Раздел 1: Класификация на подстанциите-за зареждане с CNG
Станциите за зареждане с CNG се категоризират основно в три типа: базови станции, стандартни станции и -подстанции. Базовите станции обикновено черпят газ от-тръбопроводи с високо налягане; те зареждат с гориво тръбни ремаркета със СПГ (камиони с газови бутилки), отговарят за транспортирането на газ до -подстанциите и също така директно зареждат отделни превозни средства с СПГ. Стандартните станции черпят газ предимно от градските тръбопроводни мрежи със средно{5}}налягане за директно зареждане на превозни средства със СПГ. Подстанциите, от друга страна, използват тръбни ремаркета за CNG като източник на газ и са предназначени изключително за зареждане на превозни средства със CNG. Струва си да се отбележи, че тъй като стандартните станции черпят газ директно от тръбопроводната мрежа за природен газ-често включват високи дебити-те могат да упражнят значително натоварване върху градската газова мрежа. Това потенциално може да наруши доставките на газ за битови и промишлени потребители; следователно изборът на място за стандартна станция изисква цялостно и внимателно разглеждане. Понастоящем моделът на „майка-подстанция“ е най-разпространената конфигурация, в рамките на която под-станциите се класифицират допълнително в два типа: конвенционални-подстанции и хидравлични-подстанции. В следващите раздели ще се задълбочим в техническите детайли и характеристики на конвенционалните подстанции-за зареждане с гориво.
Подробен анализ на конвенционални подстанции за{0}}зареждане с CNG
Сега ще се съсредоточим конкретно върху конвенционалните подстанции-за зареждане със СПГ, като изследваме в дълбочина техните принципи на работа и ключови характеристики.
Хидравлични подстанции за{0}}зареждане с CNG
Технологията зад конвенционалните подстанции-за зареждане със СПГ разчита основно на традиционни системи за усилване,-базирани на газови компресори. Тези типове-подстанции обикновено се изграждат на места, където в непосредствена близост няма съществуващи тръбопроводи за природен газ. Те често се разполагат в градски райони, за да осигурят удобни услуги за зареждане с гориво за превозни средства, или в селски индустриални зони и други региони, в които липсват положени газопроводи, където служат като източник на енергийно снабдяване с природен газ. В основната станция природният газ се компресира и съхранява; след това сгъстен природен газ-под налягане до 25 MPa-се транспортира до подстанцията-чрез специализирани транспортни средства (тръбни ремаркета). След това -подстанцията продължава да зарежда отделни превозни средства със СПГ. За под-станции, разположени в промишлени зони, работният процес е както следва: Природният газ с ниско-налягане или средно-налягане се нагнетява от компресори до диапазон на налягане от 20–25 MPa. След това се компресира в специализирани стоманени цилиндри или тръбни снопове, които се монтират върху-базирани ремаркета, оборудвани с механизми за теглене. Тези превозни средства транспортират природния газ до-подстанцията, където се свързват към-система за разтоварване на газ и CNG{23}}оборудване за регулиране на налягането, за да улеснят преноса на газ. След преминаване през -намаляващ плъзгач налягането за понижаване на природния газ с високо-налягане до-определения от потребителя диапазон от 0,2–0,4 MPa, газът навлиза в разпределителната тръбопроводна мрежа и става достъпен за потребление от потребителите.
Архитектурната диаграма за конвенционална дъщерна станция за CNG е показана по-долу:
Архитектура и процес на конвенционална дъщерна станция за CNG
Потокът на процеса за конвенционална дъщерна станция за CNG работи по следния начин: Когато ремарке за CNG пристигне на станцията, то се свързва с колона за разтоварване на газ чрез маркуч за разтоварване под високо-налягане. Тук се използват две отделни линии: първата е линия за "директно захранване", която използва присъщото налягане в цилиндрите на ремаркето за директно зареждане с гориво на превозните средства. Тази линия използва-цилиндровите резервоари за съхранение на газ на станцията-състоящи се от групи с ниско-, средно- и високо-налягане-за попълване на резервоара за гориво на превозното средство до налягане от 20 MPa. Когато налягането в блоковете цилиндри за съхранение падне под 20 MPa, се активира втората-линия за "налягане"-; компресорът започва работа, изтегляйки природен газ от бутилките на ремаркето, за да възстанови налягането в резервоарите обратно до 20 MPa.
Ключовото оборудване на конвенционална дъщерна станция за СПГ включва монтиран-блок за газов компресор и неговата система за усилване, групите от цилиндри за съхранение на газ (с общ капацитет от 8 m³), колонките за газ (които използват технология за зареждане с „три-линии“), колоната за разтоварване на газ, както и системи за безопасност и сигурност и оборудване за електроразпределение (като компактна подстанция трансформатори).
След това ще разгледаме техническите характеристики и архитектурата на хидравлична дъщерна станция за CNG. Хидравличните дъщерни станции обикновено се изграждат на места-често в градски райони-където в близост до станцията за зареждане няма съществуваща тръбопроводна инфраструктура за природен газ, което им позволява да предоставят услуги за зареждане с гориво на превозни средства. Този тип станция използва хидравлична система за усилване, за да замени традиционната система за усилване, базирана-на газови компресори. Отличава се с висока степен на системна интеграция, стабилен капацитет за зареждане с гориво, лесен монтаж и ниски оперативни разходи. Архитектурната му диаграма е показана по-долу:
Архитектура и процес на хидравлична дъщерна станция за CNG
Потокът на процеса за хидравлична дъщерна станция за CNG е както следва: При пристигането на ремаркето за CNG в станцията, бързо-свързващите съединители се използват за свързване на маркуча за подаване на флуид с високо-налягане, маркуча за връщане на течност с високо-налягане, снопа за контролен газ и изходния маркуч за CNG с високо-налягане към плъзгащия модул на хидравличната дъщерна станция. След като системата е готова, хидравличната-помпа за високо налягане започва да работи. PLC автоматичната система за управление отваря входния клапан за течност и изходния клапан за газ на първия цилиндър за съхранение, като едновременно с това затваря клапана за връщане на течността. Това инжектира течна среда под високо{8}}налягане-по-специално, хидравлично масло с ниска{10}}летливост-в цилиндъра за съхранение, за да поддържа налягането на газа в резервоарите за съхранение на камиона с цилиндър между 20 и 22 MPa. СПГ тече от изхода за газ на цилиндъра за съхранение, през маркуч за СПГ с високо-налягане и в буферния резервоар, разположен на плъзгача на хидравличната{16}}подстанция. След това се пренася чрез тръбопровод с високо{18}}налягане до дозатора за CNG за зареждане с гориво на превозни средства, задвижвани със CNG-. Когато приблизително 95% от природния газ е изпразнен, автоматичната система за управление издава команда за затваряне на вентилите за вход и изход за течност на този специфичен цилиндър за съхранение, като едновременно с това отваря клапана за връщане на течността. Това позволява на течната среда под високо{23}}налягане в цилиндъра да тече обратно в резервоара за съхранение, разположен на плъзгача, задвижван от комбинираните сили на налягането на остатъчния газ и гравитацията. Впоследствие клапаните за вход и изход за газ на втория цилиндър за съхранение се отварят и течността под високо-налягане започва да го изпълва. Този процес продължава, докато по-голямата част от течната среда от първия цилиндър за съхранение се върне в резервоара за съхранение. По време на тази операция системата за управление на PLC програмата гарантира, че осемте цилиндъра за съхранение работят в последователно въртене, докато пневматичните задвижващи механизми отварят и затварят входните и изходните клапани на всеки цилиндър точно както е продиктувано от програмата за управление на PLC. След като камионът с бутилки приключи с изпразването на своя газ, персоналът трябва само да превключи бързо{29}}съединителя към следващия камион с бутилки-процесът на прехвърляне отнема приблизително 3 до 5 минути-за да се осигури непрекъсната работа на станцията за зареждане.
Ключовите компоненти на оборудването на хидравличната{0}}подстанция за зареждане включват хидравличния{1}}блок на подстанцията (включващ структурата на плъзгача, усилвателна система и т.н.), контролния шкаф, оборудването за подаване на въздух за инструменти, дозатора за CNG (използващ едно-линейна технология за зареждане с гориво), системата за безопасност и сигурност и оборудване за преобразуване и разпределение на енергия (като напр. кутия-тип трансформатори). В следващия раздел ще се задълбочим в методологията за избор на оборудване за подстанции за зареждане с CNG-.
Понастоящем станциите за зареждане на автомобили със СПГ обслужват предимно общински автобуси и таксита. Следователно както техните пазарни перспективи, така и капацитетът за доставка на газ са ограничени от разпоредбите за градско планиране, което води до някои присъщи ограничения. Въпреки че конвенционалните дъщерни станции и хидравличните дъщерни станции в крайна сметка доставят един и същ продукт-носейки идентични приходи-разликите в тяхното технологично оборудване водят до вариации в първоначалните инженерни разходи и оперативните разходи.
Избор на оборудване за дъщерни станции за CNG
Това представлява критична фаза в идентифицирането на технически издържано и икономически жизнеспособно решение. Той не само влияе върху контрола на разходите по проекта, но също така е жизненоважен за минимизиране на оперативните разходи. През целия жизнен цикъл на проекта, общите разходи са сбор от първоначалните инженерни разходи и оперативните разходи, направени по време на периода на обслужване. Следователно, когато се оценяват и сравняват алтернативни инженерни проекти, не трябва да се фокусира единствено върху инженерните разходи, направени по време на фазата на строителство, но също така да се вземат предвид дългосрочните-оперативни разходи по време на фазата на обслужване.
Цялостният анализ служи като основа за избор на оборудване; целта му е ефективно да разпределя и използва ресурси и капитал за максимизиране на възвръщаемостта на инвестициите. По време на процеса на подбор могат да се използват различни методологии за сравняване на ползите срещу разходите, вариращи от цялостни сравнения до частични сравнения. Независимо от възприетия специфичен метод, наложително е да се спазва принципът на последователност в параметрите за изчисление както на ползите, така и на разходите, като по този начин се гарантира сравнимостта на различните предложени решения.
Често използваните методи за сравнителен подбор включват метода за сравнение на ползите, метода за сравнение на разходите и метода на минималната цена. Сред тях *Вътрешната норма на възвръщаемост на допълнителните инвестиции*-специфична техника в рамките на метода за сравнение на ползите-е особено проницателна. Чрез изчисляване на финансовата вътрешна норма на възвръщаемост (IRR) върху нарастващата инвестиция между алтернативни решения и сравняването й с предварително определена референтна норма, този метод осигурява ясно и интуитивно отражение на несъответствията в икономическото представяне между различните опции. В среда на пазарна икономика, където максимизирането на печалбата е присъща природа на капитала, този метод се оказва от първостепенно значение при сравнителната оценка на проектните предложения.
Преглед на основното оборудване за конвенционалните дъщерни станции
При изграждането на дъщерни станции за CNG, конвенционалните дъщерни станции играят незаменима роля, до голяма степен дефинирана от техния специфичен набор от ключово оборудване. Тези основни компоненти са не само критични за контролиране на проектните разходи, но и пряко влияят върху оптимизирането на оперативните разходи. Следователно, когато се оценяват и сравняват алтернативни предложения за дизайн, цялостната оценка на това оборудване се превръща в основна стъпка в идентифицирането на технически издържано и икономически рационално решение.
Преглед на основното оборудване за хидравлични дъщерни станции
При изграждането на дъщерни станции за CNG хидравличните дъщерни станции играят централна роля, отличавайки се с уникалния си набор от специализирано оборудване. Тези основни компоненти са не само от съществено значение за контролиране на инвестиционните разходи по проекта, но и имат пряко въздействие върху повишаването на оперативната ефективност. По време на процеса на оценка и сравняване на алтернативни предложения, един-задълбочен анализ на това оборудване представлява критична стъпка в идентифицирането на оптималното техническо и икономическо решение.
