一种基于生命周期的燃气供应系统经济性能分析方法与流程

1.本发明涉及燃气供应系统经济性能分析技术领域，具体涉及到了一种基于生命周期的燃气供应系统经济性能分析方法。


背景技术：

2.随着“2020限硫令”全面实施，采取何种排放控制技术是业界面临的重大抉择。lng（liquefied natural gas，液化天然气）作为一种绿色环保的新型能源，凭借其价格优势为船东节省相当可观的燃料成本，又能满足硫氧化物、氮氧化物排放的控制要求，因此lng成为船舶航运业研究的重点。由于lng与传统燃油的理化性质有很大的差异，而传统单一燃料发动机为纯燃油发动机，因此不适合直接使用气化后的lng作为燃料，于是业界提出许多新型的发动机技术，如纯气体燃料发动机，双燃料发动机等。天然气/燃油双燃料发动机技术，以其优良的性能和较低技术改造成本，成为船舶航运业目前的研究重点。
3.申请号为201610015515.8的中国发明专利中提出一种基于生命周期法的快速的核算制造不同类型木桁架碳排放效应的方法，界定生命周期评价的范围为从原材料开采到木桁架产品出厂，依据生命周期评价法计算出制造不同类型木桁架的碳排放；申请号为201810637802.1的中国发明专利提出一种基于电转气和可再生能源利用微能源网多目标规划方法，基于全生命周期法计算微能源网全生命周期成本，以全生命周期成本最低和年二氧化碳排放量最小为优化目标，考虑电制冷比例和电制热比例等运行方式的影响，建立针对微能源网关键设备容量的多目标优化配置方法。
4.船用双燃料发动机燃气供应系统发展至今，经过多次技术更新，系统形式已经趋于成熟，现有的技术中，企业通常是采用自家技术建造或外包专业服务公司建造，未进行系统性能综合的分析和评价，因此，亟需本领域技术人员设计出一种新的燃气供应系统经济性能分析方法。


技术实现要素：

5.本发明要解决的问题是一种从全生命周期的角度出发，以目前燃气供应系统的三种增调压方式为研究对象，建立了三种主流增调压方式的燃气供应系统模型，并对燃气供应系统的生命周期成本进行划分，分析其性能状况对系统经济性能的影响并作出评价的基于生命周期的燃气供应系统经济性能分析方法。
6.为了解决上述问题，本发明提供了一种基于生命周期的燃气供应系统经济性能分析方法，包括如下步骤：s1、建立三种主流增调压方式的低压燃气供应系统模型；s2、对燃气供应系统的生命周期成本进行划分；s3、根据划分结果，收集相关数据，计算全生命周期成本；s4、根据不同的需求，选择最合适的燃气供应系统。
7.作为优选地，所述的步骤s1中，三种主流增调压方式分别为外部气源增压调节、自
增压调节和泵增压调节。
8.作为优选地，所述的步骤s2中，所述对燃气供应系统的生命周期成本进行划分是将燃气供应系统的生命周期分为建设阶段、运行阶段、拆除阶段三个阶段，其中建设阶段包括系统设计、设备采购、系统安装与调试；运行阶段包括系统运营、维护管理、设备更新；拆除阶段则是对应净残值，即设备回收的剩余价值。
9.作为优选地，述的步骤s3中，所述收集相关数据是通过在aspen hysys软件中的不同燃气供应系统模型，对系统运营进行模拟：（1）输入物流的采购成本与销售价格，判断系统运营是否盈利；（2）选择系统输入能流的设备对应的公用工程类型，估算公用工程成本；（3）计算工艺流程的运营利润；（4）进行经济评估；（5）生成投资分析报告。
10.作为优选地，所述的步骤s3中，所述计算全生命周期成本：可以采用如下的公式：。
11.作为优选地，所述的公式中，ic为系统的初投资成本，单位为万元；t为系统运营的年数，单位为年；t’为系统中设备的维护次数；i为折现率，单位为％；r为通货膨胀率，单位为%；s为系统剩余残值，单位为万元；为第t年系统的运营成本，单位为万元； 为第t年系统的设备维护成本，单位为万元。
12.采用上述结构，其有益效果在于：本发明将生命周期法引用到对燃气供应系统的经济性分析中来，对比三种主流的增调压方式，分别是外部气源增压调节、自增压调节和泵增压调节，对燃气供应系统的生命周期成本进行划分，为系统经济性能优化提供指导，同时这种方法也有利于其他燃气供应系统的实际应用与选择。
附图说明
13.图1为基于生命周期的燃气供应系统经济性能分析方法的流程模块图。
14.图2为本发明实施例中外部气源增压方案的燃气供应系统模型图。
15.图3为本发明实施例中自增压方案的燃气供应系统模型图。
16.图4为本发明实施例中自低温泵增压方案的燃气供应系统模型图。
17.图5为本发明实施例中燃气供应系统的生命周期成本划分图。
18.图6为本发明实施例中三种主流增调压方式的成本分布情况图。
具体实施方式
19.下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
20.本发明的一种基于生命周期的燃气供应系统经济性能分析方法，结合附图和实施例进一步说明：首先建立三种主流增调压方式的低压燃气供应系统模型，如图1、图2、图3和图4所
示。
21.然后根据燃气供应系统的全生命周期特点，将燃气供应系统的生命周期分为建设阶段、运行阶段、拆除阶段三个阶段，其中建设阶段包括系统设计、设备采购、系统安装与调试；运行阶段包括系统运营、维护管理、设备更新；拆除阶段则是对应净残值，即设备回收的剩余价值，如图5所示。
22.再通过在aspen hysys软件中的不同燃气供应系统模型，对系统运营进行模拟：a.输入物流的采购成本与销售价格，判断系统运营是否盈利；b.选择系统输入能流的设备对应的公用工程类型，估算公用工程成本；c.计算工艺流程的运营利润；d.进行经济评估；e.生成投资分析报告。
23.实施例一：15000载重吨的化学品船为主体，配置wingd双燃料发动机，设计工况100%负荷为850kg/h，进机温度压力保持一致，系统服务年限为20年，检修维护周期为5年，燃气供应系统其他设备配置相同，取lng的价格为4.5元/kg，乙二醇溶液（浓度50%）的价格为0.5元/kg，设备及配件的价格则取用aspen hysys软件中自带的数据库，设定服务于本发明中双燃料发动机的低压燃气供应系统使用年限为20年，根据船舶检修维护规定，则在生命周期内需要对系统维护4次，由15000载重吨的化学品船的基本参数可知，双燃料发动机的续航能力为19天，则在生命周期内燃气供应系统最多运营384次，在拆除阶段，设备的净残值取设备成本的4%，则三种系统方案生命周期成本：式中：——系统的初投资成本，万元；t——系统运营的年数，年；t’——系统中设备的维护次数；i——折现率，本文取8%；r——通货膨胀率，本文取2.8%；s——系统剩余残值，万元；——第t年系统的运营成本，万元；——第t年系统的设备维护成本，万元。
24.三种系统方案生命周期成本计算结果如表1所示：表1
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三种系统方案生命周期成本计算结果
由上可知，三种系统方案全生命周期成本总和，外部气源增压方案最高，自增压方案最低。由于外部气源增压方案需要增设一个高压气罐，在气罐维护管理以及储气方面增加了一些成本。对于低温泵增压方案，业界是分罐内设置潜液泵和罐外设置增压泵，本实例采用的是罐外设置，维护成本相比较低。而自增压方案在生命周期成本各个阶段上均为最低，各阶段成本分布情况如图6所示。
25.从结果可以看出，从系统安全角度考虑，外部气源增压方案由于维护成本最高，且高压气罐安全要求更高，因此需要配置更高要求的安全监控功能，并且对操作人员做好操作培训。
26.从系统可靠性角度考虑，低温泵增压方案采用外部提供动压头来保证系统lng供应稳定，且采用一主一备，以备安全启用。
27.从系统运营角度考虑，自增压方案则是在系统启动的同时就开启回气循环，使lng储罐内压力稳定在工作压力附近，以保证系统持续正常工作。
28.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所述发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。