劉春明， 吳謀亮， 李 娟， 陳錦芳， 蔡 磊

(1.佛山市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司，廣東佛山528000；2.華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖北武漢430074)

1 概述

隨著國(guó)家環(huán)保政策趨嚴(yán)，“煤改氣”進(jìn)程加快實(shí)施，2017年冬天全國(guó)較大范圍出現(xiàn)了氣荒現(xiàn)象，暴露了我國(guó)天然氣儲(chǔ)備調(diào)峰能力不足、儲(chǔ)備設(shè)施建設(shè)相對(duì)滯后的短板[1-3]。為此，國(guó)家制定并出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)各類主體在沿海、內(nèi)河建設(shè)天然氣儲(chǔ)備設(shè)施，國(guó)家和地方政府鼓勵(lì)各類投資主體通過(guò)參與LNG接收站、儲(chǔ)氣調(diào)峰庫(kù)等儲(chǔ)氣設(shè)施建設(shè)來(lái)履行儲(chǔ)氣責(zé)任[4]。

然而，LNG接收站的建設(shè)審批涉及到航道通行、海事監(jiān)管、岸線批準(zhǔn)及國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)等眾多相關(guān)部門，常規(guī)城市燃?xì)馄髽I(yè)獲取相關(guān)獲批路徑難度大。同時(shí)，LNG接收站的建設(shè)費(fèi)用高，下游燃?xì)馄髽I(yè)承受能力有限[5-8]。

城市燃?xì)馄髽I(yè)為了完成儲(chǔ)氣任務(wù)，行業(yè)專家、相關(guān)燃?xì)馄髽I(yè)正在積極創(chuàng)新LNG經(jīng)營(yíng)模式。本文對(duì)在沿海建設(shè)LNG儲(chǔ)罐、在內(nèi)河建設(shè)LNG接收站項(xiàng)目，通過(guò)管輸、槽車和船運(yùn)運(yùn)輸方式配送至下游市場(chǎng)的投資經(jīng)營(yíng)模式進(jìn)行了研究分析，并進(jìn)行了相關(guān)方案的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，以期能為城鎮(zhèn)燃?xì)馄髽I(yè)對(duì)LNG接收站的投資、運(yùn)營(yíng)提供一些參考。

2 投資運(yùn)營(yíng)方案模型

2.1 LNG投資運(yùn)營(yíng)方案模型流程

LNG投資運(yùn)營(yíng)方案模型流程及費(fèi)用模塊見(jiàn)圖1。首先于LNG國(guó)際市場(chǎng)采購(gòu)LNG，并通過(guò)大型LNG船舶運(yùn)輸至沿海接收站，然后通過(guò)沿海卸船碼頭將LNG卸載至沿海接收站儲(chǔ)罐；最后在沿海接收站氣化后，通過(guò)國(guó)家/省管網(wǎng)運(yùn)輸至下游管網(wǎng)，或者利用LNG槽車和內(nèi)河LNG船舶運(yùn)輸至內(nèi)河儲(chǔ)配站，再氣化后進(jìn)入下游管網(wǎng)[9-13]。

2.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

根據(jù)LNG輸配環(huán)節(jié)，可將方案模型的費(fèi)用模塊

圖1 LNG投資運(yùn)營(yíng)方案模型流程及費(fèi)用模塊

化處理，費(fèi)用模塊分布見(jiàn)圖1(本文所提及的m3均為壓力為101.325 kPa，溫度為20 ℃的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積的單位)，費(fèi)用模塊代碼對(duì)應(yīng)費(fèi)用模塊名稱見(jiàn)表1。

表1 費(fèi)用模塊代碼對(duì)應(yīng)費(fèi)用模塊名稱

① 總運(yùn)行加工費(fèi)用

可將沿海LNG接收站的經(jīng)營(yíng)成本(即總運(yùn)行加工費(fèi)用)基本分為接收費(fèi)用、儲(chǔ)存費(fèi)用和氣化加工費(fèi)用3個(gè)模塊。

據(jù)廣東某城市燃?xì)馄髽I(yè)與沿海接收站的合作經(jīng)驗(yàn)，將海關(guān)、引航等費(fèi)用，統(tǒng)一歸列為接收費(fèi)用，約占沿海LNG接收站的總運(yùn)行加工費(fèi)用的15%；氣化加工費(fèi)用和儲(chǔ)存費(fèi)用分別占35%和50%。

Fa=0.15F

(1)

Fb0=0.5F

(2)

Fc=0.35F

(3)

式中Fa——接收費(fèi)用，元/m3

F——沿海LNG接收站的總運(yùn)行加工費(fèi)用，取0.3 元/m3

Fb0——儲(chǔ)存費(fèi)用，元/m3

Fc——?dú)饣庸べM(fèi)用，元/m3

據(jù)悉，北方某燃?xì)馄髽I(yè)與某沿海LNG接收站合作，單獨(dú)出資建設(shè)了沿海接收站儲(chǔ)罐，該方式下的儲(chǔ)存費(fèi)用將轉(zhuǎn)變?yōu)檠睾?chǔ)罐固定投資費(fèi)用。計(jì)算方式如下：

q=q1+q2+q3

(5)

式中Fb——沿海儲(chǔ)罐固定投資費(fèi)用，元/m3

G1——沿海儲(chǔ)罐造價(jià)，元

r——在貸款利率為5%的情況下，20 a的貸款利息與本金的比值，取0.584

n——測(cè)算周期，a，本文取20 a

q——沿海儲(chǔ)罐的年周轉(zhuǎn)量，t/a,取200×104t/a

γ——LNG氣化率，m3/t,取1 400 m3/t

q1——管輸量，t/a,取110×104t/a

q2——LNG槽車運(yùn)輸量，t/a,取40×104t/a

q3——內(nèi)河小型LNG船運(yùn)輸量，t/a,取50×104t/a

沿海儲(chǔ)罐造價(jià)以建設(shè)2個(gè)16×104m3儲(chǔ)罐為例，總造價(jià)約15×108元。

② 管輸費(fèi)用

廣東省管網(wǎng)的管輸費(fèi)用為0.2元/m3。通過(guò)中緬線、西氣東輸?shù)瓤缡」芫€輸送天然氣的管輸費(fèi)用可參照式(6)計(jì)算：

Fd=0.396 1×10-3d1+0.410 9×10-3d2+

0.2α

(6)

式中Fd——管輸費(fèi)用，元/m3

d1——中貴線或廣南支干線的運(yùn)輸距離，km

d2——中緬線的運(yùn)輸距離，km

α——省管網(wǎng)系數(shù)

0.396 1×10-3、0.410 9×10-3為天然氣的管輸價(jià)格，單位為元/(m3·km)。當(dāng)跨省管線通過(guò)省管網(wǎng)時(shí)，省管網(wǎng)系數(shù)取值為1.0，不通過(guò)省管網(wǎng)時(shí)，省管網(wǎng)系數(shù)取值為0。

③ 槽車運(yùn)輸費(fèi)用

2018年12月，華南區(qū)域LNG槽車運(yùn)輸價(jià)格見(jiàn)表2。運(yùn)輸距離為100 km以下時(shí)，最低費(fèi)用為180 元/t，最高費(fèi)用為260 元/t。

表2 華南區(qū)域LNG槽車運(yùn)輸價(jià)格

槽車運(yùn)輸費(fèi)用可用下式表示：

式中Fe——槽車運(yùn)輸費(fèi)用，元/m3

ds——槽車運(yùn)輸距離，km

T——運(yùn)輸價(jià)格，元/(t·km)

④ 內(nèi)河小型LNG船固定投資費(fèi)用

內(nèi)河小型LNG船固定投資費(fèi)用可參照沿海儲(chǔ)罐固定投資費(fèi)用的模式計(jì)算，如下：

式中Ff——內(nèi)河小型LNG船固定投資費(fèi)用，元/m3

G2——內(nèi)河小型LNG船造價(jià)，元

內(nèi)河小型LNG船造價(jià)以購(gòu)買1艘1×104m3小型LNG運(yùn)輸船為例，造價(jià)約3.5×108元。

⑤ LNG船運(yùn)營(yíng)費(fèi)用

LNG船運(yùn)營(yíng)費(fèi)用包含人員工資、管理費(fèi)用、燃料費(fèi)用、保險(xiǎn)以及裝船、卸船及其他相關(guān)費(fèi)用。目前國(guó)內(nèi)小型LNG船舶數(shù)量較少，本文以2015年5月投運(yùn)的“海洋石油301”相關(guān)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)為參照，可采用下式進(jìn)行測(cè)算：

式中Fg——LNG船運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，元/m3

dg——船運(yùn)距離，km

⑥ 碼頭固定投資費(fèi)用和內(nèi)河儲(chǔ)備項(xiàng)目固定投資費(fèi)用

碼頭固定投資費(fèi)用和內(nèi)河儲(chǔ)備項(xiàng)目固定投資費(fèi)用的攤銷也均可參照沿海儲(chǔ)罐固定投資費(fèi)用的模式計(jì)算：

式中Fh——碼頭固定投資費(fèi)用，元/m3

G3——內(nèi)河碼頭造價(jià)，元

Fi——內(nèi)河儲(chǔ)備項(xiàng)目固定投資費(fèi)用，元/m3

G4——內(nèi)河儲(chǔ)備項(xiàng)目造價(jià)，元

內(nèi)河碼頭造價(jià)，以接卸1×104m3小型LNG運(yùn)輸船的碼頭為例，造價(jià)約2×108元。內(nèi)河儲(chǔ)備項(xiàng)目造價(jià)，以建設(shè)2座3×104m3LNG儲(chǔ)罐為例，造價(jià)約6×108元。

⑦ 內(nèi)河氣化加工費(fèi)用

內(nèi)河氣化加工費(fèi)用主要為氣化部分的運(yùn)行管理費(fèi)用。根據(jù)廣東地區(qū)現(xiàn)有類似項(xiàng)目的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)河氣化加工費(fèi)用約為0.06 元/m3。

3 經(jīng)濟(jì)性測(cè)算案例

① 模型方案經(jīng)濟(jì)性測(cè)算

以上述模型為依據(jù)，以某沿海LNG接收站為合作對(duì)象，沿海建設(shè)2個(gè)16×104m3LNG儲(chǔ)罐，并通過(guò)槽車、管輸及小型LNG運(yùn)輸船的方式運(yùn)送至下游地區(qū)的內(nèi)河儲(chǔ)配站，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)測(cè)算案例分析。管道運(yùn)輸考慮主要經(jīng)中緬線、廣南支干線，距離分別為200 km和550 km；不考慮省管網(wǎng)運(yùn)輸費(fèi)用。槽車運(yùn)輸距離為550 km，運(yùn)輸價(jià)格取槽車運(yùn)輸?shù)淖罡哔M(fèi)用和最低費(fèi)用算術(shù)平均值。小型LNG船舶的運(yùn)輸距離同樣按550 km考慮。其他參數(shù)見(jiàn)前文，費(fèi)用模塊數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

a.管輸至下游地區(qū)的均攤成本，應(yīng)包含F(xiàn)a、Fb、Fc、Fd,則管輸方式的均攤成本為0.497 元/m3。

b.槽車運(yùn)輸至下游地區(qū)的均攤成本，應(yīng)包含F(xiàn)a、Fb、Fe、Fi、Fj，則槽車運(yùn)輸方式的均攤成本為0.440 元/m3。

表3 費(fèi)用模塊數(shù)據(jù)

c.小型LNG運(yùn)輸船至下游市場(chǎng)的均攤成本，應(yīng)包含F(xiàn)a、Fb、Ff、Fg、Fh、Fi、Fj，則船運(yùn)方式的均攤成本為0.344 元/m3。

投資經(jīng)營(yíng)模型均攤總成本為：

式中Sz——投資經(jīng)營(yíng)模型均攤總成本，元/m3

S1——管輸至下游地區(qū)均攤成本，元/m3

S2——槽車運(yùn)輸至下游地區(qū)均攤成本，元/m3

S3——小型LNG運(yùn)輸船至下游市場(chǎng)均攤成本，元/m3

則本方案的均攤總成本為0.447 元/m3。

② 傳統(tǒng)方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

當(dāng)前城市燃?xì)獾腖NG經(jīng)營(yíng)方式主要是直接于沿海接收站進(jìn)行LNG采購(gòu)，并利用接收站既有的氣化加工、裝車設(shè)施，通過(guò)管網(wǎng)或槽車和槽船轉(zhuǎn)運(yùn)至下游市場(chǎng)。該傳統(tǒng)方案相比上述模型，主要有以下兩個(gè)模塊發(fā)生變化：

a.沿海儲(chǔ)罐固定投資費(fèi)用Fb將轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)存費(fèi)用Fb0，取值為0.15元/m3；

b.城市燃?xì)庥诮邮照静少?gòu)LNG的價(jià)格與國(guó)際LNG的DES(液化天然氣到岸價(jià))價(jià)格存在一定的差價(jià)，根據(jù)2018年中海油LNG接收站窗口期對(duì)外開放的模式，這部分價(jià)格可以分為沿海LNG接收站的總運(yùn)行加工費(fèi)用F和窗口期費(fèi)用Fv兩部分，其中窗口期費(fèi)用根據(jù)中海油的拍賣成交價(jià)格，取值為0.265 元/m3；

綜上，該傳統(tǒng)方案的均攤總成本為：

式中S——傳統(tǒng)方案的均攤總成本，元/m3

Fv——窗口期費(fèi)用，元/m3

Fj——內(nèi)河氣化加工費(fèi)用，元/m3

計(jì)算得出對(duì)應(yīng)的均攤總成本為0.82 元/m3。

③ 結(jié)果分析

a.在上述案例中，管輸方式的均攤成本為0.497 元/m3；槽車運(yùn)輸方式的均攤成本為0.440 元/m3；內(nèi)河小型LNG船舶運(yùn)輸方式的均攤成本為0.344 元/m3；因此，內(nèi)河小型LNG船舶運(yùn)輸方式更具有經(jīng)濟(jì)性；

b.本文所采用的經(jīng)營(yíng)方案的均攤總成本為0.447 元/m3，相比于傳統(tǒng)方案的0.82 元/m3更低；

c.本文采用的投資經(jīng)營(yíng)模型，可以避開窗口期費(fèi)用(0.265元/m3)及部分沿海LNG接收站的總運(yùn)行加工費(fèi)用，LNG經(jīng)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性有大幅度提升。

4 敏感因素分析

上述分析結(jié)果顯示，由于運(yùn)輸距離和運(yùn)輸量的不同，船運(yùn)和槽車運(yùn)輸方式的經(jīng)濟(jì)性有較大的變化，為了更清晰地了解兩種運(yùn)輸方式的經(jīng)濟(jì)性關(guān)系，進(jìn)行以下的分析。

① 周轉(zhuǎn)量的影響

在保持沿海儲(chǔ)罐的年周轉(zhuǎn)量不變的情況下，LNG槽車運(yùn)輸量主要影響內(nèi)河儲(chǔ)備項(xiàng)目固定投資費(fèi)用；而內(nèi)河小型LNG船運(yùn)輸量則主要影響內(nèi)河小型LNG船固定投資費(fèi)用、碼頭固定投資費(fèi)用及內(nèi)河儲(chǔ)備項(xiàng)目固定投資費(fèi)用。

a.槽車運(yùn)輸均攤成本：

b.船運(yùn)均攤成本：

式中S2，zz——考慮周轉(zhuǎn)量的影響時(shí)，槽車運(yùn)輸均攤成本，元/m3

S3，zz——考慮周轉(zhuǎn)量的影響時(shí)，船運(yùn)均攤成本，元/m3

在LNG槽車和小型LNG船舶運(yùn)輸距離均為550 km的情況下：

當(dāng)內(nèi)河小型LNG船舶周轉(zhuǎn)量為19.57×104t/a時(shí)，兩種運(yùn)輸方式經(jīng)濟(jì)性相同；

當(dāng)內(nèi)河小型LNG船舶周轉(zhuǎn)量小于19.57×104t/a時(shí)，槽車運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性優(yōu)于船運(yùn)；反之，船運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于槽車運(yùn)輸。

② 運(yùn)輸距離的影響

在沿海儲(chǔ)罐的年周轉(zhuǎn)量不變的情況下，運(yùn)輸費(fèi)用主要與運(yùn)輸距離相關(guān)；LNG槽車運(yùn)輸量取值為40×104t/a，內(nèi)河小型LNG船運(yùn)輸量取值為50×104t/a。

a.槽車運(yùn)輸均攤成本

根據(jù)2018年12月華南區(qū)域槽車運(yùn)費(fèi)情況，可以得到槽車運(yùn)輸方式的均攤成本測(cè)算公式如下：

b.船運(yùn)均攤成本

根據(jù)上述經(jīng)濟(jì)測(cè)算模型，船運(yùn)方式的均攤成本可以用下列公式計(jì)算：

S3，ys= 0.311 9+

式中S2，ys——考慮運(yùn)輸距離的影響時(shí)，槽車運(yùn)輸均攤成本，元/m3

S3，ys——考慮運(yùn)輸距離的影響時(shí)，船運(yùn)均攤成本，元/m3

LNG小型船舶運(yùn)輸方式和槽車運(yùn)輸方式的均攤總成本曲線見(jiàn)圖2。小型LNG船舶運(yùn)輸方式的均攤總成本與LNG槽車運(yùn)輸?shù)母叩蛢r(jià)均攤總成本區(qū)間存在2個(gè)交叉區(qū)域。在不同的運(yùn)輸距離情況下，兩者的經(jīng)濟(jì)性各有優(yōu)劣。

圖2 運(yùn)輸方式均攤總成本

a.當(dāng)0 km

b.當(dāng)100 km

c.當(dāng)d>252 km時(shí)，船舶運(yùn)輸均攤總成本均低于槽車低價(jià)均攤總成本；

d.當(dāng)d=100 km，或d=188 km時(shí)，船舶運(yùn)輸均攤總成本與槽車高價(jià)均攤總成本相等；

e.當(dāng)d=252 km時(shí)，船舶運(yùn)輸均攤總成本與槽車低價(jià)均攤總成本相等。

5 結(jié)論

① 探討了與現(xiàn)有沿海LNG接收站合作建設(shè)儲(chǔ)罐，通過(guò)管輸、槽車及小型LNG船舶分銷的投資運(yùn)營(yíng)方案，并與傳統(tǒng)的LNG經(jīng)營(yíng)模式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，并對(duì)LNG槽車運(yùn)輸及小型LNG船舶運(yùn)輸方式的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了對(duì)比分析。

② 在選定的運(yùn)輸距離及建設(shè)規(guī)模條件下，提出的LNG投資運(yùn)營(yíng)方案均攤總成本為0.447 元/m3，而傳統(tǒng)LNG經(jīng)營(yíng)模式的均攤總成本為0.82 元/m3；自行建設(shè)沿海LNG儲(chǔ)罐等設(shè)施可以規(guī)避窗口期費(fèi)用及部分費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)性有較大提高。

③ 在LNG槽車和小型LNG船舶運(yùn)輸距離均為550 km的情況下：當(dāng)小型LNG船舶周轉(zhuǎn)量為19.57×104t/a時(shí)，兩種運(yùn)輸方式經(jīng)濟(jì)性相同；當(dāng)運(yùn)輸量小于19.57×104t/a時(shí)，槽車運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性優(yōu)于船運(yùn)。

④ 在沿海儲(chǔ)罐的年周轉(zhuǎn)量為200×104t/a，LNG槽車運(yùn)輸量為40×104t/a，內(nèi)河小型LNG船運(yùn)輸量為50×104t/a的情況下，當(dāng)運(yùn)輸距離大于252 km時(shí)，小型LNG船舶運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性具有顯著的優(yōu)勢(shì)。