內(nèi)河LNG加注需求及加注站布局選址

代雯強(qiáng)　楊珩

【摘 要】 為明確水陸域條件是否符合建設(shè)液化天然氣（LNG）加注站的要求，在我國(guó)內(nèi)河船用LNG加注站發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析長(zhǎng)江干線、京杭運(yùn)河、西江航運(yùn)干線現(xiàn)有船舶結(jié)構(gòu)，對(duì)沿線主要省份船用LNG加注需求進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，并結(jié)合單個(gè)LNG加注泊位的年加注能力，得出三大內(nèi)河沿線省份LNG加注碼頭總體密度布局方案。分析內(nèi)河LNG動(dòng)力船舶通航條件、內(nèi)河船舶LNG加注方式，結(jié)合各地港口規(guī)劃及發(fā)展現(xiàn)狀，在分析各個(gè)候選站址的水陸域條件的基礎(chǔ)上，綜合得出內(nèi)河LNG加注站的布局選址建議。

【關(guān)鍵詞】 長(zhǎng)江干線;京杭運(yùn)河;西江航運(yùn)干線;液化天然氣（LNG）;布局選址

0 引 言

沿海液化天然氣（LNG）接收站在節(jié)能減排大背景下不斷增加，發(fā)展內(nèi)河LNG動(dòng)力船舶對(duì)防止船舶污染、保護(hù)內(nèi)河水域環(huán)境具有十分重要的意義。

在內(nèi)河布局選址LNG加注站，需要解決以下3個(gè)問題：了解內(nèi)河沿線LNG加注需求、系統(tǒng)分析各地港口規(guī)劃、水陸域條件是否符合建設(shè)LNG加注站的條件。

1 我國(guó)內(nèi)河LNG加注站發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)交通運(yùn)輸部最新統(tǒng)計(jì)，截至2017年8月，全國(guó)已建成的內(nèi)河LNG加注碼頭共計(jì)19個(gè)，主要分布于長(zhǎng)江干線和京杭運(yùn)河沿線。在這19個(gè)LNG加注碼頭中僅有南京、梧州、上海等地3個(gè)加注站已開展加注作業(yè)，2016年實(shí)際加注LNG約1 100 t。

依據(jù)交通運(yùn)輸部海事局現(xiàn)行《液化天然氣燃料內(nèi)河加注躉船法定檢驗(yàn)暫行規(guī)則》，加注躉船LNG儲(chǔ)罐的容積上限為600 m3。因此，現(xiàn)有加注躉船和設(shè)計(jì)建造中的加注躉船單船容積均為500～600 m3。

2 三大水域主要省份船用LNG加注需求分析

就目前情況來看，LNG動(dòng)力船舶對(duì)長(zhǎng)江航運(yùn)乃至我國(guó)內(nèi)河航運(yùn)而言還是一個(gè)新生事物，推進(jìn)LNG動(dòng)力船舶大規(guī)模應(yīng)用尚需時(shí)日。

結(jié)合沿江省市關(guān)于推進(jìn)LNG動(dòng)力船舶改造和發(fā)展的相關(guān)進(jìn)程，目前長(zhǎng)江干線LNG動(dòng)力船舶數(shù)量不多，主要以改裝船舶為主;未來，隨著相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的逐步完善，船舶改造進(jìn)程加快，新的LNG動(dòng)力船舶也逐步投放市場(chǎng)，其數(shù)量及平均噸位將呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

2.1 長(zhǎng)江干線

2.1.1 船舶保有量

長(zhǎng)江干線運(yùn)輸船舶總計(jì)11.2萬艘、運(yùn)力總計(jì)萬t，平均噸位440總噸。船舶類型有客船、干散貨船、化學(xué)品船、油船、集裝箱船、滾裝船、駁船、推拖船和其他船型等9類，其中：干散貨船約占49%，是長(zhǎng)江干線中的第一大船型;滾裝船和集裝箱船數(shù)量均未超過300艘，占有比重均小于1%。

2.1.2 LNG動(dòng)力船舶數(shù)量預(yù)測(cè)

LNG動(dòng)力船舶分為改造船舶和新建船舶。從船舶改造的經(jīng)濟(jì)性和安全性等方面考慮，適合改造的船舶為300總噸以上、船齡在15年以內(nèi)的干散貨船（不包括采砂船）。

長(zhǎng)江干線適合LNG改造的船舶數(shù)量為2.47萬艘，預(yù)計(jì)2020年、2025年改用LNG為燃料動(dòng)力的船舶分別達(dá)到2 330艘和艘;隨著單燃料船舶發(fā)動(dòng)機(jī)、微引燃式雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)成功研發(fā)并予以推廣，新建LNG動(dòng)力船舶數(shù)量大增，預(yù)測(cè)2025年將達(dá)到5 650艘：因此，2020年、2025年長(zhǎng)江干線LNG動(dòng)力船舶數(shù)量分別為2 330艘和17 920艘。

2.1.3 LNG需求量預(yù)測(cè)

現(xiàn)有船舶改造后將使用燃料油與LNG的混燃式系統(tǒng)。試點(diǎn)船舶經(jīng)驗(yàn)表明：LNG的綜合替代率為60%～70%（本文取65%），一艘改造船舶的LNG耗氣指標(biāo)為40 t/年;新建LNG動(dòng)力船舶按照100%使用LNG燃料計(jì)算，一艘新建LNG動(dòng)力船舶的耗氣指標(biāo)為78 t/年。

經(jīng)預(yù)測(cè)，2020年、2025年長(zhǎng)江干線LNG動(dòng)力船用氣需求分別為8.92萬t和83.28萬t（見圖1）。

2.2 西江航運(yùn)干線

西江航運(yùn)干線有內(nèi)河運(yùn)輸船舶3.6萬艘。經(jīng)預(yù)測(cè)，2020年、2025年西江航運(yùn)干線LNG動(dòng)力船舶用氣需求分別為1.88萬t和25.76萬t（見圖2）。

2.3 京杭運(yùn)河

京杭運(yùn)河有內(nèi)河運(yùn)輸船舶8.7萬艘。經(jīng)預(yù)測(cè)，2020年、2025年京杭運(yùn)河LNG動(dòng)力船舶用氣需求分別為9.00萬t和61.63萬t（見圖3）。

3 LNG加注站布局方案

3.1 布局原則

內(nèi)河水系的船舶運(yùn)力和貨物運(yùn)量會(huì)因地區(qū)分布不均而有所差異，水上LNG基礎(chǔ)設(shè)施布局需要與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，沿江產(chǎn)業(yè)、航運(yùn)發(fā)展規(guī)劃，船舶密度，貨流密度相適應(yīng)，并綜合考慮內(nèi)河航運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施條件、綜合運(yùn)輸發(fā)展水平、LNG動(dòng)力船舶續(xù)航能力等因素，合理安排，統(tǒng)籌規(guī)劃。主要布局原則如下：

（1）系統(tǒng)規(guī)劃，分期實(shí)施。

（2）以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，符合相關(guān)規(guī)劃。

3.2 布局思路

綜合考慮船舶LNG加注需求、主要通航水域通航技術(shù)狀況、不同水域船舶流量密度、各種加注方式安全要求和應(yīng)急條件、加注站經(jīng)濟(jì)性等多方面因素，集中資源布局，優(yōu)先在水域條件好、船舶流量大、港口地位突出的地區(qū)選址，但應(yīng)符合港口、城市、環(huán)保等相關(guān)規(guī)劃，做到深水深用、淺水淺用。

部分條件優(yōu)越的LNG加注站點(diǎn)的補(bǔ)液，除考慮遠(yuǎn)期由沿海接收站裝船運(yùn)抵碼頭外，還需考慮進(jìn)江海船的通航要求，因此，港址選擇的范圍主要集中在具備良好水陸域條件的深水岸線。

選址過程應(yīng)按照3個(gè)階段完成，具體如下：（1）根據(jù)LNG動(dòng)力船舶用戶的需求和發(fā)展，確定各省加注站總體規(guī)模和數(shù)量;（2）充分考慮綜合因素，確定選址的初步備選方案;（3）針對(duì)備選方案，進(jìn)行相關(guān)的評(píng)價(jià)和優(yōu)化。

3.3 規(guī)模分析

LNG加注站規(guī)模的確定主要考慮各省內(nèi)河LNG動(dòng)力船舶用氣量、LNG動(dòng)力船舶的罐體大小、加注站營(yíng)業(yè)時(shí)間等因素。

根據(jù)《內(nèi)河液化天然氣加注碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范》，單個(gè)加注泊位的年設(shè)計(jì)加注能力按下式計(jì)算：

式中：Pt為泊位年設(shè)計(jì)加注能力;Ty為年可營(yíng)運(yùn)天數(shù);A 為泊位有效利用率;td為每晝夜加注時(shí)間;tz為一艘船舶的凈加注時(shí)間;tf為受注船輔助服務(wù)業(yè)時(shí)間;G為平均艘次加注量。

經(jīng)計(jì)算，單個(gè)LNG加注泊位的年加注能力約為5.33萬m3，合2.4萬t。各省按照加注需求，結(jié)合單個(gè)LNG加注泊位加注能力，計(jì)算長(zhǎng)江干線LNG加注碼頭泊位數(shù)需求（見表1）。

同理，經(jīng)計(jì)算：西江航運(yùn)干線2020年LNG加注泊位需求個(gè)數(shù)為2個(gè)，2025年為14個(gè)（已建1個(gè)）;京杭運(yùn)河2020年LNG加注泊位需求個(gè)數(shù)為4個(gè)，2025年為18個(gè)（已建3個(gè)）。

3.4 總體布局方案

根據(jù)加注站選址的經(jīng)濟(jì)性、安全性原則，綜合考慮建站條件、LNG動(dòng)力船舶用氣需求量和分布，以及個(gè)體船舶航行習(xí)慣，結(jié)合各地干線航道網(wǎng)布局、港口作業(yè)區(qū)布置規(guī)劃，并考慮各省加注站的規(guī)劃、建設(shè)情況，三大水域加注站規(guī)劃按以下密度布局。

（1）長(zhǎng)江干線。湖南、江西各設(shè)置1處加注站點(diǎn);湖北設(shè)置2處加注站點(diǎn);安徽設(shè)置4處加注站點(diǎn)，其中至少1處有接收站;江蘇設(shè)置2處加注站點(diǎn)，其中1處設(shè)有接收站。

（2）西江航運(yùn)干線。在廣東、廣西各設(shè)置1處加注站點(diǎn)。

（3）京杭運(yùn)河。在山東、浙江、江蘇各設(shè)置1處加注站點(diǎn)。

4 選址分析

4.1 內(nèi)河LNG動(dòng)力船舶加注LNG燃料的方式

目前，LNG燃料水上加注主要分為船對(duì)船、岸站對(duì)船、罐車對(duì)船等3種加注方式。LNG燃料水上加注方式見圖4。

根據(jù)內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展實(shí)際及我國(guó)LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)政策，當(dāng)前水上加注站建設(shè)形式主要推薦岸基式和躉船式。長(zhǎng)江干線、西江航運(yùn)干線洪枯水位落差大，以躉船式加注碼頭為主、岸基式加注碼頭為輔;京杭運(yùn)河河道寬度有限，水位變幅不大，推薦以岸基式加注碼頭為主。

4.2 通航條件

加注碼頭的建設(shè)規(guī)模應(yīng)與所在河段航道的通航標(biāo)準(zhǔn)、航道等級(jí)及船舶尺度和數(shù)量相適應(yīng)，并結(jié)合遠(yuǎn)期需求適當(dāng)留有發(fā)展空間。設(shè)計(jì)船型尺度應(yīng)根據(jù)受注船的現(xiàn)有船型和未來船型發(fā)展趨勢(shì)，并結(jié)合港口現(xiàn)狀及規(guī)劃、主航道的現(xiàn)狀及規(guī)劃等因素，綜合分析確定。

由長(zhǎng)江航道2020年規(guī)劃通航條件（見表2）和目前已建或在建的小型LNG動(dòng)力船主尺寸及通航要求（見表3）可以看出，未來航道的通航條件不會(huì)成為發(fā)展小型LNG動(dòng)力船的制約因素。

4.3 選 址

碼頭選址考慮因素主要有港口規(guī)劃、水陸域自然條件、集疏運(yùn)條件、公用配套設(shè)施依托條件、地址材料和施工條件等。

三大水域各大港口公共配套設(shè)施完備、材料齊全、施工條件較好，因此，在符合港口規(guī)劃的前提下，水陸域自然條件及集疏運(yùn)條件是LNG加注站選址的關(guān)鍵控制因素。

以湖南為例，湖南境內(nèi)樞紐港口分別是長(zhǎng)沙港、岳陽港和常德港，其中岳陽港位于長(zhǎng)江沿線。通過對(duì)岳陽港相關(guān)港區(qū)總體規(guī)劃及現(xiàn)狀的分析，港區(qū)功能規(guī)劃定位適合LNG加注站建設(shè)的有陸城港區(qū)和道仁磯港區(qū)。陸城港區(qū)可利用的岸線在枯水期航道較窄、邊灘較寬，后方陸域多為農(nóng)田和較陡的山丘，水陸域自然條件并不適合LNG加注碼頭的建設(shè)。

目前《湖南省LNG水上加注站總體布局規(guī)劃》已經(jīng)編制完成，該規(guī)劃在長(zhǎng)江段布局君山和烏石磯2個(gè)加注站點(diǎn)，其中烏石磯加注點(diǎn)規(guī)劃于道仁磯港區(qū)內(nèi)，基本符合該規(guī)劃。

長(zhǎng)江干線候選站址有武漢新港白滸山港區(qū)、黃石港陽新港區(qū)、九江港官湖站港區(qū)、安慶港長(zhǎng)風(fēng)港區(qū)、蕪湖港高安圩作業(yè)區(qū)、馬鞍山港鄭蒲港區(qū)、池州港烏沙港區(qū)、南京港儀征港區(qū)、揚(yáng)州港江都港區(qū)、鎮(zhèn)江港揚(yáng)中港區(qū)，均滿足規(guī)劃，水陸域及集疏運(yùn)條件較好。

西江航運(yùn)干線候選站址為東莞港虎門立沙島（設(shè)有接收站和加注站）、京杭運(yùn)河候選站址為山東省濟(jì)寧市（設(shè)有加注站），建設(shè)條件均達(dá)到優(yōu)。

5 結(jié) 語

本文在我國(guó)內(nèi)河船用LNG加注站發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過對(duì)內(nèi)河三大水域現(xiàn)有船舶結(jié)構(gòu)的分析，對(duì)長(zhǎng)江干線、京杭運(yùn)河、西江航運(yùn)干線沿線主要省份船用LNG加注需求進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，并結(jié)合單個(gè)LNG加注泊位的年加注能力，得出三大水域沿線省份LNG加注碼頭總體密度布局方案。分析內(nèi)河LNG動(dòng)力船舶通航條件、LNG加注方式，結(jié)合各地港口規(guī)劃及發(fā)展現(xiàn)狀，在分析各個(gè)候選站址的水陸域條件的基礎(chǔ)上，綜合得出內(nèi)河LNG加注站的合理布局選址建議。本文可為國(guó)家、相關(guān)集團(tuán)企業(yè)在內(nèi)河LNG加注站的布局選址提供決策支持。