LNG新型能源在港口流动机械应用的经济性研究

李 勋

（ 天津港股份有限公司科社部 天津塘沽 3 0 0450）

1. 概论

近年来天津港已在节能减排方面做了大量卓有成效的工作。轮胎式场桥的市电改造成功使天津港的大型固定机械完全电驱化，摆脱了内燃机的高能耗高排放。流动机械也在积极探索实践更为经济清洁能源，双动力轮胎吊、混合动力轮胎吊的研发试用标志着天津港在小型流动机械中应用清洁能源已迈出成功的一步。但流动机械中占有相当比例的公路运输设备，因其工作时的高流动性难以外接市电，一直是节能改造中的难点。

天津港共有集装箱牵引车、自卸卡车700多台，每年燃油成本超过6000万元。因此，为它们开发一种新型经济清洁能源技术，对于企业经营，对于城市环境都是非常必要的。

目前市场上可供选择的车用新型清洁能源技术包括电动汽车、液化石油气（LPG) 车、压缩天然气（CNG) 车和液化天然气（LNG) 车等技术。其中电动汽车技术受电池容量以及充电不便等因素制约，目前还无法应用于要求大功率长续航能力的卡车领域。而LNG因其相对于CNG、LPG具有更为经济、安全等优势，以及其液态储存能量密度大，更适于要求大功率长续航的重载卡车使用。因此LNG与其它新型能源相比，在港口水平运输机械中的应用更具可行性。

2. 影响LNG经济性的相关参数

LNG相比传统柴油更加清洁环保，在具备良好环境效益的同时作为能源使用者的企业不得不关心这种新型能源的经济效益。LNG车辆的经济性主要取决于两个方面：一方面取决于天然气与柴油的价格差，另一方面取决于天然气车辆与同规格柴油车的价格差。

2.1 . LNG应用成本

由于LNG车的天然气发动机产量较柴油机小很多，制造成本高于柴油机，反映到价格上也相比柴油机昂贵。再有LNG设备的储气罐、供气调压装置结构复杂，制造工艺要求高，也增加了很多成本。因此，LNG汽车的整体价格要高于同档次的柴油车。

目前，天津港在用的集装箱牵引车主要有东风日产柴、三菱、重汽、北奔等品牌。柴油发动机功率集中在300～340 hp范围内。

在市场上选择性能不低于目前天津港在用集卡的同规格柴油集卡与LNG集卡作价格比较。现以市场认知度较高、技术成熟的中国重汽产340马力LNG集卡与同功率柴油版的价格作比较，见表1。两者的价格差异主要集中在以下三部分：

（1) 柴油发动机与同等功率的LNG发动机的价格差异。以重汽产WD615.95和WT615.95( 350马力）发动机作对比，两者的价差约有3万元。

（2) LNG车载储气罐与普通柴油箱的价格差。柴油车使用的是单层铁质柴油罐，价格低廉。LNG车辆使用的是双层金属真空加多层缠绕工艺制造的LNG专用保温储罐，价格高。两者的差价约为2.8万元。

（3) LNG车辆比柴油车增加了连接储罐到发动机的供气调压系统。增加费用0.8万元左右。

因此，购买国产LNG集卡比柴油集卡需要多支付约6.6万元。

在日常维修保养成本问题上，LNG设备比柴油设备增加了气罐和供气调压系统，同时减少了柴油增压喷射系统，由于柴油机喷油泵、单体泵、共轨高压系统的维修保养费用较高，减少了这部分机构也相应减少了发动机的日常维保成本，与LNG发动机增加的气罐和供气系统维护费用两相抵消后，LNG发动机的维保成本比柴油机略低。计算LNG应用成本时，将维保成本视为相等，即应用LNG技术的成本只有设备购置费用差异的一次性投入。

2.2 . 应用LNG的经济收益

应用LNG技术的经济收益来自于LNG与柴油的价格差。LNG的价格一般以标方价格为单位（元/Nm3) ?各地LNG价格并不统一，一般与使用地距离气源地、LNG液化工厂的距离以及当地消费量有关。天津滨海地区主要由中海油供应LNG, 其价格采取锁定0#柴油价格比例，与柴油价格联动的价格策略。目前中海油的LNG市场报价为0#柴油价格的85%，且承担LNG标方与柴油升单位间的当量差（当量差指1Nm3天然气与1L柴油之间的热能差。一般车用燃气消耗量（标方）=1.07~1.1×柴油消耗量（L) ,也就是说中海油保证使用LNG做与柴油相同的工作只花费柴油费用的85%）。这种报价方式使本文在计算节省燃料费用时只需将柴油费用×（1价格比例）。

LNG集卡单车的年收益=年单车燃油费用（1价格比例）

价格比例按85%计算。年单车燃油费用以天津港集团某子公司2009年集卡作业燃料消耗统计(表2)为基础计算平均值。由于不同月份参加作业的集卡数量有变化，先计算月单车平均费用然后乘以12个月得出年收益。

LNG集卡单车的年收益

经计算LNG集卡单车的年收益为16005元。

3. 投资回收期计算

3.1 . 静态投资回收期

对于初期一次性支付全部投资额且年收益固定项目计算静态回收期可按T=投资额/年收益应用LNG的集卡静态投资回收期为4.13年。

3.2 . 动态投资回收期

计算过程见表3。

T=（累计折现值出现正值的年数1)+上年累计折现值的绝对值/当年净现金流量的折现值=610.04/1.07=5.04年。

4. LNG经济性敏感度计算

4.1 . 影响LNG经济性的参数关系

计算投资回收期时使用的LNG年收益是以2009年单车平均柴油能耗费用为基础的，其中2009年的柴油价格水平以及2009年物流发展公司集卡平均作业强度、设备利用率是隐含的影响要素，不同时间的柴油价格和集卡利用率是不同的，它将影响LNG经济性测算的结果。而且未来随着LNG在天津地区的产能增加以及设备制造方改进技术降低成本，LNG价格和整车价格都将会下降。因此在计算LNG经济性时应将这些变化因素考虑其中。

燃油费用受柴油价格以及设备利用率的变动影响，则可表达为燃油费用=设备利用率日历时间设备燃油消耗率燃油价格

其中x为每月工作小时；y为每月消耗的燃油量，见图1。

4.2 . 柴油价格的敏感性分析

柴油价格变动频繁，对LNG经济性测算结果影响大。需要对柴油价格作敏感性分析，见图2( 其他变量以当前实际数值计算）。

4.3 . 设备利用率的敏感性分析

设备利用率与生产繁忙程度以及设备数量有关，是设备管理中的重要指标。近些年随着天津港设备管理水平的提高，效益型管理理念的加强，利用率显现出逐年升高的态势。这种变化趋势有利于缩短LNG投资回收期，提高经济性。设备利用率与投资回收期的敏感性关系见图3。

5. 结论

通过计算，LNG集卡的静态投资回收期为4.13年，动态回收期为5.04年。这个指标相对于集卡10年左右的使用寿命，经济性优势并不明显。2009年的柴油价格受金融危机影响处于近期低谷。随着经济形势的好转，柴油价格必定重新进入上升通道中。2009年的柴油平均价格6.07元/公斤，而现在为7.2元/公斤，柴油价格按这种趋势发展，LNG集卡投资回收期将明显缩短。加之世界经济的复苏重振，必将带给港口更多的集装箱作业量，这又可以提高港口的设备利用率。因此，按图2和图3的经济性敏感度函数计算，LNG集卡的投资回收期应在3年左右。此技术对于港口行业拥有可观的投资回报。