政策标准
发布时间:2015-08-04  阅读次数:2301

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导语

能源是支持人们生产生活的重要物质。煤、石油等化石能源无疑是当前能源中的主力军,然而,随着传统能源的广泛应用,其面临的存储量缺乏及污染环境等问题愈发严重。选择合适的替代能源成为缓解上述问题的重要选择。

天然气具有清洁、高效、安全特点,在我国的发展较为迅速。近年来,我国天然气产销量均逐年递增,生产年均增长率13%,消费年均增长率16%。我国也因此成为世界第四大天然气消费国。天然气在我国一次能源消费结构中的比重也呈增加趋势,由2000年的2.4%增到2011年的5%。此外,天然气的应用领域较为广泛,可用于发电、工业生产、汽车船舶燃料以及居民生活采暖等方面。然而,天然气是否确实为清洁能源?其在具体应用时优势又体现在哪里?本文将以液化天然气为例,介绍它的特点和优势,并与您分享液化天然气在实际应用中的生命周期评价案例,让您对天然气及其环境表现有更深入的了解。

 

 

液化天然气的特点

液化天然气(Liquified Natural Gas,简称LNG)是天然气的液体形式,它是天然气经压缩、冷却至其沸点(-161.5℃)温度后变成液体,通常储存在-161.5℃、0.1MPa左右的低温储存罐内,主要成分为甲烷。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性,体积约为同量气态天然气的1/600。LNG的重量仅为同体积水的45%左右,热值为52MMBtu。它被公认是地球上较为干净的能源,在某些情况下,选择液化天然气比选择气态天然气具有更多的优点。

 

液化天然气的优势

目前LNG作为天然气的重要利用方式,广泛地应用在各个领域。其优越的物理化学特性使之在同类产品中的优势逐渐凸显,成为主流的天然气利用方式之一。LNG的优势主要体现在以下几个方面:

  • LNG体积比同质量的天然气小625倍,因此,更加方便运输。

  • LNG储存效率高,占地和投资少。10m3的LNG储存量可供1万户居民一天的生活用气; 

  • 作为车用燃料与汽油相比,LNG具有辛烷值高、抗爆性能好、发动机寿命长、燃料费用低、环保性能好等优点;

  • LNG汽化潜热高,液化过程中的冷量可回收利用;  

  • 运输过程LNG安全性高,由于LNG汽化后密度低(约为空气密度的一半),因此其稍有泄漏立即扩散,降低了引起爆炸的可能性;

  • LNG成分较纯,燃烧后生成二氧化碳和水,无CO等大气污染物产生,可减少城市污染;硫成分经过深冷过程,以固体形式析出、分离,比其他燃料更清洁;

 

LNG的应用及其生命周期评价案例

LNG的主要应用方式包括发电、汽车清洁能源、城市燃气、工业生产等。其中在发电和汽车清洁能源方面的环境表现受到广泛关注。接下来为您介绍这两种应用的生命周期评价案例。

 

LNG作为替代燃料的生命周期评价案例

在城市空气质量日益恶化、雾霾问题凸显的今天,LNG汽车由于其排放清洁、续驶里程长、安全、运营成本低等优势,越来越受到人们的认可和青睐。它可以替代柴油、汽油等主要汽车驱动燃料实现绿色交通的目标。然而究竟其环保特性表现在何处,接下来将用生命周期评价的相关数据加以说明。

(1)LNG替代柴油作为汽车驱动燃料

湖南大学涂小岳等学者对比了LNG和柴油两种燃料驱动的重型商用车生命周期的能耗及几种重要大气污染物排放的情况。

研究对两类车差异部分(略去相同部件)生命周期能耗情况进行了比较,结果显示:从全生命周期的视角来看,LNG搅拌车与柴油搅拌车相比在节能上有一定的优势(如下图所示)。

此外,研究还针对两类车生命周期污染排放情况进行了比较分析(如下图所示),结果表明在SOx、NOx、PM、CO2等方面LNG搅拌车的全生命周期污染排放量均小于柴油搅拌车。而LNG搅拌车排放的HC和CO则高于柴油搅拌车,这是由于LNG搅拌车在行驶过程中发生不完全燃烧或部分天然气未发生燃烧即被排出。这表明LNG这一清洁能源的潜力还有可进一步被挖掘。

由上述分析可以看出,从全生命周期的角度来看,与柴油相比,LNG作为重型车驱动能源较为节能环保。

 

(2)LNG替代汽油作为汽车驱动燃料

 

除了替代柴油燃料外,LNG也可替代汽油作为汽车驱动燃料,有学者对比了汽油与LNG作为燃料的生命周期各污染物排放情况(如下图所示),比较分析后得出:LNG作为汽车燃料时,其全生命周期COHCNOxSOxPM等污染物排放量都比汽油燃料相应的排放量小。

 

LNG发电的生命周期评价案例

LNG可用于发电。美国能源部曾对欧洲和亚洲天然气发电(含LNG)和煤电全生命周期对气候变化产生的影响进行了对比(如下图所示),结果显示:无论是在欧洲还是亚洲,天然气发电(考虑天然气的进口)在气候变化方面带来的环境影响均不同程度小于煤电。

而针对LNG发电全生命周期过程温室气体排放情况进行分析(结果如下图所示),可以看出:LNG发电全生命周期过程中产生温室气体的主要阶段为发电过程,占全生命周期总排放的65.98%;而LNG从资源采掘到液化后运输整个过程温室气体排放仅占全生命周期的16%。这也充分表明LNG生产在其生命周期全过程中的清洁性。

 

结论

LNG是极具发展前景的一种清洁能源,对其进行开发和利用有助于保证能源供应的多元化,缓解我国的石油短缺难题并改善大气环境质量。相关研究表明,无论作为汽车替代燃料还是发电能源都全方位地展现出了其节能环保的特点。然而,由于开发成本高、液化技术落后等问题,目前LNG在我国还未得到广泛应用,相信在不久的将来,在可持续发展目标的驱动下,其发展前景必将越来越好。

 

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