张少增
中国国际石油化工联合有限责任公司 北京 100010
液化天然气(英文缩写LNG),是将气田生产的天然气经过净化处理后,通过深冷工艺,冷却至零下162℃,从气态转换为液态。与气态相比较,LNG体积缩小600倍,运用液化天然气运输船可以实现LNG的跨洋运输,是除管道运送天然气以外的另一条贸易渠道。
液化天然气是一种清洁能源,作为生活燃料,污染仅为煤的1/800;作为汽车燃料可以减少80%以上硫、氮化物的排放,因此受到能源消费大国越来越的重视。而作为引进液化天然气的重要项目——LNG接收站,其健康发展和高效运营,将在提高天然气作为清洁能源的比重、改善空气污染状况中发挥重要作用。
与欧美日本等发达国家不同,中国LNG接收站建设工作起步晚,但发展十分迅速。1995年,受原国家计委的委托,中海油牵头广东引进LNG项目的研究工作。1999年底,国家正式批准广东LNG试点工程总体一期项目立项,自2002年开始与澳大利亚等国家签署进口LNG长期合同,从此揭开了中国进口LNG的序幕。
随后,中石油、中石化、中海油等三大石油公司陆续在北起辽宁、河北,南至海南、广西的中国沿海地区开展了LNG接收站项目的建设工作。
图1 2014年年底中国内地已建LNG工程和LNG接收站分布图
截至2014年底,包括台湾CPC公司的2座LNG接收站在内,我国已建成并投运的接收站共有15座,年总接收LNG进口能力达到5050万t。其中,中石油接收站3座,分别为江苏如东LNG接收站(350万t/a)、大连LNG接收站(300万t/a)和唐山曹妃甸LNG接收站(350万t/a);中石化接收站1座,山东青岛LNG接收站(300万t/a);中海油接收站7座,分别为深圳大鹏接收站(370万t/a)、福建莆田接收站(260万t/a)、洋山港接收站(300万t/a)、宁波接收站(300万t/a)、珠海接收站(350万t/a)、天津浮式接收站(220万t/a)、海南接收站(300万t/a)。此外,还有东莞九丰集团的九丰接收站(100万t/a)以及申能集团的五号沟接收站(50万t/a)。
2014 年,中国内地总LNG进口量1900万t,主要进口来源为卡塔尔,年LNG供货总量为600万t;马来西亚及印度尼西亚以262万t和247万t的供货量分列二三位。
至目前,国内共有8座LNG接收站在建,分别是中海油所属的粤东LNG接收站(200万t/a)、滨海LNG接收站(260万t/a)、深圳LNG接收站(400万t/a)、粤西接收站(300万t/a);中石化所属的天津LNG接收站(300万t/a)、广西北海LNG接收站(300万t/a);新疆广汇所属的启东LNG接收站(60万t/a);新奥能源的舟山接收站(300万t/a)。
此外,有7座接收站的建设申请也已经通过审批。分属中石油2座、中石化3座、中海油1座、国电1座。
1.3.1 广东大鹏LNG接收站
图2 广东大鹏LNG接收站鸟瞰
广东大鹏LNG接收站是中国内地首座LNG接收站,该项目所有权属于中海油与BP的合资公司,广东大鹏液化天然气有限公司。
图3 广东大鹏LNG接收站全景
接收站于2006年9月投入商业运营,地点位于广东深圳大鹏湾畔的下沙秤头角,占地约40hm2。终端设施包括3个16万m3的大型LNG储罐、可停泊21.7万m3LNG货船的卸料码头、槽车灌装站、9套LNG汽化装置、4套天然气计量站、自动中央控制系统及其他配套装置。年总接货能力370万t,扩建4号储罐完成后,年总接收能力可达570万t。
该项目主要供货货源来自澳大利亚,还曾接收过来自阿曼、阿尔及利亚、尼日利亚、埃及等资源国的LNG现货。
自投产以来,大鹏LNG接收站开创了转租赁船管理模式、气体实验合同、进口设备等商务运营、供应运输方面的先河,并填补了国内外多项技术空白。目前,按照周转量计算,大鹏LNG效率超过日本效率最高的LNG接收站2~3倍。
1.3.2 江苏如东LNG接收站
图4 江苏如东LNG接收站
江苏如东LNG接收站项目位于江苏如东县黄海海滨辐射沙洲的西太阳沙人工岛,占地面积0.3km2。项目一期工程年接货能力为350万t,年平均提供天然气48亿m3,2011年6月建成投运。二期规模增至650万t/a,于2013年5月正式开工,预计于2016年完工。
该接收站为中国国内第一个自主设计、自主采办、自主施工、自主管理的LNG项目,是我国首座自主建设、世界范围内建设和运营难度最大的LNG接收站。同时,江苏LNG接收站工程还创下了国内投产用时最短、试车气用量最少的纪录;此外,新设备国产化,项目主材国产化率高。该接收站是我国LNG接收站建设的成功典范之一,为引进海外天然气资源,提高江苏省天然气供应能力,促进清洁能源利用比率,满足储气调峰需求做出了极大的贡献。
1.3.3 山东LNG接收站
图5 山东LNG接收站设计效果图
山东LNG接收站为中石化首个LNG接收站项目,位于山东省青岛市胶南董家口。项目包括接收站、码头工程、外输线,于2010年7月获得国家核准,一期工程接收LNG能力为300万吨/年。该接收站由中国石化自主设计、自主采办、自主施工和自主管理,首次实现了预应力系统的国产化。项目包含3台LNG气化器、4台高压外输泵、2条轻烃回收装、10套液体槽车装车设备以及空气分离设备。项目一期建设总进程历时3年有余,二期建设正在进行,投产后年总接收能力将达到500万t。
2014 年12月13日,来自巴布亚新几内亚的首船商业LNG船到港卸货,标志着山东LNG接收站正式投入运行。
图6 山东LNG接收站LNG船到港卸货
东莞九丰LNG接收站于2012年投入运营,总接收能力为每年100万tLNG。该项目包含2个容量为8万m3的储罐。九丰接收站是中国第一个民营LNG接收站,项目主要货源来自于印度尼西亚和马来西亚。
新疆广汇集团所属的启东LNG接收站年接收能力为60万t,项目主设施包含2个5万m3的LNG储罐,项目一期预计于2016年投产。项目二期计划扩建至年接收能力150万t。该接收站货源来自于合作方壳牌公司。
新奥集团舟山接收站,一期年总接收能力200万t,建设有2个16万m3的LNG储罐。项目建设工作于2014年开始动工,预计于2017年投入商业运营。LNG货源来自加拿大,项目主要用于为国际船运提供相应服务。2014年,新奥集团使用江苏如东接收站接收了来自海外的6万tLNG,是国内民营企业首次进口LNG。
2005 年,太原钢铁集团在9%镍钢的生产领域取得了重大技术突破,2008年该公司所产的钢材首次成功应用于中石油江苏如东接收站LNG储罐。
目前,国产9%镍钢价格低于国外进口产品,每吨可节省投资7千至1万元人民币,建设一个16万m3的LNG储罐,可节省采购成本1500万元人民币至2100万元人民币。同时,国产9%镍钢的生产期仅为3个月,而使用进口材料的采购周期要1年左右。
另一方面,国产9%镍钢在一些关键设备,如焊接材料、阀门、储罐泵以及隔热材料中的使用也已经取得一定程度的进展。
表1是国产9%镍钢在国内接收站储罐使用情况的统计。
以前,国际上只有少数几家公司,如NIKKISO、SHINKO、EBARA 等 公 司,具有生产LNG潜液泵的能力。
图7 LNG潜液泵
2011 年,大连深蓝泵业与中海油签订了联合研发协议,集中致力于LNG潜液泵以及液压涡轮机等核心设备的技术攻关。目前,主要技术研发已经取得成功突破,潜液泵产品系列化设计已经完成。中海油已经与大连深蓝泵业签署采购协议,所采购设备将用于防城港LNG储罐项目。
江苏如东LNG接收站的LNG储罐和管道使用了中国浙江厂家生产的低温保温材料,节约工程成本约6千万元人民币,并且缩短供货周期40d左右。我国高质量低温泡沫玻璃砖研发方面所取得的突破打破了美国公司的垄断。
2014 年,北京-唐山液化天然气公司与四川空气分离器公司合作开发了中国第一台国产海水汽化器(ORV),并且成功应用于唐山曹妃甸LNG接收站。该设备目前运转状况良好。
另,国产ORV也将应用于中石化广西LNG接收站,目前ORV吊装工作已经完成。
2014 年9月,由航天科工哈尔滨风华有限公司自主设计开发的国内首台LNG中间介质气化器(IFV)成功通过测试,这标志着我国LNG接收站关键设备国产化取得重大突破,并打破了长期以来该型设备核心技术长期被日本垄断的局面。
图8 国产化LNG潜液泵现场应用
表1 国产9%镍钢在国内接收站储罐使用情况统计表
图9 国产化低温保温材料现场应用
图10 唐山曹妃甸LNG接收站及国产海水汽化器
图11 中国第一艘国产LNG船“大鹏昊”
IFV是完成天然气从液态转变为气态的关键设备。液态天然气需经过气化成气态才能通过高压管道输送到电厂、工业用户和城市居民用户。长期以来国际上只有日本能够独立生产IFV,这一独家经营现状造成LNG气化器价格居高不下,价格最高时每台IFV进口价高达700万美元。
经过不懈努力,国内首台IFV设备研制成功,相关技术达到国际先进水平。这意味着中国全面掌握了IFV的核心技术,也将加速中国LNG产业链其他关键设备的国产化进程。
LNG船是在-163℃低温下运输液化天然气的专用船舶,是高技术、高难度、高附加值的“三高”产品,是一种“海上超级冷冻车”,被喻为世界造船“皇冠上的明珠”,目前只有美国、中国、日本、韩国和欧洲的少数几个国家的13家船厂能够建造。
目前中国LNG船行业发展现状良好,迅速扩大的市场需求量为LNG船行业提供了基础,快速崛起的整体实力逐渐弥补起步较晚的劣势。LNG船行业拥有巨大市场潜力,因此,越来越多的国内造船企业开始进军LNG船领域。江南造船厂、大连船舶重工、中远川崎、熔盛重工、明德重工等都表示涉足该领域。
中国第一艘LNG船由沪东造船厂制造,于2008年4月交付使用。至目前,中国造船企业已经成功制造了6艘船型为147000m3的LNG 船,另有若干174000m3的薄膜型LNG船在造。
随着中国对天然气的需求不断增加,对海外气源的依赖程度也在不断加大。自2008年以来,中国LNG进口年均增速38%,未来中国LNG进口规模仍将大幅增加,至2020年进口总量将达到3000万t/a。由于LNG可实现非管网供气、可用于应急调峰,LNG应急接收站和LNG应急调峰储配库将作为城市天然气应急调峰主要措施之一。预计在国内,将有更多的中小型LNG接收站出现。
另一方面,在加大力度推进LNG接收站建设的同时,应继续坚持国产化道路,积极推动国产化战略,打破国外公司的行业垄断,推进大型LNG装备国产化,进一步降低LNG引进成本。这是我国天然气进口战略顺利实施的重要保障。
图12 中海油天津LNG接收终端
随着全球清洁能源市场需求越来越旺盛,LNG进出口贸易也更加频繁,相比常规LNG接收站,浮式LNG采用了浮式储存再气化装置(FSRU)技术的最新成果,能有效缩短供气周期,实现清洁能源快速供应。在国外已有多个浮式LNG项目投入运营。
2014 年10月,国内投入使用的首个浮式LNG项目,中海油天津LNG接收终端项目顺利完成。该项目位于天津港南疆港区东南部区域,由中海石油气电集团有限公司、天津港集团公司等4家单位共同投资建设及运营。天津浮式LNG的成功建设,为国内清洁能源事业发展探索出了一条新道路。