歐美國家如何支撐LNG產業鏈發展？

張守淳

受全球氣候變化影響，作為清潔、環保、便于運輸和使用非常廣泛的新興能源——LNG（液化天然氣）越來越備受世界各國人民所推崇。而在LNG 能源工業的發展進程中走在前列的歐美國家，早已在該領域形成了完整的產業鏈。

LNG產業鏈產生的歷史淵源

相比我國，歐美國家開發和利用LNG的歷史早了近一個世紀，日本進口LNG也比我國早45年。而LNG產生的時間更是有百年之久。1914年，美國的戈弗雷·卡波特獲得美國第一個天然氣液化處理和海運技術相關的專利。這一專利的獲得，標志著人類開始真正意義上生產和使用LNG。隨著LNG 技術的發展，1917年，世界首個液化天然氣生產工廠在美國西弗吉尼亞建立。根據LNG使用的要求，1939年，世界首個具有商業用途的LNG 調峰站在美國的西弗吉尼亞建立。

英國人率先在交通工具動力方面使用了LNG。1942年，倫敦一輛載重量三噸重的大貨車和一批單層公交汽車通過改裝，能夠使用液化甲烷作為驅動能源。1954 年，法國煤氣公司經過多次試驗證明了使用船舶或管道從阿爾及利亞運輸天然氣到法國的可行性。同年，美國大陸石油公司（Continental Oil）與Union Stockyard and Transit公司合資成立了Constock Liquid Methane公司，旨在研究和探索發展適合遠洋運輸液化氣需要的船舶。

1955年，荷蘭與英國合資成立的殼牌公司也開始進行船舶運輸LNG項目的研究。在經過大量研究試驗工作后，終于在1959年，由散貨船改裝的世界首艘LNG運輸船“甲烷先鋒”號，從美國的路易斯安娜州查爾斯湖運送5000立方米LNG，橫渡大西洋成功抵達英國的坎威島。1964年9月，世界第一家LNG生產廠在阿爾及利亞建成并投產，隨后向英國出口了第一批12000噸LNG，標志著國際LNG 貿易往來的正式開始。1967 年， 美國National Fire ProtectionAssociation 頒布了世界首個LNG生產、儲存和裝運標準）NFPA 59A），至今仍在國際上執行。

1980 年，美國政府和殼牌公司合作開始進行一系列的實驗研究，并頒布了一系列的LNG安全規定。1984 年，世界最大的LNG 進口國——日本進口的LNG占世界總產量的72%，其中，進口總量的75%用于發電。

近年來，全球LNG工業和貿易發展迅猛。2013年，全球LNG出口總量約2.42 億噸。2015年，世界各國投產的 LNG裝置已達160多套，全球LNG出口總量已超過46.18×106t/a。目前，美國的LNG出口量增長最快，并計劃在2016年成為LNG凈出口國，在2025年成為管道天然氣凈出口國，在2021年成為天然氣凈出口國。

應用領域廣泛

在生態環境污染日益嚴重的形勢面前，為優化能源消費結構，改善大氣環境，實現可持續發展的經濟發展戰略，世界各國人們選擇了天然氣這種清潔、高效的生態型優質能源和燃料。如今，無論是工業還是民用，都對天然氣產生了越來越大的依賴性。LNG 是天然氣的液態形式，在某些情況下，LNG 比氣態天然氣具有更多的優點、更廣泛的用途。

工業用LNG

用于發電是目前LNG 的最主要工業用途。在發電過程中，天然氣的熱能利用率可達55%，高于燃油和煤。對調峰電廠而言，天然氣取代燃油的優勢非常明顯。日本一直是世界上LNG進口最多的國家，其LNG進口量的75% 以上用于發電，20%～23%用作城市煤氣。韓國也是LNG進口大國，用于電力工業發電所消費的LNG超過該國LNG進口總量的50%以上。

世界上已建有許多以天然氣或LNG為燃料的燃氣蒸汽聯合循環電站。根據美國的一項規劃，1999至2020年，計劃新增發電量中約有90% 是應用天然氣發電。在此期間，美國天然氣發電量的比重要達到33%。20世紀80年代興起的聯合循環電站，發電量以燃氣輪機為主（約占總電量的2/3），電站純效率已達50%以上，而常規的燃煤蒸汽輪機電站效率只有30%～35%。燃氣輪機電站和聯合循環電站不僅效率高，而且機動性好，從機組起動到滿負荷運行時間短，既可作基本負荷運行，也能作調峰運行。此外，聯合循環電站污染小、可靠性高。

一些能源消耗很大的企業往往距離城市或天然氣管道很遠，或者根本得不到管道輸送的天然氣，這種情況下LNG的優勢更明顯。最典型的是陶瓷廠，使用LNG可以使產品檔次提高，成本下降。用在玻璃、陶瓷制造業和石油化工及建材業（無堿玻璃布），可極大地提高產品的質量或降低成本。由于燃料或原料的改變，LNG的使用已成為相關企業新的效益增長點。

中小城鎮生活用LNG

近年來，LNG作為清潔能源備受關注，中小城鎮居民更希望能用潔凈的能源，天然氣燃燒后產生的二氧化碳和氮氧化合物僅為煤的50%和20%，污染為液化石油氣的1/4，煤的1/800。由于管道鋪設投資費用大，LNG氣化站具有比管道輸氣更好的經濟性，在中小城鎮可采用LNG氣化站作為氣源供居民使用，此外還可用于商業，事業單位的生活以及用戶的采暖等。

LNG作為調峰的備用氣源

作為管道天然氣的調峰氣源，可對民用燃料系統進行調峰，保證城市安全、平穩供氣。美國、英國、德國、荷蘭和法國等國家，將LNG調峰型裝置廣泛用于天然氣輸配系統中，對民用和工業用氣的波動性，特別是對冬季用氣的急劇增加起調峰作用。汽車用LNG燃料LNG作為可持續發展的清潔能源，具有明顯的環境效益及社會效益，以LNG取代燃油后可減少90% 的二氧化硫排放和80% 的氮氧化物排放，環境保護效益十分明顯，是汽車的優質代用燃料。可以預見，城市在汽車燃料方面逐步使用LNG或天然氣代替燃油，必將大幅度減少空氣污染和霧霾的天氣。endprint

近年來，LNG作為汽車動力燃料已被世界上許多國家重視和推廣。俄羅斯在LNG用于汽車運輸、鐵路運輸、水上運輸和空中運輸方面積累了豐富的經驗。英國的運輸公司大部分采用LNG為車用燃料，并且依據天然氣的儲存方式不同，把天然氣汽車大致分為了CNGV“壓縮天然氣汽車”、LNGV“液化天然氣汽車”和ANGV“吸附天然氣汽車”。

儲運完整便捷

深埋地下的天然氣（包括頁巖氣、煤層氣等非常規天然氣），通過生產井被抽取后送入液化廠，經過降溫等工藝的處理，成為液態的天然氣。此時，其體積被大幅度的縮小，只約占之前同量氣態天然氣體積的六百分之一，更適合遠途運輸。液化后的天然氣被裝上LNG運輸船，駛向彼岸的LNG接收站卸貨。如當地有天然氣管道，則可通過氣化裝置將LNG再次氣化后，進入管道運輸。更多的則是依靠槽車等運輸工具，直接將LNG分銷到內陸市場。

LNG儲存

LNG 儲存是LNG 產業鏈中非常重要的一個環節。LNG 儲罐是存儲LNG的容器，縱觀LNG 儲罐的發展歷程可以看出，儲罐大型化是必然趨勢，其具有以下突出優點：儲罐越大，越節省鋼材，節省投資；布局緊湊，占地面積小；便于操作管理，一臺大設備比幾臺小設備在檢測、維修和管理等方面都比較方便。因此，大型常壓LNG 儲罐將會成為LNG 儲罐的發展趨勢。

LNG 儲罐的大型化要適度，即需要經濟規模的大型化，這有利于LNG的統一管理，從而可使LNG的利用更加安全、合理。LNG 低溫儲罐的常壓化可使LNG儲罐在建造過程中節省更多的人力、物力，降低了其在LNG 使用過程中的危險。

由此可見，綜合考慮各方面因素，進一步加強對LNG 低溫儲罐的研究對推動液化天然氣工業的發展，解決日益惡化的環境問題和應對能源危機具有十分重要的現實意義，大型常壓儲罐是大勢所趨。而國外的液化裝置規模大、工藝復雜、設備多、投資高，基本都采用階式制冷和混合冷劑制冷工藝，這兩種類型的裝置都在運行之中。而新投產設計的主要采用混合冷劑制冷工藝，研究的主要目的在于降低液化能耗。制冷工藝從階式制冷改進到混合冷劑制冷循環。CⅡ-2 新工藝既具有純組分循環的優點，如簡單、無相分離和易于控制，又有混合冷劑制冷循環的優點，如天然氣和制冷劑的制冷溫位配合較好、功效高、設備少等優點。

法國Axens公司與法國石油研究所（IFP）合作，共同開發的一種先進的天然氣液化新工藝——Liquefin使得LNG生產首次實現工業化，該工藝為LNG大規模的推向市場、實現商品化奠定了基礎。該工藝可比之前的生產工藝提高生產能力15%～20%，降低生產成本約25%；每單元液化裝置產量可達600×104t/y以上；生產LNG的費用每噸可降低約25%。該工藝的主要優點是使用了翅片式換熱器和熱力學優化后的工藝，可建設超大容量的液化裝置。Axens公司已向美國、歐洲、亞洲等地區大力推廣該工藝。Axens公司和IFP研究所開發的Liquefin工藝已得到世界同行的廣泛認可，該工藝獲得了美國化學工程師學會（IChemE）授予的“工程優秀獎”。

美國德克薩斯大學工程實驗站，開發了一種新型天然氣液化的技術——GTL技術，并已申請專利。該技術比目前開發的GTL 技術更適用于小規模裝置，可加工30.5×104立方米/天的天然氣。該實驗站的GTL 已許可給合成燃料（Synfuels）公司，該公司在A&M大學校園附近安裝了一套GTL中試裝置，新工藝比現有技術更加簡單，不需要合成氣，除發電需要之外，不需要使用氧氣。其經濟性、規模和生產方面都優于普通的GTL工藝。

LNG運輸

天然氣經凈化處理（ 脫除CO2、硫化物、重烴、水等雜質）后，在常壓下深冷至-162℃，由氣態變成液態，稱為液化天然氣，液化天然氣的體積約為相同質量的天然氣體積的1/620，重量約為同體積水的45%左右。

LNG是目前世界上發展最快的燃料之一，面對不斷增長的龐大需求量，LNG 的運輸直接影響著天然氣供應和消費的經濟性，因此，如何安全、經濟地將LNG 運輸到各地成了行業關注的焦點。1964 年，“甲烷先鋒”號和“MethaneProgress”號在阿爾及利亞和英國的坎威島之間運營，航次超過900次，總運輸量達到22000立方米。隨后，在阿爾及利亞和Leltayve（法）、阿拉斯加和日本、利比亞與西班牙以及文萊和日本之間都開始了LNG船運輸。從此，LNG船作為天然氣海上運輸的載體，隨著LNG海運貿易的蓬勃發展而發展起來。

2014 年底，全球共有376 艘LNG運輸船。截止到2015 年上半年，全球已有20多支LNG輸船隊，BP、殼牌、雪佛龍、BG、馬來西亞國家石油公司等國際油氣公司以及日本川崎汽船、商船三井等公司都有屬于自己的LNG 運輸船隊。

發展前景廣闊

根據國際液化天然氣進口國集團（GIIGNL）、國際天然氣聯盟（IGU）和伍德麥肯茲等機構統計數據顯示，2013 年全球LNG貿易供應量為2.42億噸。2013 年底，共有17 個國家出口LNG 資源，卡塔爾，馬來西亞和澳大利亞為出口量最多的3個國家，也門、馬來西亞和澳大利亞的出口增速較快。加拿大、澳大利亞和美國將在未來領導LNG 出口貿易的擴張。到2019年，50%的LNG新增出口量將來自于澳大利亞；同時，北美將提供世界LNG出口量的8%。

2013 年底，共有29個國家進口LNG 資源。其中，亞太作為全球最活躍的市場，進口量占總量的61%。日本是2013年進口LNG 最多的國家。歐洲是LNG進口第二大地區，占總交易量的14%。中國和印度的LNG進口量同歐洲接近，約為13%。這些地區共計進口了全球88% 的LNG資源。LNG歷來是一種細分市場產品，它的消費量目前正在以每年10% 的速度增長，而相比之下，管道煤氣的年增速僅為2%。LNG 是全球增長最迅速的能源市場之一。

根據預測，2015年將有三個方面的原因導致LNG 市場需求持續低迷：一是全球經濟復蘇乏力將繼續影響LNG 市場需求；二是俄羅斯與中國已簽訂的東線天然氣供氣協議，以及可能簽署的西線供氣協議將降低亞太地區LNG需求增長；三是低油價下，部分日本電廠將繼續使用燃油替代LNG，造成日本對于國外LNG 需求量的減少。

2015年至2019 年間，全球對LNG產業的熱情將持續上升，投資總量要比過去5年增加90%以上，預計將接近2590 億美元。2015年至2019年間，全球對LNG 進口項目的投資總額將在過去5年的基礎上暴漲112%，接近660億美元，年增長率大約維持在7%。其中，亞洲將成為LNG最主要的進口地區。endprint