广州开发区LNGLCNG汽车加气站布点方案.docx
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广州开发区LNGLCNG汽车加气站布点方案
本文是在《广州市萝岗区交通规划》的基础上经过现场调研后撰写。
自我国开展全国清洁汽车行动以来，在各方面的努力下，各省市的天然气汽车保有量有了快速的增长，许多城市都把公共汽车、出租车和环卫车改用天然气汽车，作为清洁城市空气减少污染的重点，大力发展天然气汽车。
与此同时，作为天然气汽车产业的重要组成----LNG/L-CNG汽车加气站，也在迅猛的建设之中，并逐步形成城市加气服务网络。
由于加气站是天然气汽车的后备服务体，其布点和服务的好坏，直接影响天然气汽车的使用，还会带来资源、交通利用等方面的问题，因此，加气站合理科学地进行布局，有着重要的意义。
本文将针对广州开发区-萝岗区就城市LNG/L-CNG汽车加气站布点的原则、理论及方案，做一个初步的探讨。
一、城市LNG/L-CNG加气站系统
当前在许多城市，天然气汽车主要用于城市公交、出租和环卫系统，将来还会发展到邮政和城市物流配送等部门，由此可见，天然气汽车的数量将会迅速增加。
同时，这些车辆大多在城市内及近郊运行，这就要求城市有足够的LNG/L-CNG加气站为其充气服务，并形成加气站服务网络。
广州开发区作为广州市的副中心，城市的发展突飞猛进，单是公交线路就从2004年的23条发展到现在的82条（包括夜班线路），出租车数量也迅猛增加，据了解，服务与广州开发区的公共交通企业主要为第三巴士和第一巴士，其中第三巴士已经开始着手旗下LPG车辆向LNG汽车的转换，预计今年底可以完成100辆左右的替换，预计明年底将有300-400辆投入运营。
整个十二五期间，LNG车辆在公共交通中的应用预计会达到70~80%。
由此可见，着手建立广州开发区LNG/L-CNG汽车加气站系统已迫在眉睫。
二、城市天然气加气站优化布点的意义
城市LNG/L-CNG加气站网络系统，对于天然气汽车的使用有着十分重要的影响。
主要表现在以下方面：
1、总量供给和需求的平衡
加气站供气总量应满足天然气汽车的加气需要，否则会造成加气困难，排队等待，从而影响城市交通和居民的出行。
例如，北京市在2008年底时，平均每日天然气供需情况如下：
公交汽车（m3）
出租汽车（m3）
环卫及其他（m3）
加气站供气总量
90000
168000
14000
从上表可见供需矛盾突出，造成加气困难。
全市加气站均全天超负荷工作，即便如此，许多出租车只能在深夜2点后加气，并需排队等上2~3小时。
严重影响其生活和工作。
2、对城市交通的影响
一方面，因加气站布点不合理，加气的车辆驶往加气站，必将造成城市交通网中某些路段车流流量增大，产生拥挤和堵塞，从而使整个城市交通系统失去平衡；另一方面，因加气困难，等待加气的车辆过多，车辆排队造成道路通行能力下降，从而影响到整个城市交通路网。
三、城市LNG/L-CNG加气站布点原则
1、统筹规划总体布局
加气站的特点是前期投资大、回报期长、交通环境影响大；专业安全技术、服务质量、服务水平要求较高。
因为天然气的价格及环保优势突出，随着服务的完善，将逐渐占有汽油、柴油汽车一定的市场份额。
因加气站的规划应在政府规划的基础上，形成统一的规划定点和审批，避免盲目建设、重复建设而造成资源浪费和恶性竞争。
2、车源优先逐类入网
加气站建设特点是投资大、周期长。
建设初期，过度开发或投入过少对于天然气汽车的发展都是不利的，场站规模、布置数量及用气需求均衡发展至关重要。
因此，公交车、公共事业性用车（如环卫、巡线抢险用车）、出租车、市内旅游用车等社会公共需求较大、已经形成较大使用规模、有明确的用气数据的车源可根据广州开发区实际情况优先发展并最终形成普及。
3、区域布置优化成网
根据广州开发区各行政区行政定位及交通环境特点，有差异性、前瞻性地布置加气站并逐渐优化形成环状辐射网。
应通过调查、分析各市辖区的交通、用地情况，转化为用气需求，通过数据分析、计算来调控加气车辆与加气时间的平衡。
确定加气站的用气规模及数量，避免加气时间过长，车辆排队引起堵塞。
加气站首选布置在主干道上，既利于扩大加气范围又方便加气，又要综合考虑避开人口密集，车流堵塞区域，并减少加气空载里程数。
四、广州开发区LNG/L-CNG加气站具体布点方案探讨
1、广州开发区交通结构现状
广州开发区位于广州市东郊约30公里处，与白云区、天河区、黄埔区、增城市和从化市五个行政单位交界。
区内设夏港街、萝岗街、永和街、联合街、东区街及九龙镇等辖区，总人口50~60万人。
如下图所示，广州开发区公路交通系统主要由五纵五横10条主干道组成，车流量呈4个圈（联合、萝岗-东区、夏港、永和-九龙镇）的片区状布置，片区之间为30min~60min车程，各片区车流量相当。
结合广州开发区交通现状，加气站投建初期会呈现四个区主干道数目多、规模大，其他区域较少的分布格局。
（1）广汕公路
（2）广惠高速（3）广深高速（4）广园东路（5）永和大道
①大观路②东二环③开发大道④开创大道⑤永顺大道
图1广州开发区交通网络图
2、广州开发区加气站布置选址
加气站选址所受到的影响因素众多，且不易进行量化。
技术安全、营运管理水平、服务管理水平、交通环境影响等是加气站营运的前提，而正确评估加气站的盈利能力与资金投入达到经营平衡是加气站长期发展的基础。
加气站要保证良性发展并最终成网应有合理的盈利水平，应避免盲目投资，引起过度竞争，资源浪费，又不能片面强调投资回报，导致加气等候时间过长，引起交通堵塞问题。
在加气站站点规划中，应调节加气站各站点的供气能力、加气负荷及经营回报等问题，合理布置加气站，使加气车辆分流与加气需求增加能形成长期的、合理的动态平衡。
（1）广州开发区公交车情况分析
广州开发区每天行驶的公交车约700台，设计每台车每天加气一次，平均每台车加气量为80m3，合计每日天然气需求量约5.6×104m3。
广州开发区公交线路主要由广州市第一巴士和第三巴士两家公司经营。
广州开发区公共汽车公司目前公交线路共有63条（夜班线路、专有线路及班车除外）。
其中经过联合街与广州市其他区行驶的线路有28条，其余35条线路连接各街道辖区；广州市第三巴士有限公司共经营广州市公交线路80多条，车辆1400多台，主要营运在广州开发区及其周边的公交车辆有400多台，广州市第一巴士有限公司共经营广州市公交线路90多条，车辆2100辆左右，其中经由或营运在广州开发区的车辆有300台左右。
（2）广州开发区出租车情况分析
广州开发区现有出租车约300台。
如果每台车每天加气1次，平均每台车加气量为50m3，合每日需天然气约1.5×104m3。
主要集中在萝岗、东区、永和、夏港等地的商业街、大商场、酒店、娱乐场所。
（3）加气站建造类型
根据加气站储气容积分为一级站、二级站、三级站；根据充气时间可分为快充站和慢充站；根据是否可以移动可分为固定站和移动站。
（4）加气站建设形式
加油站扩建为油气混合供应站适合人口密集、车流量大而土地较缺乏的区域。
新建加气站适合公交车专供加气站、土地资源较宽松区域。
加油站改建成加气站适用于天然气汽车形成规模后，逐渐取缔原有加油站。
（5）引入加气站加气负荷率和投资回报期计算模式
加气站的经济效益与布点选址有紧密联系，加气站加气负荷率和投资回报期可作为分析加气站投资效益的技术模式。
同时，加气站的经营情况能反馈布局状况。
加气负荷率是指加气站售气量与供气能力的比值，可通过它计算加气站的盈亏平衡点，它直接反映加气站的经营状况。
由于公交线路用车、出租小汽车用气量参数较稳定，不受季节性、节假日影响，本文以此为基础采用日加气负荷率计算模式。
至于其他用车的发展，由于受政策和用车习惯等因素影响较大，可引入经验修正系数K。
单个加气站的日加气负荷率：
某个加气站日负荷率（ηj）是指该加气站售气量与该加气站供气能力（Qj）的比值，该加气站的售气总量等于当日所有汽车加气量的总和。
q1、q2分别是公交车与出租车的日平均加气量。
根据各城市交通道路情况及加气站分布特点合理设q1、q2取值。
公交车一般控制为每天加气一次，加气量为50～100m3/d；出租小汽车一般控制为每天加气1次，加气量在40～60m3/d。
加气站总加气日负荷率：
把所有加气站看做一个总体，则加气站总售气量是各个加气站售气量之和，加气站总供气能力是各个加气站供气能力的总和，总加气日负荷率η总为：
加气站的日平均负荷率：
加气站的日平均负荷率（η平）等于各个加气站日负荷率之和的平均数。
ηj、η总、η平三者是互相关联的，三者的值较大且数额接近则说明加气站布置较合理。
η总由布置规划决定，是一个常量。
η平受ηj影响，是变动的。
加气站布置和加气站规模的控制可以通过对ηj、η总、η平三者的比较进行修正。
加气站的动态回报期计算模式：
加气站投资一般是加油站的10～15倍，投资较大。
因此使用考虑了时间价值的动态回报期模式更合理。
它表示从投入资金起到净利润总和等于投资资金所需要的时间，计算公式如下：
P—加气站总投资额，包括固定资产投资、流动资金、固定资产投资应缴纳税金及投资期间利息等；
Fj—第j年的净现金流量；
i0——基准收益率也称基准折现率，表示投资的最小收益率，一般取10%。
假设A是到达回报期后每年的净利润，代表了经营者所创造的利益。
代入式（4）：
因此动态回报期TD为：
分别将j个加气站投资回报期（Tj）、所有加气站总投资回报期（T总）、及加气站平均投资回报期（T平）代入上式，得到以下各公式：
加气站加气负荷率和投资回报期之间有紧密关系，负荷率低有利于提高服务质量和车源快速^网，但供过于求又必然引起回报期过长，重复投资、资源浪费，反之亦然。
因此建议加气站规划前期，应注重信息收集环节，根据广州开发区的实际情况，引入计算机辅助分析软件，对加气站数据进行计算调节。
（6）加气站选址
广州开发区每天总天然气需求量约为8×104m3（规划设计时增加10%的扩容量），每天加气次数约为1000次。
加气枪以每次充气时间为3～5min计算，将加气等候时间控制在10min内，根据加气车辆情况调节各站场充气机数量在1～2台（每台2把枪）。
设计加气站共5座。
图2天然气加气站规划图之一
图3天然气加气站规划图之二
图4天然气加气站规划图之三
图2中3座加气站密集分布在联合、萝岗、东区及永和辖区内，各加气站间距根据供气需求均衡布置，控制车辆空载加气距离在5km之内。
图四中规划加气站一座，位于夏港街道内，主要考虑物流市场的发展需要。
图4中1座加气站，由于用气车源较少，控制范围较大，加气站应布置在主干道交汇车流较多处（如广汕公路、九龙大道等）。
图中加气站位置为规划点，详细定点与国土部门进行深化。
（7）设计负荷率、回报率目标值
表1加气站规划规模数据表
加气站序号
日供气量（Nm3）
设计加气机数
（台*2把枪）
设计日负荷率（%）
计算供气量
设计年回报率（%）
1
20000
1-2
90
18000
≈20
2
20000
1-2
90
18000
≈20
3
20000
1-2
90
18000
≈20
4
20000
1-2
65
13000
≈8
5
15000
1
50
7500
≈0
合计
95000
74500
表1是加气站规划规模数据表，表中设计了图2、3、4中共5座加气站的日供气能力、日负荷率等数据。
据我国一些加气站示范城市的统计，城市加气站经营盈亏平衡点为60%（即日负荷率为60%）。
由表可见计算总供气量为73500m3与需求量接近，设计平均负荷率约为77%，可见加气站有充裕的供气能力（保留23%供气潜能）和合理盈利能力。
合理的负荷率有利于天然气汽车的逐步投入使用及用气量的长期平衡发展，并通过保留供气潜力作为新车源入网的缓冲带。
根据广州开发区内的交通情况，加气站的定位可分为以下几类：
在公交线路较集中的起始站设置了
（1）
（2）（3）专供加气站，其设计日负荷率、回报率均较高，而且在实际营运中还可通过管理手段进一步提升；在车源相对不集中的区域，设置了（4）（5）加气站，它们设计负荷率低，经营状况处于亏损与持平水平，回报期很长甚至没有回报期，如（5）加气站，现有加气量较少，负荷率设定为50%，处于亏损状况，但它的投建有利于未来九龙镇的发展，有突出的战略意义。
从动态回报期TD公式可知，回报期与总投资额、年利润有密切关系。
而本阶段，缺乏明确政策指导、投资方式、融资方法，包括最基本的气价都无法确定。
所以投资回报期数据，只是一个设计值，不能反映加气站的布局合理性和加气站的经营状况。
要反映加气站的经营状况，还需有现实基础的销售情况得到的实际投资回报期。
随着计算机网络技术的发展及普及，在加气站投入使用后，可引入加气站计算机管理软件，对各加气站的经营隋况进行长期监控，提供实时网络共享服务。
在加气服务方面，可提供加气站网络地图，现实各站点加气使用情况及气价、加气枪使用情况等资讯；在场站管理方面，可提供公交车、出租车的日加气量、加气站饱和控制系数、基准收益率等经营数据；在管理分析方面，可提供经营状况与设计值对比分析、各站点经营数据对比分析等；以及根据需要提供其他方面管理服务。
五、结语
在当前“节能减排”的背景下，东部沿海城市的天然气运用事业正积极筹建发展中。
加气站选址是关系到加气站网络形成、网络运行畅通的关键，研究城市加气站布局具有重要的意义。
文中通过引入加气站加气负荷率和投资回报期计算模式结合广州开发区公交车、出租车等车源的营运情况与交通现状，对广州开发区加气站网络进行初步布置，并设计和调整各加气站供气规模参数。
在加气站网络布置中，能以发展的思维考虑加气站供求形成动态平衡、经营状况盈亏结合等问题，能结合周边交通环境、安全要求、服务需求等各种影响因素，调节各加气站参数，使布局逐渐合理，彰显各站场特性。
然而，上文只是加气站布局研究课题的其中极小一部分，在此抛砖引玉为广州开发区加气站网络布置提供思路。
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