面對日益嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)，新能源的利用越來越廣泛。液化天然氣(LNG)以其熱值高、燃燒產(chǎn)物對環(huán)境污染少等優(yōu)勢逐漸成為綠色能源的首選，伴隨而來是國內(nèi)LNG市場迅猛增長。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015 年國內(nèi) LNG 市場消費(fèi)量1076 萬噸，較 2014年增長 37.56%。LNG 的下游消費(fèi)市場主要分布于工業(yè)用(41.26%)、車船用(36.30%)、城市燃?xì)庥?17.25%)及發(fā)電用(5.19%)。(2017年進(jìn)口LNG就達(dá)到近3900萬噸，發(fā)電用比例上升，以上數(shù)據(jù)略顯陳舊。2014年、2015年是國內(nèi)天然氣消費(fèi)增速放緩的月份，2016年起再次進(jìn)入高速增長軌道。——編者)

(作者單位：中國船級社武漢規(guī)范研究所;中國船級社江蘇分社)

然而，由于 LNG 產(chǎn)業(yè)高昂的固定投資成本所造成的行業(yè)壁壘，催生了國有資本在行業(yè)內(nèi)的壟斷地位，限制了市場的自由競爭和競價(jià)機(jī)制的形成，同時(shí)也制約了市場規(guī)模的快速增長。而 LNG 罐式集裝箱(以下簡稱“罐箱”)整船運(yùn)輸所具備的靈活、低成本及標(biāo)準(zhǔn)化等特點(diǎn)，使其在降低行業(yè)門檻消除壟斷、拓展 LNG 中小型用戶、促進(jìn)資源的充分利用等方面具有其他運(yùn)輸方式不可比擬的優(yōu)勢。部分國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)在 LNG 罐箱運(yùn)輸方面已經(jīng)有一定的試驗(yàn)及實(shí)例應(yīng)用。但 LNG 罐箱整船運(yùn)輸主要受到公約、標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)認(rèn)識等幾方面的限制，使其未能得到有效應(yīng)用和大規(guī)模發(fā)展。

為此，本文將從安全控制體系相關(guān)限制要求出發(fā)，分析 LNG罐箱整船運(yùn)輸過程中所遇到的關(guān)鍵技術(shù)問題，探討相關(guān)應(yīng)對措施和解決方案。

1 LNG 罐箱運(yùn)輸現(xiàn)狀

1.1 國外應(yīng)用

目前，LNG 罐箱整船運(yùn)輸在北美及歐洲地區(qū)已經(jīng)得到了實(shí)際應(yīng)用。在美國，Clean Energy Fuels公司通過傳統(tǒng)的集裝箱船裝載 LNG 罐箱，從美國西海岸運(yùn)抵歐胡島(夏威夷群島的主島)。每個(gè)ISO 罐箱裝有大約 38 m3的LNG，這些LNG將通過可移動(dòng)的氣化裝置再氣化后注入到夏威夷氣體公司的供氣管道;佛羅里達(dá)州的 Carib 能源公司將LNG預(yù)裝在ISO罐箱中，通過該公司設(shè)計(jì)的一種可載運(yùn) 100 多個(gè) LNG 罐箱的船舶，從美國的東南沿海通過水路運(yùn)往百慕大群島、加勒比海地區(qū)，罐箱通過集裝箱港口裝卸，然后通過卡車、鐵路和駁船等多式聯(lián)運(yùn)送到小型氣化站。

在葡萄牙，Sousa集團(tuán)于 2014 年 3 月將首批 40 ft(12.192 m)LNG罐箱在錫尼什港充裝 LNG，并于一周內(nèi)運(yùn)輸?shù)? 900 km 之外的馬德拉島上衛(wèi)星儲備氣化站，供給島上的燃?xì)怆姀S。裝運(yùn)時(shí)，LNG 罐箱與其他低溫罐箱混裝并疊加在運(yùn)輸船上。根據(jù)罐內(nèi) LNG 液體溫度壓力的不同，現(xiàn)場每只罐箱的簽收記錄表記載的 LNG 冷液不排放時(shí)間從 89~90 天不等。

2014 年12 月 18 日，在歷經(jīng) 9 個(gè)多月順利運(yùn)行后，成功突破1000 箱充裝記錄。在北歐，挪威 Liquiline 公司是最早使用罐箱運(yùn)輸 LNG 的。該公司于 2010年9月通過滾裝船裝載 40 ft 罐箱，從挪威運(yùn)往丹麥;2013 年 7 月通過集裝箱船裝載 LNG 罐箱，從英國運(yùn)往瑞典 ;2014 年 6 月與 LNG America 公司合作，從西雅圖和塔科馬市港口，使用 ISO 罐箱運(yùn)輸LNG 到夏威夷和阿拉斯加。

1.2 國內(nèi)試點(diǎn)

雖然國內(nèi) LNG 罐箱整船運(yùn)輸還沒有實(shí)際應(yīng)用，但國內(nèi)相關(guān)部門及單位已在積極參與 LNG 罐箱整船運(yùn)輸?shù)幕I備工作，并已進(jìn)行了兩次海上運(yùn)輸試驗(yàn)。

1.2.1 第一次試驗(yàn)

2006 年，交通部科學(xué)研究院受中海石油廣東液化天然氣公司委托，開展 LNG 罐箱滿罐運(yùn)輸和空罐運(yùn)輸?shù)陌踩u估試驗(yàn)。滿罐運(yùn)輸路線為 ：LNG罐箱在廣西潿洲島完成充裝，經(jīng)滾裝船運(yùn)輸?shù)綇V西北海，然后經(jīng)公路運(yùn)輸?shù)綇V州黃埔新港碼頭并直接吊裝上船，經(jīng)水路運(yùn)輸?shù)缴虾＼姽ぢ反a頭并直接卸船，最后經(jīng)公路運(yùn)輸?shù)竭_(dá)浙江海寧進(jìn)行卸液(如圖 1 所示);空罐運(yùn)輸則按原路線返回。根據(jù)文獻(xiàn)得知，LNG 罐箱在水路運(yùn)輸過程中，罐內(nèi)壓力緩慢增長，但仍處于安全范圍內(nèi)(低于 0.74 MPa)，故罐體未出現(xiàn)損壞、腐蝕、變形等現(xiàn)象。

1.2.2 第二次試驗(yàn)

2012 年，大連海事大學(xué)、江蘇海事局、海南海事局、南通海事局、洋浦海事局、海南中油深南石油技術(shù)開發(fā)有限公司、石家莊安瑞科氣體機(jī)械有限公司和大連因泰集團(tuán)有限公司組成 LNG 聯(lián)合研究項(xiàng)目組，開展了 LNG 罐箱水路運(yùn)輸試驗(yàn)。同年4 月 13 日，兩個(gè) LNG 罐箱從南通集裝箱碼頭，吊裝進(jìn)集裝箱船“金銀達(dá) 2”號上。4 月 17 日，該船在東莞虎門港成功卸下 LNG 罐箱。目前，大連因泰集團(tuán)仍在開展 LNG 罐箱海運(yùn)試驗(yàn)研究，每周從海口裝載 40 ft 標(biāo)準(zhǔn)罐箱，通過海運(yùn)至虎門港口，再經(jīng)公路運(yùn)至東莞工廠。

自那次試驗(yàn)之后，在大連海事大學(xué)課題組的主持下，由東莞到海口的實(shí)船試驗(yàn)運(yùn)輸從 2013 年 11月至 2014 年 8 月共完成約 30 個(gè)航次，共運(yùn)輸 LNG罐箱 300 個(gè)左右。此項(xiàng)運(yùn)輸試驗(yàn)取得圓滿成功，后續(xù)試驗(yàn)航次還在進(jìn)行中，目前已基本形成常態(tài)。

在工業(yè)制造方面，2002 年 10 月，張家港中集圣達(dá)因低溫裝備有限公司制造出我國第一臺高真空多層絕熱 LNG 罐箱，并進(jìn)行了堆碼試驗(yàn)，縱向 /橫向栓固試驗(yàn)，傳遞、吊頂及撞擊試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果獲得中國船級社、法國船級社及英國船級社的檢驗(yàn)認(rèn)可。

2 LNG 罐箱運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢

目前，天然氣水上運(yùn)輸方式主要有 LNG 運(yùn)輸船、天然氣海底管道以及 LNG 罐箱運(yùn)輸三種。其中，LNG 運(yùn)輸船和天然氣海底管道均具有投資巨大、建設(shè)周期長、維護(hù)成本高和地域性限制等問題，而 LNG 罐箱運(yùn)輸則具有多式聯(lián)運(yùn)、促進(jìn)市場自由化以及資源被充分利用等優(yōu)勢。

2.1 多式聯(lián)運(yùn)

LNG 罐箱就是把儲罐安裝固定在標(biāo)準(zhǔn)集裝箱外部框架上，其產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)同集裝箱一樣，具有全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，至少滿足近 20 個(gè)國際、國家或地區(qū)規(guī)范的相關(guān)要求。它在起吊、堆存、運(yùn)輸時(shí)也同集裝箱一樣便利，可實(shí)現(xiàn)公路、鐵路、水運(yùn)之間無中間環(huán)節(jié)的便利國際聯(lián)運(yùn)模式，無需換裝設(shè)備，也無需準(zhǔn)備 LNG 槽車或運(yùn)輸船，更不必興建大型接收裝置，可利用現(xiàn)有的集裝箱碼頭。海港卸貨后，罐箱被直接運(yùn)送至客戶終端現(xiàn)場，并可以在現(xiàn)場停留數(shù)日等待使用。通過多式聯(lián)運(yùn)，LNG 罐箱實(shí)現(xiàn)了“一罐到底”和“門到門”運(yùn)輸，可滿足偏遠(yuǎn)地區(qū)、山區(qū)、島嶼等區(qū)域的能源需求。

同時(shí)，LNG 罐箱多式聯(lián)運(yùn)對于國家所倡導(dǎo)的分布式能源供給有著非常重要的促進(jìn)作用，搭建了分布式能源從理想概念到具體實(shí)現(xiàn)的中間橋梁。

2.2 打破壟斷，促進(jìn)市場自由化

2.2.1 市場壟斷的成因

當(dāng)前國內(nèi)進(jìn)口天然氣運(yùn)輸方式為 LNG 運(yùn)輸船及天然氣管道兩種。其中，通過 LNG 運(yùn)輸船運(yùn)輸，需建立大型液化站、接收站、氣化站、碼頭、LNG專運(yùn)船和二級分銷系統(tǒng)等設(shè)施，一般的投資額度都以百億甚至千億計(jì)算，存在初期投資高，風(fēng)險(xiǎn)難以承受，建設(shè)周期長(通常為 5~6 年)，需要數(shù)個(gè)乃至數(shù)十個(gè)專業(yè)的管理和營運(yùn)單位為之服務(wù)，以及占地面積大且選址困難。通過天然氣管道運(yùn)輸同樣也存在上述問題，并且僅適用于管道源頭及沿線附近天然氣資源豐富的區(qū)域 ;此外，在終端需要通過二級管網(wǎng)或槽車進(jìn)行分銷。

所以，LNG 運(yùn)輸船及天然氣管道運(yùn)輸均需要國家的戰(zhàn)略性投資，并且通常由國有大型石油公司主要控股，并由其承擔(dān)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的管理和營運(yùn)。普通中小型企業(yè)若想從國外進(jìn)口天然氣必須租用相關(guān)設(shè)施，且存在窗口期和最低貨量要求，還需要定期與國有大型石油公司進(jìn)行協(xié)商，難以形成穩(wěn)定的供應(yīng)鏈。這必然導(dǎo)致國有大型石油公司的壟斷地位的形成，不僅制約中小企業(yè)發(fā)展，同時(shí)也造成巨額資源的低效利用。

2.2.2 打破壟斷

如果采取 LNG 罐箱進(jìn)行運(yùn)輸，理論上可以直接利用現(xiàn)有的集裝箱船，而不用新建或者租用LNG 專用運(yùn)輸船。目前，建造一艘 LNG 船的費(fèi)用在 10 億元人民幣以上，在市場上租用一艘 LNG 運(yùn)輸船的費(fèi)用約 10 萬美元 / 天。同時(shí)，LNG 集裝箱運(yùn)輸也無需建設(shè)專用的 LNG 碼頭、接收站及二級分銷系統(tǒng)，可以利用現(xiàn)有集裝箱碼頭卸貨，然后通過集裝箱車輛直接運(yùn)輸?shù)接脩簟?jù) 2014 年 LNG 貿(mào)易價(jià)格估算，如果 LNG 罐箱得到規(guī)模化應(yīng)用，亞洲從北美進(jìn)口 LNG 的到岸成本將降至 10 美元，比目前亞洲地區(qū) 15 美元的 LNG 長期協(xié)議價(jià)格大幅降低，整體成本下降 1/3。

罐箱的價(jià)格并不昂貴。在北美地區(qū)，一個(gè)罐箱的價(jià)格約 30 萬美元，一個(gè)罐箱可以容納 43.5 m3(即18 t)LNG。采用集裝箱的運(yùn)輸方式，降低了參與 LNG 貿(mào)易的門檻，使更多中小企業(yè)參與 LNG 的進(jìn)口成為可能，從而打破大型石油公司通過 LNG專用碼頭、LNG 接收站及 LNG 運(yùn)輸船所形成的貿(mào)易壁壘和壟斷優(yōu)勢。

另外，由于采用常規(guī)貨船運(yùn)輸，無需在沿海卸貨，因此可由沿海進(jìn)入內(nèi)河逆流而上，在內(nèi)河沿岸需要天然氣的地區(qū)進(jìn)行交易，這種靈活性是管道氣和傳統(tǒng) LNG 貿(mào)易無法比擬的。而新的貿(mào)易方式在增加更多交易主體的同時(shí)，也擴(kuò)大了 LNG現(xiàn)貨的交易量，為期貨價(jià)格提供了支撐。這種利用 LNG 罐箱開展的 LNG 現(xiàn)貨貿(mào)易不僅打破了LNG 進(jìn)口的壟斷，而且在更深層面上促進(jìn) LNG 市場自由競爭化，也利于形成中國乃至亞洲區(qū)域的天然氣期貨價(jià)格基準(zhǔn)。

2.3 資源的充分利用

對于一個(gè)新的 LNG 生產(chǎn)設(shè)施來說，以 25 年的周期計(jì)算，即使按最小處理量(每天 1 400 萬 m3，每年 360 萬 t)，也需要保證 1.2 萬億 m3的天然氣探明儲量。這就使一些較小的天然氣田開發(fā)價(jià)值不大，處于閑置狀態(tài) ;部分油田伴生氣由于產(chǎn)量較低或不穩(wěn)定，不能形成穩(wěn)定供給，而被白白燒掉，造成資源浪費(fèi)。而通過靈活機(jī)動(dòng)的 LNG 罐箱運(yùn)輸，則可以節(jié)省開采環(huán)節(jié)固定設(shè)施的投資成本，降低了這些氣田開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和成本，充分利用油田伴生氣，使其達(dá)到 LNG 生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性，國家也會因此掌握更多的可利用資源。

例如，我國東南沿海的某些島嶼，雖然發(fā)現(xiàn)了可開采天然氣，但產(chǎn)量較低，若按常規(guī)方式配套管道輸送，或通過液化站液化后經(jīng) LNG運(yùn)輸船輸送，則不具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但是，根據(jù)實(shí)際天然氣產(chǎn)量配置小型的液化站，液化天然氣通過罐箱由普通運(yùn)輸船輸送至中小型用戶，則可產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。