LNG新型能源在港口流動機械應用的經濟性研究

李 勛

（ 天津港股份有限公司科社部 天津塘沽 3 0 0450）

1. 概論

近年來天津港已在節能減排方面做了大量卓有成效的工作。輪胎式場橋的市電改造成功使天津港的大型固定機械完全電驅化，擺脫了內燃機的高能耗高排放。流動機械也在積極探索實踐更為經濟清潔能源，雙動力輪胎吊、混合動力輪胎吊的研發試用標志著天津港在小型流動機械中應用清潔能源已邁出成功的一步。但流動機械中占有相當比例的公路運輸設備，因其工作時的高流動性難以外接市電，一直是節能改造中的難點。

天津港共有集裝箱牽引車、自卸卡車700多臺，每年燃油成本超過6000萬元。因此，為它們開發一種新型經濟清潔能源技術，對于企業經營，對于城市環境都是非常必要的。

目前市場上可供選擇的車用新型清潔能源技術包括電動汽車、液化石油氣（LPG) 車、壓縮天然氣（CNG) 車和液化天然氣（LNG) 車等技術。其中電動汽車技術受電池容量以及充電不便等因素制約，目前還無法應用于要求大功率長續航能力的卡車領域。而LNG因其相對于CNG、LPG具有更為經濟、安全等優勢，以及其液態儲存能量密度大，更適于要求大功率長續航的重載卡車使用。因此LNG與其它新型能源相比，在港口水平運輸機械中的應用更具可行性。

2. 影響LNG經濟性的相關參數

LNG相比傳統柴油更加清潔環保，在具備良好環境效益的同時作為能源使用者的企業不得不關心這種新型能源的經濟效益。LNG車輛的經濟性主要取決于兩個方面：一方面取決于天然氣與柴油的價格差，另一方面取決于天然氣車輛與同規格柴油車的價格差。

2.1 . LNG應用成本

由于LNG車的天然氣發動機產量較柴油機小很多，制造成本高于柴油機，反映到價格上也相比柴油機昂貴。再有LNG設備的儲氣罐、供氣調壓裝置結構復雜，制造工藝要求高，也增加了很多成本。因此，LNG汽車的整體價格要高于同檔次的柴油車。

目前，天津港在用的集裝箱牽引車主要有東風日產柴、三菱、重汽、北奔等品牌。柴油發動機功率集中在300～340 hp范圍內。

在市場上選擇性能不低于目前天津港在用集卡的同規格柴油集卡與LNG集卡作價格比較。現以市場認知度較高、技術成熟的中國重汽產340馬力LNG集卡與同功率柴油版的價格作比較，見表1。兩者的價格差異主要集中在以下三部分：

（1) 柴油發動機與同等功率的LNG發動機的價格差異。以重汽產WD615.95和WT615.95( 350馬力）發動機作對比，兩者的價差約有3萬元。

（2) LNG車載儲氣罐與普通柴油箱的價格差。柴油車使用的是單層鐵質柴油罐，價格低廉。LNG車輛使用的是雙層金屬真空加多層纏繞工藝制造的LNG專用保溫儲罐，價格高。兩者的差價約為2.8萬元。

（3) LNG車輛比柴油車增加了連接儲罐到發動機的供氣調壓系統。增加費用0.8萬元左右。

因此，購買國產LNG集卡比柴油集卡需要多支付約6.6萬元。

在日常維修保養成本問題上，LNG設備比柴油設備增加了氣罐和供氣調壓系統，同時減少了柴油增壓噴射系統，由于柴油機噴油泵、單體泵、共軌高壓系統的維修保養費用較高，減少了這部分機構也相應減少了發動機的日常維保成本，與LNG發動機增加的氣罐和供氣系統維護費用兩相抵消后，LNG發動機的維保成本比柴油機略低。計算LNG應用成本時，將維保成本視為相等，即應用LNG技術的成本只有設備購置費用差異的一次性投入。

2.2 . 應用LNG的經濟收益

應用LNG技術的經濟收益來自于LNG與柴油的價格差。LNG的價格一般以標方價格為單位（元/Nm3) ?各地LNG價格并不統一，一般與使用地距離氣源地、LNG液化工廠的距離以及當地消費量有關。天津濱海地區主要由中海油供應LNG, 其價格采取鎖定0#柴油價格比例，與柴油價格聯動的價格策略。目前中海油的LNG市場報價為0#柴油價格的85%，且承擔LNG標方與柴油升單位間的當量差（當量差指1Nm3天然氣與1L柴油之間的熱能差。一般車用燃氣消耗量（標方）=1.07~1.1×柴油消耗量（L) ,也就是說中海油保證使用LNG做與柴油相同的工作只花費柴油費用的85%）。這種報價方式使本文在計算節省燃料費用時只需將柴油費用×（1價格比例）。

LNG集卡單車的年收益=年單車燃油費用（1價格比例）

價格比例按85%計算。年單車燃油費用以天津港集團某子公司2009年集卡作業燃料消耗統計(表2)為基礎計算平均值。由于不同月份參加作業的集卡數量有變化，先計算月單車平均費用然后乘以12個月得出年收益。

LNG集卡單車的年收益

經計算LNG集卡單車的年收益為16005元。

3. 投資回收期計算

3.1 . 靜態投資回收期

對于初期一次性支付全部投資額且年收益固定項目計算靜態回收期可按T=投資額/年收益應用LNG的集卡靜態投資回收期為4.13年。

3.2 . 動態投資回收期

計算過程見表3。

T=（累計折現值出現正值的年數1)+上年累計折現值的絕對值/當年凈現金流量的折現值=610.04/1.07=5.04年。

4. LNG經濟性敏感度計算

4.1 . 影響LNG經濟性的參數關系

計算投資回收期時使用的LNG年收益是以2009年單車平均柴油能耗費用為基礎的，其中2009年的柴油價格水平以及2009年物流發展公司集卡平均作業強度、設備利用率是隱含的影響要素，不同時間的柴油價格和集卡利用率是不同的，它將影響LNG經濟性測算的結果。而且未來隨著LNG在天津地區的產能增加以及設備制造方改進技術降低成本，LNG價格和整車價格都將會下降。因此在計算LNG經濟性時應將這些變化因素考慮其中。

燃油費用受柴油價格以及設備利用率的變動影響，則可表達為燃油費用=設備利用率日歷時間設備燃油消耗率燃油價格

其中x為每月工作小時；y為每月消耗的燃油量，見圖1。

4.2 . 柴油價格的敏感性分析

柴油價格變動頻繁，對LNG經濟性測算結果影響大。需要對柴油價格作敏感性分析，見圖2( 其他變量以當前實際數值計算）。

4.3 . 設備利用率的敏感性分析

設備利用率與生產繁忙程度以及設備數量有關，是設備管理中的重要指標。近些年隨著天津港設備管理水平的提高，效益型管理理念的加強，利用率顯現出逐年升高的態勢。這種變化趨勢有利于縮短LNG投資回收期，提高經濟性。設備利用率與投資回收期的敏感性關系見圖3。

5. 結論

通過計算，LNG集卡的靜態投資回收期為4.13年，動態回收期為5.04年。這個指標相對于集卡10年左右的使用壽命，經濟性優勢并不明顯。2009年的柴油價格受金融危機影響處于近期低谷。隨著經濟形勢的好轉，柴油價格必定重新進入上升通道中。2009年的柴油平均價格6.07元/公斤，而現在為7.2元/公斤，柴油價格按這種趨勢發展，LNG集卡投資回收期將明顯縮短。加之世界經濟的復蘇重振，必將帶給港口更多的集裝箱作業量，這又可以提高港口的設備利用率。因此，按圖2和圖3的經濟性敏感度函數計算，LNG集卡的投資回收期應在3年左右。此技術對于港口行業擁有可觀的投資回報。