淺析珠海市天然氣汽車加氣站的選址

摘 要

摘要：天然氣加氣站的布置是天然氣汽車利用普及的前提條件。本文通過引入動態計算模式，對加氣站布置的經濟性、合理性進行淺析。并結合珠海市的交通現狀，提出珠海市的天然氣加氣
摘要：天然氣加氣站的布置是天然氣汽車利用普及的前提條件。本文通過引入動態計算模式，對加氣站布置的經濟性、合理性進行淺析。并結合珠海市的交通現狀，提出珠海市的天然氣加氣站選址、布置設計方案。
關鍵詞：加氣站；天然氣汽車；選址
    天然氣汽車加氣站(下文簡稱加氣站)選址所受的影響因素眾多，且不易進行量化。其布置受到服務對象的影響，布局原則與加油站或公交車站有相似處，而在建設成本、安全規范、場站布置等又有其自身的特點。珠海市是珠三角地區經濟較發達、城市規劃較成熟的城市，其人口流動性較大、土地資源利用情況緊張、水域河流較多等因素決定了珠海市加氣站布置難度大。在珠海市發展天然氣初期，本文結合珠海市交通現狀，把公交車及出租車等車源作為供氣突破口，對加氣站選址試規劃及淺析。為加強天然氣加氣站的建設管理，提高服務系統有效利用及使用效益，減輕城市交通壓力，促進清潔能源汽車的推進提供思路。
1 規劃布置思路
   (1) 統籌規劃總體布局
   加氣站的特點是前期投資大、回報期長、交通環境影響大；專業安全技術、服務質量、服務水平要求較高。因為天然氣的價格及環保優勢突出，隨著服務的完善，將逐漸占有汽油、柴油汽車一定的市場份額。因加氣站的規劃應在政府規劃的基礎上，形成統一的規劃定點和審批，避免盲目建設、重復建設而造成資源浪費和惡性競爭。
   (2) 車源優先逐類入網
   加氣站建設特點是投資大、周期長。建設初期，過度開發或投入過少對于天然氣汽車的發展都是不利的，場站規模、布置數量及用氣需求均衡發展至關重要。因此，公交車、公共事業性用車(如環衛、巡線搶險用車)、出租車、市內旅游用車等社會公共需求較大、已經形成較大使用規模、有明確的用氣數據的車源可根據珠海市實際情況優先發展并最終形成普及。
   (3) 區域布置優化成網
   根據珠海市各行政區行政定位及交通環境特點，有差異性、前瞻性地布置加氣站并逐漸優化形成環狀輻射網。應通過調查、分析各市轄區的交通、用地情況，轉化為用氣需求，通過數據分析、計算來調控加氣車輛與加氣時間的平衡。確定加氣站的用氣規模及數量，避免加氣時間過長，車輛排隊引起堵塞。加氣站首選布置在主干道上，既利于擴大加氣范圍又方便加氣，又要綜合考慮避開人口密集，車流堵塞區域，并減少加氣空載里程數。
2 珠海市交通結構現狀
    珠海市位于珠江口西南部，緊鄰澳門特別行政區，是我國早期設立的經濟特區之一。設香洲區、斗門區、金灣區三個市轄區，總人口250～350萬人。現階段，珠海市只有單一的公路運輸交通模式。如圖1珠海市交通網絡圖所示，珠海市由5縱4橫共9條主干道，6條加密線及8條城際高速公路組成的交通系統。車流輛呈3個圈的片區狀布置，片區之間為30～60min車程，并呈現香洲區強，其他兩市轄區弱(其他兩市轄區之和遠小于香洲區)。可見，加氣站的重點、難點應放在香洲區加氣站的網絡布置。結合珠海市交通現狀，加氣站投建初期會呈現香洲區數目多、規模較大，其他兩市轄區較少的分布格局。
 
3 珠海市加氣站布置選址
    加氣站選址所受到的影響因素眾多，且不易進行量化。技術安全、營運管理水平、服務管理水平、交通環境影響等是加氣站營運的前提，而正確評估加氣站的盈利能力與資金投入達到經營平衡是加氣站長期發展的基礎。加氣站要保證良性發展并最終成網應有合理的盈利水平，應避免盲目投資，引起過度競爭，資源浪費，又不能片面強調投資回報，導致加氣等候時間過長，引起交通堵塞問題。在加氣站站點規劃中，應調節加氣站各站點的供氣能力、加氣負荷及經營回報等問題，合理布置加氣站，使加氣車輛分流與加氣需求增加能形成長期的、合理的動態平衡。
    (1) 珠海市公交車情況分析
    珠海市每天行駛的公交車約1350臺，設計每臺車每天加氣一次，平均每臺車加氣量為80m3，合計每日天然氣需求量約10.8×104m3。
    珠海市公交線路主要由珠海市公共汽車公司及珠海信禾西部公共汽車有限公司兩家公司經營。珠海市公共汽車公司公交線路共有59條，車輛1000多臺。其中在香洲區內行駛的線路有48條，其余11條線路連接香洲區與另外兩市轄區；珠海信禾西部公共汽車有限公司共有公交線路45條，車輛350多臺，主要營運在斗門區、金灣區兩區，其中約40%的線路用于連接香洲區與另外兩市轄區。綜合上述數據可見，珠海市超過80%的公交線路營運或經過香洲區。香洲區的公交線路主要集中于香洲、拱北、吉大、上沖、前山、灣仔、唐家及南屏，具體分布詳見圖2。
 
   (2) 珠海市出租車情況分析
   珠海市現有出租車約2000臺，全部集中在香洲區。如果每臺車每天加氣四次，平均每臺車加氣量為8×104m3，合每日需天然氣約6.4×104m3。主要集中在香洲、拱北、前山、新香洲等地的商業街、大商場、酒店、娛樂場所。
    (3) 加氣站建造類型
    根據場站現場或附近是否有天然氣管道，加氣站分為常規站、母站、子站；根據加氣站儲氣容積分為一級站、二級站、三級站；根據充氣時間可分為快充站和慢充站；根據是否可以移動可分為固定站和移動站。
    (4) 加氣站建設形式
    加油站擴建為油氣混合供應站適合人口密集、車流量大而土地較缺乏的區域。
    新建加氣站適合公交車專供加氣站、土地資源較寬松區域。
    加油站改建成加氣站適用于天然氣汽車形成規模后，逐漸取締原有加油站。
    (5) 引入加氣站加氣負荷率和投資回報期計算模式
    加氣站的經濟效益與布點選址有緊密聯系，加氣站加氣負荷率和投資回報期可作為分析加氣站投資效益的技術模式。同時，加氣站的經營情況能反饋布局狀況。
    加氣負荷率是指加氣站售氣量與供氣能力的比值，可通過它計算加氣站的盈虧平衡點，它直接反映加氣站的經營狀況。由于公交線路用車、出租小汽車用氣量參數較穩定，不受季節性、節假日影響，本文以此為基礎采用日加氣負荷率計算模式。至于其他用車的發展，由于受政策和用車習慣等因素影響較大，可引入經驗修正系數K。
單個加氣站的日加氣負荷率：某個加氣站日負荷率(ηj)是指該加氣站售氣量與該加氣站供氣能力(Qj)的比值，該加氣站的售氣總量等于當日所有汽車加氣量的總和。q1、q2分別是公交車與出租車的日平均加氣量。
 
    根據各城市交通道路情況及加氣站分布特點合理設q1、q2取值。公交車一般控制為每天加氣一次，加氣量為50～100m3/d；出租小汽車一般控制為每天加氣2～4次，加氣量在8～10m3/d。
    加氣站總加氣日負荷率：把所有加氣站看做一個總體，則加氣站總售氣量是各個加氣站售氣量之和，加氣站總供氣能力是各個加氣站供氣能力的總和，總加氣日負荷率η總為：
 
加氣站的日平均負荷率：加氣站的日平均負荷率(η平)等于各個加氣站日負荷率之和的平均數。
 
ηj、η總、，η平三者是互相關聯的，三者的值較大且數額接近則說明加氣站布置較合理。η總由布置規劃決定，是一個常量。η平受ηj影響，是變動的。加氣站布置和加氣站規模的控制可以通過對ηj、η總、η平三者的比較進行修正。
加氣站的動態回報期計算模式：加氣站投資一般是加油站的10～15倍，投資較大。因此使用考慮了時間價值的動態回報期模式更合理。它表示從投入資金起到凈利潤總和等于投資資金所需要的時間，計算公式如下：
 
   P——加氣站總投資額，包括固定資產投資、流動資金、固定資產投資應繳納稅金及投資期間利息等；
   Fj——第j年的凈現金流量；
   i0——基準收益率也稱基準折現率，表示投資的最小收益率，一般取10%。
假設A是到達回報期后每年的凈利潤，代表了經營者所創造的利益。代入式(4)：
 
因此動態回報期TD為：
 
分別將j個加氣站投資回報期(Tj)、所有加氣站總投資回報期(T總)、及加氣站平均投資回報期(T平)代入上式，得到以下各公式：
 
    加氣站加氣負荷率和投資回報期之間有緊密關系，負荷率低有利于提高服務質量和車源快速^網，但供過于求又必然引起回報期過長，重復投資、資源浪費，反之亦然。因此建議加氣站規劃前期，應注重信息收集環節，根據本市的實際情況，引入計算機輔助分析軟件，對加氣站數據進行計算調節。
   (6) 加氣站選址
   珠海市每天總天然氣需求量約為18×104m3(規劃設計時增加5%的擴容量)，每天加氣次數約為9000次。加氣槍以每次充氣時間為3～10min計算，將加氣等候時間控制在20min內，根據加氣車輛情況調節各站場充氣機數量在3～8臺(每臺2把槍)。設計加氣站共17座。
 
    圖3中13座氣化站密集分布在香洲區內，各加氣站間距根據供氣需求均衡布置，控制車輛空載加氣距離在3km之內。圖4中共4座加氣站，其中唐家一座，斗門區、金灣區共3座，由于用氣車源較少，控制范圍較大，加氣站應布置在主干道交匯車流較多處(如湖心路口、尖峰山等)。圖中加氣站位置為規劃點，詳細定點與國土部門進行深化。
    (7) 設計負荷率、回報率目標值
    表1是加氣站規劃規模數據表，表中設計了圖3、4中共17座加氣站的日供氣能力、日負荷率等數據。據我國一些加氣站示范城市的統計，城市加氣站經營盈虧平衡點為60%(即日負荷率為60%)。由表可見計算總供氣量為184000m3與需求量接近，設計平均負荷率約為68%，可見加氣站有充裕的供氣能力(保留32%供氣潛能)和合理盈利能力。香洲區的城市建設已達到飽滿并向外沿擴散，合理的負荷率有利于天然氣汽車的逐步投入使用及用氣量的長期平衡發展，并通過保留供氣潛力作為新車源入網的緩沖帶。
    根據市內的交通情況，加氣站的定位可分為以下幾類：在公交線路較集中的起始站設置了(1)(2)(3)(14)公家專供加氣站，其設計日負荷率、回報率均較高，而且在實際營運中還可通過管理手段進一步提升；在車源相對不集中的區域，設置了(6)(7)(12)(15)(16)加氣站，它們設計負荷率低，經營狀況處于虧損與持平水平，回報期很長甚至沒有回報期，如(7)加氣站，現有加氣量較少，負荷率設定為50%，處于虧損狀況，但它的投建有利于未來橫琴新區的發展，有突出的戰略意義；其余的加氣站日負荷率為65%，與平均負荷率68%接近，處于供求平衡狀況。
    從動態回報期TD公式可知，回報期與總投資額、年利潤有密切關系。而本階段，缺乏明確政策指導、投資方式、融資方法，包括最基本的氣價都無法確定。所以投資回報期數據，只是一個設計值，不能反映加氣站的布局合理性和加氣站的經營狀況。要反映加氣站的經營狀況，還需有現實基礎的銷售情況得到的實際投資回報期。
    隨著計算機網絡技術的發展及普及，在加氣站投入使用后，可引入加氣站計算機管理軟件，對各加氣站的經營隋況進行長期監控，提供實時網絡共享服務。在加氣服務方面，可提供加氣站網絡地圖，現實各站點加氣使用情況及氣價、加氣槍使用情況等資訊；在場站管理方面，可提供公交車、出租車的日加氣量、加氣站飽和控制系數、基準收益率等經營數據；在管理分析方面，可提供經營狀況與設計值對比分析、各站點經營數據對比分析等；以及根據需要提供其他方面管理服務。
表1 加氣站規劃規模數據表
加氣站序號
日供氣量(Nm3)
設計加氣機數(臺×2把槍)
設計日負荷率(%)
計算供氣量
設計年回報率(%)
備注
(1)
20000
3～6
90
18000
≈20
公交專供
(2)
20000
3～6
90
18000
≈20
公交專供
(3)
20000
3～6
90
18000
≈20
公交專供
(4)
15000
6～8
65
9750
≈8
 
(5)
15000
6～8
65
9750
≈8
 
(6)
15000
6～8
55
8250
≈0
 
(7)
15000
6～8
50
7500
≈0
 
(8)
15000
6～8
65
9750
≈8
 
(9)
15000
6～8
65
9750
≈8
 
(10)
15000
6～8
65
9750
≈8
 
(11)
15000
6～8
65
9750
≈8
 
(12)
15000
6～8
60
9000
≈0
 
(13)
15000
6～8
65
9750
≈8
 
(14)
15000
3～6
80
12000
≈20
公交專供
(15)
10000
4～6
60
6000
≈0
 
(16)
10000
4～6
60
6000
≈0
 
(17)
20000
4～6
65
13000
≈8
 
合計
265000
 
 
184000
 
 
平均
15588
 
68
10824
8
 
4 結語
    在當前“西氣東輸” 的背景下，東部沿海城市的天然氣運用事業正積極籌建發展中。加氣站選址是關系到加氣站網絡形成、網絡運行暢通的關鍵，研究城市加氣站布局具有重要的意義。文中通過引入加氣站加氣負荷率和投資回報期計算模式結合珠海市公交車、出租車等車源的營運情況與交通現狀，對珠海市加氣站網絡進行初步布置，并設計和調整各加氣站供氣規模參數。在加氣站網絡布置中，能以發展的思維考慮加氣站供求形成動態平衡、經營狀況盈虧結合等問題，能結合周邊交通環境、安全要求、服務需求等各種影響因素，調節各加氣站參數，使布局逐漸合理，彰顯各站場特性。然而，上文只是加氣站布局研究課題的其中極小一部分，在此拋磚引玉為珠海市加氣站網絡布置提供思路。
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(本文作者：黃浩彬 珠海中油管道燃氣有限公司 廣東珠海 519015)