加注能力10000标方的LNG撬装加气站，可满足100台公交车加气需求，而占地面积仅约500平方米。
三、LNG汽车技术的可行性
LNG汽车技术起步以来，世界各主要发达国家均十分重视这项技术的开发和推广，在十多年时间内，世界各国已推广了20000多辆LNG汽车和100余座LNG汽车加气站，其中美国有80%以上的LNG加气站和LNG汽车；从推广车型来看，LNG不但适用于城市公交车，同样也适用于出租车和大型货运车辆，尤其是长途车辆。
LNG的应用技术在国际上早已成熟。
我国是从20世纪90年代开始LNG的研发利用工作，目前我国在液化天然气的生产、储存、运输、气化、汽车加气等方面的技术都已成熟。
★国内天然气单燃料发动机生产企业
公司名称
发动机产品型号
功率覆盖率kw
售价参考价格
备注
上柴公司
SC8DT、SC5DT系列
172～206
6万人民币以上
可用于：
8米以上的中高档城市公交或长途大巴。
东风公司
NQ100N、NQ140N、NQ160N、NQ175N
四大系列
73.6～140
3万元人民币起，最高不超过5万元
主要用于：
中低档城市公交和长途客车。
玉柴公司
YC4112ZLQ-N
YC6J180N-20
YC6J160N-20
YC6G260N-30
YC6J210N-20
119～193
5-6万人民币以上
产品主要采用电控单点喷射技术，实现对空-燃比的精确控制以及对增压压力和点火提前角随运行工况进行实时转速与负荷最佳控制，同时也对发动机运行时的温度、进气压力及运行参数等进行综合控制，从而实现对发动机拒贿内燃烧进行精确的控制，使发动机的动力性、燃油经济性和尾气排放达到最优。
该产品是配套城市公交车辆的理想代用动力。
潍柴公司
WT615
WT618
系列天然气发动机或双燃料发动机
75～283
从30000元到165000元不等
潍坊潍柴培新气体发动机是在斯太尔WD615柴油机和道依兹柴油发动机的基础之上，采用闭环控制、三元催化器和ECU电控点火等先进技术（配置国外电控装置），优化了燃气供给系统和点火系统，与原机通用化程度高，并保持了原机的高可靠性，安装尺寸与柴油机完全相同。
★LNG车载燃料系统储存及供气系统
目前国内外能生产LNG车用储供气系统的具体规格型号见下表：
净容积（L）
55
70
144
177
215
245
299
410
尺寸
（mm）
直径
405
405
405
508
610
610
610
660
长度
810
1065
1805
1270
1450
2159
1930
重量
（kg）
空重
45
55
110
125
145
200
230
总重
70
90
185
215
250
340
400
天然气量（Nm3）
33
42
86
106
129
147
180
246
★LNG汽车加气站系统
LNG汽车加气站的主要设备有LNG储罐、LNG低温泵、LNG计量装置、控制系统和安全系统等，流程类似于普通的加油站，占地面积小约2000m2。
LNG储罐是一种双层真空绝热容器，容积通常为50～120m3，国内外均能生产，而且技术成熟，安全可靠。
LNG低温泵多为浸没式，用于将罐内LNG向车用LNG气瓶输送，售气机用于计量加到车用储罐内的LNG，控制系统控制加气站操作的各个方面。
四、在用柴油公交车改装成单燃料LNG的成功案例
1、贵阳市公共交通总公司
自2006年元月10日起，首台试验车开始正式上线载客运营，到目前我们已有10多辆LNG（液化天然气）公交车通过简易方法充液在线路上载客运营。
现已改装完毕的LNG（液化天然气）车辆已达290辆。
而自行设计的液体增压加气站正在建设之中，预计7月中旬建成后即可进站加液，届时我司将有近300辆LNG（液化天然气）燃料汽车营运在各条线路上。
经过近三个月的改装、改造、改进、完善后，已成功地改装了二台YC6105型柴油发动机为LNG单燃料发动机（一台新机、一台在用机），在完成各项道路技术性能试验后，于6月28日上线载客运行。
如果各项技术性能指标满足设计要求，我司将把300辆柴油在用车改为单燃料LNG汽车。
由于LNG液化过程中已较完整地实现了脱水、脱硫及重烃等杂质，燃烧效果远比CNG好。
从我司使用效果分析，每Nm3天然气耗气量比油耗还低，比管道压缩天然气要省，我们曾用二辆车到成都加注CNG。
经测试油、气耗比例为1：
1.07。
应该说：
改装成LNG汽车后，不仅天然气本身比燃油价格低，而且从油、气耗量比来讲，还会增加一定效益。
虽然天然气也会随着燃油价格的上涨而互动，但根据国际贯例，天然气与燃油不管怎样，总保持着30%－40%的差价，所以，燃用天然气始终比燃油经济。
贵阳公交总公司副总经理胡翔成说，1000台公交大巴用上LNG后，剩余的公交大巴及其600台出租轿车将陆续改用液化天然气，车辆污染物排放基本能达到欧Ⅲ标准。
由于贵阳公交的LNG作用，贵阳市也拟将城市出租车、长途旅游客车、货车改用LNG，并探索将煤层气转化为液化气供车辆使用。
作为全国最大的LNG汽车产业化试验基地，贵阳公交在LNG公交车的改装、相关标准的制定和完善，以及LNG批量公交车的试运行方面均做了大量的基础性工作，积累了丰富经验，值得全国公交行业学习和借鉴。
且国内LNG产业链已基本形成，技术已相对成熟，除了某些关键设备，LNG配套设备的本土化生产也已初步完成，非常适宜在全国推广。
2、国内其它城市推广LNG公交车情况
福州在2006年初试验液化天然气动力公交车，福州、厦门2008年推广以液化天然气为燃料的城市公共交通车辆。
2008年底，海口市公汽公司投入使用了第一批42辆LNG公交车。
据悉，今后海南新增燃气公交车将以LNG公交车为主，原则上不再新增CNG公交车。
据介绍，深圳市2000辆柴油公交车将用LNG公交车替代，深圳也有推广LNG卡车的项目。
深圳已建成第一个LNG接受终端，一期工程2005年投产，每年进口LNG300万吨。
供气范围包括深圳、东莞、广州和佛山市以及香港部分用户。
二期工程2008年投产，每年进口LNG500万吨。
深圳市2009~2015年现代产业体系总体规划也提出，要积极引进并扶持新能源汽车项目、LNG和CNG天然气汽车生产项目。
除了安全、环保之外，LNG的最大优势是经济性好。
和柴油相比，LNG可以减少40%的燃料成本，这就意味着可以降低15%的运输成本，这个吸引力很大。
相比于普通燃气车辆，LNG车辆具有续驶里程长的优势。
每罐LNG可供车辆行驶400~500公里，而每6罐普通燃气可供车辆行驶约230~270公里，可见LNG大大提升了车辆的续驶里程。
广东惠州于2010年2月投放100辆LNG（液化天然气）公交车，由柴油发动更换为环保的LNG启动运行，为惠州公交的环保运行翻开新的一页。
这100辆LNG公交车投放后，将陆续替代原有的部分营运线路班车，取代部分老化公交车，使市民享受到更优质的乘车服务，票价将保持不变。
据介绍，目前每立方米LNG市价约比每升柴油便宜一元，累计一百辆车一年可省三百多万元。
目前油耗是该公司亏损的最主要原因之一，使用LNG公交车后带来的成本下降，将有利于该公司降低亏损，并进一步提高公交的服务质量。
同时，现在一般的公交车都是由柴油发动，而LNG公交车改成由LNG启动运行。
LNG是矿物燃料中最清洁的能源，具有热值大、性能高等特点。
LNG公交车的有害尾气排放，相对燃烧柴油客车将降低百分之八十三左右，排放达到国Ⅳ标准，其环保意义重大。
据悉，目前使用LNG公交车的城市，有深圳、湛江、海口、福州、贵阳、石家庄等，中国已初步形成以“西气东输、海气登陆、海外进口、液化天然气”四个气源为主体的天然气发展框架，LNG正成为沿海新能源汽车包括公交车推广的主流。
2009年底，福建省闽运总公司率先在连江投放39台LNG公交车，并从2010年开始在福州城区陆续投放LNG公交车。
截至2010年8月，闽运在福州城区及连江县总计投放LNG公交车210辆。
该公司计划2010年内在福州城区再投放LNG公交车300辆；到2015年，公司所属LNG公交车总量将达到1000辆。
该公司规划，到2015年，投入资金2.4亿元，投放600辆LNG道路客运车辆。
按照目前市场燃油价格初步计算，届时每年可节约燃料成本约2000万元。
同时闽运总公司将逐步推进加气站建设。
2010年8月，大连市金州新区首批新能源（液化天然气LNG）公交车投入营运，开创了国内批量使用液化天然气LNG公交车的先河。
首批共有71台CA6112URN31LNG公交车营运在金州新区的交通主干线上，成为一道靓丽的风景，也为广大市民出行提供了更多便利。
未来两年内金州新区的LNG公交车总数将达到181台。
根据规划，到2015年，浙江将发展天然气汽车加气站155座，发展天然气汽车约5.5万辆；到2020年，发展天然气加气站320座，天然气汽车约13.5万辆。
分别替代燃油消耗7.6亿升、17.1亿升，减少二氧化碳排放42.6万吨、95.4万吨，减少污染物排放约1.4万吨、3.2万吨。
到2020年，城市环境质量将得到明显改善。
目前，浙江省湖州市已先行一步，改装了600余辆出租车使用天然气，年车用天然气约为700万立方米。
五、结论
1、在用柴油公交车换成单燃料LNG动力总成公交车从环保、安全、经济、技术、气源等方面都是可行的。
2、在用柴油公交车换成单燃料LNG动力总成公交车应由具备客车生产资质且掌握LNG发动机改装技术的专业企业或专业公司进行相关的改装业务，确保LNG公交车的安全性、经济性。
广东云山汽车有限公司
2011年10月25日
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