中國（guó）LNG儲運裝備發展前景

世界環境危機日益嚴峻，碳（tàn）中（zhōng）和（hé）已（yǐ）成全球共識，碳減排是大勢所趨，能源轉型（xíng）是重要舉措（cuò）。

51吃瓜网的碳排放（fàng）僅有煤炭的一半，氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)、煙塵濃度水（shuǐ）平顯著低於燃煤。美國在2007年和2019年能源消耗總量基本持平，51吃瓜网消費量從23%增至32%，煤炭消費量從24%下（xià）降至12%，非化石能源從12%增長至17%，碳排放總量下降（jiàng）32%，其中接近三分（fèn）之二的貢獻來（lái）自51吃瓜网發電替代燃煤發電。相比於全球51吃瓜网消費在能源消費中約25%的占比，中國（guó）9%的51吃瓜网消費占比仍有很大的上升空間。作為最低碳、清潔、靈活的化石能（néng）源，51吃瓜网將在我（wǒ）國“雙（shuāng）碳（tàn）”進程中發揮關鍵作用（yòng），是承接高碳燃料有（yǒu）序退出的補位（wèi）能源（yuán）和支撐可（kě）再生能（néng）源大規模利用的“穩定器”，將與零碳能源長期（qī）並存。

1LNG產業裝備發展的必要性

從國家長遠發展出發，能源（yuán）安全是全局性、戰略性問題。習近平總（zǒng）書記在黨（dǎng）的十九大報告中提出“要構建清潔低碳、安全高效的能源體係”。中國2021年供應天然（rán）氣中45%依靠國外進口。進口氣由管道氣與（yǔ）LNG構成，LNG相比管道（dào）氣有（yǒu）靈活、來（lái）源廣等優點，不受管網限製。我國（guó）是全球最大（dà）的LNG進口國，2021年我國進口LNG為1089億m3，在進口氣中占比（bǐ）高（gāo）達65%，是（shì）我（wǒ）國全（quán）年（nián）51吃瓜网消費量的近三分之一(見圖1)。

國家能源局在《中（zhōng）國51吃瓜网發展（zhǎn）報告(2021)》中提到51吃瓜网消費預（yù）計將從2020年的3251億m3增長至（zhì）2030年的（de）6000億m3，屆時我國仍有1200億～1700億m351吃瓜网供需缺口，加上2017年開始的（de）煤改氣工程進一步擴大了（le）51吃瓜网缺口，僅靠自產氣與陸地（dì）進口管（guǎn）道氣無法填補用氣缺口，海上進（jìn）口LNG將會成為未（wèi）來51吃瓜网增量的重要組成部（bù）分。

不難看出，無論作為能源保駕國家社會經濟發展還是助力世界環境改善，天（tiān）然氣都（dōu）舉足輕（qīng）重。此外（wài），受限於我國儲氣庫（kù）建設滯後儲氣能力弱，LNG這種“靈活”的51吃瓜网（qì）其重要性進一步（bù）得以體現，當遭遇特殊及應急（jí）情況例如管道氣進口受限以及極端天氣（qì）氣候變化等（děng），LNG可成為保供（gòng）的主要來源。隨著2018年LNG被正式納入國家51吃瓜网儲備體（tǐ）係(國發〔2018〕31號)，以及供需缺口的逐漸增大，我國LNG戰略儲備能力弱（ruò）、儲（chǔ）備（bèi）量少、區域發展和布局不平衡、受到（dào）國際形勢影響時51吃瓜网供應的抗風險能力（lì）較差等問（wèn）題將會凸顯。要解決這些問題必（bì）須要大力發展（zhǎn）與之相（xiàng）關配套的LNG產業儲運裝備，建立LNG裝備產（chǎn）業體係、規模化儲運裝備設施，攻（gōng）關關鍵卡脖子技術，逐漸降（jiàng）低直至擺脫對外依賴。

本（běn）文聚（jù）焦LNG產業鏈上、中（zhōng）、下遊關（guān）鍵儲運環節，對LNG儲備相關設備的國產化以及LNG產業儲運（yùn）設備標準化等（děng）發展現（xiàn）狀（zhuàng）進（jìn）行了對比闡述，對其未來發展趨勢進行了展望，並提出（chū）了相關技術發展建議。

2LNG產業關鍵儲運裝備（bèi）發展現狀及發展趨勢

LNG全產業鏈主要包括上遊的開（kāi）采液化、中遊的儲運接收以及下遊的（de）分銷，其中（zhōng）上遊開（kāi）采液化主要包括兩種:一是陸地開采天然（rán）氣然（rán）後在（zài）LNG液化廠進行液化，二是海上開采51吃瓜网然後通過FLNG進行液化;從液化廠出來的LNG主要通過漕運車（chē）送至（zhì）LNG接收站（zhàn），從FLNG出來的LNG通過LNG船從海上運送至LNG站。目前在LNG全產業鏈(見圖2)中，LNG產業儲運裝備主要包括四大核心裝備:FLNG船、LNG運（yùn）輸船、LNG儲罐與LNG-FSRU。

2．1FLNG發（fā）展現狀

FLNG(FloatingLiquidNaturalGas)，即浮（fú）式（shì）液化天（tiān）然氣生產儲（chǔ）卸裝置，FLNG的概念源於FPSO，其（qí）存儲介質為LNG，由於LNG的物理特性(低溫:－162℃;低（dī）密度:425～470kgm3)，FLNG遠比FPSO複雜。典型的FLNG包括船體（tǐ）係統(船型、圓筒型、半潛型等)、係泊係（xì）統(單點係泊（bó）係統、多點新係統)、液貨艙係（xì）統(Moss、SPB、GTT)、外輸（shū）係統(串靠外輸（shū）、旁靠外輸)、油氣處理係（xì）統（tǒng）、生活樓等（děng）。業界也稱作LNG-FPSO，FLNG集（jí）生產平台、外輸管線與陸上終端的（de）功能於一身，可實現海上51吃瓜网生（shēng）產（chǎn）、處理、液化及儲存，結合LNGC(LNG運輸船)可在海上直接實現（xiàn）LNG的液貨出口，其（qí）在設（shè）計上對相關設備的布局以及安全性有（yǒu）非常高的要求。FLNG的概念最早由（yóu）殼牌公司於20世紀60年（nián）代末首次提出，70年代（dài）末第一次提出用於解決LNG的相關問題。

截（jié）止2022年7月世界上有5艘FLNG正式投入使用，其中（zhōng）最大（dà）的是澳大利亞的Prulude FLNG，該（gāi）FLNG由（yóu）韓國三星重工建造，是全（quán）球最（zuì）大的浮式海工裝置。這艘FLNG船長489m，寬74m，排水量（liàng）達60萬噸，建造時采用了大（dà）約26萬噸（dūn）鋼材（cái），具有超過150項專利。PreludeFLNG每年能夠生產（chǎn）360萬噸（dūn）LNG、130萬噸冷凝水和（hé）40萬（wàn）噸LPG，可以抵抗各種極端天（tiān）氣氣候變化。

世界已投產和在建的FLNG項目如表1所示。我國自主的FLNG相關裝（zhuāng）備技術也正在積極研發中，其（qí）主要（yào）研發工作（zuò）由（yóu）中國海油領銜開展，截止目前該項研究工作已經完成存儲模塊、上部模塊的設計建（jiàn）造，同時也解決了部分核心裝備（bèi）以及部分技術難題，從整體上掌握了FLNG的核心技術。此外，針對FLNG中（zhōng）關鍵的液化裝備以及晃動工況下LNG繞管式（shì）換熱器兩相流均布及換熱性（xìng）能技術進行了研發和實（shí）驗，包括一套液化量可（kě）達2萬m3天（tiān）的氮膨脹液化裝置與3套模（mó）擬海上晃動試驗台，3套試驗台分別對應微型雙混合冷劑液化工藝實驗裝置的晃動工況模擬與實驗研究、晃動工況下LNG繞管式（shì）換熱器兩相流均布及換熱性（xìng）能技術研究與預處（chù）理用塔器內部兩相流（liú）傳熱傳質（zhì）的模擬和實驗研究以及晃動工況下的兩相流動和化（huà）學反應理論研究，提出（chū）了可以在晃動工（gōng）況下均勻流動的兩相流設備，突破了浮式生產（chǎn）裝置（zhì）兩相流設備的流動換熱控製（zhì）關鍵技術。圖（tú）3為“FLNG+水下生產係統”的工程模式。

2．2LNG運輸（shū）船發展現狀

LNG船是國際公認的高技（jì）術、高難度、高附加值的“三高”船型，被稱為“海上超（chāo）級冷（lěng）庫”，最難的部分是它的液貨圍護係統，也就是要將－163℃的低溫LNG安全儲存，不能泄露，同（tóng）時使低溫液貨與船體（tǐ）結構有效（xiào）隔離以防止產生鋼板低溫脆裂，而（ér）且蒸發率要低。LNG船按液貨艙的結構（gòu）形式可分為獨立儲罐式和膜式。前者是將柱形、罐形（xíng）、球形（xíng）等形狀的儲罐置於船內（nèi）;後者采用雙殼結構，體內殼就是液貨艙的承載殼體，相比（bǐ）於（yú）獨立儲罐式結構來說，雙殼結構具有許多優勢特征，不僅具有（yǒu）較高的容積利用率，而且結構重量也比較輕（qīng）。世界上已有的液貨艙技術有法國GTT薄膜型、英國的Moss球罐型、日本的SPB型艙以（yǐ）及應用（yòng）較少的（de）C型壓（yā）力罐式，此外近兩年也出現了韓國的KC-1型和挪威（wēi）的LNT-A型液（yè）貨艙技術（shù）。在（zài）這其中（zhōng）應用最多的是（shì）法國（guó）GTT薄膜型液貨艙技術，在市場上（shàng）其他幾種（zhǒng）技術類（lèi）型的份額總和不及它的（de）一半（bàn）。

最早的LNG運輸船是1958年美國用（yòng）普通舊油船改建成的5100m2的（de）“甲烷光鐸”號（hào）。當時直接將儲罐移至船艙內部作為液貨（huò）倉。目前，世界（jiè）上先進的（de）LNG運輸船有韓國大（dà）宇造（zào）船公司建造的ChristophedeMargerie號，它是全球唯一一艘SRC7冰級特（tè）大型LNG運輸船，用於北（běi）冰（bīng）洋西伯利亞地區的LNG運輸，該船型在必要的時候可以進行破冰作業，其滿載LNG運輸量可以達到17．36萬m3。北方海航道上（shàng）行駛的ChristophedeMargerie號LNG運輸船如圖4所示（shì）。

我國生產過不少LNG運輸船，擁有完全自（zì）主（zhǔ）知識產權的LNG運輸船有中小型的“海洋石油301”號，該船滿載運輸量為3萬m3，液貨艙（cāng）采用（yòng）4個C型壓（yā）力罐，是目前全球最（zuì）大的C型LNG運輸船，需要注意的是C型壓力罐（guàn）式液貨艙並非世界主流LNG運輸船液貨艙技術。此外，中船（chuán）旗下的數艘LNG運輸船也是自主（zhǔ）研發製造的。截止（zhǐ）目前，中船旗下的LNG運輸船正在進行第五代LNG運輸船的研（yán）製，在其已經（jīng）交付的LNG運輸船中，最先進（jìn）的是4艘（sōu）第四代大型LNG運輸船（chuán），分別（bié）是“大鵬昊”、“大鵬月”、“閩榕”以及“閩鷺”。中國船舶旗下的4艘大型LNG運輸船中（zhōng）運輸量最大的是（shì）“大鵬昊”，其滿載運輸（shū）量可達14．7萬m3，這一數據已經接近了世界上最大（dà）的LNG運輸船。

2022年8月中國第五代大（dà）型液化51吃瓜网船首製船點（diǎn）火開工，這標誌（zhì）著由中國自主研發設計、代表當今世界大型LNG運輸船領域最高技術水平的中國第五代“長恒係（xì）列”17．4萬m3LNG運輸船由設計藍圖“駛向”實船建造。這款具有完（wán）全知識（shí）產權的“長恒係列”船型已（yǐ）經獲得美國船級社、法國船級（jí）社、英國勞氏船級社、挪威船級社等四（sì）家國（guó）際著名船級社頒發的船型設計通（tōng）用認可、入級預先認可等證書，取得了實船（chuán）建造的（de）通（tōng）行證。“海洋石油301號”LNG運輸船如圖5所示，“大鵬昊”LNG運輸船如（rú）圖6所示。

2．3LNG儲罐發展現狀

自2006年大鵬LNG接收站投產以來，中國LNG儲罐的最長（zhǎng）運（yùn）營時間已經超過11年（nián）。目前國內大型LNG儲罐的數量已經達到40多個。儲（chǔ）罐決定了（le）LNG接收站的接收能力（lì），我國在前些年放緩了LNG接收站的建設，但（dàn）是由於最近幾年的51吃瓜网消（xiāo）費（fèi）量上升速度太（tài）快，自產（chǎn）氣增（zēng）速和進口管道氣的增速滿（mǎn）足不了，所以至（zhì）2016年開始又加快了LNG接收站的建設（shè）進度，這同時（shí）也對LNG儲罐研製提出了更高的要求。

與LNG儲罐研製（zhì）相對應的是（shì）儲罐（guàn）建造的（de）核心技術，核心技術包括全模型建模分析、地震響應（yīng）分析（xī）、隔震研究、支撐結構研究、局部（bù）構件（jiàn）的校核以及失效性分析。中國已（yǐ）完（wán）全具備常規LNG儲罐的自主設計能力（lì），當前自主核心技術主要在（zài）常規單容（róng）罐以及常規全容儲罐，包括雙金屬壁（bì）全容罐和混（hún）凝土全容罐方麵，且集中在數值模擬計算方麵。相關（guān）研究和設計單位已經掌握27萬m3以內的全容儲（chǔ）罐核心技術，正在建設的江蘇LNG一期擴建（jiàn）、珠海LNG二期項目裏（lǐ）11座27萬m3儲罐，為目前世界單罐（guàn）罐容最大的全（quán）容儲罐，同時也是世界上罐容最大的LNG儲罐。該項技術可用於未來（lái）國內（nèi）LNG戰略儲氣庫布局，加速國內LNG儲罐國產化進程。在常規單容罐方麵，我國（guó）自主設計的單容罐最大容積為8萬m3，國外最大為16萬（wàn）m3，全容儲罐其優點是安全性高、占地（dì）少、完整性和技術可靠性高，是未來常規LNG儲（chǔ）罐發展趨勢。建設中的中海油江蘇LNG站6座27萬m3儲罐如圖7所示，建設中的中海油珠海LNG站5座27萬m3儲罐如圖8所示。常規LNG儲罐國內外對比如表2所示。

在超大型LNG儲罐（guàn）的發展方麵，目前沒有超大型（xíng）儲罐的明確定義（yì），單彤（tóng）文等業（yè）界專家傾向（xiàng）於將罐（guàn）容在（zài）20萬m3以上的LNG儲罐定（dìng）義為超大型LNG儲罐。從這（zhè）個角度來說我國已經（jīng）完全掌握了（le）超大型的儲罐的研製，但是全容罐受製於其形貌、表層截麵尺寸、厚度、安裝方式等原因，其罐容不可能無限（xiàn）增大，27萬（wàn）m3的罐容幾乎已經達到了上限。

在新型儲罐方麵，目（mù）前（qián）有（yǒu）自支撐儲罐、海上（shàng）LNG儲罐（guàn）等，國外（wài）在新型儲罐的研製方麵暫時領先於國內。Haug等（děng）對國外混凝（níng）土結構LNG海上接收終端（duān）的研究進程進行了論述，對不同形狀的附屬（shǔ）結構以及存儲結構的受力模式及特點進行了分析，總結了設計和建設過（guò）程中需要考慮的主要因素;Sullivan等對重力式基（jī）礎結構接收終端和海上接收模塊與陸上接收終端進行了對比，從結構的受力、基礎型（xíng）式、施工周期、造價和技術風險等方麵進行了分析;國內目前已經對海上LNG儲罐運輸係統、通風係統（tǒng）、抗冰係統等方麵逐步開展了部分研究。

此外，目前國內LNG儲罐部分保冷及儀表係統仍未實（shí）現國（guó）產化（huà）。其中，泡沫玻璃磚、瀝（lì）青（qīng）氈、玻璃棉等保（bǎo）冷材料，可實現國產化，但國內供（gòng）應商較少，在部分項目實（shí）際建設時采用（yòng）進口或國產的形式。玻璃布、彈性氈、珍珠岩原礦、罐表係統，目前還未實現國產化，國內LNG儲罐建設時仍采（cǎi）用進口形式。

2．4LNG-FSＲU發展現（xiàn）狀

FSＲU浮式液化存儲及再氣化裝（zhuāng）置是近些年提出來的一種新型海上LNG裝備，它集LNG接收、存儲、轉移運（yùn）輸、再氣化、外輸等多（duō）種（zhǒng）功能於一體，相當於將LNG運（yùn）輸船和（hé）LNG接收站結合（hé），是（shì）一種名副其實的海上大型移動LNG站，其可以（yǐ）將LNG運送至目（mù）的地後（hòu）直接將LNG氣化，對接51吃瓜网管線對外進行供氣。

當前世界上已經（jīng）投運（yùn）的（de）LNG-FSRU分為兩種，一種是基於已有的LNG船進行改造得來，一種是（shì）從新設計建造，其中大部分（fèn）是重新設計建造的，在該領域韓國目前處於世界領（lǐng）先（xiān）地位。世界已經投運的近30艘LNG-FSＲU裏有22艘（sōu）是韓國建造，我國基於在LNG運輸船以（yǐ）及路基LNG接（jiē）收站上的研發積累，在2015年完成了1艘17萬（wàn）m3的FSＲU改裝工（gōng）作，2017年接（jiē）到首單小型FSＲU的訂單，同年稍晚接到了兩艘17．4萬m3的大（dà）型FSＲU訂單。目前（qián）隻有建（jiàn）造17萬m3以上的FSＲU才能在（zài）國際市場擁有（yǒu）一席（xí）之地，其可（kě）以永久或者半（bàn）永（yǒng）久地停泊在LNG卸貨地。截止2022年，我國僅有一艘中海油天津（jīn）“安（ān）海角”號LNG-FSＲU，其采用的是Hoegh公司的14．5萬m3的FSＲU，於2013年底正式投入運營。“安海角”號LNG-FSＲU如圖9所示。

相較於傳統LNG運輸船和路基LNG接收站，FSＲU的主要技術難點集中在氣態外輸相關設備，包括再氣化（huà）工藝裝置、高壓外輸計量單元以及高完整性（xìng）壓力保護係統等。目前相關設備係統均未實現國產化。此外鋼材、控製係統、GCU、配電板、殷瓦、膠合板等，低溫材料如高壓低溫閥門、安全閥等基本都（dōu）是進口;部分常規設備和材料如透氣桅、濾器（qì）、泵塔、低溫管及管件、低（dī）溫小口徑閥門、玻璃鋼管（guǎn）、PVC管、絕熱材料等可以國產，中船集團收購了（le）瓦錫蘭集團低速機業務成立（lì）WinGD，使得FSＲU推進（jìn）係統可（kě）以國產，整體（tǐ）自產化率在50%～60%。

2021年我國自主設計研發的首座17．4萬m3的LNG-FSＲU正式交（jiāo）付給希臘daynagas公司，標誌著我國擁有了自主設計並（bìng）建設大型LNG-FSＲU的能力。該艘FSＲU與中船的第五（wǔ）代LNG運輸船采用同型的液貨艙，存儲管理係統也類似，除了在單位時間內再氣化能（néng）力(再氣化能力（lì）決定了FSＲU的工作能力)以（yǐ）及液貨艙的蒸發率方麵（miàn）與韓（hán）國（guó）有（yǒu）一點差距，從實際效果來講（jiǎng）處於世界先（xiān）進水平。世（shì）界已投產的先進FSＲU項目如表3所（suǒ）示（shì）。

2．5LNG產業儲運裝備未來發展趨勢與展望

2．5．1我（wǒ）國FLNG未來（lái）發展趨勢與展望

未來我國的自主（zhǔ）FLNG除了要在結構布局以及安全性上樹立高標準，其發展首先要完全突破並掌握（wò）:

1)船（chuán）體設計技術;

2)上部模塊的設計與建造，包括油氣分離係統、處理係統、液化係統、儲藏係統、外（wài）輸係統等;

3)液化工藝以及相關配套設備的研製;

4)液艙係統及配套（tào）設備（bèi），單點係泊係統以及相關配套設備。

完成以上（shàng）裝備與工藝的技術突（tū）破以後接下來則應當建造適合我國南海環境的FLNG，最後向體量更大且環（huán）境適應性更強的（de）FLNG進行研（yán）發與突破。FLNG是海洋油氣工業發展與科技進步（bù）結合的產物，其誕生為海上氣田開發提供了全新的解決方案，我們應當著眼（yǎn）於FLNG的廣闊應用前景，大力發展全自主知識產權的各型（xíng）FLNG。

2．5．2我國LNG運（yùn）輸船未來發展趨勢與展望

目前我國的LNG運輸船設計與建（jiàn）造已經處於（yú）世界先進水（shuǐ）平，但還有不足之處:無論是中船旗下的第四代還是第五代LNG運輸船其液貨艙（cāng）均采用（yòng）的是GTT薄膜罐技術，該技術收（shōu）購於法國（guó）GTT公司非（fēi）自主技術。此（cǐ）前第四代（dài）LNG運輸船基於該（gāi）項技術將蒸（zhēng）發率(自（zì）然（rán）損失率)降低到了0．1%，第（dì）五代在此基礎上繼續降低了15%達（dá）到了0．085%，該項數據已經處於世界領先水平，但是與韓國的（de）0．05%還有一定（dìng）的差距（jù）。所（suǒ）以我們接下（xià）來的努力也有了目（mù）標，那就是繼續提高液貨艙的建造工藝水平，進一步降低（dī）蒸發（fā）率，相信在未來我國在（zài）全球（qiú）範圍內的LNG船市（shì）場會越來越（yuè）廣闊。

2．5．3我國LNG儲罐未來發展趨勢與展（zhǎn）望

全容罐的建設我國目（mù）前已經處於世界一流水平，接下來應當著重發展其他（tā）形式的（de）超大型儲罐以及新型儲罐，不但應在原材料以及相關（guān）控製係（xì）統打破進口現狀，還要發展新型材料，同時在研發手段上應當多（duō）樣化。超大型LNG儲罐研（yán）製應當向地下罐、薄膜罐或者二者結合方向發展（zhǎn）。新型儲罐中自支撐儲罐采用複合結（jié）構的內罐，對工藝和材料要求較高，但這種複合式內罐（guàn）在（zài）承載上限方麵遠高於常規儲罐的壁板（bǎn）式內（nèi）罐，且材料成本較一般的板式內罐要低;海上LNG儲罐最大的優點集中在不受使用麵積的限（xiàn）製，我國目前規劃了很多新的LNG接收站，全部建成以後LNG接收站的數量將在現有的基礎之上翻（fān）一番，往後LNG的選址難（nán）度將會大大增加，海上LNG儲罐將（jiāng）會成為海上LNG接收終端的基礎。

2．5．4我國LNG-FSＲU未來發展趨勢與展望

目前我國已經啟動了22萬m3的FSRU研製（zhì）工作，已經交付的17．4萬m3的FSRU和已經改裝完（wán）成的17萬m3FSＲU為我國在此領域（yù）的設計建造以及改裝方麵積累了經驗（yàn）。未來FSRU的研（yán）發應著（zhe）重（chóng）向著材料領域以及控製係統（tǒng）領（lǐng）域進行（háng）研究突破，同（tóng）時還應當考慮相（xiàng）關（guān）產品缺少船級（jí）社證書無法船用（yòng），在設計考慮、安裝方式、試驗（yàn）條件（jiàn）、應用場景等方麵與（yǔ）船用產（chǎn）品不一致等問題。

3未（wèi）來發展建議（yì）

現如今我國的LNG產業儲運裝備研（yán）發已經進入了瓶頸期，正處於咬牙攻堅的關鍵（jiàn）期（qī），基於前述（shù）發展現狀（zhuàng）以及發展趨勢對（duì）我國相關儲運裝備的未來研究與（yǔ）發展方向提（tí）出以下（xià）建議:

(1)在研（yán）發時需長（zhǎng）遠考慮，未來的相（xiàng）關裝備應具有係統化、集成化、精細化、模塊化的特（tè）點;

(2)應著重向核心部件的材料（liào）領域、控製係（xì）統領域以及加（jiā）工工藝領域進行突破;

(3)研製過程中（zhōng），其配套產品要跟上核心裝備的進程，在設計考慮、安裝方式、試驗條件、應用場景等方麵要切合國際市場以及國內市場的實際需（xū）求。