摘要：节能与新能源汽车发展战略对LNG汽车及加气站的应用推广带来了新的契机。为此，分析了LNG理化、特性，探讨了中国LNG汽车及加气站的现状和发展优势，基于国内天然气汽车多元化区域性推广的迫切需求，结合国情提出了促进中国LNG汽车大面积应用推广建议：①加快LNG配套基础设施建设；②大力发展L-CNG加气站；③加快制定LNG相关技术标准；④加强LNG汽车产业引导和政策扶持；⑤建立协调联动的LNG汽车应用推广体系；⑥遵循由点到线，有线到面，逐步推广的发展思路；⑦及早建立天然气汽车运行管理信息平台；⑧建立燃气汽车专项维修基金。
关键词：中国；LNG汽车；LNG加气站；应用分析；推广建议
根据使用天然气的不同形态，天然气汽车(NGV)分为压缩天然气(CNG)汽车和液化天然气(LNG)汽车。天然气汽车以环保效益明显、使用经济性较好、推广应用成本较低、安全性有保障、气源较丰富等优点，已为世界所重视，是国内节能减排的主要代用燃料汽车之一[1]。国家“十五”规划期间，天然气汽车推广进展顺利，初步建立起我国天然气汽车产业化的技术平台，制定了CNG汽车及加气站的部分标准。“十一五”期间，天然气汽车以整车和关键技术的研发、示范应用和市场推广为重点。国家“863”课题“四川省天然气汽车运行试验与技术考核”，即意在推动天然气汽车从市内公共交通应用，延伸到城际公路运输范围，扩展天然气汽车的车型类别和运行地域。由于CNG汽车续驶里程短(一般为150～180km)，建站受制于天然气管输网等制约因素，而LNG汽车特别适合于城际间的中长途客运班车和货源及线路稳定的中、重型卡车，能有效弥补CNG汽车限于城市车辆的发展缺陷。故要实现城际间天然气汽车应用推广目标，推进LNG汽车应用势在必行。
1 LNG理化特性
LNG是天然气经净化和低温液化(-162℃)后形成的一种无色无味无毒液体，主要成分甲烷的含量一般能达到90%以上，各地生产的LNG组分及相关特性各异，其密度取决于其组分，通常在430～470kg/m3之间，体积约为液化前气态体积的1/600。
作为汽车燃料，LNG较CNG具有以下优势：①燃料杂质少、纯度高(个别LNG中甲烷含量能达到99%)、精纯的LNG燃烧更彻底，使发动机性能充分发挥，排放更加洁净；②CNG汽车相对于汽油和柴油汽车而言，动力性下降5%～15%，而电喷式LNG汽车相对于汽油和柴油汽车，动力降低不到2%[2]；③LNG储罐为常压低温绝热容器，比CNG高压钢瓶压力要求低，自重降低很多；④LNG常压使用，防撞、抗爆性好，LNG汽车较CNG汽车更安全；⑤由于燃料储箱体积小，重量轻，燃料能量密度大，相应提高了汽车装载利用率[3]，LNG汽车续驶里程约为CNG汽车的3倍，可超过400km。
2 国内LNG加气站技术应用
LNG加气站的主要设备有LNG储罐、调压气化器、LNG低温泵、加气机和控制系统。较CNG加气站，LNG加气站无需造价昂贵及占地面积宽的多级压缩机组，大大减少了加气站初期投资和运行费用。LNG加气站的主要优势在于脱离天然气管输网限制，建站更灵活，可以在任何需要的地方建站。LNG加气站建站的一次性投资相对CNG加气站节约30%左右，且日常运行和维护费用减少近50%[4]。
2.1 LNG加气站分类
以LNG为气源建设的汽车加气站可分为LNG加气站、L/CNG加气站和L-CNG加气站3类，分类依据是可加气车辆类型。表1为LNG、L/CNG、L-CNG加气站基本情况比较表。从表1可看出，L/CNG和L-CNG加气站主要是在LNG加气站没备基础上增加了LNG至CNG的转换装置以及CNG存储、售气装置。
2.2 LNG加气站工艺流程及建站方式
LNG加气站工艺流程的选择与建站方式密切相关，LNG加气站工艺主要包括卸车流程、储罐调压流程和加气流程[5]。卸车流程可分为2种：①利用大扬程潜液泵卸车；②利用槽车增压器卸车。采用方式①效率高、卸车时间短，前期主要依靠进口美国ACD公司产品，投资费用高。“十一五”期间，潜液泵国产化技术日趋成熟。若在整个输配系统中运输槽车宽余，或对于橇装式LNG加气站，建议选择流程简单费用低廉且结构紧凑的自增压卸车方式，不足的是其卸车时间长、效率相对较低。储罐调压流程与卸车流程相似，根据是否使用潜液泵，可分为潜液泵调压和气化器调压，或2种方式结合调压。加气流程也有2种方式，潜液泵和加气机联合加气方式(加气流程潜液泵和调压流程潜液泵可共用)，或利用回气后车载瓶和站内储罐间压力差仅使用加气机加气(现一般不采用)。各流程详细技术介绍见本文参考文献[3]。若LNG加气站采用的工艺选型方案为采用增压器卸车、泵和气化器联合实现储罐调压、加气机和泵联合实现加气，则对应的LNG加气站工艺流程如图1所示。
LNG加气站建站方式可分为站房式和橇装式2种。站房式LNG加气站把站内设备平铺安装在地面，LNG储罐容积大(一般在50m3以上)，可配置多台加气机，能满足较多LNG汽车加气。站房式LNG加气站根据日加气规模一般可分为小型(5000～10000m3/d)、中型(12000～20000m3/d)、大型(大于20000m3/d)。北京、乌鲁木齐、长沙、贵阳等地建成了固定式LNG加气站并投入营运。橇装式LNG加气站将LNG储罐、LNG低温泵、LNG调压气化器和LNG加气机等设备安装在橇块上，可分为地面式和移动式橇装LNG加气站，储罐总容积一般不大于50m3，较站房式建设更灵活。地面式橇装LNG加气站将储存系统、管路系统和加气机系统安装在橇体内，站控系统安装在橇体外的值班室内。移动式橇装LNG加气站将以上各系统集中安装在橇体内，可整站移动。根据加气规模，橇装式LNG加气站一般可分为微型(小于5000m3/d)、小型(8000～10000m3/d)、中型(10000～15000m3/d)。
2.3 橇装式LNG加气站的发展优势分析
供气能力为3×104m3/d的站房式LNG加气站占地面积约为2000m2/座，日加气车辆300车次，投资总金额约为1200万元。供气能力为1×104m3/d的橇装LNG加气站占地面积约为800m2/座，日加气车辆300车次，投资总金额为约400万元。单车加气时间不超过5min。由于橇装式采用整体装配，较站房式减小了系统设计、设备安装中存在的危险性，从而具有系统简单、安全可靠的特点，并且占地少、投资省、使用方便。现在国外橇装式加气站发展已初具规模，国内相关技术也日趋成熟。张家港富瑞特种装备股份有限公司研发的地面式橇装LNG加气站已在新疆广汇投入使用。据悉张家港圣汇气体化工装备有限公司、山东绿能燃气实业有限责任公司都具有自主研发、设计、生产橇装式LNG加气站的能力。
鉴于国内CNG汽车及加气站技术经过10余年的发展，已积累大量技术、人才及资本[6]，在一定时期内CNG汽车将在天然气汽车中占据主导地位，LNG汽车不会快速取代CNG汽车，即LNG汽车车辆数量不会很大。因此在城市LNG汽车发展初期，在现有的CNG站或加油站中增加橇装式LNG加气站，一方面可满足CNG汽车向LNG汽车过渡，另一方面建站更容易实现。由于LNG汽车较CNG汽车续驶里程长，具有在城际间驶行条件。所以为促进天然气汽车的区域化发展，在城际高速路沿线布局建设LNG加气站成为必然。橇装式LNG加气站较站房式具有投资省、占地小、使用方便等特点，所以在扩展天然气汽车区域化发展的机遇下，橇装式LNG加气站具有明显的发展优势，非常适合在城际间高速路段沿线布局建设。由此可知，橇装式LNG加气站较站房式LNG加气站更适合我国当前LNG汽车的发展需要。
3 国内LNG汽车技术应用
LNG汽车主要由LNG汽车发动机和燃料系统构成，其中燃料系统主要由LNG储气瓶总成、气化器和燃料加注系统等组成。LNG储气瓶总成包括储气瓶、安装其上的液位装置及压力表等附件。储气瓶附件包括加注截止阀、排液截止阀、排液扼流阀、节气调节阀、主安全阀、辅助安全阀、压力表、液位传感器和液位指示表等。汽化器包括水浴式汽化器和循环水管路及附件，功能是将LNG加热转化为0.5～0.8MPa的气体供给发动机。燃料加注系统包括快速加注接口和气相返回接口[7]，对应连接LNG加气机加液枪和回气枪。
经过近几年的技术研究开发，国内LNG发动机和汽车的技术已基本成熟[8]，如广西玉柴机器集团有限公司、上海柴油机股份有限公司、潍柴动力股份有限公司等国内著名的发动机生产厂家，已成功开发生产出一系列LNG发动机，能满足不同的需要，在公交车、重型货车领域有相当广泛的使用。
前几年国内示范运行的LNG汽车主要是在传统汽油或柴油发动机基础上改装为传统燃油/LNG双燃料车辆，发动机功率下降较为严重，主要应用于城市公交车[9]。如重庆恒通客车有限公司研制生产的“前置发动机LNG客车”(已在贵阳、新疆等地投入使用)、“LNG后置公交客车”(已在珠海投入使用)。现在国内LNG汽车整车技术已经取得历史性突破。新疆广汇实业股份有限公司开发了电控单燃料重型商用天然气发动机，并已形成了2×104台/a的批量生产能力。试验表明：LNG汽车发动机功率超过200kW，发动机最低燃料消耗率达到195g/kW·h，整车排放达到国Ⅳ标准，运行成本在原油汽车基础上降低40%，整车性能符合GB 7258—2004《机动车运行安全技术条件》要求。因此国产技术已发展较成熟，已基本具有将LNG汽车使用范围从公交车拓展到中长途中重型车辆的技术条件。
国内现有多家LNG车载瓶制造企业，如张家港富瑞特种装备股份有限公司、四川空分设备(集团)有限责任公司、北京天海工业有限公司、张家港中集圣达因低温装备有限公司、哈尔滨深冷气体液化设备有限公司、青岛瑞丰气体有限公司等。目前常见LNG车载气瓶规格如表2所示。
目前国内只有北京、乌鲁木齐、长沙、贵阳、海南等城市和地区进行了LNG汽车技术示范应用，并主要局限在公交车领域的应用。据调查，截止到2009年12月全国仅有2800余辆LNG汽车运行，已建成的部分LNG加气站情况如表3所示。
4 LNG汽车推广建议
LNG较CNG具有更好的理化特性、LNG汽车较CNG汽车具有更佳的经济效益与环境效益、LNG加气站较CNG加气站具有更高的安全性与经济性。因此，大力发展LNG汽车产业是天然气汽车产业的主推方向。虽然北京、乌鲁木齐、长沙、贵阳、海南等示范地的LNG汽车示范运行取得了良好的效果，但LNG汽车及加气站发展整体上尚处于起步阶段，LNG相关技术并不成熟。笔者在查阅文献、咨询专家、实地走访调研的基础上，结合实际提出如下建议。
4.1 加快LNG配套基础设施建设
以四川省为例，全省已形成CNG加气站、CNG汽车改装厂、CNG汽车、CNG加气站配套装置和CNG汽车改装件研究开发、生产配套、检测培训的全方位产业体系。四川省清洁汽车产业发展工作取得了显著成绩。截至2009年底，全省累计建成CNG加气站248座，推广应用天然气汽车21×104辆。但要实现城际间天然气汽车推广应用，仅靠CNG汽车是不够的，必须改变现有天然气汽车发展模式，开辟天然气汽车多元化发展空间，逐步向LNG汽车发展，车型类别逐步从城市公交、出租车的天然气汽车应用向城际公路运输车(长途客车、重型卡车)延伸。
为此，应当借鉴CNG汽车产业发展的成功经验，大力加快天然气集输与净化设施、LNG加工基地、大型LNG载运工具生产与研发基地(LNG大型运输槽车、储罐、LNG罐式集装箱)、LNG整车制造厂、LNG汽车及加气站专用装置生产与研发基地建设，加强对改装厂进行技术培训和考核。
4.2 大力发展L-CNG加气站
CNG汽车历经10余年发展的技术积累、人才汇聚与资本堆梗，可以断定，在一定时期内CNG汽车将在天然气汽车中占据主导地位。本着借力发力，逐步升级的思路，为促进四川省内天然气汽车的多元化发展，应该大力建设能够同时为LNG汽车和CNG汽车加气的L-CNG加气站，逐步实现CNG汽车向LNG汽车的发展过渡。
4.3 加快制定LNG相关技术标准
LNG整车及专用装置标准比较缺乏，这对LNG汽车的应用推广极为不利。笔者建议，根据《中华人民共和国标准化法》第四条“国家鼓励积极采用国际标准”之规定，可参照国外先进标准执行，如美国国家防火协会标准的NFPA 57《液化天然气(LNG)汽车燃料系统标准》。该标准涉及LNG汽车燃料系统包括材料、容器、容器附件、管汇、泵与压缩机、气化器、部件合格标准、安装、标签和充气接头等，用以指导LNG汽车燃料系统各零部件的设计、制造与安装、检验等。
整车及专用装置标准化是实现燃气汽车产业健康、可持续发展之必需，政府应当在宏观层面上加强组织和协调，充分发挥省(市)清洁汽车领导小组专家组及相关企业的集体智慧，理清燃气汽车产业链涉及的核心零部件及总成，按照轻重缓急，对关乎公众安全的燃料加注站设备、储运设施设备和燃料供给系统等的相关标准进行完善，并根据技术发展的现状和趋势，适时修正相关标准。同时，政府应以法律法规的形式明确实施主体、监管程序和处罚依据等，在项目准入、安全监管、资质审批和行政处罚等方面做到有法.可依，完善LNG汽车产业发展管理规章和制度，强化LNG汽车产业管理。
4.4 加强LNG汽车产业引导和政策扶持
美国LNG汽车产业发展取得了很好的效果，这与美国出台了相关鼓励政策措施密不可分，美国LNG汽车产业鼓励政策主要有PL 109-58、PL 109-59和PL 111-5，鼓励政策内容包括：减免税款，减少执照营业税，降低车辆购置税和注册税等。有鉴于此，政府在土地、LNG价格及税收优惠等方面应有配套政策，充分利用经济杠杆的调节作用保证各方利益，以促进LNG汽车产、世的快速发展。
4.5 建立协调联动的LNG汽车应用推广体系
借鉴现有CNG汽车管理经验，同时总结和提升贵阳、乌鲁木齐和海南等城市和地区LNG汽车示范运行成功经验，对LNG汽车及加气站的技术管理、安全运行、风险防控、应急预案、站车专用装置的维护保养等逐步分解细化，形成LNG汽车应用推广体系。该体系应当包括LNG汽车组织协调体系、LNG加气站气源保障体系、车用LNG气质监控体系、LNG汽车改装、维修体系和LNG汽车安全管理体系。
4.6 遵循由点到线，由线到面，逐步推广的发展思路
先示范，后区域化，再大面积应用推广，这是已经证明是有效的燃气汽车应用推广模式[10～11]。以四川省LNG汽车发展思路为例：
第一步，选择拥有四川省内唯一的L-CNG加气站的西昌市试点，添置少许设备即可供LNG汽车加气，试点阶段可先选择改装。借鉴CNG汽车发展经验，可先选择几条公交线路的公交车和50～60辆出租车改装为LNG汽车试运行。再者，LNG汽车非常适合城际间运行，还可选择从西昌发出的少量客运班车和货源稳定的大中型货车改装试运行。
第二步，总结试点阶段经验，实现省内小范围区域化发展。可选择约占全省汽车保有量30%的成都市和甘孜州、阿坝州、凉山州等无管网地区示范应用。此外还可选择以成都市为收发点且运营线路车辆较多的地级城市。
第三步，全面推广LNG汽车，实现四川省天然气汽车的大面积应用推广。
4.7 及早建立天然气汽车运行管理信息平台
根据CNG汽车应用推广的成功经验，对LNG汽车产业管理既不适合用递阶式管理，也不适合于分散式管理，笔者推荐采用适合陆地和内河交通运输管理模式中的分布式管理模式。分布式管理要求各个单元有自己的目标和约束，但同时应服从上级的特定强制命令，为此，双向多渠道的信息交互必不可少。
目前，国内没有建成天然气汽车运行智能化信息管理平台。各地的天然气汽车车辆及运行信息、运营企业信息、生产企业信息、改装及维修厂信息、加气站相关信息都很零散，且交互性不强，很难为政府决策及各地发展战略提供智力支持与决策依据。智能化信息管理平台能将LNG汽车产业上、中、下三段产业链及政府管理部门(或上级主管部门)多位一体化，促进信息互换，资源共享，管理和评价智能化，节约社会管理成本，提高管理效益，促进LNG汽车产业健康可持续发展。
4.8 建立燃气汽车专项维修基金
天然气汽车的工作可靠性、安全性、安全检测和强制维护保养，以及与之配套的管理体制是天然气汽车能否扩大应用推广面的关键。天然气汽车的发展模式必将以旧车改装为主，转为以整车产品为主，与之对应的维修管理方法也应与时俱进。天然气汽车的监管是以政府监控为主，还是以行业管理为主；是以行政命令为主，还是以专家决策为主都是需要进一步研究的问题。通过进一步完善天然气汽车的监管机制，合理解决早期旧车改装的后续维修保养、近期新车改装的后续质保和制造商的矛盾，以及整车产品的维修保养问题。理顺关系，通过政府宏观调控，改变以前谁改装谁负责，新车改装后制造商不负责整车质保的问题。为此，笔者建议政府管理部门借鉴住房维修基金管理办法，成立专门机构，在新车的质保期内对制造商征收汽车专项维修基金，负责专项基金的征收、使用、报销、监管。
5 结束语
LNG汽车是下一步天然气汽车发展战略的重点。LNG汽车加气站建站方式应根据所选择的工艺流程确定，建议侧重于橇装式。在LNG汽车及加气站保有量较少的起步阶段，应借鉴CNG汽车发展经验，循序渐进，加强基础设施建设，加大扶持力度，完善管理和运行机制，建立信息交互平台，促进天然气汽车维修管理方法和体系的构建与实施。
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(本文作者：何太碧1 黄海波1 林秀兰1 李良君2 1.西华大学交通与汽车工程学院；2.中国石化中原油田石油化工总厂)
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