張少增
中國國際石油化工聯(lián)合有限責任公司 北京 100010
液化天然氣(英文縮寫LNG),是將氣田生產的天然氣經過凈化處理后,通過深冷工藝,冷卻至零下162℃,從氣態(tài)轉換為液態(tài)。與氣態(tài)相比較,LNG體積縮小600倍,運用液化天然氣運輸船可以實現LNG的跨洋運輸,是除管道運送天然氣以外的另一條貿易渠道。
液化天然氣是一種清潔能源,作為生活燃料,污染僅為煤的1/800;作為汽車燃料可以減少80%以上硫、氮化物的排放,因此受到能源消費大國越來越的重視。而作為引進液化天然氣的重要項目——LNG接收站,其健康發(fā)展和高效運營,將在提高天然氣作為清潔能源的比重、改善空氣污染狀況中發(fā)揮重要作用。
與歐美日本等發(fā)達國家不同,中國LNG接收站建設工作起步晚,但發(fā)展十分迅速。1995年,受原國家計委的委托,中海油牽頭廣東引進LNG項目的研究工作。1999年底,國家正式批準廣東LNG試點工程總體一期項目立項,自2002年開始與澳大利亞等國家簽署進口LNG長期合同,從此揭開了中國進口LNG的序幕。
隨后,中石油、中石化、中海油等三大石油公司陸續(xù)在北起遼寧、河北,南至海南、廣西的中國沿海地區(qū)開展了LNG接收站項目的建設工作。
圖1 2014年年底中國內地已建LNG工程和LNG接收站分布圖
截至2014年底,包括臺灣CPC公司的2座LNG接收站在內,我國已建成并投運的接收站共有15座,年總接收LNG進口能力達到5050萬t。其中,中石油接收站3座,分別為江蘇如東LNG接收站(350萬t/a)、大連LNG接收站(300萬t/a)和唐山曹妃甸LNG接收站(350萬t/a);中石化接收站1座,山東青島LNG接收站(300萬t/a);中海油接收站7座,分別為深圳大鵬接收站(370萬t/a)、福建莆田接收站(260萬t/a)、洋山港接收站(300萬t/a)、寧波接收站(300萬t/a)、珠海接收站(350萬t/a)、天津浮式接收站(220萬t/a)、海南接收站(300萬t/a)。此外,還有東莞九豐集團的九豐接收站(100萬t/a)以及申能集團的五號溝接收站(50萬t/a)。
2014 年,中國內地總LNG進口量1900萬t,主要進口來源為卡塔爾,年LNG供貨總量為600萬t;馬來西亞及印度尼西亞以262萬t和247萬t的供貨量分列二三位。
至目前,國內共有8座LNG接收站在建,分別是中海油所屬的粵東LNG接收站(200萬t/a)、濱海LNG接收站(260萬t/a)、深圳LNG接收站(400萬t/a)、粵西接收站(300萬t/a);中石化所屬的天津LNG接收站(300萬t/a)、廣西北海LNG接收站(300萬t/a);新疆廣匯所屬的啟東LNG接收站(60萬t/a);新奧能源的舟山接收站(300萬t/a)。
此外,有7座接收站的建設申請也已經通過審批。分屬中石油2座、中石化3座、中海油1座、國電1座。
1.3.1 廣東大鵬LNG接收站
圖2 廣東大鵬LNG接收站鳥瞰
廣東大鵬LNG接收站是中國內地首座LNG接收站,該項目所有權屬于中海油與BP的合資公司,廣東大鵬液化天然氣有限公司。
圖3 廣東大鵬LNG接收站全景
接收站于2006年9月投入商業(yè)運營,地點位于廣東深圳大鵬灣畔的下沙秤頭角,占地約40hm2。終端設施包括3個16萬m3的大型LNG儲罐、可停泊21.7萬m3LNG貨船的卸料碼頭、槽車灌裝站、9套LNG汽化裝置、4套天然氣計量站、自動中央控制系統(tǒng)及其他配套裝置。年總接貨能力370萬t,擴建4號儲罐完成后,年總接收能力可達570萬t。
該項目主要供貨貨源來自澳大利亞,還曾接收過來自阿曼、阿爾及利亞、尼日利亞、埃及等資源國的LNG現貨。
自投產以來,大鵬LNG接收站開創(chuàng)了轉租賃船管理模式、氣體實驗合同、進口設備等商務運營、供應運輸方面的先河,并填補了國內外多項技術空白。目前,按照周轉量計算,大鵬LNG效率超過日本效率最高的LNG接收站2~3倍。
1.3.2 江蘇如東LNG接收站
圖4 江蘇如東LNG接收站
江蘇如東LNG接收站項目位于江蘇如東縣黃海海濱輻射沙洲的西太陽沙人工島,占地面積0.3km2。項目一期工程年接貨能力為350萬t,年平均提供天然氣48億m3,2011年6月建成投運。二期規(guī)模增至650萬t/a,于2013年5月正式開工,預計于2016年完工。
該接收站為中國國內第一個自主設計、自主采辦、自主施工、自主管理的LNG項目,是我國首座自主建設、世界范圍內建設和運營難度最大的LNG接收站。同時,江蘇LNG接收站工程還創(chuàng)下了國內投產用時最短、試車氣用量最少的紀錄;此外,新設備國產化,項目主材國產化率高。該接收站是我國LNG接收站建設的成功典范之一,為引進海外天然氣資源,提高江蘇省天然氣供應能力,促進清潔能源利用比率,滿足儲氣調峰需求做出了極大的貢獻。
1.3.3 山東LNG接收站
圖5 山東LNG接收站設計效果圖
山東LNG接收站為中石化首個LNG接收站項目,位于山東省青島市膠南董家口。項目包括接收站、碼頭工程、外輸線,于2010年7月獲得國家核準,一期工程接收LNG能力為300萬噸/年。該接收站由中國石化自主設計、自主采辦、自主施工和自主管理,首次實現了預應力系統(tǒng)的國產化。項目包含3臺LNG氣化器、4臺高壓外輸泵、2條輕烴回收裝、10套液體槽車裝車設備以及空氣分離設備。項目一期建設總進程歷時3年有余,二期建設正在進行,投產后年總接收能力將達到500萬t。
2014 年12月13日,來自巴布亞新幾內亞的首船商業(yè)LNG船到港卸貨,標志著山東LNG接收站正式投入運行。
圖6 山東LNG接收站LNG船到港卸貨
東莞九豐LNG接收站于2012年投入運營,總接收能力為每年100萬tLNG。該項目包含2個容量為8萬m3的儲罐。九豐接收站是中國第一個民營LNG接收站,項目主要貨源來自于印度尼西亞和馬來西亞。
新疆廣匯集團所屬的啟東LNG接收站年接收能力為60萬t,項目主設施包含2個5萬m3的LNG儲罐,項目一期預計于2016年投產。項目二期計劃擴建至年接收能力150萬t。該接收站貨源來自于合作方殼牌公司。
新奧集團舟山接收站,一期年總接收能力200萬t,建設有2個16萬m3的LNG儲罐。項目建設工作于2014年開始動工,預計于2017年投入商業(yè)運營。LNG貨源來自加拿大,項目主要用于為國際船運提供相應服務。2014年,新奧集團使用江蘇如東接收站接收了來自海外的6萬tLNG,是國內民營企業(yè)首次進口LNG。
2005 年,太原鋼鐵集團在9%鎳鋼的生產領域取得了重大技術突破,2008年該公司所產的鋼材首次成功應用于中石油江蘇如東接收站LNG儲罐。
目前,國產9%鎳鋼價格低于國外進口產品,每噸可節(jié)省投資7千至1萬元人民幣,建設一個16萬m3的LNG儲罐,可節(jié)省采購成本1500萬元人民幣至2100萬元人民幣。同時,國產9%鎳鋼的生產期僅為3個月,而使用進口材料的采購周期要1年左右。
另一方面,國產9%鎳鋼在一些關鍵設備,如焊接材料、閥門、儲罐泵以及隔熱材料中的使用也已經取得一定程度的進展。
表1是國產9%鎳鋼在國內接收站儲罐使用情況的統(tǒng)計。
以前,國際上只有少數幾家公司,如NIKKISO、SHINKO、EBARA 等 公 司,具有生產LNG潛液泵的能力。
圖7 LNG潛液泵
2011 年,大連深藍泵業(yè)與中海油簽訂了聯(lián)合研發(fā)協(xié)議,集中致力于LNG潛液泵以及液壓渦輪機等核心設備的技術攻關。目前,主要技術研發(fā)已經取得成功突破,潛液泵產品系列化設計已經完成。中海油已經與大連深藍泵業(yè)簽署采購協(xié)議,所采購設備將用于防城港LNG儲罐項目。
江蘇如東LNG接收站的LNG儲罐和管道使用了中國浙江廠家生產的低溫保溫材料,節(jié)約工程成本約6千萬元人民幣,并且縮短供貨周期40d左右。我國高質量低溫泡沫玻璃磚研發(fā)方面所取得的突破打破了美國公司的壟斷。
2014 年,北京-唐山液化天然氣公司與四川空氣分離器公司合作開發(fā)了中國第一臺國產海水汽化器(ORV),并且成功應用于唐山曹妃甸LNG接收站。該設備目前運轉狀況良好。
另,國產ORV也將應用于中石化廣西LNG接收站,目前ORV吊裝工作已經完成。
2014 年9月,由航天科工哈爾濱風華有限公司自主設計開發(fā)的國內首臺LNG中間介質氣化器(IFV)成功通過測試,這標志著我國LNG接收站關鍵設備國產化取得重大突破,并打破了長期以來該型設備核心技術長期被日本壟斷的局面。
圖8 國產化LNG潛液泵現場應用
表1 國產9%鎳鋼在國內接收站儲罐使用情況統(tǒng)計表
圖9 國產化低溫保溫材料現場應用
圖10 唐山曹妃甸LNG接收站及國產海水汽化器
圖11 中國第一艘國產LNG船“大鵬昊”
IFV是完成天然氣從液態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)的關鍵設備。液態(tài)天然氣需經過氣化成氣態(tài)才能通過高壓管道輸送到電廠、工業(yè)用戶和城市居民用戶。長期以來國際上只有日本能夠獨立生產IFV,這一獨家經營現狀造成LNG氣化器價格居高不下,價格最高時每臺IFV進口價高達700萬美元。
經過不懈努力,國內首臺IFV設備研制成功,相關技術達到國際先進水平。這意味著中國全面掌握了IFV的核心技術,也將加速中國LNG產業(yè)鏈其他關鍵設備的國產化進程。
LNG船是在-163℃低溫下運輸液化天然氣的專用船舶,是高技術、高難度、高附加值的“三高”產品,是一種“海上超級冷凍車”,被喻為世界造船“皇冠上的明珠”,目前只有美國、中國、日本、韓國和歐洲的少數幾個國家的13家船廠能夠建造。
目前中國LNG船行業(yè)發(fā)展現狀良好,迅速擴大的市場需求量為LNG船行業(yè)提供了基礎,快速崛起的整體實力逐漸彌補起步較晚的劣勢。LNG船行業(yè)擁有巨大市場潛力,因此,越來越多的國內造船企業(yè)開始進軍LNG船領域。江南造船廠、大連船舶重工、中遠川崎、熔盛重工、明德重工等都表示涉足該領域。
中國第一艘LNG船由滬東造船廠制造,于2008年4月交付使用。至目前,中國造船企業(yè)已經成功制造了6艘船型為147000m3的LNG 船,另有若干174000m3的薄膜型LNG船在造。
隨著中國對天然氣的需求不斷增加,對海外氣源的依賴程度也在不斷加大。自2008年以來,中國LNG進口年均增速38%,未來中國LNG進口規(guī)模仍將大幅增加,至2020年進口總量將達到3000萬t/a。由于LNG可實現非管網供氣、可用于應急調峰,LNG應急接收站和LNG應急調峰儲配庫將作為城市天然氣應急調峰主要措施之一。預計在國內,將有更多的中小型LNG接收站出現。
另一方面,在加大力度推進LNG接收站建設的同時,應繼續(xù)堅持國產化道路,積極推動國產化戰(zhàn)略,打破國外公司的行業(yè)壟斷,推進大型LNG裝備國產化,進一步降低LNG引進成本。這是我國天然氣進口戰(zhàn)略順利實施的重要保障。
圖12 中海油天津LNG接收終端
隨著全球清潔能源市場需求越來越旺盛,LNG進出口貿易也更加頻繁,相比常規(guī)LNG接收站,浮式LNG采用了浮式儲存再氣化裝置(FSRU)技術的最新成果,能有效縮短供氣周期,實現清潔能源快速供應。在國外已有多個浮式LNG項目投入運營。
2014 年10月,國內投入使用的首個浮式LNG項目,中海油天津LNG接收終端項目順利完成。該項目位于天津港南疆港區(qū)東南部區(qū)域,由中海石油氣電集團有限公司、天津港集團公司等4家單位共同投資建設及運營。天津浮式LNG的成功建設,為國內清潔能源事業(yè)發(fā)展探索出了一條新道路。