天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

李戈

[摘 要]在當(dāng)前大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，天然氣作為一種新能源備受推崇。由于天然氣的形態(tài)紛雜散亂，加上距離中心城市及工業(yè)企業(yè)較遠(yuǎn)，因此需要經(jīng)過儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)處理才能被使用。目前，天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展已較為成熟，世界各國給予了其高度的重視，以支持天然氣工業(yè)的持續(xù)發(fā)展。文章在對(duì)天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀作出簡(jiǎn)要分析和論述的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)進(jìn)行了天然氣儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)分析，并提出了一些天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)節(jié)能建議，以供參考和借鑒，滿足低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的發(fā)展需求。

[關(guān)鍵詞]天然氣；儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；分析方法；技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.36.080

在世界能源資源不斷減少的環(huán)境背景下，人們?cè)絹碓街匾曅履茉撮_發(fā)，以保證人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。天然氣以其高熱值、低污染、大儲(chǔ)量，成為了能源商品的主流，因而其相關(guān)技術(shù)研究得到了世界各國的廣泛關(guān)注和重視。天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)是天然氣得以推廣利用的基礎(chǔ)，如何保證其高效性、穩(wěn)定性以及安全性成為了業(yè)界熱議的焦點(diǎn)，對(duì)解決社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展問題具有重要的作用和意義。本文主要利用技術(shù)經(jīng)濟(jì)靜態(tài)分析法中的計(jì)算費(fèi)用法，對(duì)各項(xiàng)天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行了分析。

1 天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在我們生存的自然環(huán)境中，存有大量的天然氣，在一系列的開采、工藝處理之后，可供給終端用戶用作燃料、化工原料等。經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展，天然氣工業(yè)體系已逐步形成，主要分為開采凈化、輸送儲(chǔ)存以及分配應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)。目前，天然氣已在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，為緩解能源危機(jī)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。由于天然氣長(zhǎng)期深埋地殼中，在經(jīng)過一系列的地殼運(yùn)動(dòng)之后，形成了多樣化的沉淀物特征和環(huán)境，因而表現(xiàn)出了紛亂繁雜的形態(tài)。天然氣需要前期加工處理，并利用特殊的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，才能為用戶所用。經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的研究發(fā)展，天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)日漸成熟和多樣，滿足了人們的日常使用需求?，F(xiàn)階段，常見的天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)包括液化儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、管道儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、吸附儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)以及壓縮儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)等，而且每種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特性存在差異。在這個(gè)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展同步進(jìn)行的時(shí)代，天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)得到了世界各國的重視，因其廣闊的發(fā)展空間，有關(guān)方面的研究成為了世界性的課題。從經(jīng)濟(jì)的角度對(duì)各項(xiàng)天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)進(jìn)行分析，有助于我們更加清晰地掌握各類技術(shù)的特性，進(jìn)而制訂合理的儲(chǔ)氣方案。

2 天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

在先進(jìn)科技的支持下，天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)得到了有效的發(fā)展。筆者基于對(duì)天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的認(rèn)識(shí)，重點(diǎn)就幾種常見的天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行了分析，其具體表述如下。

2.1 液化儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)

液化儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)是指將大量的天然氣進(jìn)行液化工藝處理之后儲(chǔ)存于低溫儲(chǔ)罐中，并通過管道、船舶或槽車等工具運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)。相較于常用的高壓球罐初期、高壓管束儲(chǔ)氣、長(zhǎng)輸管道末端儲(chǔ)氣等儲(chǔ)氣調(diào)峰方式，天然氣液化調(diào)峰具有儲(chǔ)藏量大、調(diào)節(jié)靈活等特點(diǎn)，能夠滿足季節(jié)調(diào)峰的要求，而且因其氣化站建造成本低、維修方便等優(yōu)勢(shì)，未來必然成為城市燃?xì)庹{(diào)峰主流手段之一。一般情況下，液化天然氣的最佳儲(chǔ)運(yùn)壓力為0.2Mpa，其單位體積的氣體儲(chǔ)運(yùn)成本主要產(chǎn)生在起始站、運(yùn)輸以及終點(diǎn)站等幾個(gè)環(huán)節(jié)。其中，起始站費(fèi)用是站點(diǎn)建設(shè)費(fèi)用、調(diào)壓費(fèi)用以及槽車費(fèi)用的總和，槽車費(fèi)用主要是車輛折舊、維修與保養(yǎng)產(chǎn)生的費(fèi)用。運(yùn)輸費(fèi)用則是指運(yùn)輸途中的燃油費(fèi)。而終點(diǎn)站成本包括建設(shè)折舊成本和運(yùn)營管理成本兩個(gè)部分。按照當(dāng)前的市場(chǎng)價(jià)格，通過數(shù)學(xué)公式粗略地計(jì)算可以得出：液化技術(shù)儲(chǔ)運(yùn)天然氣同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)陸地運(yùn)輸和海上運(yùn)輸，而且海上油耗低廉，采用的裝置也較為簡(jiǎn)便靈活、高效低耗，因而具有非常好的經(jīng)濟(jì)性能。另外，天然氣液化儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的關(guān)鍵是壓力調(diào)節(jié)，其在起始站的耗費(fèi)成本較高，而在終點(diǎn)站的耗費(fèi)成本較低，兩者形成了一種互補(bǔ)。綜合來看，天然氣液化儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較高，值得推廣和使用。

2.2 管道儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)

目前，管道儲(chǔ)運(yùn)是陸上天然氣運(yùn)輸、貿(mào)易的主要方式，世界上有大約65%的天然氣輸送通過管道實(shí)現(xiàn)。天然氣具有密度低、易揮散等特性，利用管道儲(chǔ)運(yùn)能夠有效保證其產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)還可以減少環(huán)境污染。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，天然氣管道儲(chǔ)運(yùn)逐步實(shí)現(xiàn)了大口徑、長(zhǎng)運(yùn)距、網(wǎng)絡(luò)化，大型供氣系統(tǒng)建設(shè)拓展到了極地和海洋領(lǐng)域，為天然氣的高效、高質(zhì)輸送創(chuàng)造了有利條件。天然氣管道儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)構(gòu)建的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、銷售一體化系統(tǒng)，具有調(diào)峰功能，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、高壓力以及大流量運(yùn)輸，而且由于管道深藏地底，可以減少泄露、噪聲等對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染。單位體積的天然氣儲(chǔ)運(yùn)成本主要包括起始站成本、運(yùn)輸成本以及終點(diǎn)站成本。其中，由于起始站需要對(duì)天然氣進(jìn)行大量的除雜、脫硫、脫碳、調(diào)壓甚至脫二氧化碳等工藝處理，加上設(shè)備折舊，因而耗費(fèi)的成本較高。而在天然氣運(yùn)輸階段，主要成本來源于管道建設(shè)折舊，不涉及燃油費(fèi)用。終點(diǎn)站因?yàn)樾枰獙?duì)天然氣進(jìn)行減壓處理，所以成本為減壓站維護(hù)、折舊費(fèi)用。相比于高壓球罐等儲(chǔ)運(yùn)方式，天然氣管道儲(chǔ)運(yùn)的操作簡(jiǎn)便，能夠有效解決城市用戶日、小時(shí)調(diào)峰技術(shù)問題，且更為安全，但是其前期投資成本較高，隨著輸送距離的延長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)。雖然時(shí)下天然氣管道儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)日漸成熟，但是由于受制于氣源、距離以及投資等因素，所產(chǎn)生的日常運(yùn)行、維護(hù)等成本較高。

2.3 吸附儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)

天然氣吸附儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)是一項(xiàng)利用高比表面積富微孔吸附劑材料，在3.5～5.0Mpa壓力下吸附儲(chǔ)存天然氣的新技術(shù)。由于天然氣吸附儲(chǔ)運(yùn)的儲(chǔ)氣壓力低，因此在投資成本、運(yùn)輸使用和安全性能等方面表現(xiàn)出了較大優(yōu)勢(shì)。這種技術(shù)指導(dǎo)下的天然氣儲(chǔ)運(yùn)主要包括制備吸附劑、制造儲(chǔ)藏罐、儲(chǔ)氣車載以及凈化天然氣氣質(zhì)等幾個(gè)環(huán)節(jié)。通過對(duì)這幾個(gè)環(huán)節(jié)成本的粗略計(jì)算發(fā)現(xiàn)，天然氣吸附儲(chǔ)運(yùn)站點(diǎn)建設(shè)所需的設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，整體需要的投資額度低，適用于產(chǎn)氣輸送不定的偏遠(yuǎn)地區(qū)。但是，車輛折舊所產(chǎn)生的費(fèi)用在天然氣吸附儲(chǔ)成本中占有較大比例，因此其技術(shù)攻克難點(diǎn)應(yīng)該放置在高效、價(jià)格低的儲(chǔ)運(yùn)車研發(fā)上。影響天然氣吸附性能的因素有很多，例如，天然氣中除了主要的甲烷成分外，還含有C2、水、氮?dú)?、二氧化碳等雜質(zhì)，在經(jīng)過多次吸附工藝循環(huán)處理之后，天然氣中的極性化合物雜質(zhì)在吸附劑上不斷積累，從而導(dǎo)致天然氣吸附性能下降。因此，在具體的天然氣吸附儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐中，應(yīng)該重點(diǎn)解決含硫量等雜質(zhì)問題。天然氣吸附儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值顯而易見，未來的發(fā)展空間較大，值得加大研發(fā)和推廣力度。

2.4 壓縮儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)

天然氣壓縮儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的英文簡(jiǎn)稱為CNG，它是將天然氣進(jìn)行壓縮工藝處理之后，放置到特殊的容器中，通過公路、海路或鐵路間接輸送到城市管網(wǎng)的技術(shù)。CNG因其高成熟度的技術(shù)，滿足了零散用戶以及車用燃?xì)獾男枨?，在我國得到了一定程度的?yīng)用。但是，由于這種儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)將天然氣壓縮到了20Mpa以上，對(duì)容器的性能要求極高，運(yùn)輸途中有著一定的危險(xiǎn)性，因此，很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展應(yīng)用。一般認(rèn)為，天然氣壓縮儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)適用于地區(qū)而非全球，它更多的是作為天然氣管道儲(chǔ)運(yùn)的有效補(bǔ)充手段被應(yīng)用，能夠滿足管道覆蓋不到的中小城鎮(zhèn)的天然氣需求。綜合考慮輸送范圍、工程投資、運(yùn)營成本以及銷售價(jià)格等因素，壓縮天然氣的儲(chǔ)運(yùn)范圍應(yīng)控制在500km以內(nèi)。壓縮天然氣儲(chǔ)運(yùn)成本同樣產(chǎn)生在起始站、運(yùn)輸以及終點(diǎn)站三個(gè)環(huán)節(jié)。其中，起始站壓縮天然氣所需要的基礎(chǔ)設(shè)備包括壓縮機(jī)組、加壓站、汽化器、儲(chǔ)氣裝置以及換熱系統(tǒng)等。除了采購硬件設(shè)備，起始站費(fèi)用還包括調(diào)壓運(yùn)行費(fèi)用。運(yùn)輸成本則由槽車購置、維護(hù)、折舊費(fèi)用組成。為了保證用戶直接使用，需要在終點(diǎn)站配套一座調(diào)壓站。終點(diǎn)站成本絕大部分來源于調(diào)壓站，包括工藝管道、調(diào)壓計(jì)量設(shè)備、自控儀表、運(yùn)行管理等費(fèi)用。經(jīng)過粗略的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析發(fā)現(xiàn)，天然氣壓縮儲(chǔ)運(yùn)的工藝簡(jiǎn)便、工期較短、見效迅速，但是受供氣規(guī)模、用氣性質(zhì)、氣源位置、原料價(jià)格等諸多因素的影響，需要制訂合理的方案。

3 天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)節(jié)能建議

自然與人類之間存在著一種平等互存的關(guān)系，保護(hù)生態(tài)環(huán)境人人有責(zé)。而且天然氣儲(chǔ)量有限，為保證其可持續(xù)發(fā)展，采用必要的天然氣儲(chǔ)運(yùn)節(jié)能措施十分重要。根據(jù)上文的論述與分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，天然氣需要經(jīng)過不同程度的壓縮工藝處理才能進(jìn)行儲(chǔ)運(yùn)。具體而言，可以充分利用終點(diǎn)站的壓力能減少運(yùn)輸成本、環(huán)境破壞和噪聲污染。同時(shí)，還可以通過天然氣壓力能制冷系統(tǒng)、冷能利用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)壓力能利用，如此不可以擴(kuò)大冷能利用系統(tǒng)的操作彈性，一定程度上穩(wěn)壓、穩(wěn)流，還能降低電力消耗成本。除此之外，液化天然氣常常需要通過氣化器汽化處理轉(zhuǎn)變其儲(chǔ)藏形態(tài)后，才能被使用。在液化天然氣形態(tài)轉(zhuǎn)化的過程中，將會(huì)釋放出大量的冷能，假如直接舍棄勢(shì)必會(huì)造成極大的資源浪費(fèi)。為此，我們可以通過特殊的工藝技術(shù)將這部分冷能直接或間接地應(yīng)用到海水淡化、低溫發(fā)電、空氣分離、污水處理等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，拓寬天然氣液化儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)鏈條的同時(shí)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié) 論

總之，能源是人類生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。天然氣作為世界儲(chǔ)量豐富的能源之一，其應(yīng)用應(yīng)該得到推廣。而儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)作為天然氣推廣利用的關(guān)鍵，需要加大研發(fā)力度。由于個(gè)人能力有限，本文有關(guān)天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析可能存在不足，因此，筆者希望業(yè)界更多學(xué)者關(guān)注天然氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展，并結(jié)合實(shí)際情況，有針對(duì)性地提出有建設(shè)性的建議，從而支持天然氣儲(chǔ)運(yùn)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，使其在低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展中創(chuàng)造更大的價(jià)值。

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