張守淳

受全球氣候變化影響，作為清潔、環(huán)保、便于運(yùn)輸和使用非常廣泛的新興能源——LNG（液化天然氣）越來越備受世界各國人民所推崇。而在LNG 能源工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中走在前列的歐美國家，早已在該領(lǐng)域形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

LNG產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生的歷史淵源

相比我國，歐美國家開發(fā)和利用LNG的歷史早了近一個(gè)世紀(jì)，日本進(jìn)口LNG也比我國早45年。而LNG產(chǎn)生的時(shí)間更是有百年之久。1914年，美國的戈弗雷·卡波特獲得美國第一個(gè)天然氣液化處理和海運(yùn)技術(shù)相關(guān)的專利。這一專利的獲得，標(biāo)志著人類開始真正意義上生產(chǎn)和使用LNG。隨著LNG 技術(shù)的發(fā)展，1917年，世界首個(gè)液化天然氣生產(chǎn)工廠在美國西弗吉尼亞建立。根據(jù)LNG使用的要求，1939年，世界首個(gè)具有商業(yè)用途的LNG 調(diào)峰站在美國的西弗吉尼亞建立。

英國人率先在交通工具動(dòng)力方面使用了LNG。1942年，倫敦一輛載重量三噸重的大貨車和一批單層公交汽車通過改裝，能夠使用液化甲烷作為驅(qū)動(dòng)能源。1954 年，法國煤氣公司經(jīng)過多次試驗(yàn)證明了使用船舶或管道從阿爾及利亞運(yùn)輸天然氣到法國的可行性。同年，美國大陸石油公司（Continental Oil）與Union Stockyard and Transit公司合資成立了Constock Liquid Methane公司，旨在研究和探索發(fā)展適合遠(yuǎn)洋運(yùn)輸液化氣需要的船舶。

1955年，荷蘭與英國合資成立的殼牌公司也開始進(jìn)行船舶運(yùn)輸LNG項(xiàng)目的研究。在經(jīng)過大量研究試驗(yàn)工作后，終于在1959年，由散貨船改裝的世界首艘LNG運(yùn)輸船“甲烷先鋒”號(hào)，從美國的路易斯安娜州查爾斯湖運(yùn)送5000立方米LNG，橫渡大西洋成功抵達(dá)英國的坎威島。1964年9月，世界第一家LNG生產(chǎn)廠在阿爾及利亞建成并投產(chǎn)，隨后向英國出口了第一批12000噸LNG，標(biāo)志著國際LNG 貿(mào)易往來的正式開始。1967 年， 美國National Fire ProtectionAssociation 頒布了世界首個(gè)LNG生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)）NFPA 59A），至今仍在國際上執(zhí)行。

1980 年，美國政府和殼牌公司合作開始進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)研究，并頒布了一系列的LNG安全規(guī)定。1984 年，世界最大的LNG 進(jìn)口國——日本進(jìn)口的LNG占世界總產(chǎn)量的72%，其中，進(jìn)口總量的75%用于發(fā)電。

近年來，全球LNG工業(yè)和貿(mào)易發(fā)展迅猛。2013年，全球LNG出口總量約2.42 億噸。2015年，世界各國投產(chǎn)的 LNG裝置已達(dá)160多套，全球LNG出口總量已超過46.18×106t/a。目前，美國的LNG出口量增長最快，并計(jì)劃在2016年成為LNG凈出口國，在2025年成為管道天然氣凈出口國，在2021年成為天然氣凈出口國。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

在生態(tài)環(huán)境污染日益嚴(yán)重的形勢面前，為優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，改善大氣環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，世界各國人們選擇了天然氣這種清潔、高效的生態(tài)型優(yōu)質(zhì)能源和燃料。如今，無論是工業(yè)還是民用，都對(duì)天然氣產(chǎn)生了越來越大的依賴性。LNG 是天然氣的液態(tài)形式，在某些情況下，LNG 比氣態(tài)天然氣具有更多的優(yōu)點(diǎn)、更廣泛的用途。

工業(yè)用LNG

用于發(fā)電是目前LNG 的最主要工業(yè)用途。在發(fā)電過程中，天然氣的熱能利用率可達(dá)55%，高于燃油和煤。對(duì)調(diào)峰電廠而言，天然氣取代燃油的優(yōu)勢非常明顯。日本一直是世界上LNG進(jìn)口最多的國家，其LNG進(jìn)口量的75% 以上用于發(fā)電，20%～23%用作城市煤氣。韓國也是LNG進(jìn)口大國，用于電力工業(yè)發(fā)電所消費(fèi)的LNG超過該國LNG進(jìn)口總量的50%以上。

世界上已建有許多以天然氣或LNG為燃料的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電站。根據(jù)美國的一項(xiàng)規(guī)劃，1999至2020年，計(jì)劃新增發(fā)電量中約有90% 是應(yīng)用天然氣發(fā)電。在此期間，美國天然氣發(fā)電量的比重要達(dá)到33%。20世紀(jì)80年代興起的聯(lián)合循環(huán)電站，發(fā)電量以燃?xì)廨啓C(jī)為主（約占總電量的2/3），電站純效率已達(dá)50%以上，而常規(guī)的燃煤蒸汽輪機(jī)電站效率只有30%～35%。燃?xì)廨啓C(jī)電站和聯(lián)合循環(huán)電站不僅效率高，而且機(jī)動(dòng)性好，從機(jī)組起動(dòng)到滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間短，既可作基本負(fù)荷運(yùn)行，也能作調(diào)峰運(yùn)行。此外，聯(lián)合循環(huán)電站污染小、可靠性高。

一些能源消耗很大的企業(yè)往往距離城市或天然氣管道很遠(yuǎn)，或者根本得不到管道輸送的天然氣，這種情況下LNG的優(yōu)勢更明顯。最典型的是陶瓷廠，使用LNG可以使產(chǎn)品檔次提高，成本下降。用在玻璃、陶瓷制造業(yè)和石油化工及建材業(yè)（無堿玻璃布），可極大地提高產(chǎn)品的質(zhì)量或降低成本。由于燃料或原料的改變，LNG的使用已成為相關(guān)企業(yè)新的效益增長點(diǎn)。

中小城鎮(zhèn)生活用LNG

近年來，LNG作為清潔能源備受關(guān)注，中小城鎮(zhèn)居民更希望能用潔凈的能源，天然氣燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳和氮氧化合物僅為煤的50%和20%，污染為液化石油氣的1/4，煤的1/800。由于管道鋪設(shè)投資費(fèi)用大，LNG氣化站具有比管道輸氣更好的經(jīng)濟(jì)性，在中小城鎮(zhèn)可采用LNG氣化站作為氣源供居民使用，此外還可用于商業(yè)，事業(yè)單位的生活以及用戶的采暖等。

LNG作為調(diào)峰的備用氣源

作為管道天然氣的調(diào)峰氣源，可對(duì)民用燃料系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)峰，保證城市安全、平穩(wěn)供氣。美國、英國、德國、荷蘭和法國等國家，將LNG調(diào)峰型裝置廣泛用于天然氣輸配系統(tǒng)中，對(duì)民用和工業(yè)用氣的波動(dòng)性，特別是對(duì)冬季用氣的急劇增加起調(diào)峰作用。汽車用LNG燃料LNG作為可持續(xù)發(fā)展的清潔能源，具有明顯的環(huán)境效益及社會(huì)效益，以LNG取代燃油后可減少90% 的二氧化硫排放和80% 的氮氧化物排放，環(huán)境保護(hù)效益十分明顯，是汽車的優(yōu)質(zhì)代用燃料?？梢灶A(yù)見，城市在汽車燃料方面逐步使用LNG或天然氣代替燃油，必將大幅度減少空氣污染和霧霾的天氣。endprint

近年來，LNG作為汽車動(dòng)力燃料已被世界上許多國家重視和推廣。俄羅斯在LNG用于汽車運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、水上運(yùn)輸和空中運(yùn)輸方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。英國的運(yùn)輸公司大部分采用LNG為車用燃料，并且依據(jù)天然氣的儲(chǔ)存方式不同，把天然氣汽車大致分為了CNGV“壓縮天然氣汽車”、LNGV“液化天然氣汽車”和ANGV“吸附天然氣汽車”。

儲(chǔ)運(yùn)完整便捷

深埋地下的天然氣（包括頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)天然氣），通過生產(chǎn)井被抽取后送入液化廠，經(jīng)過降溫等工藝的處理，成為液態(tài)的天然氣。此時(shí)，其體積被大幅度的縮小，只約占之前同量氣態(tài)天然氣體積的六百分之一，更適合遠(yuǎn)途運(yùn)輸。液化后的天然氣被裝上LNG運(yùn)輸船，駛向彼岸的LNG接收站卸貨。如當(dāng)?shù)赜刑烊粴夤艿?，則可通過氣化裝置將LNG再次氣化后，進(jìn)入管道運(yùn)輸。更多的則是依靠槽車等運(yùn)輸工具，直接將LNG分銷到內(nèi)陸市場。

LNG儲(chǔ)存

LNG 儲(chǔ)存是LNG 產(chǎn)業(yè)鏈中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。LNG 儲(chǔ)罐是存儲(chǔ)LNG的容器，縱觀LNG 儲(chǔ)罐的發(fā)展歷程可以看出，儲(chǔ)罐大型化是必然趨勢，其具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：儲(chǔ)罐越大，越節(jié)省鋼材，節(jié)省投資；布局緊湊，占地面積小；便于操作管理，一臺(tái)大設(shè)備比幾臺(tái)小設(shè)備在檢測、維修和管理等方面都比較方便。因此，大型常壓LNG 儲(chǔ)罐將會(huì)成為LNG 儲(chǔ)罐的發(fā)展趨勢。

LNG 儲(chǔ)罐的大型化要適度，即需要經(jīng)濟(jì)規(guī)模的大型化，這有利于LNG的統(tǒng)一管理，從而可使LNG的利用更加安全、合理。LNG 低溫儲(chǔ)罐的常壓化可使LNG儲(chǔ)罐在建造過程中節(jié)省更多的人力、物力，降低了其在LNG 使用過程中的危險(xiǎn)。

由此可見，綜合考慮各方面因素，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)LNG 低溫儲(chǔ)罐的研究對(duì)推動(dòng)液化天然氣工業(yè)的發(fā)展，解決日益惡化的環(huán)境問題和應(yīng)對(duì)能源危機(jī)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，大型常壓儲(chǔ)罐是大勢所趨。而國外的液化裝置規(guī)模大、工藝復(fù)雜、設(shè)備多、投資高，基本都采用階式制冷和混合冷劑制冷工藝，這兩種類型的裝置都在運(yùn)行之中。而新投產(chǎn)設(shè)計(jì)的主要采用混合冷劑制冷工藝，研究的主要目的在于降低液化能耗。制冷工藝從階式制冷改進(jìn)到混合冷劑制冷循環(huán)。CⅡ-2 新工藝既具有純組分循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，如簡單、無相分離和易于控制，又有混合冷劑制冷循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，如天然氣和制冷劑的制冷溫位配合較好、功效高、設(shè)備少等優(yōu)點(diǎn)。

法國Axens公司與法國石油研究所（IFP）合作，共同開發(fā)的一種先進(jìn)的天然氣液化新工藝——Liquefin使得LNG生產(chǎn)首次實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，該工藝為LNG大規(guī)模的推向市場、實(shí)現(xiàn)商品化奠定了基礎(chǔ)。該工藝可比之前的生產(chǎn)工藝提高生產(chǎn)能力15%～20%，降低生產(chǎn)成本約25%；每單元液化裝置產(chǎn)量可達(dá)600×104t/y以上；生產(chǎn)LNG的費(fèi)用每噸可降低約25%。該工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是使用了翅片式換熱器和熱力學(xué)優(yōu)化后的工藝，可建設(shè)超大容量的液化裝置。Axens公司已向美國、歐洲、亞洲等地區(qū)大力推廣該工藝。Axens公司和IFP研究所開發(fā)的Liquefin工藝已得到世界同行的廣泛認(rèn)可，該工藝獲得了美國化學(xué)工程師學(xué)會(huì)（IChemE）授予的“工程優(yōu)秀獎(jiǎng)”。

美國德克薩斯大學(xué)工程實(shí)驗(yàn)站，開發(fā)了一種新型天然氣液化的技術(shù)——GTL技術(shù)，并已申請專利。該技術(shù)比目前開發(fā)的GTL 技術(shù)更適用于小規(guī)模裝置，可加工30.5×104立方米/天的天然氣。該實(shí)驗(yàn)站的GTL 已許可給合成燃料（Synfuels）公司，該公司在A&M大學(xué)校園附近安裝了一套GTL中試裝置，新工藝比現(xiàn)有技術(shù)更加簡單，不需要合成氣，除發(fā)電需要之外，不需要使用氧氣。其經(jīng)濟(jì)性、規(guī)模和生產(chǎn)方面都優(yōu)于普通的GTL工藝。

LNG運(yùn)輸

天然氣經(jīng)凈化處理（ 脫除CO2、硫化物、重?zé)N、水等雜質(zhì)）后，在常壓下深冷至-162℃，由氣態(tài)變成液態(tài)，稱為液化天然氣，液化天然氣的體積約為相同質(zhì)量的天然氣體積的1/620，重量約為同體積水的45%左右。

LNG是目前世界上發(fā)展最快的燃料之一，面對(duì)不斷增長的龐大需求量，LNG 的運(yùn)輸直接影響著天然氣供應(yīng)和消費(fèi)的經(jīng)濟(jì)性，因此，如何安全、經(jīng)濟(jì)地將LNG 運(yùn)輸?shù)礁鞯爻闪诵袠I(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。1964 年，“甲烷先鋒”號(hào)和“MethaneProgress”號(hào)在阿爾及利亞和英國的坎威島之間運(yùn)營，航次超過900次，總運(yùn)輸量達(dá)到22000立方米。隨后，在阿爾及利亞和Leltayve（法）、阿拉斯加和日本、利比亞與西班牙以及文萊和日本之間都開始了LNG船運(yùn)輸。從此，LNG船作為天然氣海上運(yùn)輸?shù)妮d體，隨著LNG海運(yùn)貿(mào)易的蓬勃發(fā)展而發(fā)展起來。

2014 年底，全球共有376 艘LNG運(yùn)輸船。截止到2015 年上半年，全球已有20多支LNG輸船隊(duì)，BP、殼牌、雪佛龍、BG、馬來西亞國家石油公司等國際油氣公司以及日本川崎汽船、商船三井等公司都有屬于自己的LNG 運(yùn)輸船隊(duì)。

發(fā)展前景廣闊

根據(jù)國際液化天然氣進(jìn)口國集團(tuán)（GIIGNL）、國際天然氣聯(lián)盟（IGU）和伍德麥肯茲等機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2013 年全球LNG貿(mào)易供應(yīng)量為2.42億噸。2013 年底，共有17 個(gè)國家出口LNG 資源，卡塔爾，馬來西亞和澳大利亞為出口量最多的3個(gè)國家，也門、馬來西亞和澳大利亞的出口增速較快。加拿大、澳大利亞和美國將在未來領(lǐng)導(dǎo)LNG 出口貿(mào)易的擴(kuò)張。到2019年，50%的LNG新增出口量將來自于澳大利亞；同時(shí)，北美將提供世界LNG出口量的8%。

2013 年底，共有29個(gè)國家進(jìn)口LNG 資源。其中，亞太作為全球最活躍的市場，進(jìn)口量占總量的61%。日本是2013年進(jìn)口LNG 最多的國家。歐洲是LNG進(jìn)口第二大地區(qū)，占總交易量的14%。中國和印度的LNG進(jìn)口量同歐洲接近，約為13%。這些地區(qū)共計(jì)進(jìn)口了全球88% 的LNG資源。LNG歷來是一種細(xì)分市場產(chǎn)品，它的消費(fèi)量目前正在以每年10% 的速度增長，而相比之下，管道煤氣的年增速僅為2%。LNG 是全球增長最迅速的能源市場之一。

根據(jù)預(yù)測，2015年將有三個(gè)方面的原因?qū)е翷NG 市場需求持續(xù)低迷：一是全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇乏力將繼續(xù)影響LNG 市場需求；二是俄羅斯與中國已簽訂的東線天然氣供氣協(xié)議，以及可能簽署的西線供氣協(xié)議將降低亞太地區(qū)LNG需求增長；三是低油價(jià)下，部分日本電廠將繼續(xù)使用燃油替代LNG，造成日本對(duì)于國外LNG 需求量的減少。

2015年至2019 年間，全球?qū)NG產(chǎn)業(yè)的熱情將持續(xù)上升，投資總量要比過去5年增加90%以上，預(yù)計(jì)將接近2590 億美元。2015年至2019年間，全球?qū)NG 進(jìn)口項(xiàng)目的投資總額將在過去5年的基礎(chǔ)上暴漲112%，接近660億美元，年增長率大約維持在7%。其中，亞洲將成為LNG最主要的進(jìn)口地區(qū)。endprint