推广计划：发掘LNG应用市场潜力

近年来,越来越多的国家把环境保护作为经济发展战略的重要组成部分,通过制定绿色经济政策,积极推动低碳绿色增长,且低碳经济也正成为国人关注的焦点。作为优质清洁能源,天然气将是发展低碳经济、优化能源结构的必然选择。

1.用于城镇应急调峰储备

我国天然气应急调峰储备方式主要有两种:一是地下储气方式,另一种是液化天然气(LNG)存储。

目前,中石油在新疆呼图壁县拥有国内已建成的最大规模地下储气库———呼图壁储气库,总库容为107亿m³,生产库容为45.1亿m³。

利用LNG作为城市应急调峰储备气源,应根据其供气规模、运输距离,选择其存储天数,一般小型LNG应急调峰储备站的存储天数为5～7天。截至目前,我国已投入运行的大型LNG储备、应急项目主要有,即上海五号沟LNG安全应急项目、深圳LNG应急储备项目,城市自建LNG液化装置的存储应急项目还有南京LNG液化项目、合肥LNG液化项目及杭州应急储备站等。另外,我国已有三十多个城市在规划或建设LNG存储气化项目。

这类LNG储备应急站具有如下功能:①当门站发生异常现象并造成城市天然气供应不足时,提供应急供气;②当次高压管线发生事故工况下,为城市补充应急供气;③满足城市天然气小时调峰的需要,提供稳定的供气;④具备装车功能,可通过汽车槽车为城市其他独立组团、LNG汽车加气站或小型LNG气化站提供非管道运输供气服务。

小型LNG用于调峰有较强的灵活性,不仅适用于季节性调峰,也适用于日调峰。而且它对选址没有太多的限制,可根据供气调峰和应急供气的需要建在供气管网的合适位置。小型LNG特别适用于城市调峰的各项要求,城市有了自主的小型LNG,就有了调控优势,储备优势,变被动为主动,同时也减轻了天然气供应商的压力和责任。

目前,我国小型LNG用于天然气应急调峰还处于初级阶段,制约因素很多。如在小型LNG来源方面,对一些大城市、特大城市要获得较多的LNG,能否建设自主LNG接收装置尚存在制约;在储备模式上,推荐的储备模式为政府储备与商业储备相结合的模式;在储备调峰气价上,LNG的价格应该维持在比管道气稍高的基础上,只有多元化的LNG来源才能有利于价格的降低;在投资渠道上,储备建设的资金来源应以政府投资为主,但政府部门和企业间很难磋商,往往因此而搁浅;缺乏有关小型LNG利用的法规和标准,这些都对小型LNG用于天然气应急调峰有所制约。

小型LNG用于天然气应急调峰储备是缓解城市天然气安全供气的重要途径,应争取在近几年内使建设的储气库工作容量保持在国内天然气总消费量的10%～15%左右,使之达到或超过国际平均容量11%的水平。尤其在一些特大或大型城市的附近,应适当建立必要的安全应急战略储备气库,即小型LNG的灵活性对城市日调峰能起到关键的作用。

2.LNG作为运输工具的替代燃料

在国内,以LNG为燃料的汽车及相应的加气站已初具规模,船舶以LNG作为燃料以开始进行试点和示范运行,可以预料在不远的将来也会进入商业化运行。

(1)LNG用作汽车燃料 LNG被公认为理想的清洁能源替代燃料之一。与柴油相比,有两大优势:一是环保优势;LNG发动机排放的氮氧化物只有柴油发动机排放的25%,碳氢化合物和碳氧化合物分别只有32%和12%,颗粒物的排放几乎为零,LNG发动机的声功率只有柴油发动机的36%;据有关资料介绍使用LNG作为发动机燃料,尾气中有害物质的含量比使用燃油燃料其二氧化碳、二氧化氮含量分别降低98%和30%,更有利于环保。二是经济优势;相同功率的发动机,基于目前市场上的柴油及LNG价格计算,使用LNG燃料比使用柴油可节省燃料费用30%。因此将LNG作为替代燃料应用在汽车、船舶等交通运输领域,对国家实现节能减排战略目标具有重要意义。

近年来,我国LNG燃料汽车已进入了快速发展通道,在短短的3年时间内,国内已经有新疆、山西、内蒙古等地的LNG重型卡车及北京、杭州、深圳、乌鲁木齐、昆明、海口、湛江、张家口等城市LNG公交相继投入了运行,而且这一城市群体还在迅速扩大,充分说明了LNG燃料汽车的技术已经完全成熟,节能减排优势明显。表0-5是最近3年内国内LNG燃料汽车的发展情况,表0-6是近3年汽车市场需求情况统计。

表0-5 近3年内国内LNG燃料汽车的发展情况统计表

表0-6 近3年国内LNG燃料汽车市场需求情况统计表

为了实现“十二五”节能减排的战略目标,国家已经规划在“十二五”期间重点发展清洁能源汽车,以逐步替代现有的燃油汽车。国家工业和信息化部装备工业公司在《节能与新能源汽车产业发展规划(2011—2020)》中明确了2015年的阶段目标:“车用燃料结构得到优化,替代燃料占车用燃料消耗的比例达到10%以上,天然气汽车推广规模达到150万辆以上……。”

对LNG燃料汽车发展进度影响最大的是配套LNG加气站的建设。目前,我国三大能源公司(中石油、中石化、中海油)及新疆广汇、新奥燃气、中国港华燃气、华润燃气等一批公司相继进入了LNG替代汽柴油用于新能源汽车领域,并相应做出3～5年建设LNG汽车加气站和公交汽车和重型卡车的计划。表0-7是最近3年内国内LNG加气站的发展情况,表0-8是近3年的市场需求情况统计。

表0-7 近3年内国内LNG加气站的发展情况统计表

(www.xing528.com)

表0-8 近3年内国内LNG加气站市场需求情况统计表

(2)LNG用作船舶燃料 内河船舶用LNG替代燃料的优势也主要体现在经济与环保两方面。首先经济方面,天然气价格要比传统燃料低很多,若再考虑到天然气良好的燃烧性,即其效率较高,则可节约更多的燃料成本。其次环保性方面,据分析,纯LNG驱动船舶与传统燃料的船舶相比,二氧化碳排放减少约20%,氮氧化物排放减少约90%,颗粒排放可以忽略不计,硫含量为零。且采用LNG作为船舶燃料在水质保护、降噪等方面也有一定的作用。

然而,LNG船舶的经济性会受到当地天然气价格的影响,其用户规模会受航道沿线加气站密度的制约。我国LNG船舶的发展尚处于起步阶段,且未建立LNG船舶加气站,这在一定程度上制约了LNG船舶的发展。鉴于此,我国可先在小型渔船和载重船舶上推广LNG燃料。由于渔船大都集中停泊在相对固定的港口,因此只需建设少量的加气站即可满足较大区域的LNG船舶的燃料需求;对于载重船舶,其燃料一般只用于提供推进动力,因此其一次加注的行驶距离大,对LNG加气站的密度要求相对较低。另外,LNG还可作为小型旅游船只、游艇的替代燃料。这种船只的工作区域一般为环境相对脆弱的公园湖泊,采用LNG作为燃料正好发挥了LNG在环保方面的巨大优势。而且旅游景点的船只非常集中,且其价格承受能力也较强。

在2009年4月,全球首套LNG船用燃料存储供气系统由张家港富瑞特种装备股份有限公司下属的控股子公司张家港韩中深冷科技有限公司研发试制成功,并顺利交付客户挪威汉姆沃斯公司。同时,在国内LNG船舶油改气项目也有了长足的发展。截止到目前,已经先后有湖北西篮、北京油陆、桂林新奥、新疆广汇、福建中闽等多家能源企业为了抢占LNG在船舶领域的应用市场而开展了船舶燃料油改气示范项目的运作。国内已经开展的LNG在船舶上的应用项目见表0-9。

表0-9 国内已经开展的LNG在船舶上的应用项目

3.城镇居民燃气化的应用

近十多年来,我国城镇化进程不断加快,城镇居民数量不断增加。曾在1990年,我国城镇人口仅有3亿,占全国人口总数的26%;到2000年城镇人口比重已经达到36.2%;再到2009年,我国城镇人口数量已经超过6.2亿,城镇人口比重也达到46.6%;城市人口比重平均每年增加一个百分点。如果按这个增长速度继续保持十年,可以预见到2020年,我国的城市化水平将可能达到58%。而目前我国城市平均气化率程度仅为30%,管道天然气普及率就更低了,有些地区不到10%,市场还远未饱和。可见,今后随着我国城镇化进程的加速和城市家庭构成的小型化趋势,城市用天然气的人口和人均天然气消费量还将不断增加,特别是二线城市的城镇化和工业化,这对大力发展天然气提出更高的要求。

根据小型LNG的特点,对于居民气化主要适用于以下三种情况:①在气源地附近,或可在因地制宜、配送方便、价格经济的地区优先气化;②对于距离城市较远、不能通过城市管道输送天然气的乡镇、新城市的气化;③对管网已覆盖的地区用作调峰和管网气化的补充用气。

总之,城镇居民尤其是偏远地区居民选择小型LNG的供气模式是适合的,也是经济可行的。我国天然气需求潜力巨大,LNG气化站以其灵活性强的优点今后将继续为我国的天然气市场培育做出贡献,发展前景光明。

4.天然气的工业应用

小型LNG应用于工业方面主要在燃气空调和分布式能源供应发挥着重要作用。

(1)天然气应用于分布式能源 分布式能源系统,是相对于能源集中生产(主要代表形式是大电厂+大电网)而言的,它主要是通过外部输入的一种或几种一次能源,然后将生产得到的二次能源(电、热、冷)分散输送到一个相对独立的区域(如企业、社区、学校、医院等)。其能源利用率远远高于多数国家依靠大型主要电站将电力从发电厂向终端用户单向传输的集中供电系统。城市内分布式能源系统主要以天然气为燃料。推广利用分布式能源系统的目的是改善区域环境,提高人民生活水平,节约水资源和增强电网调峰能力。

据国际分布式能源联盟统计,截至2004年底,美国分布式供能系统装机容量占总装机容量的7.8%。欧洲分布式供能发展水平世界领先,尤其是丹麦、荷兰、芬兰,其分布式供能发电量分别占到国内总发电量的52%、38%和36%,均远远高于世界平均水平。在日本能源供应领域中,热电(冷)联产系统是仅次于燃气、电力的第三大公益事业。

与发达国家相比,我国分布式供能技术处于起步阶段,且差距较大。我国在技术、经济、政策法规等方面还存在诸多需要完善之处。近几年,在上海、广州和北京已经建成了10多座分布式供能系统,并用于医院、机场、商业中心等场合。但同时我国普遍存在微小型燃气轮机依赖进口、动力余热缺乏高效的利用手段、低温余热利用不充分、节能率不高、经济性不够理想等问题。

由于分布式能源系统的初投资大,要用好燃料;同时要有比较稳定的冷、热、电用户,即主要是第三产业和住宅用户;要求具有环保性能较好的特点等,所以它在我国比较适合应用的地区显然是经济比较发达的地区。其他地方如在天然气产地附近、天然气价格特别便宜的地方,分布式能源系统的应用可能也会是适合的。不过,分布式能源系统是能源利用的一个新的发展方向,但在可预见的较长一段时间内,大电厂与大电网仍是我国电力供应的主流。

(2)天然气工业炉窑 天然气制陶瓷等工业炉窑是指以燃气作为能源,用于熔炼、加热、热处理、焙烧、干燥等工艺过程。通常,工业炉窑采用的能源有电、煤、油、气四种。以电为能源的工业炉窑,其加热方式是将电能转换成热能来实现的;以煤、油、气为能源的工业炉窑,其加热方式是将煤、油、气作为燃料,使燃烧产生的火焰和高温烟气对物料进行加热来实现的。主要设备有天然气热处理炉、天然气锻造加热炉、天然气陶瓷窑、天然气铜铝熔化炉和天然气热风机等。

为保证陶瓷质量,清洁能源是其首选燃料。在LPG价格居高不下的情况下(正常情况下比天然气价格高30%),LNG就成了高档陶瓷工业的唯一选择,提高了陶瓷产品的综合竞争能力;目前陶瓷工业相对集中,单窑用气量大(一般每日用气量在5000～8000m³(标))且建设费用低、周期短。

(3)焊接切割气 切割与焊接是各行各业广泛采用的金属加工形式,其中气割与气焊是利用可燃气体在燃烧时放出的热量加热金属和进一步实现对金属进行切割或焊接的一种气体火焰加工方法。由于气割和气焊具有设备简单、使用灵活方便和比其他焊割方式(如机械切割)效率高、能在各种部位实现焊割作业等特点,目前应用十分普遍,特别是广泛用于钢板下料、铸件冒口切割和较薄的工件及熔点较低的有色金属的焊接。在气体焊、割中,传统的氧—乙炔焰切割与焊接技术目前在我国还占据着大约90%以上的市场,但是由于乙炔是由电石与水反应生成的,而生产电石要消耗大量电能和其他一些贵重工业原料,加之乙炔还是重要的化工原料,可以进一步合成多种化工产品,因此将乙炔作为工业燃气烧掉不仅对资源是一种浪费,而且对环境有着严重污染,所以如果能广泛使用天然气代替乙炔进行火焰切割和焊接,将不仅可以收到节约能源、降低成本(80%以上)的效果,而且十分有利于资源的合理利用和环境保护。该技术应用于油田、铸造、机械、建筑等行业的大批量切割或焊接,一切天然气方便的地方的切割或焊接。其优越性在于:切割质量高,环境污染轻,投资少、使用性能比乙炔安全可靠。由于天然气优越性明显,在未来,天然气作为切割或焊接气应用将逐步替代乙炔和液化石油气。