趙 狀，田 壘，王 哲

（1.蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730060；2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司天然氣銷售河南分公司，河南 鄭州 450001；3.清華大學(xué)能源與動(dòng)力工程系，北京 100084）

液化天然氣 （Liquefied Natural Gas，縮寫(xiě)為L(zhǎng)NG）是指將天然氣經(jīng)過(guò)脫除二氧化碳、硫化物、水、汞、重質(zhì)烴和氮?dú)獾入s質(zhì)后，在常壓下深冷至約-162℃液化得到的產(chǎn)品。由于其儲(chǔ)存量大，運(yùn)輸靈活，安全可靠，清潔環(huán)保，作為氣源是天然氣利用的最高效形式。

早在20世紀(jì)90年代，我國(guó)就制訂了液化天然氣發(fā)展規(guī)劃，90年代中期科研人員完成了天然氣深冷分離及液化裝置的工業(yè)性試驗(yàn)［1］。2001年，我國(guó)第一座小型基本負(fù)荷型天然氣液化工廠在中原油田投產(chǎn)，生產(chǎn)出的液化天然氣通過(guò)槽車外運(yùn)。2006年國(guó)內(nèi)第一座LNG接收站正式投運(yùn)，標(biāo)志著中國(guó)開(kāi)始進(jìn)口液化天然氣。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、海關(guān)總署數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007年液化天然氣進(jìn)口291.3萬(wàn)噸，2019年進(jìn)口液化天然氣6061.41萬(wàn)噸，超越日本成為全球液化天然氣進(jìn)口最大國(guó)。

本文以中國(guó)知網(wǎng)和Web of Science上發(fā)表的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論［2］分析液化天然氣研究領(lǐng)域，建立關(guān)鍵詞之間的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，并采用文獻(xiàn)計(jì)量法借助CiteSpace［3］知識(shí)圖譜軟件及Gephi［4］社會(huì)分析可視化軟件，通過(guò)定量為主定性為輔對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行分析與歸納，重點(diǎn)分析國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)演化趨勢(shì)，以數(shù)據(jù)可視化的方式直觀有效的展示該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、預(yù)測(cè)研究方向。

1 液化天然氣研究領(lǐng)域發(fā)展概況

中國(guó)知網(wǎng)為檢索平臺(tái)，采用數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)檢索，檢索文獻(xiàn)來(lái)源于基礎(chǔ)科學(xué)、工程專輯、信息科技、經(jīng)濟(jì)與管理科學(xué)分類目錄。輸入檢索條件：設(shè)置篇名包含 “液化天然氣”，不限制文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)間，共找到2412條結(jié)果。同理檢索Web of Science上的核心合集，以 “l(fā)iquefied natural gas”為標(biāo)題的文獻(xiàn)共有721條。

從文獻(xiàn)發(fā)表年度上來(lái)看，總體上，以液化天然氣為標(biāo)題的文獻(xiàn)數(shù)量都呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，如圖1所示。

圖1 歷年液化天然氣為標(biāo)題的文獻(xiàn)數(shù)量

WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中最早文獻(xiàn)收錄于1964年，前期研究在1968年最為熱點(diǎn)，中期發(fā)文量穩(wěn)定，2003年后穩(wěn)步發(fā)展，2013年后數(shù)量暴增。CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)于1973年收錄第一篇文獻(xiàn)，并且2004年和2010年是 “拐點(diǎn)”，都是以液化天然氣篇名文獻(xiàn)數(shù)量倍增的起點(diǎn)。這表明，國(guó)內(nèi)從2004年起，液化天然氣的研究熱度上升，液化天然氣開(kāi)始成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，這也和我國(guó)天然氣領(lǐng)域發(fā)展背景符合。2004年西氣東輸一線工程竣工，正式向上海供氣。之后的干線、連接支線以及沿海LNG接收站的建產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)大規(guī)模天然氣生產(chǎn)和消費(fèi)的時(shí)代到來(lái)。同樣，2010年開(kāi)始，政府和 “兩桶油”陸續(xù)對(duì)傳統(tǒng)運(yùn)輸工具，汽車、船舶 “油改氣”提供政策和技術(shù)扶持，促進(jìn)了液化天然氣的大力發(fā)展。2012年國(guó)家正式發(fā)布了 《天然氣發(fā)展 “十二五”規(guī)劃》，對(duì)液化天然氣的政策扶持繼續(xù)發(fā)力。該研究領(lǐng)域文獻(xiàn)數(shù)量上持續(xù)爆發(fā)，并在2015年達(dá)到峰值。而2016年出現(xiàn)大幅下降，表明受國(guó)家規(guī)劃 “刺激”的液化天然氣相關(guān)領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得了階段性成果，也揭示相應(yīng)的研究會(huì)有新的進(jìn)展。同時(shí)，也可能是受到2015年全球能源危機(jī)影響，當(dāng)年國(guó)內(nèi)天然氣消費(fèi)增速創(chuàng)10年來(lái)新低，LNG接收能力過(guò)剩問(wèn)題明顯［5］，減緩了研究速度。

2 國(guó)內(nèi)液化天然氣領(lǐng)域關(guān)鍵詞的共文獻(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析

文獻(xiàn)關(guān)鍵詞隨年份的變化在一定程度上可以反映該研究領(lǐng)域的發(fā)展規(guī)律。首先對(duì)CNKI平臺(tái)檢索到的文獻(xiàn)人工剔除報(bào)紙報(bào)道等相關(guān)無(wú)效條目，文獻(xiàn)的分析處理以五年為一個(gè)樣本切片。由于1973～1994年文獻(xiàn)較少，不做切片處理，統(tǒng)一做為第一個(gè)樣本分析，所以第二個(gè)樣本切片為1995～1999年，依次到分析至第六個(gè)樣本2015～2019年。應(yīng)用CiteSpace.5.6R3導(dǎo)入文獻(xiàn)分析得到六個(gè)樣本關(guān)鍵詞的共文獻(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。

共網(wǎng)絡(luò)分析中節(jié)點(diǎn)的中心度 （介數(shù)）值越大，該節(jié)點(diǎn)越是該網(wǎng)絡(luò)的核心［6］，表示該節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵詞在該樣本共文獻(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中是研究的重點(diǎn)。本文提取每份樣本中介數(shù)最大的10個(gè)節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵詞 （去掉 “液化天然氣”“液化氣”“LNG”“天然氣”這幾個(gè)重復(fù)性節(jié)點(diǎn)，便于觀察）如表1所示。

表1 國(guó)內(nèi)液化天然氣文獻(xiàn)共關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)介數(shù)Top10節(jié)點(diǎn)

分析表1，可以得到這些年來(lái)國(guó)內(nèi)液化天然氣研究方向的變化趨勢(shì)。1973～1994年國(guó)內(nèi)對(duì)液化天然氣的研究主要是對(duì)來(lái)自本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)先進(jìn)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)借鑒［7］，后期也有科研先驅(qū)對(duì)液化天然氣基本理論和儲(chǔ)存裝備進(jìn)行深入研究［8］。1995～1999年，“汽油”、“汽車”節(jié)點(diǎn)介數(shù)較高，表明國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)始討論 “油改氣”的相關(guān)論題［9］，同時(shí)受到國(guó)家提出大力發(fā)展天然氣政策的影響，對(duì)液化天然氣船和液化工廠的相關(guān)研究增多［10，11］。2000～2004年，“能源”、“接收站”節(jié)點(diǎn)介數(shù)靠前，彼時(shí)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始了 “西氣東輸”工程的建設(shè)，管道氣缺口已經(jīng)解決，針對(duì)接收海上進(jìn)口液化天然氣下游的相關(guān)問(wèn)題研究逐步展開(kāi)，如冷能回收［12］開(kāi)始討論。2005～2009年，這一階段隨著陸地管網(wǎng)、接收站、液化工廠的建設(shè)，已經(jīng)形成了我國(guó)自主的液化天然氣產(chǎn)業(yè)鏈［13］，相關(guān)的研究也逐步轉(zhuǎn)向應(yīng)用領(lǐng)域。2010～2014年，受到汽車、船舶 “油改氣”政策［14］利好影響，“加氣站”在這一時(shí)期得以大力建設(shè)，中海油廣東LNG接收站的良好運(yùn)行起到了示范作用，國(guó)內(nèi)沿海開(kāi)始興建LNG接收站，分布式能源的布局也促使利用冷能 “發(fā)電”［15］成為高介數(shù)節(jié)點(diǎn)。2015～2019年，國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)深化改革，“2+26”城市大氣污染綜合治理攻堅(jiān)戰(zhàn)，中俄合作的 “亞馬爾”液化天然氣項(xiàng)目舉世矚目，國(guó)家管網(wǎng)公司成立，對(duì)天然氣的需求逐年遞增。液化天然氣產(chǎn)業(yè)鏈更加完善，自主液化天然氣裝備的研究［16］已達(dá)世界水平，眾多LNG接收站和液化工廠相繼投產(chǎn)，大量的冷能有待利用，同時(shí)國(guó)內(nèi)研究者也越來(lái)越關(guān)注液化天然氣帶來(lái)的諸多安全問(wèn)題［17，18］。

3 液化天然氣研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞的知識(shí)圖譜

本文應(yīng)用CiteSpace.5.6R3分別導(dǎo)入WOS和CNKI檢索到的歷年全部有效文獻(xiàn)聚類分析輸出液化天然氣研究領(lǐng)域熱點(diǎn)的文獻(xiàn)關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜，再通過(guò)Gephi軟件優(yōu)化后如圖2和3所示。

圖2共生成節(jié)點(diǎn)209個(gè)，邊389條；圖3共生成465個(gè)節(jié)點(diǎn)，672條連線。圖譜中連線越多的節(jié)點(diǎn)，在研究領(lǐng)域內(nèi)越關(guān)鍵越成熟。

圖2所示國(guó)外液化天然氣領(lǐng)域研究熱點(diǎn)主要圍繞 “model”“methane”“hydrogen production” “recovery” “thermodynamic analysis” “boil-off gas”“l(fā)iquefaction”“power cycle” “optimal design”“exergy efficiency”等重要節(jié)點(diǎn)展開(kāi)。圖3所示國(guó)內(nèi)液化天然氣領(lǐng)域研究熱點(diǎn)主要圍繞 “液化氣”“LNG”“接收站”“儲(chǔ)罐”“液化天然氣船”“罐箱”“溫度場(chǎng)”“工藝”等重要節(jié)點(diǎn)展開(kāi)。也有一些獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)，如 “調(diào)峰”“事故樹(shù)分析”“球閥”“浮式液化天然氣”“重氣泄漏”“相變”“兩相流”“節(jié)能降耗”等，這些節(jié)點(diǎn)所代表的是亟待深入研究的方向。此外，連接程度尚不密集的節(jié)點(diǎn)應(yīng)是今后跨方向研究合作的著手點(diǎn)。

綜合圖譜分析，國(guó)內(nèi)外液化天然氣研究的熱點(diǎn)可以概括兩個(gè)領(lǐng)域六大方向。工程技術(shù)領(lǐng)域：一是液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)的安全問(wèn)題，其中運(yùn)輸安全代表節(jié)點(diǎn)如 “翻滾 （rollover）” “分層 （stratification）”“液體晃蕩”等，儲(chǔ)存容器安全代表節(jié)點(diǎn)如 “焊接材料”“低溫鋼筋”“定期檢驗(yàn)”“低溫靜載試驗(yàn)”“隔震”等，儲(chǔ)存消防安全如 “泄漏” “池火災(zāi)”“蒸氣云爆炸”等。二是液化天然氣產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)工藝和工程應(yīng)用的研究，如 “混合冷劑 （mixed refrigerant）”“流程模擬 （simulation method）” “多級(jí)循環(huán) （combined cycle）” “冷能利用 （cryogenic exery utilization）” “低溫粉碎” “循環(huán)發(fā)電 （cogeneration）” “罐頂氣升” “造價(jià)管理” “風(fēng)險(xiǎn)管理”“multi-objective optimization” “l(fā)ife cycle assessment”等。三是液化天然氣相關(guān)裝備的應(yīng)用研究，如 “液位計(jì)”“液散貨集裝箱”“模擬艙”“液化天然氣加氣機(jī)”“液化天然氣罐車”“浮式液化氣船（FLNG）”“保冷層”“低溫球閥”“汽化器 （open rack vaporizer）”等。四是對(duì)氣源的研究如 “焦?fàn)t煤氣”“煤礦瓦斯”“shale gas”。五是對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究，如 “技術(shù)體系” “標(biāo)準(zhǔn)化”。經(jīng)濟(jì)貿(mào)易領(lǐng)域：主要是液化天然氣國(guó)際貿(mào)易的研究，如 “LNG supply chain”“天然氣消費(fèi)”“投資”“運(yùn)輸市場(chǎng)”“海運(yùn)貿(mào)易 （maritime transportation）”“產(chǎn)能”“采購(gòu)協(xié)議”和涉及到液化天然氣進(jìn)出口地區(qū)和國(guó)家市場(chǎng)的分析。

圖2 液化天然氣研究關(guān)鍵詞圖譜 （WOS收錄文獻(xiàn)）

圖3 液化天然氣研究關(guān)鍵詞圖譜 （CNKI收錄文獻(xiàn)）

總體來(lái)看國(guó)內(nèi)外兩個(gè)檢索庫(kù)所載文獻(xiàn)研究熱點(diǎn)大體一致，對(duì)比研究熱點(diǎn)，國(guó)外文獻(xiàn)甲烷產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)研究更為成熟，針對(duì)冷能工藝優(yōu)化的研究更為廣范，國(guó)內(nèi)對(duì)接收站、液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)裝備、液化天然氣汽車和低溫材料的研究更為關(guān)注。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外液化天然氣相關(guān)文獻(xiàn)的研究，分析歷年的文獻(xiàn)數(shù)量，通過(guò)建立關(guān)鍵詞的共文獻(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，研究關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的變化規(guī)律，以及建立該領(lǐng)域的知識(shí)圖譜，得出以下結(jié)論：1）國(guó)內(nèi)液化天然氣的研究在2004年進(jìn)入到快速發(fā)展階段，并在2015年取得了一系列成果，從認(rèn)識(shí)液化天然氣到全產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)工程技術(shù)的研究，再到對(duì)液化天然氣儲(chǔ)運(yùn)安全的極大關(guān)注，經(jīng)歷了由粗淺到深入，學(xué)習(xí)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)到自主創(chuàng)新應(yīng)用的過(guò)程；2）知識(shí)圖譜清晰呈現(xiàn)了國(guó)內(nèi)外液化天然氣研究領(lǐng)域的方方面面，大體可總結(jié)為六個(gè)方向。本文的研究主要是基于文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞內(nèi)容，在一定程度上梳理了我國(guó)液化天然氣領(lǐng)域研究的發(fā)展歷程，同時(shí)揭示了該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，可為今后液化天然氣領(lǐng)域研究提供參考。