我國沿海港口液化天然氣碼頭建設(shè)運營現(xiàn)狀研究

房 卓，張民輝，沈 忱，畢珊珊，蘇孟超，梅 蕾

(交通運輸部規(guī)劃研究院，北京 100028)

近年來，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的深入調(diào)整，天然氣消費量快速增長。2018年，我國天然氣消費量達(dá)2 803億m3，比2017年增長18%，成為全球第3大天然氣消費國。在天然氣供應(yīng)方面，國產(chǎn)天然氣、進(jìn)口管道氣和海運進(jìn)口LNG(liquid natural gas)分別占天然氣供應(yīng)總量的55%、18%和27%，進(jìn)口天然氣規(guī)模創(chuàng)歷史新高，其中，海運進(jìn)口LNG超過5 300萬t，已超過進(jìn)口管道氣比重，在我國天然氣供應(yīng)中發(fā)揮了非常重要的作用。

從發(fā)展形勢看，近年來國家相繼印發(fā)了《京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治行動方案》《北方重點地區(qū)冬季清潔取暖“煤改氣”氣源保障總體方案》及《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》等政策文件，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整力度加大，天然氣消費需求仍將較快增長。此外，為了加快天然氣產(chǎn)供儲銷體系建設(shè)，落實國家能源安全戰(zhàn)略，保障天然氣供需平衡，頒布了《國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)天然氣協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展的若干意見》《關(guān)于加快儲氣設(shè)施建設(shè)和完善儲氣調(diào)峰輔助服務(wù)市場機制的意見》等文件，提出了建立以地下儲氣庫和沿海LNG接收站儲氣為主的多層次儲氣調(diào)峰系統(tǒng)等具體意見，未來依托沿海LNG接收站建設(shè)完善儲氣設(shè)施的需求較為旺盛。總體上，沿海LNG碼頭的規(guī)劃和建設(shè)對于保障我國天然氣消費和完善儲氣體系建設(shè)具有重要意義。

自2006年廣東大鵬LNG接收站建成投產(chǎn)以來，沿海LNG碼頭建設(shè)快速發(fā)展，但局部地區(qū)尚存在高峰季能力偏緊等問題。目前已有相關(guān)研究多側(cè)重于LNG碼頭選址[1-3]、LNG碼頭的平面布置及優(yōu)化[4-5]、LNG碼頭工程通航安全及風(fēng)險的研究[6-7]和LNG碼頭對港口通航效率影響[8-10]等方面，欠缺對LNG碼頭運營特點和存在問題的分析。本文擬對我國沿海LNG碼頭建設(shè)現(xiàn)狀、分區(qū)域運營和利用特點進(jìn)行研究，指出存在問題并提出相應(yīng)建議，為LNG碼頭布局及相關(guān)規(guī)劃、設(shè)計工作提供參考和依據(jù)。

1 建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 碼頭設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀

截至2019年底，我國已建成投產(chǎn)的LNG接卸泊位19個，設(shè)計通過能力約1億ta，接收站核準(zhǔn)系統(tǒng)接收能力約6 100萬ta；在建項目共計4處，分別位于鹽城港濱海港區(qū)、溫州港大小門島港區(qū)、廈門(漳州)后石港區(qū)和深圳港大鵬港區(qū)。各大型LNG接收站泊位配套儲罐以2～4個16萬m3的儲罐規(guī)模為主，規(guī)模普遍較小，儲、運系統(tǒng)能力不足，調(diào)峰和跨區(qū)域調(diào)節(jié)能力有限。目前有多個已建接收站的儲罐、氣化裝置和管線等配套設(shè)施在逐漸擴能完善中，沿海LNG接收站整體的接收能力在逐步提升中。

我國沿海港口已建LNG接收站泊位(具有接卸功能泊位)設(shè)施現(xiàn)狀見表1。

表1 截至2019年底我國沿海港口已建LNG接收站碼頭現(xiàn)狀

1.2 碼頭利用情況

LNG接收站的運營包括碼頭、儲罐、氣化裝置和輸運條件等多個環(huán)節(jié)，因此LNG碼頭能力發(fā)揮還取決于儲罐能力、氣化能力、外輸能力等多方面要素。目前沿海已建成的大型LNG接收站的碼頭設(shè)計通過能力均在600萬～700萬t，但是受季節(jié)需求的不均衡性、儲罐和管道等設(shè)施配套能力等多方面因素影響，除廣東大鵬接收站外，其它各站的實際接卸量均未達(dá)到碼頭設(shè)計通過能力。2017、2018年各站實際接卸量和碼頭設(shè)計通過能力見圖1。

圖1 我國沿海大型LNG接收站碼頭設(shè)計通過能力和實際接卸量情況

2 到港LNG船型及其特點

考慮到沿海各區(qū)域天然氣消費和供應(yīng)特點不一致、管網(wǎng)體系建設(shè)的協(xié)調(diào)性和完善性不一致，結(jié)合我國沿海港口群的分布特征，本研究將沿海劃分成環(huán)渤海、長三角、福建沿海、廣東和廣西、海南沿海共5個區(qū)域進(jìn)行分析。其中，環(huán)渤海、長三角地區(qū)區(qū)域內(nèi)天然氣消費季節(jié)性特點基本一致，區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)體系建設(shè)相對完善；福建沿海、海南沿海省內(nèi)消費需求較小且管網(wǎng)體系相對單一和獨立；廣東和廣西已基本形成統(tǒng)一管網(wǎng)。

2.1 到港船型分布特點

2018年，我國沿海16個大型LNG接收站共接收LNG船舶約537艘(未含南通呂四、上海外高橋和海南馬村共3個中小型的中轉(zhuǎn)儲運型接收站)。其中，環(huán)渤海、長三角、福建沿海、廣東和廣西、海南沿海各區(qū)域到港船舶比重分別為32%、26%、9%、31%、2%。

到港LNG船型比重見圖2，我國沿海到港LNG船舶以15 萬～20萬m3船型為主，其中，15萬～20萬m3船型占到港船舶總數(shù)的52%、15萬m3以下LNG船舶占比34%、Q-max和Q-flex船型占比14%。在分區(qū)域到港船型方面，除長三角地區(qū)外，其它各區(qū)域主力船型均為15 萬～20萬m3，與全國沿海到港船型規(guī)律基本一致。

圖2 2018年各區(qū)域LNG到港船型比重

2.2 分區(qū)域到港船舶密度特點

2016—2018年我國沿海各區(qū)域月到港LNG船舶密度情況見圖3。環(huán)渤海、長三角地區(qū)在每年冬季(11月—次年2月)LNG到港船舶密度明顯變大，尤其是環(huán)渤海地區(qū)在冬季供暖期LNG進(jìn)口量顯著高于年均水平；福建、廣東和廣西及海南等東南沿海地區(qū)天然氣消費需求季節(jié)消費量雖有一定波動、但總體相對均衡，到港船舶密度沒有明顯的季節(jié)性變化。其中，在冬季高峰月，環(huán)渤海和長三角地區(qū)的唐山曹妃甸、天津南疆、南通洋口等接收站月接卸船舶最高可達(dá)8～11艘，高峰月的LNG碼頭基本滿負(fù)荷運作，而淡季月到港船舶2～6艘，淡季碼頭能力發(fā)揮有限。

圖3 沿海分區(qū)域到港LNG船舶密度

3 分區(qū)域泊位利用率

根據(jù)JTS 165-5—2016《液化天然氣碼頭設(shè)計規(guī)范》6.0.1條款[11]：液化天然氣泊位通過能力設(shè)計中，泊位有效利用率可取55%～70%。但環(huán)渤海、長三角地區(qū)受LNG運輸季節(jié)不均衡性影響，泊位利用率也具有一定不均衡性，利用率的取值應(yīng)結(jié)合區(qū)域LNG消費需求和運輸特點進(jìn)一步細(xì)化。

本節(jié)根據(jù)沿海各LNG接收站實際到港船舶情況，對2017年11月—2018年10月各區(qū)域LNG接收站分淡、旺季泊位平均利用率進(jìn)行統(tǒng)計，分區(qū)域泊位平均利用率計算結(jié)果見表2，分區(qū)域各接收站泊位利用率情況見圖4。各類船型作業(yè)時間、候潮候流時間等船型作業(yè)時間參數(shù)取值參考文獻(xiàn)[12]，泊位年可運營天數(shù)Ty取330 d。

表2 2017年11月—2018年10月分區(qū)域分季節(jié)

注：各區(qū)域泊位利用率測算中年可運營天數(shù)Ty均取330 d，該參數(shù)在沿海各港存在一定差異，取值對泊位利用率計算有較大影響，須在設(shè)計階段結(jié)合港口具體情況細(xì)化參數(shù)設(shè)計，統(tǒng)計結(jié)果僅供參考。

圖4 分區(qū)域各LNG接收站泊位利用率

由計算結(jié)果可見，在5個沿海區(qū)域中，環(huán)渤海地區(qū)的淡旺季泊位利用率差異最大，其次為長三角地區(qū)，其它區(qū)域總體均衡。其中，環(huán)渤海地區(qū)在2017—2018年LNG泊位旺季利用率達(dá)0.47、淡季泊位利用率僅為0.28，唐山曹妃甸、天津南疆、青島董家口在冬季4個月的泊位平均利用率達(dá)0.50～0.60，在冬季用氣最高峰月(通常在12月、次年1月)泊位利用率最高可達(dá)0.70～0.85；在長三角地區(qū)，南通洋口、寧波穿山兩個接收站的泊位利用率較高，冬季4個月平均泊位利用率可達(dá)0.50～0.60；在東南沿海地區(qū)，廣東大鵬接收站全年泊位利用率均較高、達(dá)0.50；其它接收站受尚未達(dá)產(chǎn)、配套設(shè)施建設(shè)尚不充分或腹地消費需求較小等因素影響，泊位利用率在0.20～0.30。

4 問題及建議

1)環(huán)渤海、長三角地區(qū)LNG進(jìn)口量季節(jié)不均衡性顯著，需要加強儲氣調(diào)峰能力的建設(shè)。

長江以北尤其是北方地區(qū)，受天然氣消費季節(jié)不均衡性大、儲氣調(diào)峰設(shè)施不足等因素影響，海運進(jìn)口LNG運輸在冬季相對集中，導(dǎo)致LNG碼頭淡旺季利用率不平衡，碼頭能力淡季未得到充分發(fā)揮，而冬季供暖高峰期能力略顯不足。在沿海接收站儲氣能力建設(shè)方面，目前我國沿海已建LNG接收站配套儲罐以2～4個16萬m3的罐容為主、單個接收站總罐容未超過80萬m3，調(diào)峰和跨區(qū)域調(diào)節(jié)能力有限；目前日本已有18%的接收站罐容超過80萬m3，韓國有80%的接收站罐容超過80萬m3，單個接收站儲罐罐容最大超過200萬m3。為了進(jìn)一步提高上述地區(qū)LNG接收站的系統(tǒng)能力、提高碼頭利用的均衡性、充分釋放碼頭能力，需要加強接收站儲運體系能力的建設(shè)。

2)LNG泊位利用率水平存在區(qū)域差異和季節(jié)性差異，須在設(shè)計階段因地制宜，細(xì)化設(shè)計工作。

受地區(qū)天然氣消費需求水平不同和個別地區(qū)天然氣消費存在季節(jié)不均衡性等因素影響，LNG泊位利用率水平存在地區(qū)差異和季節(jié)性差異。通常情況下，一座設(shè)計靠泊船型在8.0萬～26.7萬m3的LNG泊位的年通過能力設(shè)計值為600萬～700萬t，泊位利用率設(shè)計參數(shù)取值基本是按照全年均衡考慮的，個別地區(qū)的接收站即使在高峰季節(jié)滿負(fù)荷運營也尚無法達(dá)到此設(shè)計值。建議在設(shè)計階段，結(jié)合地區(qū)天然氣消費水平、LNG進(jìn)口季節(jié)性特點和接收站配套儲運設(shè)施建設(shè)等實際情況，進(jìn)一步細(xì)化泊位利用率參數(shù)的設(shè)計。

3)少數(shù)LNG碼頭運營與相關(guān)港區(qū)船舶進(jìn)出作業(yè)產(chǎn)生干擾的問題逐步凸顯，需要加強項目建設(shè)前期的研究論證工作。

LNG船舶進(jìn)出港須設(shè)置移動安全區(qū)，并采取提前封航、單向管制等安全管制措施，因此個別選址于船舶流量大、長航道水域的LNG港址，在實際運營中對相關(guān)港區(qū)船舶進(jìn)出產(chǎn)生延誤影響的問題逐漸顯現(xiàn)。在規(guī)劃和建設(shè)階段，應(yīng)結(jié)合港址的通航密度、港區(qū)資源容量和航道條件等實際情況，通過開展相關(guān)通航影響研究工作，對LNG接收站碼頭合理規(guī)模和運輸規(guī)模進(jìn)行研究論證，保障單個港址LNG碼頭規(guī)模合理和港區(qū)的健康持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)論

1)受部分地區(qū)天然氣消費不均衡性特點和配套儲運設(shè)施能力有限等多方面因素影響，我國沿海多數(shù)LNG碼頭能力尚未充分釋放；特別是北方地區(qū)LNG碼頭理論設(shè)計能力存在“淡季無效、旺季不足”的實際情況，值得思考。

2)主要受天然氣消費季節(jié)不均衡性、接收站配套儲運設(shè)施能力不足兩方面因素影響，環(huán)渤海、長三角地區(qū)海運進(jìn)口LNG運輸在冬季集中，導(dǎo)致LNG碼頭利用季節(jié)不均衡性明顯，環(huán)渤海地區(qū)碼頭利用季節(jié)不均衡性尤為突出。

3)結(jié)合沿海各區(qū)域LNG碼頭利用現(xiàn)狀，將LNG泊位利用率分淡季、旺季進(jìn)行細(xì)化研究，提出分區(qū)域平均泊位利用率參數(shù)和局部地區(qū)最高峰月泊位利用率參數(shù)。

4)結(jié)合沿海分區(qū)域LNG碼頭利用現(xiàn)狀特點和船舶運營監(jiān)管特點，指出目前沿海LNG碼頭運營存在的問題，并提出相應(yīng)建議，可為LNG碼頭相關(guān)規(guī)劃和設(shè)計工作提供參考。