摘要:CNG充裝站搞好安全生產(chǎn)是前提,提高經(jīng)濟(jì)效益也十分重要,事關(guān)CNG發(fā)展前景。本文從市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)角度出發(fā),確定了充裝站經(jīng)6濟(jì)規(guī)模,近而圍繞生產(chǎn)設(shè)備中壓縮機(jī)的組合優(yōu)化進(jìn)行了探討,為提高氣站經(jīng)濟(jì)效益探明了途徑。
車用CNG作為汽車清潔能源已被國(guó)家和社會(huì)所認(rèn)識(shí),國(guó)內(nèi)已進(jìn)入全面推廣應(yīng)用階段。但從全國(guó)已建設(shè)并投入運(yùn)行的六十多座氣站來看,絕大部分經(jīng)濟(jì)效益不理想,甚至還處于虧損狀態(tài)。因此,搞好氣站安全生產(chǎn)的同時(shí),提高氣站經(jīng)濟(jì)效益就顯得十分重要。
充裝站的經(jīng)濟(jì)效益是由經(jīng)濟(jì)規(guī)模確定的,而經(jīng)濟(jì)光明卻靠先進(jìn)工藝技術(shù)來實(shí)現(xiàn),由生產(chǎn)設(shè)備去實(shí)施。因此,長(zhǎng)期子生產(chǎn)設(shè)備優(yōu)化組合問題是解決氣站經(jīng)濟(jì)效益的前提和基礎(chǔ)
1、充裝站投資與回報(bào)率
在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中項(xiàng)目投資,首先考慮的投資回報(bào)率問題。氣站作為生產(chǎn)裝置投資項(xiàng)目,人們總是考慮它能投資省,建設(shè)快,裝置先進(jìn)可靠,投資回報(bào)率高。從目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)裝置水平及價(jià)格來分析,建設(shè)一個(gè)基本規(guī)模的充裝站,供雙燃料汽車300輛—500輛充裝,總投資約450萬(wàn)元。項(xiàng)目希望能在3年—4年,最好能在3年收回投資,充分享受象四川省,重慶市等對(duì)氣站減免3年所得稅的優(yōu)惠政策。因此,投資回報(bào)率希望值選在25%以上。事實(shí)上,CNG充裝站作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一,已具備這樣的條件,著就提出市場(chǎng)是否認(rèn)可,以及人們?cè)鯓尤?shí)現(xiàn)希望的投資回報(bào)率。
2、經(jīng)濟(jì)規(guī)模
按25%的投資回報(bào)率,經(jīng)最適成本Copt分析,在目前原料天然氣價(jià)格0.733元/M3(標(biāo)態(tài)下)及CNG氣體售價(jià)1.30元/立方米(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)狀態(tài)下,計(jì)算出經(jīng)濟(jì)規(guī)模為460萬(wàn)M3/a(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下),即日產(chǎn)CNG氣體13000M3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)。這與四川省標(biāo)準(zhǔn)DB51/5031《車用壓縮天然氣充裝站建設(shè)技術(shù)規(guī)范》確定的充裝站規(guī)模中C120型基本相同詳見表1。
從表1可以得出,C120型氣站,壓縮機(jī)排氣量在1200立方米/小時(shí)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)。根據(jù)氣站生產(chǎn)特征,雙燃料車充裝氣集中在兩個(gè)高峰和一個(gè)高峰時(shí)段上,加上儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)峰后需補(bǔ)充的開機(jī)時(shí)間 ,壓縮機(jī)每天總開機(jī)時(shí)間為13小時(shí),故得出實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模時(shí),氣站壓縮機(jī)小時(shí)生產(chǎn)量為:
Q總=Vopt/H
式中:Q總:氣站壓縮機(jī)小時(shí)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)氣量,立方米/小時(shí)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下);
vOPT:氣站日生產(chǎn)CNG氣體經(jīng)濟(jì)規(guī)模,Vopt=13000立方米/小時(shí)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下);
H:氣站壓縮機(jī)日開機(jī)總時(shí)間,小時(shí),H=13小時(shí)/天
Q總=13000/13=1000立方米/小時(shí)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)
表1 DB51/5013標(biāo)準(zhǔn)充裝站規(guī)模
序號(hào) |
型號(hào) |
壓縮排氣量M3/H |
儲(chǔ)氣量M3/H |
充氣裝置(套) |
備注 |
1 |
C180 |
〈1800 |
≤7500 |
10 |
充氣裝置 可根據(jù)高峰 充裝調(diào)整 |
2 |
C120 |
〈1200 |
≤5000 |
6~8 |
3 |
C60 |
〈600 |
≤2500 |
2~3 |
3、壓縮機(jī)生產(chǎn)組合優(yōu)化
3.1 氣站使用壓縮機(jī)現(xiàn)狀
充裝站使用的天然氣增壓壓縮機(jī),經(jīng)十多年的應(yīng)用實(shí)踐表明,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)V型和L型
壓縮機(jī)性能良好,能滿足CNG的生產(chǎn),主要性能見表2。
表2 天然氣壓縮機(jī)主要性能
充號(hào) |
型號(hào) |
主要性能 |
生產(chǎn)廠家 |
備注 |
1 |
V-1.55/3-250 |
P進(jìn)=0.3MPa P排=25MPa Q排=320M3/H 轉(zhuǎn)速:740r.p.m 配電機(jī)75kW |
重慶氣體壓縮機(jī)廠 蚌埠壓縮機(jī)總廠 |
省內(nèi)外還有其它 廠家生產(chǎn)同類型 壓縮機(jī) |
2 |
L-2.1/3-250 |
P進(jìn)=0.3MPa P排=25MPa Q排=500M3/H 轉(zhuǎn)速:495r.p.m配電機(jī)110kW |
重慶氣體壓縮機(jī)廠 |
|
3 |
L-1.25/3-250 |
P進(jìn)=0.3MPa P排=25MPa Q排=420M3/H 轉(zhuǎn)速:428r.p.m 配電機(jī)110kW |
自貢高壓容器廠 |
|
3.2 壓縮機(jī)組合生產(chǎn)方案
按壓縮機(jī)生產(chǎn)性能,圍繞氣站經(jīng)濟(jì)規(guī)模的實(shí)現(xiàn),各種組合方案見表3。
3.3 方案比較
方案比較用3個(gè)參數(shù)衡量及分析,即組合生產(chǎn)方案實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模系數(shù)K,單位經(jīng)濟(jì)氣量
電耗E和生產(chǎn)適應(yīng)性S來定義及表征。
(1)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模參數(shù)K
K=Vopt/Qd
表3 充裝站壓縮機(jī)組合生產(chǎn)方案
方案號(hào) |
組合方案 |
方案摘要 |
總排氣量m3/h |
實(shí)際生產(chǎn)氣量 m3/h |
電機(jī)總功率KW |
A |
L型V型組合 |
L型一臺(tái) 單機(jī)排氣量500m3/h V型兩臺(tái) 單機(jī)排氣量320m3/h |
1140 |
1043 |
260 |
B1 |
L型單系列 |
L型兩臺(tái) 單機(jī)排氣量 500m3/h |
1000 |
920 |
220 |
B2 |
L型三臺(tái) 單機(jī)排氣量420m3/h |
1260 |
1157 |
330 |
C |
V型單系列 |
V型三臺(tái) 單機(jī)排氣量 320m3/h |
960 |
882 |
2250 |
注:1 壓縮機(jī)實(shí)際生產(chǎn)氣量取排氣量的95%計(jì);2 再生氣消耗按40立方米/小時(shí)計(jì)算
式中:K:實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模系數(shù);
Vopt:日經(jīng)濟(jì)規(guī)模氣量,立方米/天,Vopt=13000立方米/天(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)
Qd:壓縮機(jī)日實(shí)際生產(chǎn)氣量,立方米/天(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)
K值的計(jì)算見表4。從投資上看,A、B2、C方案投資差不多,K值分別為1.04,1.16,和0.87。A方案與經(jīng)濟(jì)規(guī)模匹配,B2方案則比經(jīng)濟(jì)規(guī)模大,說明實(shí)際的生產(chǎn)能力偏大;C方按達(dá)不到經(jīng)濟(jì)規(guī)模的要求。B1方案因少設(shè)一臺(tái)壓縮機(jī)而投資減少,但K值為00.91,仍不夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模。
(2)單位經(jīng)濟(jì)氣量電耗E
E=P/Vopt
式中:E:?jiǎn)挝唤?jīng)濟(jì)氣量電耗,KW.h/m3 (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)。
P:壓縮機(jī)日耗電總量,KW.h/d
Vopt:充裝站日經(jīng)濟(jì)規(guī)模氣量,立方米/天(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)。
E值的計(jì)算見表4。A、B2方案生產(chǎn)立方米氣體電耗為0.26KWH和0.33KWH。B2方案比A方案電耗增加27%,年耗電增加3202萬(wàn)KWH。
(3)生產(chǎn)適應(yīng)性S
V型機(jī)生產(chǎn)負(fù)荷小,起動(dòng)轉(zhuǎn)距小,適應(yīng)氣站頻繁開機(jī)。L型生產(chǎn)負(fù)荷大一些,相對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)距大,頻繁起動(dòng)時(shí),設(shè)備磨損較大。
(4)投資的經(jīng)濟(jì)性G
投資的經(jīng)濟(jì)性從總投資和生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用來衡量。生產(chǎn)費(fèi)用包括電,水和機(jī)物料消耗,壓縮機(jī)維修費(fèi)用,定員費(fèi)用等。從CNG充裝的實(shí)際運(yùn)行來看,經(jīng)濟(jì)規(guī)模相當(dāng)?shù)臍庹荆藛T,水和機(jī)物消耗料消耗 ,L型和V型壓縮機(jī)年維修費(fèi)用,在運(yùn)行兩年后基本相同。因此,只有電耗不相同,故投資經(jīng)濟(jì)性G為:
G=T+C/V
式中:G:投資和相對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性表征數(shù),元/立方米(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下);
T:氣站總投資,T=450萬(wàn)元;
C:年耗電費(fèi)用,C=E*V——*J電價(jià);
J電價(jià):按平均電價(jià)計(jì);J=0.45元/KWH。
計(jì)算結(jié)果見表4。
從表4可以得出,A和C方案投資經(jīng)濟(jì)性為1.24元/立方米和1.31元/立方米(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)。C方案投資經(jīng)濟(jì)性比A方案增大6%,年增加費(fèi)用14.5萬(wàn)元。
表4 壓縮機(jī)生產(chǎn)組合方案比較(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)
方案號(hào) |
壓縮機(jī)實(shí)際 排氣量M3/h |
實(shí)際生產(chǎn) 氣量M3/d |
實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì) 規(guī)模系數(shù)K |
經(jīng)濟(jì)規(guī)模氣 量耗電KWH/M3 |
生產(chǎn)適應(yīng)性 |
投資經(jīng)濟(jì) 性G元/M3 |
A |
1043 |
13559 |
1.04 |
0.26 |
好 |
1.24 |
B1 |
910 |
11830 |
0.91 |
- |
一般 |
- |
B2 |
1157 |
15041 |
1.16 |
0.33 |
較好 |
- |
C |
872 |
11336 |
0.87 |
- |
好 |
1.31 |
4、結(jié)論
綜上所述,CNG充裝站壓縮機(jī)組合優(yōu)化選擇A方案為宜,即一臺(tái)L-2.11/3-250壓縮機(jī),優(yōu)點(diǎn)是:
(1)能滿足氣站實(shí)際經(jīng)濟(jì)規(guī)模的需要,且與經(jīng)濟(jì)規(guī)模配套;
(2)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的電耗低;
(3)生產(chǎn)運(yùn)行中能耗費(fèi)用低;
(4)對(duì)氣站間歇式頻繁開機(jī)適應(yīng)性好。V型機(jī)用于頻繁開機(jī),L型用于較大負(fù)荷生產(chǎn);
(5)簡(jiǎn)化建站初期建設(shè),可按階段配置壓縮機(jī)臺(tái)數(shù),從而減少投資,增強(qiáng)氣站與市場(chǎng)發(fā)展同步的適應(yīng)性,使氣站從投運(yùn)之日起,具有良好的經(jīng)濟(jì)性;
(6)生產(chǎn)彈性大,車輛充氣高峰,3機(jī)生產(chǎn)和儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)峰,,能滿足****生產(chǎn)負(fù)荷需要。
中負(fù)荷時(shí)期,“一大一小”,即1臺(tái)L型機(jī)和1臺(tái)V型機(jī)組合生產(chǎn),使生產(chǎn)平穩(wěn);過渡時(shí)期,則L型機(jī),使生產(chǎn)連貫性較好。從而減少壓縮機(jī)的開機(jī)次數(shù),提高壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)周期。
選擇A方案優(yōu)點(diǎn)較多。雖然在管理上因使用多型壓縮機(jī),導(dǎo)致在零配件管理和車間布置占地上增加了投入,但是對(duì)氣站的經(jīng)濟(jì)效益影響甚小。A方案經(jīng)德陽(yáng)市天然氣總公司CNG充裝站實(shí)驗(yàn)、示范站實(shí)施后,收到良好效果。1998年由四川省科委組織專家鑒定:裝置運(yùn)行安全可靠、節(jié)能,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)在國(guó)內(nèi)具有領(lǐng)先水平