摘 要

摘　要：本文結(jié)合國外LNG接收站的應(yīng)用實(shí)踐，介紹了岸上LNG接收站、海上LNG接收站、半離岸式LNG接收站的功能及特點(diǎn)，分析比較了不同LNG接收方式的設(shè)計理念、可靠性、操作方式、安

摘　要：本文結(jié)合國外LNG接收站的應(yīng)用實(shí)踐，介紹了岸上LNG接收站、海上LNG接收站、半離岸式LNG接收站的功能及特點(diǎn)，分析比較了不同LNG接收方式的設(shè)計理念、可靠性、操作方式、安全性、投資及建設(shè)周期，通過對比提出了LNG接收站的選擇原則。

關(guān)鍵詞：LNG　岸上LNG接收站　海上LNG接收站　半離岸式LNG接收站

LNG Receiving Mode Comparison and Selection

AbStract：This essav according to the applieation practice of LNG terminal with the oVerseas．Introduces the functions and fbatllres of shore LNG terminal，off-shore LNG ternfinal，and senli offshore LNG lerminal，analyzes and compares the different,of their design concept，reliability，operation，safety，inVestment and constnletion period，based on comparative analysis，presented corresponding suggestion for primliple of selection．LNG terrainal.

Keywords：LNG On-shore LNG terminal off-shore LNG ternfinal  Semi-off shore LNG terminal

1　引言

液化天然氣(以下簡稱LNG)接收站可分為岸上LNG接收站、海上LNG接收站、半離岸式LNG接收站3種。目前國外運(yùn)行和在建或規(guī)劃的LNG接收站共ll9座，無論是現(xiàn)有LNG接收站，還是在建或規(guī)劃的接收站大多為岸上式，其中14座為海上接收站。

截至2011年12月，我國已建成投產(chǎn)的LNG接收站共5座，總接收能力為l5.8×10⁶t／a，國內(nèi)現(xiàn)有LNG接收站均為岸上接收站；我國在建和規(guī)劃的LNG接收站共有20座，其中岸上接收站18座，海上接收站2座。

2　LNG接收站功能及特點(diǎn)

2．1　岸上LNG接收站

岸上LNG接收站的主要功能是LNGNJ載、儲存、氣化輸送。接收站內(nèi)建有專用碼頭，用于運(yùn)輸船的靠泊和卸船作業(yè)；儲罐用于儲存從LNG船上卸下來的LNG；氣化裝置則是將LNG加熱氣化后，經(jīng)管道輸送到末端用戶。岸上LNG接收站儲存容量大，運(yùn)行維護(hù)方便，長期運(yùn)營的LNG接收站一般采用這種方式。岸上LNG接收站的相關(guān)技術(shù)已相當(dāng)成熟，是最典型的LNG接收方式。該接收方式使用一艘LNG運(yùn)輸船(LNGC)，通過裝卸臂與岸上儲罐進(jìn)行連接。LNG卸載至儲罐后，再經(jīng)過氣化、調(diào)壓、計量等最終輸送至燃?xì)夤芫W(wǎng)。

2．2　海上LNG接收站

海上LNG接收站有3種常見形式，即具有浮標(biāo)的浮式儲存再氣化單元、具有單側(cè)碼頭的浮式儲存再氣化單元、具有雙側(cè)碼頭的浮式儲存再氣化單元。

2．2．1具有浮標(biāo)的浮式儲存再氣化單元

該接收方式通過柔性輸氣軟管將運(yùn)輸船(LNGC)上的LNG輸送到浮式儲存再氣化單元(簡稱FSRU)上，FSRU具有儲存、加壓、氣化等功能。通過帶有系泊系統(tǒng)的柔性輸氣軟管與岸上管道系統(tǒng)相連，將氣態(tài)天然氣輸入至岸上管網(wǎng)內(nèi)。

FSRU既可以采用新型專用船也可以采用舊船改造而成。該方式的特點(diǎn)是：

(1)通過船船間卸載方式，LNG從運(yùn)輸船輸送到FSRU上。至今，阿根廷的布蘭卡港采用這種方式安全卸載了100余次。

(2)來自FSRU的天然氣與岸上管道系統(tǒng)的連接通過具有系泊系統(tǒng)的柔性輸氣軟管實(shí)現(xiàn)。

(3)應(yīng)按照海洋深度和海況選擇合適的系泊系統(tǒng)。

美國(波士頓和墨西哥灣)采用了這種方式，意大利、牙買加等國家也正在建造這種系統(tǒng)。

2．2．2具有單側(cè)碼頭的浮式儲存再氣化單元

該接收方式通過運(yùn)輸船(LNGC)與FSRU間的軟管，將LNG由運(yùn)輸船輸送NIPSRU上。FSRU具有儲存、加壓、氣化等功能，且長期沿著碼頭停泊，并通過高壓天然氣裝卸臂與岸上管道系統(tǒng)連接。阿根廷某接收站采用了該接收方式。

2．2．3具有雙側(cè)碼頭的浮式儲存再氣化單元

該接收方式通過橫跨碼頭的LNG裝卸臂，將LNG由運(yùn)輸船輸送到FSRU上，其它與上述方式相同。FSRU長期沿著碼頭停泊，并通過高壓天然氣裝卸臂或軟管與岸上管道系統(tǒng)連接，巴西采用了該方式。

2．2．4海上LNG接收站比較

若選用具有浮標(biāo)的浮式儲存再氣化單元接收方式，需具有兩個間隔為3km的浮標(biāo)，且應(yīng)對以每個浮標(biāo)為中心l.5km范圍內(nèi)的海域采取限制措施。且上述區(qū)域必須處于防波堤的保護(hù)范圍以內(nèi)，但這可能會影響港口的正常運(yùn)行。此外，海況(風(fēng)速、波浪、有效波高)也會對浮式儲存再氣化單元(FSRU)的操作造成影響，當(dāng)冬季船舶運(yùn)轉(zhuǎn)較為頻繁時，可能出現(xiàn)LNG供應(yīng)中斷現(xiàn)象。閼此，一般不選用這種接收方式。具有單側(cè)碼頭的浮式儲存再氣化單元的接收方式也具有相同的問題。

通常推薦采用具有雙側(cè)碼頭的浮式儲存再氣化單元。浮式儲存再氣化單元項目的建設(shè)可以選擇如下幾種方式：

(1)新建浮式儲存再氣化單元；

(2)用舊船改造成浮式儲存再氣化單元；

(3)租賃浮式儲存再氣化單元。

海上接收站的建設(shè)方式會對項目的建設(shè)進(jìn)度、運(yùn)行成本造成影響。南于新建FSRU或?qū)⑴f船改造成FSRU均需要較長的建設(shè)時間(約3年)，這將削弱海上接收方式的優(yōu)勢。另一方面，新建FSRU需投資約22億元(13.5×10⁴m³容積范圍)，將舊船改造成FSRU也需要16億元。租用FsRu的成本約為120萬元／d，折合4.4億元／a。

因此，若工期較緊，或希望降低一次投資，可選擇租賃FSRU方式；在工期允許的情況下，若接收站運(yùn)行年限較長，宜采用新建或用舊船改造成FSRU的建設(shè)方式。

2．2．5海上LNG接收站特點(diǎn)

與岸上LNG接收站相比，海上LNG接收站為LNG的接收提供了一種很好的解決方案，其主要特點(diǎn)如下：

(1)建設(shè)周期短，可在較短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)供氣；

(2)機(jī)動性強(qiáng)，便于根據(jù)市場情況靈活調(diào)整：

(3)岸上土地征用少、海岸沿線淺水區(qū)改造少，有利于項目的審批。

(4)海上LNG接收站存在如下問題：揮發(fā)氣(BOG)發(fā)生量通常是岸上LNG接收站的2倍，導(dǎo)致運(yùn)行成本增加；儲存能力受限于船舶的大小難以滿足較大的儲備量要求，影響了其實(shí)用性；海況和天氣條件對LNG接收站的卸載、輸送影響較大，可能會導(dǎo)致額外的停機(jī)時間；LNG接收站的設(shè)計緊湊，無法保證各類設(shè)施之間的安全間距，需要采取其它防范和緩解措施。作為一個獨(dú)立運(yùn)行的組合單元，任一功能單元發(fā)生緊急情況時，均可能導(dǎo)致接收站的裝置停機(jī)：必須對浮式設(shè)施進(jìn)行定期監(jiān)察，以確保其功能的可靠性，需要定期檢驗(yàn)以換發(fā)新證。定期檢驗(yàn)周期一般為5年以內(nèi)，檢驗(yàn)期間，必須提供其他的運(yùn)行單元或替代性解決方案。

2．3　半離岸式LNG接收站

該接收方式使用一艘LNG運(yùn)輸船，作為浮式儲罐(即浮式儲氣單元，簡稱FSU)，LNG通過橫跨碼頭的LNG裝卸臂由運(yùn)輸船轉(zhuǎn)輸至FSU中，FSU與岸上氣化器相連，LNG氣化后進(jìn)入天然氣管網(wǎng)。FSU僅具有儲存功能，不具備FSRU的加壓及氣化功能，因此，LNG加壓泵及氣化器均需建設(shè)在岸上。

浮式儲氣單元(FSU)的獲得有3種方式：新建浮式儲氣單元；用舊船改造成的浮式儲氣單元；租賃浮式儲氣單元。

采用的方式不同，項目進(jìn)度和成本也不同。

新建浮式儲氣單元(FSU)需要約3年；若將舊船改造成浮式儲氣單元(FSU)，岸上部分施工完畢即可交付使用；租賃浮式儲氣單元(FSU)則可隨時交付使用。

新建浮式儲氣單元(FSU)需要花費(fèi)約16億元(135000m³容積范圍)，將舊船改造成浮式儲氣單元(FSU)則需要花費(fèi)約l0億元。租用浮式儲氣單元(FSU)的成本約為75萬元／d，折合2.7億元／a。

因此，浮式儲氣單元(FSU)的建設(shè)方式主要取決于項目的使用期限和建設(shè)周期要求。

3　接收方式的比較

本文對岸上LNG接收站、海上LNG接收站(按具有雙側(cè)碼頭的浮式儲存再氣化單元)及半離岸式LNG接收站從設(shè)計理念、可靠性、操作方式、安全性、投資及建設(shè)周期方面進(jìn)行比較。

3．1　設(shè)計理念

雖然3種接收方式為實(shí)現(xiàn)各項功能而采取的方式有所不同，但其可行性均已得到證實(shí)。3種接收方式的比較見表1。

 

雖然從設(shè)計理念的角度無法對各接收方式進(jìn)行排序，但按照與之對應(yīng)的有效儲氣容量來排序，排序結(jié)果如下：

岸上LNG接收站>半離岸式LNG接收站>海上LNG接收站。

3．2　接收站的可靠性

3．2．1岸上LNG接收站的可靠性

(1)主體設(shè)施的可靠性一般可達(dá)到99.5％；

(2)采用現(xiàn)場電源(可靠性通常可達(dá)到98％)；

(3)卸載裝置停機(jī)時間取決于風(fēng)速、風(fēng)向和浪高。

3．2．2海上LNG接收站的可靠性

(1)工藝設(shè)備的可靠性與岸上LNG接收站相似；

(2)與岸上LNG接收站卸載操作類似，高壓(HP)天然氣卸載操作取決于風(fēng)速、風(fēng)向和浪高；

(3)卸載設(shè)備的停機(jī)時間與岸上LNG接收站相似；

(4)對運(yùn)輸船的可靠性要求更高。運(yùn)輸船來的不能過早，但為避免LNG不足而停機(jī)，運(yùn)輸船來的又不能太晚。這一時間段取決于FSRU的儲存量。

3．2．3半離岸式LNG接收站的可靠性

(1)工藝設(shè)備的可靠性與岸上LNG接收站相似；

(2)與岸上LNG接收站卸載操作類似，LNG卸載到氣化器取決于風(fēng)速、風(fēng)向和浪高；

(3)運(yùn)輸船NFSU間LNG的傳輸停機(jī)時間與岸上LNG接收站相似；

(4)對運(yùn)輸船可靠性要求與FSRU類似，運(yùn)輸船來的不能過早，但為避免LNG不足而停機(jī)，運(yùn)輸船來的又不能太晚。這一時間段取決于FSU的儲存量。

按照可靠性對三種接收方式排序，結(jié)果如下：

岸上LNG接收站>半離岸式LNG接收站>海上LNG接收站

3．3　接收站的操作方式

操作方式評價主要以易用性和靈活性為標(biāo)準(zhǔn)。

岸上裝置可通過中心控制室(CCR)進(jìn)行操作；FSRU和FSU需要與裝置共用中心控制室(CCR)，這將為項目施工帶來額外的困難。

從操作的靈活性來看，岸上LNG接收站較為靈活，且更容易達(dá)到較大的儲存量。受儲存能力的限制，海上接收方式的靈活性較差，特別是影響運(yùn)輸船的卸載操作。當(dāng)FSRU中的LNG降到一定容量時應(yīng)立即補(bǔ)充，以降低意外停機(jī)的風(fēng)險。通常情況下，FSRU的設(shè)計均以滿足一般用戶的天然氣需求量為主，未必能滿足用戶的特殊需求。由于FSU的儲存量較大，在一定程度上彌補(bǔ)了其靈活性的不足，但其投資相對較高。

按照操作方式對3種接收方式排序，結(jié)果如下：

岸上LNG接收站>半離岸式LNG接收站>海上LNG接收站

3．4　接收站的安全性

LNG接收站安全設(shè)計的基本原則主要是被動防護(hù)，在眾多的被動防護(hù)措施中，最主要的就是安全間距。但只有岸上LNG接收站可滿足這一原則。

就采用海上的接收方式而言，所有功能性裝置均安裝在FSRU上面，無法滿足安全間距要求。在安全性評價和減災(zāi)設(shè)計方面，應(yīng)將FSRU的所有裝置看成一個整體，因?yàn)槿我獠考霈F(xiàn)事故都會對整個海上接收站造成影響。

就采用半離岸式的接收方式而言，可將儲存裝置看成一套單獨(dú)的裝置，但其它工藝裝置可與其隔離開來，并按照安全間距進(jìn)行布置。

海上接收方式的天然氣裝卸臂始終與碼頭連在一起，根據(jù)風(fēng)險評價結(jié)果，天然氣裝卸臂是風(fēng)險最高的裝置。

按照安全性對3種接收方式排序，結(jié)果如下：

岸LLNG接收站>半離岸式LNG接收站>海上LNG接收站

3．5　接收站的建設(shè)周期

岸上接收站建設(shè)期3年(以開始施工計，下同)。

海上LNG接收站，若FSRU用舊船改造而成，接收站建設(shè)期2年；若租賃FSRU，接收站建設(shè)期1年。

半離岸式接收站建設(shè)期2年。

按照建設(shè)周期長短對3種接收方式排序，結(jié)果如下：

海上LNG接收站>半離岸式LNG接收站>岸上LNG接收站

3．6　接收站的投資

投資對比按如下原則進(jìn)行：

(1)接收站設(shè)計規(guī)模：300×10⁴t／a。

(2)岸上接收站設(shè)l6×10⁴m³儲罐2座。

(3)海上LNG接收站按設(shè)1個FSRU(135000m³容積范圍)考慮。

(4)半離岸式接收站按設(shè)1個FSU(135000m³容積范同)考慮。

各方式接收站的投資對比見表2

 

可見，海上LLNG接收站的投資最少，而岸上LNG接收站投資最大。

4　結(jié)論

根據(jù)以上分析，3種LNG接收站的比較結(jié)果見表3。

 

綜合分析，可以得出以下結(jié)論：

(1)海kLNG接收站是一種可快速實(shí)現(xiàn)天然氣供應(yīng)的接收方式，且一次投資少。在對儲氣量要求不高的情況下，改接收方式是不錯的選擇。

(2)考慮海上LNG接收站的運(yùn)行成本、維護(hù)、安全、氣象條件等因素，長期運(yùn)營的LNG接收站宜采用岸上接收方式，尤其是需要燃?xì)鈨α枯^大時通常采用岸上接收方式。

(3)綜合考慮建設(shè)周期和建設(shè)規(guī)模，海上LNG接收站可作為岸上LNG接收站的過渡。

 

參考文獻(xiàn)

1顧安忠，魯雪生.液化天然氣技術(shù)手冊

2嚴(yán)銘卿，廉樂明.天然氣輸配工程

 

本文作者：趙耀宗　于玉良　崔競月　李持佳

作者單位：北京優(yōu)奈特燃?xì)夤こ碳夹g(shù)有限公司

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