Future Energy —— LNG产业大解密（知识量巨大、烧脑、慎入！）
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2022-02-05 15:14:44
作者 | 石油课堂团队
来源 | 石油圈（ID：oilsns）
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全球天然气需求与日俱增，高效、灵活的LNG成为天然气存储和运输的首选方式，逐渐走入人们的日常生活之中。本期小七将和你一起来认识LNG。LNG是液化天然气（Liquefied Natural Gas）的缩写，是天然气在超低温（-162℃）条件下液化形成的，主要成分为甲烷。△LNG体积比同质量的天然气小625倍，10立方米的LNG可以满足1万户居民1天的用气需求虽说“油气不分家”，但直到20世纪40年代末，天然气的应用仍远远落后于石油，其中一个重要的原因就是天然气的存储和运输十分困难。。但跨洲跨洋长距离运输铺设天然气管道成本高、风险大，不灵活，难以实现。为了解决这一困难，人们将目光投向了LNG。1910年，美国展开大规模天然气液化的研究和开发工作。△1917年，美国工程师卡波特(Cabot)成功申请了第一个天然气液化的专利，同年美国建造了世界第一个甲烷液化工厂，开始生产LNG△1959年，世界上第一艘LNG运输船—— “甲烷先锋” 号诞生△1960年1月28日，“甲烷先锋”运载了2200吨LNG从美国航行至英国的坎威尔岛接收站这次成功跨越大西洋的远航证实了LNG可以通过航运的形式输送至遥远的能源需求国，揭开了LNG工业发展的序幕。LNG工业系统包括天然气的预处理、液化、运输、接收站、储存和再气化等过程，经过近百年的发展，已经形成了成熟的产业链。整个LNG产业链大致可以分为上、中、下游三个阶段。产业链上游主要包括勘探开发、预处理和液化三个环节。△天然气的主要来源有：气田气、油田伴生气、凝析气田气、煤层伴生气开采出的天然气都或多或少含有CO2、H2S、水、重烃、汞等杂质，不仅会腐蚀设备，而且在液化过程中容易凝结堵塞管道，所以需先进行预处理以满足进料要求。原料天然气首先进入过滤器除去所含的液体和固体杂质。天然气脱硫的方法有干法和湿法两种。工业上常用湿法脱硫，即采用化学溶液或物理溶剂作为脱硫剂。天然气脱水的方法有低温分离法、溶剂吸收法、固体吸附法等。天然气液化是个深冷过程，在液化过程中，冷剂通过冷剂压缩机增压，进入冷箱预冷后，节流使冷剂进一步降温，之后与天然气换热到设计温度后回压缩机入口，形成闭式循环。天然气在换热器中与节流降温后的制冷剂发生热交换，使天然气降温，常用的换热器为绕管式换热器。△绕管式换热器：工作时天然气在管内流动，制冷剂在壳体内流动当前较为成熟的液化工艺有：节流制冷液化、膨胀制冷液化、阶式制冷液化、混合冷剂制冷液化。LNG产业链中游主要包括LNG的运输，LNG接收站（储罐和再气化设施）和供气主干管网的建设等环节运输是指通过LNG运输船、铁路和公路等方式，将LNG运送至终端站。△铁路运输LNG对罐车的要求高，只有少数发达国家使用△对于中小型用户，特别是天然气管网不及的地区，往往通过LNG罐车运输目前海上运输LNG运量占世界LNG运量的80%以上。LNG船是国际上公认的"三高"（高技术、高难度、高附加值）产品，被喻为世界造船业“皇冠上的明珠”接收站是连接LNG和最终市场用户的关键环节。在接收站卸下、储存LNG，然后再气化变成管道气输送给发电厂或作为燃料气输送到最终用户。LNG储罐是接收站中的关键设备，其绝热性及密封性的好坏直接影响LNG的损耗速度和使用率。按储罐的设置方式分为：地上储罐和地下储罐（包括半地下式）。LNG储罐的发展经历了三个阶段：单容罐→双容罐→全容罐。 △全容罐安全性高，由内外两层组成，内罐由9%的Ni钢制成，外罐由钢筋混凝土制成，之间填充保冷材料LNG的生产、储运、运输过程都需要泵送。LNG输送泵，不仅要承受低温，还要具有更高的气密性和安全性。LNG气化吸热产生冷能，一吨 LNG 可利用的冷能能量约为生产一吨LNG所消耗能量的1/4，冷能利用可以大大节省资源。冷能利用过程可分为两类：直接利用和间接利用。
△直接利用包括低温饲养和培育、低温除盐、低温发电、生产干冰和空气分离等△间接利用包括储存运输冷冻食品，粉碎塑料和橡胶、粉碎废旧家电和车我国第一座LNG接收站——广东大鹏计划通过以下项目利用LNG冷能：
①BOG回收：冷却回收储罐蒸发的BOG（Boil-off Gas）；
④冰雪世界：计划在接收站附近开发冰雪世界、修建滑雪场和企业会议中心。
下游环节即最终市场用户，包括联合循环电站，城市燃气公司，工业炉用户，工业园区和建筑物冷热电多联供的分布式能源站，加气站等。天然气发电的热能利用率可达55%，高于燃油和煤，并且更加清洁环保，目前是国外LNG的主要工业用途之一。我国的天然气资源匮乏，LNG工业起步较晚，在利用LNG发电的方面还处于探索阶段。△惠州LNG发电厂，3台390MW级燃气-蒸汽联合循环机组全球天然气资源分布不均、供给与消费市场不匹配推动了LNG工业的飞速发展。与传统管道输气相比，LNG不仅可以长距离跨洲跨洋运输，还具有点对点的优势，供气更为灵活、高效，区域气价走势更加统一。△全球天然气价格，单位为USD/mmBtu（1mmBtu=28.3m³）
随着技术的不断进步，LNG液化和运输的成本将会大幅下降。BP公司在《2035世界能源展望》中预计：到2035年，LNG将成为天然气贸易的主导形式。全球前三大LNG消费者，日本、韩国及中国，其在2014年的LNG需求量占全球总量的60%，达到3290亿立方米。欧洲也是天然气进口大户，按现在的增长速度，到2035年，欧洲近3/4的天然气需求将依靠进口。为了引进国外天然气资源，20世纪90年代，我国开始从海上引进LNG，我国的LNG工业也就此起步。进口LNG业务的发展带动了LNG接收站的建设。2006年9月，广东大鹏LNG接收站建成投产，拉开了我国大规模进口LNG的序幕，随后，福建、上海、江苏等地的LNG接收站也相继投产。近年来国内的天然气液化厂也有所发展，2000年上海LNG调峰站建成投产以来，相继建设了数十座天然气液化工厂。如今国内的LNG项目主要集中在“三桶油”和部分地方企业，其发展状况如下图。 “三桶油”在LNG布局上都以进口为主。中海油在这方面着力最早，很早便完成了沿海LNG产业的全面布局，海外气源量也最大，在国内的LNG行业处于领先地位。中石化的LNG进口业务相对落后，进口接收站的建造速度慢于另外“两桶油”。目前，国内天然气勘探、开采能力仍低于需求增长速度，气源不足已成为制约我国LNG工业发展的瓶颈之一。LNG项目所在地均有大型火力发电厂，虽然近年来中国越来越注重环保，严控各地火力发电厂的建设，间接提高了煤炭发电成本，但与火力发电相比，LNG发电在成本上并没有竞争力。国际LNG市场价格浮动较大，而国内管道天然气价格则由政府宏观调控定价，两者存在价格差。在技术和运营上LNG也没有管道天然气成熟可靠，在一段时间内LNG的最大竞争者都将是管道天然气。低油价对国际LNG市场的影响主要有两方面：一方面LNG需求量减少；另一方面低油价推动着LNG市场格局的改变。油价低迷不仅削弱了全球LNG的需求量，还影响了新一轮的LNG项目，目前至少有46个LNG项目被推迟，折合约200亿桶油当量资源。由于资源垄断和与油价挂钩的定价公式，亚太地区的LNG进口价格相对于欧美存在较高的溢价。低油价有利于促进天然气价格的改革，调整天然气定价机制，实现天然气市场化。在环境污染问题日益显现，能源系统清洁化要求日益提高的背景下，尽管LNG短期需求减少，但行业前景仍较为乐观。BP公司在《2035年能源展望》中指出，全球天然气需求量预计以每年1.9%的增速上涨，到2035年，天然气日需求量将达到4900亿立方英尺。以哥本哈根气候大会为标志，发展低碳经济已经成为国际社会的共识。LNG作为一种清洁高效的能源，相对于煤和石油具有显著的经济、环境效益。提高LNG在能源消费中的比例既是积极应对全球气候变暖的现实选择，也是维护国家能源安全和提高国际竞争力的重大战略，同时也是提高我国国际形象的重要举措。世界LNG工业已经历了40年的发展历程，正如50年前的石油工业一样，今天的世界LNG工业正处于大发展时期。现阶段的中国还只能说是LNG工业的“发展中国家”，不管是在民用还是工业应用，我国都还是刚刚起步，未来还有很漫长的路要走。“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。”相信在广大油气工作者的努力下，中国的LNG产业发展一定能逐步迈入成熟的轨道，为中国梦的实现提供源源不断的动力。
