液化天然气作为汽车燃料供应问题:意大利的案例研究外文翻译资料

液化天然气作为汽车燃料供应问题:意大利的案例研究

聚焦

分析液化天然气作为汽车燃料的潜力

通过液化天然气的SWOT战略分析介绍其在意大利市场

执行不同方案下的经济性比较

可行性微尺度液化技术评估

摘要

近日交通部门阐述了一个平衡全球温室气体排放的重大项目。在中期，天然气可以最有效地替代传统燃料,以减小燃烧产物对环境的影响,凭借其现有的储量，有竞争力的价格,天然气技术已经在世界范围内广泛使用。它可以作为压缩天然气(CNG)或液化天然气(LNG)使用,前者适用于轻型汽车,而后者则更适用于重型汽车。本文的目的是概述液化天然气作为汽车燃料的潜力，对它的积极和消极方面进行相关介绍并比较几个意大利的参考方案不同之处，着重描述了现场液化的可能性。文章分析凸显了从距燃料补给站2000公里的再气化末站购买液化天然气的便利性。然而，现场液化要求有高于70％的液化效率和较低的天然气价格，从现有的液化技术来看，相较于直接从末站供应天然气，在沿输送天然气管线的压力降低点设置减压厂才是最佳的选择。

1. 介绍

现如今人类对可再生能源产生了巨大的兴趣，对环境问题也日益敏感。在此情况下交通部门颁布了一个平衡全球温室气体（GHG）排放的重要项目。在2009年（EEA，2011）欧洲（EU-27）由于交通运输产生的温室气体排放量约为总排放量的20％，1990年至2007年间交通运输温室气体排放量增加了29％。其中可以观察到货运和客运的增长，主要是由于运输需求的不断提升，尤其是货物运输，相对于其他运输方式来说道路货物运输所占的份额大大增加。为了遏制这一现象，欧洲正在执行相应的政策，以减少温室气体排放量，例如通过促进铁路运输，生产有限温室气体排放的乘用车，促进使用生物燃料和替代燃料等等。欧盟绿皮书规定到2020年（EC，2001年）替代燃料必须替代传统的燃料消耗量的20％。

在这种情况下替代燃料越来越被重视,出现大量的激励措施来支持替代燃料的发展。在中期，天然气被认为是一种最好的替代燃料，从而减小燃料燃烧对环境产生的影响(EC,2001b)，凭借其现有的储量，有竞争力的价格,天然气技术已经在世界范围内广泛使(Hekkert等,2005)。它可以作为压缩气体(CNG、压缩天然气)或液相(LNG,液化天然气)使用，对小尺寸油箱的小型车辆来说，由于空间和重量并没有严格的标准要求，因此压缩天然气在此较为适用。对于重型车辆，尤其是舰队车辆，液化天然气则更为适用，因为其较高的能量密度从而减小了对车载的重量和空间要求， 因此液化天然气通常是柴油的替代品。表一对压缩天然气，液化天然气和柴油三者的基本属性做了一个简单地陈述和比较。

表1 燃料特性

a 天然气被视为是纯甲烷

b 数据来源：www.afdc.energy.gov.

天然气燃料的主要优点是（Yeh，2007）：（一）减少当地空气污染和温室气体排放，从而带来经济效益;（二）天然气资源的可用性;（三）减少对进口石油的依赖，特别是对环境的影响一直是在推动天然气在欧洲市场的发展脚步。为了显示出天然气所带来的环境效益，人们采用比较从油井到汽车压缩天然气液化天然气和柴油三者的温室气体排放周期来验证(Arteconi etal.,2010a)。结果显示与柴油燃烧相比压缩天然气燃烧后的温室气体量排放减少14%,液化天然气减少10%,天然气温室气体排放量减少的主要原因是油箱到车轮的阶段。此外压缩天然气燃料循环排放量低于液化天然气燃料,因为其额外的能量为天然气液化和航运提供了动力。结合排放量与供应方案选项得出最终结论:液化天然气运输到码头的减排高于现场液化天然气液化(少于柴油，仅有3%)( Arteconietal .,2010b)。

事实上,关于液化天然气价值链,它可以从两个不同的渠道为加气站供给液化天然气:(i)购买再气化终端或(ii)现场液化。车辆可以在液化天然气燃料补给站加气,将液化天然气储存在低温储罐内,最后在液化天然气专用发动机上燃烧。 加气,存储和燃烧液化天然气等技术已经日趋成熟达到使用标准,这个价值链的真正瓶颈，是在许多国家仍难以实现推广和应用天然气技术。

本文的目的是概述液化天然气作为汽车燃料的潜力,展示积极的和消极的方面相关的介绍和比较不同意大利场景中的选择提供参考,尤其重视现场液化的可能性。

1. 在意大利场景下液化天然气作为汽车燃料

在美国、中国和欧洲液化天然气已经作为汽车燃料在使用，在以下部分中讨论意大利案例。图一总结了在意大利市场中引进液化天然气作为汽车燃料的分析结果，及其显示的优势、劣势、威胁和机遇，下列章节中将详细讨论。

2.1.参考场景

如前所述,液化天然气是长途重型卡车的唯一选择,压缩天然气在此是不适用的,因为所需的压缩天然气储罐体积与卡车的有效负载不兼容。预计到2035年液化天然气将覆盖33%的长途公路运输( 拉赫2012 )。

在意大利由于管道广泛分布，天然气的使用迅速扩散传播。 意大利大约有780,000辆天然气汽车(NGVs)，占整个欧洲的70%，并且拥有欧洲30%的天然气燃料补给站( NGVA 2011)。在这860座意大利加油站里(在意大利约占汽车燃料站总数的4%( UP,2012))，有两座是L-CNG站,液化天然气在此进行存储,加泵加压然后气化成为压缩天然气。他们表示第一次尝试在汽车市场引进液化天然气。可以肯定液化天然气作为燃料的利用率是受益于天然气在意大利的扮演的重要角色。依照这一宗旨,建立了一个联合多个工作领域的公司——Cryotrucks,这个公司包括汽车、存储、加油等。

就技术上而言,成熟汽车行业的大公司正在研究开发自己的卡车。例如, 菲亚特依维柯公司新推出的液化天然气燃料卡车就载有18至40 t的应用程序。

2.2. 基础设施和供应方案

替代燃料的分布一直是一个关键问题。天然气管道广泛分布在意大利很多地区，但是要实现天然气汽车和燃料补给站之间的最优比率，天然气加气设施仍然面临很大的挑战。加油站距离和等待时间是公众接受替代燃料汽车至关重要的两个方面。不同的调查分析了这一观点,他们认为,大部分加油站相当于传统加油站的10 - 20%,加油不再被视为让大众接受天然气汽车的一个主要障碍( Yeh,2007 )。为了克服这些障碍,一个被称为GasHighWay( GHW 2009 )的欧洲项目已经建立,旨在提升气态汽车燃料的吸收率,即甲烷和压缩天然气,特别是要实现建立全面的加油站网络让这些燃料可以从北部的芬兰和瑞典,横跨欧洲到达南部的意大利。同样,“蓝色走廊”项目则是利用天然气的经济性和环境优势，为那些替代柴油而使用液化天然气的重型运输车辆建立运输长廊。“蓝色走廊”项目已经包含在联合国欧洲经济委员会气体工作组和内陆运输委员会( 联合国欧洲经济委员会，2003 )的工作项目之中。此外,最近欧盟委员会推出了一个清洁燃料的策略,这个雄心勃勃的一揽子措施可以确保在欧洲的替代燃料累积站(液化天然气、压缩天然气、液化石油气、氢、电动汽车)的设计和使用能有通用的标准,让大众认识到阻碍了清洁燃料发展的三个主要障碍:高成本的车辆,低水平消费者的接受能力,以及充电和燃料补给站的缺乏。 该策略计划每隔400公里为道路运输建立一个网格式的液化天然气燃料补给站( 欧盟,2013 )。

液化天然气不得不克服另一个问题不是如何扩散使用加油基础设施,而是如何供应燃料补给站。如今有两个液化天然气供应的可能选项:(i)购买液化天然气终端或(ii)直接在现场液化管输天然气。

关于第一个选项,目前在意大利有两个液化天然气接收站正在工作:靠岸终端在帕尼格里亚(北部,西海岸)，离岸终端在罗维戈(北部,东海岸)。 其他7个终端已经进入计划正在等待发布权限,但授权过程预计会经历相当长的一段时间。 而且目前在现有终端是不可能购买现货LNG,因为所有的液化天然气都被再气化后输进管道。在意大利北部两个现有的L-CNG加油站也被迫在购买液化天然气终端。巴塞罗那靠近意大利,但是他的边境约800公里远,考虑到在交货期间的运输成本和蒸发气体的生成(BOG)(气体形成的液体蒸发由于热收益),至少对于最南端的地区来说，这个方案似乎损耗较大。

第二个方案是现场液化管道天然气。这个解决方案是非常可行的,因为液化天然气可以即刻供给有需要的地区并且广泛的管道网络几乎可以通向任何一个地方。这个方案涉及的主要问题是我们需要考虑小型液化工厂的可用性和必要性，为这些工厂在投资费用和能源效率之间找到一个平衡,稍后讨论这些问题。

2.3.系统的“激励”

几项研究指出,市场引入替代燃料的行为取决于诸多利益相关者,如汽车工业、燃料公司和消费者（Janssen et al .,2006 ；EngererandHorn,2009；Suurs et al .,2010 ）。中央政府也在此扮演了一个重要角色，通过调节燃料税以及引入有激励基础的仪器来促进天然气汽车的推广及使用。过去几年中在意大利推行促进天然气汽车的政策,它帮助扩散了CNG汽车的使用范围。 它包含将传统引擎转换成天然气发动机可以获得退税这一内容。 此外天然气作为汽车燃料可以减少的税收，由此可以预见,相同的规定也将会实行与液化天然气。 事实上引入新燃料的一个关键方面是它的经济性。 通常在大多数国家,拥有好的天然气汽车市场份额，天然气泵价格会比汽油价格低40 %- 60% (Yeh,2007 ),就能量传递而言,主要是由于税收减少。 天然气和传统燃料的价格区别肯定是吸引用户最重要的因素之一,加之合适的基础设施的可用性。表2展现了意大利的燃料成本的分类( MSE,2012 )。目前没有液化天然气出售,通过评估考虑液化天然气(21 MJ lminus;1 )和柴油(35.8 MJ lminus;1 ）所含能量的不同，假定液化天然气零售价格与60%能量的柴油量等效。这个基线液化天然气价格是阈值,在这个基础可以把客户从柴油转移到液化天然气。

表2 燃料成本分析( MSE,2012ensp;)