LNG的基础知识 LNG有关课程

1．天然气
天然气是产生于油气田的一种无色无臭的可燃气体。其主要组分是甲烷（CH4），大约占80～99%，其次还含有乙烷、丙烷、总丁烷、总戊烷、以及二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、总硫和水分等。标准状态下,沸点－162℃，天然气密度一般为640-750g/m3,相对于空气的相对密度为0.55-0.62.
2. 天然气作为燃料的工作原理
CH4+2O2—–2H2O+CO2+38MJ/m3
3. 天然气的主要用途
天然气是重要的工业原料和燃料，其主要用途有以下诸方面。
1）电厂、热能、供暖、空调等工业企业的主要燃料；
2）餐饮业和民用的燃料；
3）化工工业的主要原料，可合成或提炼多种工业原料和半成品；
4）作为符合环保要求的机动车辆的洁净燃料，汽油、柴油的理想替代物，这是近年来国内外迅速发展起来的一项新技术，可用于汽车、轮船、火车甚至飞机上。
4. LNG基本参数
LNG主要成分是甲烷（90%以上）、乙烷、氮气（0.5-1%）及少量C3～C5烷烃的低温液体。LNG是由天然气转变的另一种能源形式。
1）LNG的主要成份为甲烷，化学名称为CH4，还有少量的乙烷C2H6、丙烷C3H8以及氮N2等其他成份组成。
2）临界温度为-82.3℃。
3）沸点为-162℃，着火点为650℃。
4）液态密度为0.420～0.46T/m3，气态密度为0.68-0.75kg/m3。
5）气态热值38MJ/m3，液态热值50MJ/kg。
6）爆炸范围：上限为15%，下限为5%。
7）辛烷值ASTM： 130。
8）无色、无味、无毒且无腐蚀性。
9）体积约为同量气态天然气体积的1/625。
5. 简述 LNG的六大优点
1）LNG体积比同质量的天然气小625倍，所以可用汽车轮船很方便地将LNG运到没有天然气的地方使用。
2）LNG储存效率高，占地少。投资省，10m3LNG储存量就可供1万户居民1天的生活用气。
3）LNG作为优质的车用燃料，与汽油相比，它具有辛烷值高、抗爆性能好、发动机寿命长。燃料费用低。环保性能好等优点。它可将汽油汽车尾气中HC减少72%，NOx减少39%， CO减少90%，SOx、Pb降为零。
4）LNG汽化潜热高，液化过程中的冷量可回收利用。
5）由于LNG汽化后密度很低，只有空气的一半左右，稍有泄漏立即飞散开来，不致引起爆炸。
6）由于LNG组分较纯，燃烧完全，燃烧后生成二氧化碳和水，所以它是很好的清洁燃料，有利于保护环境，减少城市污染。
6. LNG的主要用途
1）作为清洁燃料汽化后供城市居民使用，具有安全、方便、快捷、污染小的特点。
2）作代用汽车燃料使用。采用LNG作为汽车发动机燃料，发动机仅需作适当变动，运行不仅安全可靠，而且噪声低污染小，特别是在排放法规日益严格的今天，以LNG作为燃料的汽车，排气明显改善。据资料报道：与压缩天然气（CNG） 比较，在相同的行程和运行时间条件下，对于中型和中重型车辆而言，LNG汽车燃料成本要低20%，重量要轻2/3，同时，供燃系统装置的成本也至少低2/3。可以证明，将天然气液化并以液态储运是促使它在运输燃料中应用的最经济有效的方法。
3）作为冷源用于生产速冷食品，以及塑料，橡胶的低温粉碎等，也可用于海水淡化和电缆冷却等。
4）作为工业气体燃料，用于玻壳厂、工艺玻璃厂等行业。
7. LNG的运输方式
LNG的运输方式主要有轮船、火车和汽车槽车等方式。在500～800公里经济运输半径范围内，采用汽车槽车运输LNG是比较理想的方式。槽车罐体采用双壁真空粉末绝热，配有操作阀安全系统及输液软管等。国内低温液体槽车的制造技术比较成熟，槽车使用安全。LNG产品采用深冷液体储罐储存，液体储罐为双壁真空粉末绝热，LNG的日蒸发率可控制在0.46%之内，储存周期为4～7天。
8. LNG是汽车的清洁燃料
在所有的清洁燃料中，天然气以其应用技术成熟、安全可靠、经济可行而被世界许多国家和专家视为目前最适宜的汽车替代燃料。汽车使用天然气作为动力燃料，与汽油相比，其尾气排放中HC减少72%，NOx减少39%， CO减少90%，SOx、Pb降为零。噪音降低40%。因此，推广使用天然气燃料，对减少大气污染、改善环境将会起到积极的推动作用。

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（1）5.1 LNG应用及主要客户分析
5.1.1 LNG用于发电
LNG项目大部分的气量用于电厂的联合循环发电，LNG电厂与常规燃煤电厂相比，除了大大改善了环保状况之外，在占地和建设周期，调峰机动性等方面都显示了很大的优越性。建设投资相对较低，LNG电厂的单位千瓦造价约为国产脱硫煤电厂的89％，进口设备脱硫煤电厂的60％，核电厂的33％。
5.1.2 LNG用于城市燃气
随着社会的发展、科技的进步以及人类对环境保护的意识增强，近年来，LNG作为清洁能源现备受关注，天然气燃烧后产生的二氧化碳和氮氧化合物仅为煤的50%和20%，污染为液化石油气的1/4，煤的1/800。 随着居民生活水平的提高，中小城镇居民更希望能用洁净的能源，由于管道铺投资设费用大，LNG气化站具有比管道气更好的经济性，在中小城镇可采用LNG气化站作为气源供居民使用，此外还可用于商业、事业单位的生活以及用户的采暖等。
5.1.3 LNG作为工业燃料
天然气作为工业燃料主要用于锅炉和工业窑炉，与煤、燃料油、液化气相比具有明显的优势。天然气作为工业燃料，环境效益明显。以燃烧后排放的CO2作为比较，如煤炭为100，则石油为83，而天然气仅为57，同时二氧化硫和氮氧化物等污染物仅微量排放。通过热值和热效率换算，每立方米天然气大约可替代3.3公斤煤炭，1.5公斤重油和1.3公斤柴油。从价格角度考虑，对煤炭的可替代优势不强，对轻油替代优势比较强，而能否顶替重油则需根据具体情况来确定。
5.1.4 LNG作为汽车燃料
随着我国天然气汽车工业的发展和液化天然气的优良特性，液化天然气汽车正在成为研究热点。通过了解液化天然气汽车的发动机、燃料系统主要组成部分的功能和原理，再回顾我国液化天然气汽车发展历史、应用现状，并且将LNG、CNG和汽油三种车用燃料进行比较，从而可以看出液化天然气汽车比CNGV和汽油汽车更加清洁、安全和经济。
5.2 LNG项目市场定位分析
市场开拓是哈纳斯LNG项目的基础，我国沿海特别是东南沿海经济发达、价格承受能力强的地区, 哈纳斯应以此类地区作为LNG项目的目标市场, 对LNG项目的市场地位和进度的确定应该坚持以下几个原则。
（1）坚持替代能源有经济性的市场定位原则,即LNG只替代单位等热值价格比自身高的LPG、油制品、电、人工煤气, 以及禁燃煤地区的煤。
（2）大力开发居民、工商业团体用户(包括集中空调和热、电、冷联产用户)、特定的大工业用户、LNG 汽车、CNG 汽车等, 适当配置调峰燃气电厂的用气。
（3）采用谨慎的市场开发策略。新市场的开发要经过普查→分类初选→优选→意向书和框架协议的程序。
（4）在输气管线没有覆盖的地区积极开拓槽车输送加卫星站汽化的市场, 大力扩展LNG的供气范围。即使在管线覆盖的地区, 也可以考虑采用卫星站作为时调峰和管输盲区供气的手段。对市场竞争力最不确定的电厂用户, 要对其承受能力、上网电价、用气比例、实行差别气价的可能性和经济性等作详细分析。
（5）以有承受力和有经济性的用户用量作为市场容量, 以确定LNG 项目的目标市场。LNG市场价只要是原油等热值价格的折扣价, 就具有竞争力。因此,LNG市场定价的重点不仅是一定油价下的气价, 而更重要的是天然气价与原油价的折扣率, 在LNG的价格谈判中要争这个折扣率。
随着管道气的供应越来越充足,同时LNG资源也大量增加,LNG的下游市场也在发生着很大的变化,从过去传统的城市调峰和高产值工业的使用,逐步转换到了重点工业领域和车船用燃料,所以这两块市场的开发将会成为今后市场竞争的重点,尤其是车船燃料市场已经有好多公司键入,并且现在还处于节能减排的关键时期,政府部门的支持力度也比较大,所以这块市场的潜力巨大,应该引起哈纳斯足够重视。
5.3 LNG市场开发中的定价机制分析
完善定价机制，从井口气源到终端用户的整个LNG产业链的天然气定价是新型天然气市场发展最重要和最关键的因素，终端用户定价不但会影响销售量，而且对LNG产业链中的基础设施建设也至关重要，因为从各种终端用户得到的收入将决定LNG项目市场定价的经济可行性。
LNG项目市场开发的成功取决于天然气对其他燃料的竞争力，LNG的定价基于竞争性燃料。在亚洲，日本是一个原油净进口国，每年进口油量基本稳定。所以日本将其石油进口到岸价格作为进口LNG的定价参照，这样也就造成了目前东亚地区LNG的定价与原油价格密不可分，因此亚洲的LNG价格高于世界其他地区。政府制定或指导价不能准确及时反映供需关系的变化，而且这种定价机制无法使生产者和消费者做出长期的承诺，而LNG产业链的基础设施的开发却恰恰需要上述承诺。因此，天然气的定价政策应该把最终用户的支付意愿作为出发点。
1997年以前，我国天然气定价采用鼓励消费者的成本定价方式，而后采用鼓励生产者的成本加成法。但这两种定价机制都未兼顾双方的利益，不能反映市场的供应和需求。完善天然气定价机制的主要措施有：一是放开对天然气生产开发企业的井口价管制，实行竞争谈判定价；二是加强对管输公司的成本核算，实行基于业绩的监管定价；三是打破对地方用气市场的垄断，扩大直供范围，实行监管与竞争定价。
目前，我国LNG下游市场的用户规模仍然很小，只有在LNG气源和下游市场最终用户之间订稳定的长期合同，才可能为大规模的上游开发、液化及运输等整个LNG产业链提供资金支持。气源供应商与LNG购买方之间、LNG购买方与最终用户之间签订“照付不议”合同是确保LNG产业链长期稳定发展而必不可少的最重要的制度保障。“照付不议”合同的核心是买方按照合同规定的天然气质量和双方约定的数量，不间断地购买卖方的产品，无特殊情况下买方不得随意终止或变更合同，只要卖方执行了“照供不误”，买方就要按照合同的不低于“照付不议”的量接收天然气，少接收的气量，要照付气费，留待次年提取(补提气)，确保卖方的气源销售，降低卖方的大规模开采、运输气源的市场风险，否则将要承担相应的违约责任。目前来看哈纳斯LNG项目运营初期市场客户会比较少，签订“照付不仪”能很大程度解决LNG销路问题。
5.4 针对不同的下游用户实行不同的定价策略
哈纳斯LNG项目要与下游用户签订“照付不议”合同。其市场定价以实现企业和社会效益最大化为目标，有四个基本定价原则：成本核算原则、资源利用效率原则、替代对象价格决定承受能力的原则以及市场开拓导向原则。
根据中国今后一段时期LNG下游消费市场的需求曲线，可以把LNG的消费者划分为以下群体：联合循环电站用户，城市民用燃气用户，规模化的城市/工业园区分布式能源系统用户，炼油、石化等工业燃料用户，制氢和化工原料用户，车用燃料（LNG/CNG加气站）用户，车载罐箱运输的LNG所拓展的各种网外天然气用户。下面按照上述LNG的四个基本定价原则，分析对不同的LNG消费用户应采取的定价策略。
5.4.1 联合循环电站用户
此类用户的特点是直接由LNG进行供气, 用气规模大而稳定, 在LNG项目初期, 承担着保证到厂的LNG能按照“照付不议”合同条款稳定消费的重要作用。但是此类用户主要用LNG替代低价的煤炭发电和水电, 竞争力不强, 对LNG 的价格承受能力较低, 因此, 应当使其享受尽可能的低价, 以LNG项目保本为底线。
但是, 目前中国天然气与煤的等热值比价已经达到了2.5～3.0的高位, 我国不可能发展大规模的天然气发电, 所以天然气发电只能在LNG项目启动初期占下游用户的较大比例，发挥市场先驱作用。如果仅仅依靠低价售气给发电用户，LNG项目是难以回收投资成本的。此外，天然气电厂一般只能作为调峰电站，受电网负荷和需求变化的限制较大。随着LNG项目下游市场的逐步开拓，发电用气所占的比例将逐步缩小，这也是全球发展趋势。
5.4.2 城市民用燃气用户
此类用户主要是城市居民、旅店、餐馆等商业用户，天然气主要用于炊事、洗浴供热。其主要特点: 一是城市燃气公司大多已经拥有了一定规模的用户，LNG的消费量相对较小，不可能成为市场开拓的主力；二是用户十分分散，要求天然气输送管道逐级降压、调配，因此燃气公司的投资折旧和管理财务成本较高；三是天然气用于低温加热，属于高能低用，资源利用效率较低；四是在没有管网的城市，天然气主要替代昂贵的LPG，用户的价格承受能力较强。这些特点都决定了城市民（商）用燃气用户价格宜较高，这部分用户是项目早期的主要市场之一，也是投资回收的主要来源。
5.4.3 规模化的城市/工业园区分布式能源系统用户
分布式能源系统(DES)是在有限区域内采用冷热电三联供（Combined Cold Heat and Power, CCHP）技术，通过管网和电缆向用户同时提供电力、蒸汽、热水和空调用冷冻水服务的综合能源供应系统，所以总称“冷热电联供，DES/CCHP”。分布式能源有两大优势：一是天然气发电后余热梯级利用，将蒸汽和热水直接供给用户，可以使能源利用效率高达70%～90%，并降低发电成本，使LNG的经济性大大提高。二是发电在10kV电压下就地直供，可避免升降压和远程传输的设备投资，降低电力损失以及运营费用，降低终端供电成本，因而是效率最高的天然气能源利用途径。
适合于在中国推广应用的分布式冷热电三联供能源系统（DES/CCHP）分为满足城市商住建筑群用能需求，满足工业和工业园区对电、蒸汽、热水和冷负荷需求两大类。这两类用户将是天然气下游市场的最大用户。因为相对于现有的城市以电为主的能源供应系统，相对于现有的电、热（蒸汽）和冷分别转换和供应的工业能源系统，DES/CCHP替代的是电或低效率利用的天然气或重油，因其高效和直供而具有很好的经济效益。此外，具有一定规模的DES/CCHP用户，直接从高压干线管道引进天然气，因而供气成本较低，这也为低价销售天然气创造了条件。
就这类用户而言, 供气成本低, 能源利用效率高, 是LNG项目的最大市场。通过扩大这个市场, 可尽快提高LNG的消费量, 降低“照付不议”合同条款对买方的风险。因此, 对这类用户应当实行“薄利多销”的原则, 给予尽可能优惠的燃气价格。
5.4.4 炼油石化企业用户
炼油石化企业等工业用户，将天然气作为制氢原料和燃料，所替代的是目前市场上价格较高的轻烃或重油，这有利于资源的节约、综合利用和循环利用，有利于减少对国际原油的过度依赖。所以，对这类用户应实行较低价格，鼓励其大量采用天然气。
5.4.5 车用燃料(LNG/CNG加气站) 用户
此类用户以LNG或CNG替代大量柴油和部分汽油，有利于提高能源利用效率、改善环境。由于汽柴油的价格远高于LNG的价格，所以这类用户对 LNG价格的承受能力很强。不过，按照广义的成本计价原则，还必须考虑到LNG车辆（LNGV）的开发需要一个完整的产业链做支撑，包括购置LNG发动机（或改装CNG发动机），加装LNG/CNG燃料箱，建设加气站，投资车载罐箱运输公司车队等等。因此，LNG项目公司或燃气公司制定LNG燃料售价，必须给罐箱运输公司、加气站、汽车改装业主等留下合理的投资回收和利润空间，不可以随意抬高价格。

本科生好像没有，不过上海交大低温研究所做了多年的LNG研究了，西安交大，中科院工程热物理研究所，北京工业大学热能实验室都在做LNG相关应用研究

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