讓LNG冷能利用“熱”起來

■本刊記者 曲藝/ 編輯 余璇

LNG 是超低溫液態(tài)天然氣（-162 攝氏度），蘊含著大量高品位冷能。數據顯示，2022 年全國LNG 進口量超過6000 萬噸，攜帶的冷能約150億千瓦時，相當于1000萬人口城市1年的居民用電量。這些冷能可以通過發(fā)電、工業(yè)制冷、冷鏈物流等方式，替代制冷所需的大量電能，具有突出的節(jié)能及環(huán)保效益。

如何讓LNG 冷能利用“熱”起來？6 月29日，國內首屆LNG 冷能利用產業(yè)與技術論壇召開，與會專家共同探討“雙碳”背景下LNG 冷能利用的創(chuàng)新發(fā)展路徑，為LNG 冷能利用熱起來建言獻策。

冷能利用低碳屬性契合綠色發(fā)展目標

記者梳理發(fā)現，LNG 冷能作為一種清潔、低碳、高效的能源利用方式，正逐漸成為推動我國能源轉型和低碳發(fā)展的重要手段之一。

《天然氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃》要求，引導天然氣高效利用，將LNG 接收站冷能利用納入LNG 項目核準評估內容，實現節(jié)能減排和提高能效。擴大天然氣利用規(guī)模。加大LNG冷能利用力度。

《“十四五”現代能源體系規(guī)劃》提出，加強能源加工儲運設施節(jié)能及余能回收利用，推廣余熱余壓、LNG冷能等余能綜合利用技術。

“天然氣已成為彌合傳統(tǒng)能源和未來可再生能源之間差距的絕佳選擇?！敝袊痛髮W（北京）機械與儲運工程學院院長李振林認為，LNG 冷能應該被用來提高能源效率，減少溫室氣體排放，為再氣化過程增加價值。

“LNG 冷能主要是指利用LNG 與周圍環(huán)境（如空氣、海水等）的溫度差（低溫火用）以及壓力差（壓力火用），在趨于平衡的過程中能夠進行回收的能量?！痹谏虾＝煌ù髮W制冷與低溫工程研究所教授陳煜看來，有效地將冷能進行回收，合理地應用于空氣分離、發(fā)電、制造干冰、低溫冷庫、汽車冷藏、汽車空調等生產生活各個領域，可以節(jié)約大量電力資源。

據華南理工大學化學與化工學院綠色冰鏈實驗室主任徐文東測算，1噸LNG=1噸氣態(tài)天然氣+240 千瓦時冷能，1 億噸LNG 的冷能價值為240億千瓦時電力，金額超過100億元。

冷能利用也是推動LNG產業(yè)低碳轉型升級的一大抓手。“LNG冷能回收對于天然氣更加經濟的利用，具有十分重要的意義。”陳煜認為。

中國海油氣電集團技術研發(fā)中心冷能發(fā)電工程師胡蘇陽告訴記者，不同溫度區(qū)間的LNG冷能價值相差很大，對應最優(yōu)的冷能利用方式也不同。目前全球LNG冷能利用以冷能空分和冷能發(fā)電項目最多。

陳煜同時補充，由于能源短缺，日本等許多LNG的大量進口國在LNG冷能利用方面研究投入很大，而且已經有許多成熟的工藝流程投入實際運行。

“日本約有20%—30%的LNG 冷能被利用，是目前LNG冷能利用率最高的國家?！崩钫窳纸榻B。

胡蘇陽說，日本在LNG 冷能回收工藝技術上處于世界領先的地位，特別是在利用LNG 冷能發(fā)電領域，70%的冷能利用項目是在發(fā)電領域，裝機容量一般在400—9400千瓦。

“韓國主要將LNG 冷能用于空氣液化分離及食品冷凍庫兩個方面，LNG 冷能利用率不足20%；印度冷能利用的主要方式是冷能發(fā)電。”中海油能源發(fā)展股份有限公司清潔能源分公司冷能利用中心經理魏林瑞說。

中國海油領跑國內LNG冷能利用

談及LNG 冷能利用在國內的進展，魏林瑞說，頭部LNG 資源擁有方對LNG 冷能利用技術研究較早，前期冷能利用技術研究積累豐富，產業(yè)初具規(guī)模。

記者了解到，中國海油是國內最大、世界第二大LNG進口商，是國內LNG技術的領軍企業(yè)，也是LNG冷能最大供應商。

“中國海油不斷發(fā)揮LNG 產業(yè)優(yōu)勢，推動‘天然氣’+建設，同時利用冷能資源基礎設施及產業(yè)技術優(yōu)勢，基本完成了冷能利用項目的規(guī)劃和技術布局。”中國海油氣電集團總工程師張超表示。

“利用LNG冷能進行低溫發(fā)電，主要是依靠LNG與周圍環(huán)境之間存在的溫度差和壓力差構建動力循環(huán)進行發(fā)電?！标愳戏治觯瑥哪壳笆澜缟系膶嶋H應用情況來看，LNG 冷能發(fā)電的技術較為成熟，也是最可能被大規(guī)模利用的冷能利用方式。

值得一提的是，5 月24 日，由中海石油氣電集團技術研發(fā)中心參與設計建設的我國首個LNG冷能發(fā)電項目——上海LNG冷能發(fā)電裝置通過性能及可靠性試驗，各項指標優(yōu)秀，實現了國內LNG 冷能發(fā)電應用的重大突破，填補了國內該領域關鍵技術應用的空白。

據悉，該裝置采用低溫朗肯循環(huán)工藝系統(tǒng)，核心設備主要由透平膨脹發(fā)電機組、中間介質氣化器和丙烷循環(huán)泵組成，裝機容量0.5萬千瓦，投產后每小時可氣化205 噸LNG，每年發(fā)出“綠電”約2400 萬千瓦時，可減少接收站四分之一的用電成本，年實現碳減排約1 萬噸。

“利用LNG 冷能發(fā)電是中國海油結合主業(yè)踐行低碳發(fā)展理念、探索產業(yè)多樣化應用的一條新路徑?！痹诤K陽看來，此舉不僅能促進LNG 接收站綠色電力就地消納，更有效推動了冷能發(fā)電項目的實施，有助于LNG 冷能產業(yè)鏈的形成。

李振林認為，大型LNG 接收站內巨額LNG冷能的高效合理利用是LNG產業(yè)發(fā)展和我國能源結構調整的重點工作。

“我國大型LNG 接收站的冷能利用還有很大的發(fā)展空間?！崩钫窳痔寡?，與日本等國家相比，我國LNG冷能發(fā)電技術起步較晚，仍需要努力完成工程化應用。

胡蘇陽提到，中國海油正在浙江建設LNG冷能發(fā)電項目，這是國內首個應用自主核心技術和關鍵設備國產化的LNG冷能發(fā)電項目?！叭粼O備國產化，能降低投資30%—40%，大幅降低冷能發(fā)電成本?！焙K陽解釋。

對此，李振林也呼吁解決LNG 冷能發(fā)電核心技術及配套關鍵設備國產化問題。

多舉措推進LNG冷能利用產業(yè)發(fā)展

“目前，我們正在重點進行小型橇裝化冷能發(fā)電技術與裝備的研發(fā)?！焙K陽介紹。

另據記者了解，中國海油在積累技術和工程經驗的過程中，不斷挖掘降低成本的空間?！拔覀冄芯堪l(fā)現可以對丙烷蒸發(fā)器進行優(yōu)化設計，在不改變蒸發(fā)器外觀尺寸的情況下實現丙烷蒸汽過熱，既能保障透平入口蒸汽干度，保證透平安全運行，又可以提高發(fā)電循環(huán)效率?！焙K陽舉例稱。

此外，中國海油還在廣東大鵬液化天然氣有限公司開展冷水魚育種與養(yǎng)殖技術示范應用，利用LNG 冷能對冷水魚種生長環(huán)境進行人工模擬與精確控溫，實現反季供應，具有顯著的經濟效益和生態(tài)效益。

在液態(tài)空氣儲能領域，李振林特別提到，中國科學院理化技術研究所研究團隊提出將液相工質蓄冷的液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)與LNG 冷能結合，利用LNG 和液相蓄冷工質提供冷量給空氣。

“傳統(tǒng)液態(tài)空氣儲能加入LNG 冷能后有望提高效率，實現大規(guī)模高效儲能?！崩钫窳謱Υ顺錆M期待。

展望未來，魏林瑞圍繞政策、機制、人才等方面提出了建議。

一是加大政策支持力度。目前我國LNG冷能利用在稅收、用地及融資等方面缺乏具體詳細的扶持政策，通過相關產業(yè)政策的出臺和行業(yè)標準的完善，能夠加快推進我國LNG 冷能利用產業(yè)的發(fā)展步伐。

二是重視LNG冷能利用規(guī)劃。將LNG冷能利用項目納入LNG 接收站項目規(guī)劃并協同設計，建立協同運作機制，整合周邊產業(yè)及資源，按規(guī)模發(fā)展大、中、小型LNG接收站冷能利用產業(yè)。

三是積極探索運行模式。LNG冷能資源方和技術擁有方眾多，且目前處于快速發(fā)展階段，做好資源整合的同時，積極探索新的運行模式，協同開發(fā)LNG 冷能資源，帶動冷能利用產業(yè)鏈加速構建。

四是加強人才培養(yǎng)和國產化攻關。加大關鍵設備國產化支持力度，推動冷能利用技術集成優(yōu)化和工程化進程，做好冷能利用專業(yè)技術人才培養(yǎng)和儲備工作，確保我國LNG 冷能利用可持續(xù)發(fā)展。

“中國海油將按照‘點成園區(qū)，線成板塊，面成產業(yè)’的原則，用冷能帶動地區(qū)產業(yè)發(fā)展，打造附加值高、特色性強、社會經濟效益顯著的LNG冷能利用產業(yè)鏈?！睆埑赜谐芍?。■