摘 要

随着时代的发展，人们的生活水平也日趋进步，汽车保有量不竭攀升，这导致了能源危机和环境污染两个首要问题。为了解决这两个问题，在政府的大力支持下，新能源汽车获得了快速的发展，它具有丰富的资源、良好的经济效益和较低的排放污染，特别是新能源汽车在交通运输业方面的运用很大水平上延缓了能源危机和环境污染。现阶段，我国大部分地区都将公交车、出租车等交通工具及重型运输车辆渐渐改装为天然气汽车，与此同时，为了满足天然气汽车的正常运行，天然气加气站的规划和建设也已开始。

如今，天然气加气站的建设选址相对随机，总体上不够科学，经济效益不高，主要天然气加气站的开发还处于起步阶段，未能纳入政府的统一规划当中。目前只考虑现阶段加气车流量和盈利性，而且缺乏对天然气汽车数目的科学预测和安全评估，加气站的建设随意性略大、布局不够科学合理、盲目建设比比皆是。结果对整个汽车加气网络的平稳运行产生严重影响，造成排长队加气、进而交通堵塞、经济回报低、社会认可度低。如何利用科学系统理论指导天然气加气站的建设，优化布局，是城市管理者和投资业主面临的一个紧迫问题。

本文立足武汉市黄陂区具体情况，应用基于灰色系统理论的天然气汽车保有量预测模型，估测天然气汽车保有量，进而预测黄陂区汽车天然气消耗量，获得具有真实性的结果。

本文考虑到武汉市黄陂区加气站发展的现状，分析得出符合武汉市黄陂区特有的发展特色，并提出有利的解决办法，指明其将来发展方向，具备一定程度的现实意义。

关键词:天然气;加气站;选址

关键词:天然气;加气站;选址

ABSTRACT

With the development of the times, people's living standards have gradually improved, and the number of car ownership has risen steadily. This has led to two major issues of energy crisis and environmental pollution.In order to solve these two problems, with the strong support of the government, new energy vehicles have achieved rapid development. It has abundant resources, good economic benefits and low emissions pollution, especially in the transport industry for new energy vehicles.The use of a large degree of delays the energy crisis and environmental pollution.At this stage, in most parts of China, buses and taxis and other heavy-duty vehicles have gradually been converted to natural gas vehicles. At the same time, in order to meet the normal operation of natural gas vehicles, the planning and construction of natural gas filling stations has also begun.

Today, the construction site for natural gas filling stations is relatively random. It is generally not scientific enough and economic efficiency is not high. The development of major natural gas filling stations is still in its infancy and cannot be included in the unified planning of the government.At present, only the flow of vehicles and profitability at the current stage are considered, and there is a lack of scientific prediction and safety assessment of the number of natural gas vehicles. The construction of gas stations is slightly arbitrarily random, the layout is not scientific and rational, and blind construction is commonplace.The results have a serious impact on the smooth operation of the entire vehicle refueling network, resulting in refueling of long queues, traffic congestion, low economic returns, and low social recognition.How to use the scientific system theory to guide the construction of natural gas filling stations and optimize their layout is an urgent issue facing city managers and investment owners.

Based on the specific situation in Huangpi District of Wuhan City, this paper applies the prediction model of natural gas vehicle ownership based on the grey system theory to estimate the natural gas vehicle ownership, and then predict the auto natural gas consumption in Huanghua District, and obtain a veritable result.

This paper considers the status quo of the development of filling stations in Huangpi District, Wuhan City, and analyzes that it is in line with the unique development characteristics of Huangpi District of Wuhan City, and proposes favorable solutions to indicate its future development direction, which has a certain degree of practical significance.

Key Words：natural gas;gas station; location

目录

第1章绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 1

1.2国内外天然气加气站规划布局发展现状 2

1.2.1国外研究现状 2

1.2.2国内研究现状 3

1.3论文的主要研究内容 4

第2章武汉市黄陂区天然气汽车的环境分析 5

2.1我国天然气汽车的发展状况及其优势 5

2.2武汉市黄陂区汽车保有量及其燃料消耗现状分析 6

2.2.1武汉市黄陂区近年汽车保有量状况 6

2.2.2武汉市黄陂区石油天然气供求状况 6

第3章武汉市黄陂区发展天然气加气站类型选择及规划布局研究 7

3.1黄坡区城区背景和交通系统 7

3.2黄陂区天然气汽车保有量预测及检验 7

3.2.1构建基于灰色系统理论的天然气汽车保有量预测模型 7

3.2.2天然气汽车保有量预测 11

3.2.2预测结果检验 12

3.3黄陂区天然气消耗量预测 12

3.3.1公交车天然气消耗量预测 12

3.3.2出租车天然气消耗量预测 13

3.3.3小型客车天然气消耗量预测 13

3.3.4黄陂区天然气需求总计 13

3.4黄陂区天然气加气站选址发展规划 14

3.4.1黄陂区路网结构及发展规划 14

3.4.2天然气加气站数量的确定 15

3.4.3天然气加气站储气规模的确定 15

3.4.4天然气加气需求预测 17

3.4.5天然气加气站选址规划 17

第4章黄陂区天然气加气站选址未来发展预测 20

4.1黄陂区地方发展规划 20

4.2黄陂区项目发展及加气站选址预测 20

第5章结论与展望 25

5.1结论 25

5.2展望 25

参考文献 26

致谢 28

第1章绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1研究背景

交通运输业是社会经济发展的垫脚石，为保障社会可持续发展做出了巨大贡献。近年来，随着科技的不断发展，汽车产业随之迅速发展，人民群众生活水平不断提高，汽车保有量不断增加。但是，空气污染、能源短缺和用地紧张使得私家车的发展饱受争议。因此，为了保障社会可持续发展，发展天然气汽车是当仁不让的事情。

截至2014年末，我国天然气汽车保有量已达459.5万辆，一举升至全球第一。不管是CNG（压缩天然气）汽车保有量及加气站数量，还是LNG（液化天然气）汽车保有量及加注站数量均居世界第一。从1989年起，我国便开始推广天然气汽车，如今已有29个年头，尤其近几年，天然气汽车发展迅速，已经遍及全国31个省（市、自治区），预计到2020年，我国天然气汽车保有量大概率突破1000万辆，其中LNG汽车保有量将突破50万辆。

于此同时，为天然气汽车服务的天然气加气站也在不断发展。由于天然气汽车技术的不断进步和地方政府部门的关注和支持，近年来天然气汽车已经普遍进入大众生活，保有量也快速增长。然而，在许多国家和地区，发展中国家的天然气汽车起步比较晚，加气站的建设步伐也非常缓慢，天然气加气站的布局不合理，导致加气站网络发展不均衡，而不能充分发挥天然气汽车的经济、社会和环保效益，造成城市交通道路产生严重拥堵，老百姓的交通成本增加，终究影响城市经济发展和基础设施建设。

为了有效地促进天然气能源的使用，加快天然气加气站的建设，确保天然气加气站选址的合理性，改善城市机动车能耗结构、改善空气质量、推进绿色发展、循环发展、低碳发展，天然气加气站的科学规划选址是一项义不容辞的工作。

1.1.2研究意义

作为当今世界三大能源之一，天然气具有巨大的发展潜力、热值高和低污染，它适用于汽车燃料，成本低且具有良好的安全性、环保性能好，天然气汽车是新时代汽车工业发展的重要方向之一。天然气作为一种清洁能源，与传统化石燃料对比具备无可比拟的优越性。随着人们环境保护意识的逐步增强，传统燃料将会被新能源所取代，我国天然气加气站建设将步入一个新的时期。

针对天然气汽车的特点，如环境保护、安全、节能、经济等，近年来国内天然气汽车发展迅速，将它作为新能源汽车的发展方向得到了广泛的认可，并应用于城市公交、出租车、大型运输车辆及私家车之中。特别是最近几年，随着地区经济的快速发展，机动车尾气已经被公认为造成城市雾霾天气的罪魁祸首，大部分城市空气质量不堪入目，人民群众的环保意识不断增强，改善大气环境，改变机动车能耗结构已刻不容缓。随着天然气汽车保有量日趋增长，对天然气的需求不断提高，因此，对天然气加气站的需求也在不断的攀升。

本次钻研主要目标是：通过对国内外天然气汽车加气站选址的研究，分析武汉市黄陂区天然气汽车加气站在选址决策上会遇到的问题，调查黄陂区气候特征，人口密度，经济水平以及目前天然气汽车发展现状，综合相关政策为武汉市黄陂区天然气汽车加气站选址决策提供一个新的思路。

1.2国内外天然气加气站规划布局发展现状

1.2.1国外研究现状

美国在规划天然气加气站选址时，将安全和环保作为首要考虑因素，其次才是考虑用户体验和管理，为了节省能源和成本，往往在选址之前考虑能否在现有加气站的基础上配备加强设施。

瑞士压缩天然气加气站布局优化的研究，前期建设CNG加气站网络对于更快、更全面地采用CNG车辆是非常重要的，为了使天然气汽车成为大众市场产品，需要一个密集的加气站网络。通过观察场址的水平位置和社会最优地点两次模拟，发现投资更多的CNG基础设施不太可能对社会有利。^[1]

通过研究天然气输送系统的优化问题，对天然气输气线路优化中的操作进行了详细的讨论，探讨了稳态和瞬态优化模型，重点介绍了迄今为止建模方面最相关的解决方法。^[2]

孟加拉国加气站在城内和城际网络上的布局，发现节能绿色公路面临着巨大挑战。根据NGV杂志，孟加拉国是CNG驱动汽车的十大使用国之一。典型的CNG汽车的废气排放远低于汽油驱动的汽车，专用CNG运行车辆在加油和使用过程中产生的蒸发排放很少甚至没有，由于这种对环境友好的行为，价格低廉和CNG充足的供应，孟加拉国CNG燃料汽车的数量正在迅速增长。虽然CNG加气站多，但是利用率低，在现时的情况下，一些加气站的车辆排得很长，其他一些加气站大部分时间都没有使用，造成了资源浪费。^[3]

曼谷天然气加气站利用空间建模和地理信息系统（GIS）的集成，为其优化天然气加气站选址做出了贡献，该集成系统被认为是将GIS与其他信息系统区分开来的特征之一，在这个系统中用作输入的变量主要是在结构完成后解决直接施工成本和车站效率问题，其中一些变量包括：邻近人口中心，与邻近车站的距离，使用现有公用设施的地役权，车辆密度和车速，地价以及曼谷NGV注册车的数量。这项研究的结果得出的结论为其找到了六个NGV站的最佳地点。

在伊朗，建造加油站的场地选择是通过传统方法进行的，而这些方法无法实施所有有效参数。这种缺陷导致不恰当的选址，这在该领域带来更多的效率。因此，在以往研究中，GIS被证明能够消除潜在的定位障碍。为了达到研究目的，合理地选择研究地点，并实施不同的定位模型以找到最佳模型和最佳位置，因此参数图的运用在定位过程，区域选择和准确性方面起着重要作用。在重心法运用当中，层次分析法具有更大的灵活性。另外，运用索引覆盖图具有更高的准确性。对天然气加气站选址的更多研究可以集中在分析层次处理（ANP）和Delphi对空间层进行叠加实现。还建议将一些数据驱动的方法（如遗传算法和人工神经网络）应用于叠加信息层。

1.2.2国内研究现状

贾文磊等因为参与过其他燃气专项规划编制，运用其积累的相关经验，参与了对个别特定城市的天然气汽车加气站规划分析，提出了天然气汽车需求量应该根据天然气汽车的不同类型的耗热定额和汽车保有量来预测，从而确定天然气加气站的数量，其研究具有前瞻性和科学性。

单娴通过对CNG加气站分类及特点、加气站选址的原则、加气站选址的影响因素进行整合分析，完成了基于灰色评价加气站选址的评价方法，她提出加气站选址应根据层次分析法的评价指标体系，合理运用灰色评价理论，构建模型进行科学选址。

张宁等从环境保护的角度出发，通过研究天然气加气站运行期产生的污染物，分析了天然气加气站运行期间对环境产生的主要影响，全面探讨了天然气加气站选址时应注意的环境问题，对于优化天然气加气站布局，改善环境具有重要意义。

周春通过对规范的比较和LNG与LPG的特性比较的研究，确定了在LNG加气站的设计时应使用的设计规范。

朱晓海，霍妞敏按照灰色系统预测方法，建立了灰色系统预测数学模型，并对四川的天然气汽车和加气站进行预测研究。

1.3论文的主要研究内容

(1)根据现阶段有关能源消耗和环境污染问题，分析并提出发展天然气汽车对未来发展的意义，分析目前天然气加气站存在的问题，在生态文明建设的大背景下，对城市天然气加气站规划选址决策进行研究，在理论上和实际工作中具有重要意义。

(2)查阅国内外天然气汽车加气站选址相关论文、专著、期刊等资料，调查武汉市黄陂区气候特征，人口密度，经济水平以及有关天然气推行政策，建立天然气汽车保有量预测模型，初步确定加气站的数量。

(3)对初步确定的天然气加气站规模数量，构建科学的理论模型。

(4)根据上述理论模型，结合黄陂区的城市发展及交通规划，预测黄陂区天然气加气站的需求量及规划布局方案，并选取一具体实例进行分析研究。

(5)最后，对远期城市天然气加气站的规划选址进行预测，并提出一些具体建议新的思路，总结本文的研究工作。

第2章武汉市黄陂区天然气汽车的环境分析

2.1我国天然气汽车的发展状况及其优势

在国际舞台上，天然气需求、产量和储量评估预计未来几十年将持续增长。根据EIA在其2011年国际能源展望中提供的全球预测，到2035年，天然气消费每年平均增长1.6％。用于产生这些预测的模型基于宏观经济假设，并服从经济合作与发展组织成员国（经合组织）和非成员国（非经合组织）。经合组织国家分为三个小组：经合组织美洲（美国，加拿大和墨西哥/智利），经合组织欧洲和经合组织亚洲（日本，韩国和澳大利亚/新西兰）。非经合组织国家分为五个区域小组：非经合组织欧洲和欧亚大陆（包括俄罗斯）;非OECD亚洲（包括中国和印度）;中东;非洲;和中南美洲（其中包括巴西）。图2显示了经合组织和非经合组织成员的天然气消费量的全球预测。结果表明，天然气消费增长主要集中在非经合组织国家，占全球天然气消费总量的76％。

天然气被认为是未来的重要能源，其丰富的资源与环境的适配性以及多种应用相结合，意味着天然气将在许多国家满足能源需求方面，继续发挥越来越重要的作用。虽然短期因素可能对天然气的需求产生显著影响，但长期需求因素反映了未来天然气使用的基本趋势。

我国天然气汽车保有量近年来不断增长,正是处于茁壮成长的时期，再加上现在国家对新能源汽车的补贴支持，使得天然气汽车这种低能耗、环保的项目得到了极大的帮助，我国也掌握了天然气汽车的核心技术，天然气汽车代替传统汽车指日以待。