日本LNG接收站建设的经验和启示
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能源情报按：很遗憾这是一篇旧文，但如今看来对于国内LNG接收站规划和建设，依然很有借鉴意义。
文/李健胡 萧彤，广东珠海金湾液化天然气有限公司 中海石油福建天然气有限责任公司
1 日本LNG接收站的发展过程
从20世纪60年代开始,液化天然气(LNG)在英美两国开始由工厂的尝试转向成熟,成为一种新的能源利用方式。随着LNG大规模产业化的发展及远洋运输成为可能,急需能源的日本迅速加强了LNG理论的学习、技术的引进、接收站的建设,开始大规模地引进LNG。
1969年,日本首个LNG接收站———根岸接收站开始接收美国阿拉斯加LNG。几年后日本就成为世界最大的LNG进口国,并一直保持到现在,1990年其LNG进口量曾占世界总量60%,近10 a开始降低,2008年约占世界总量40%共920亿m3 。2007年度日本一次能源构成中,天然气已占17.9%。城市燃气构成中LNG占87%,国产天然气占6%,LPG占6%,其他能源占1%。目前（截至2008年）日本进口的天然气全部为LNG,已建接收站26个(见表1),是世界建有最多LNG接收站的国家,另有内航船(槽船)LNG接收站5个(函馆、八户、高松、松山、筑港)、卫星站68个。
2 日本接收站的组织建设
日本的LNG接收站的运营公司主要有3个:东京燃气、大阪燃气和东邦燃气,主要从事LPG、LNG接收站的运营及燃气销售。LNG的海外采购及运输主要由三井物产、三菱商事、伊藤忠商事等专业的商贸及矿产公司来完成。LNG接收站的施工建设、LNG轮船的制造,主要由三菱重工(MHI)、石川岛播磨重工(IHI)、川崎重工(KHI)等重工制造公司来完成。
其工程产业链为:燃气公司负责LNG接收站的运营,专业商贸公司负责海外采购及运输,重工制造公司负责设计施工、设备制造。
日本LNG接收站的建设,主要的核心工程是外给重工制造公司,但一些较小的工作多由燃气公司自己完成。由于燃气公司的工作包括接收站的日常运行、检修维护,因此其本身具有一定的运行检修维护能力,具备承担简单的建设和项目管理的能力,并且,随着建设经验的丰富和学习积累,LNG项目建设的外包工作逐步减少,直至最后过渡到几乎全部建设工作由燃气公司自己承担,甚至开始独立到海外承揽接收站的建设工程。重工制造公司则逐步专注于核心的、更高难度的设备制造,不断产品升级。商贸公司则专注于海外贸易、矿产资源投资、远洋运输,专业于海外的研究。
目前国际上LNG接收站建设所需的LNG主要设备,基本垄断在日本的制造商手中。世界主要的LNG资源产地,均有日本公司的投资参与。
工程上,日本LNG接收站建设受地震和海啸影响较深。商务上,近年来,原签订的20 a的LNG资源合同很多要到期了。无论是技术上的海外工程业务、还是商务上的LNG资源采购,今后日本都面临着韩国、中国的竞争。但日本LNG接收站相关产业,通过运营、建造、商贸的合理组织和多年发展,具有较强的应对竞争的能力,并从国内建设开始走向国外承揽LNG工程。
近年来,日本LNG运营、建造、商贸的公司,尤其是重工制造等公司大量参与中国的LNG接收站建设,甚至在部分领域处于垄断地位。主要参与内容为:LNG储罐设计及建造,前端设计(FEED)及试车,LNG泵、气化器、卸料臂等重要设备的提供。
3 日本典型的LNG接收站及其特点
3.1 日本典型的LNG接收站
日本最大燃气公司东京燃气主要运营的LNG接收站为根岸、袖浦、扇岛3大接收站,其中:根岸为日本最早的LNG接收站,袖浦为日本最大的LNG接收站,扇岛则是全地下罐的LNG接收站。3大LNG接收站容量都很大,均位于东京湾、处于东京的外围,通过管网互联,绕经整个都市圈,并通过联络管道与远方的仙台、新潟等市的LNG接收站联络起来。LNG接收站还通过槽船、槽车运送LNG至未连接骨干网的LNG卫星站(含内航船LNG接收站),如北海道地区的函馆、八户LNG站。
3.2 日本LNG接收站的特点
3.2.1 总体布局
日本LNG接收站在总图布局上,其厂区及泊位大都依工程条件呈不规则形状布置,厂区填海区不多且均为填沙,码头泊位往往不与岸线平行,个别采用背靠背的泊位方式。如根岸LNG接收站厂区为带转折的长条形,袖浦LNG接收站虽较方正但其泊位却与岸线有一偏斜的夹角,扇岛LNG接收站则通过海底隧道连接泊位,泊位成为在海湾中的一孤立平台。
LNG接收站卸料总管一般较长,如扇岛站卸料总管为2 km的海管,袖浦站卸料总管最长部分达3 km(中途是否中继加压不详)。日本的这种依工程具体条件的不规则的布置,与西欧(如西班牙)的LNG接收站比较类似。
3.2.2 储罐概况
日本LNG接收站的储罐,部分为地上罐,更多的是地下罐。日本这种大量采用地下罐的情况,几乎为世界独有现象,其原因可能为基于地震的安全考虑。
具体的罐的类型分为:地上罐、半地下(上)罐、嵌入式地下罐、全地下罐。嵌入式地下罐为顶部或少量罐体出地面,罐内液体高度最高不超过地面;全地下罐为整个罐均处于地面下。地下罐的罐顶又分为两种:拱顶形和平顶形。为保护环境景观,地下罐周围、甚至平顶地下罐的顶部,种植草木。接收站除有LNG罐外,部分接收站还有LPG罐。
日本LNG接收站总罐容有大有小,根据实际需要,最大的如袖浦,总罐容达266万m3,小的如长崎接收站,总罐容仅3.5万m3。内航船接收站总罐容则更小。
3.2.3 配套系统
LNG接收站在全国沿岸各主要区域均有分布,东京湾、大阪湾、伊势湾、四国水道一带较多,北海道、日本海沿岸较少,与日本经济及城市分布大体一致。
本LNG接收站配套的卫星站(含内航船接收站)较多、管网也不少。大部分LNG接收站有骨干网连接。日本认为其国土山地多,无法铺过多的管网,因此大建卫星站。但实际上日本的骨干网已经不少,仅东京燃气属下的东京湾骨干网就已形成完整的环形、长460 km,且与300 km外的新潟、仙台等连在一起(管长500 km),管网总长超过50 000 km(2004年为47 653 km),加上法定储备天数为50 d,因此供气可靠性很高。
日本约半数的LNG接收站与发电厂相邻而建,LNG用于发电。LNG发电量占全国发电量的27%[2]。表1日本LNG接收站一览表中,适用法规为电气事业法及高压燃气保安法的接收站,均配套有发电厂。部分LNG接收站还配套有LNG冷能利用工厂。
3.2.4 投资规模
日本部分LNG接收站投资规模比较见表2。
从表中可以看出,LNG接收站地下罐比地上罐投资大。LNG接收站建设投资并未随时间推移而明显增加。
3.2.5 建设公司
日本LNG接收站主要由燃气公司和电力公司建设、运营。电力公司(发电厂)是LNG接收站很重要的用户,也往往是接收站的重要股东。
在日本,LNG往往是与LPG混合达到一定热值后作为燃气销售的,燃气公司同时运营LNG、LPG,很多LNG接收站码头泊位也是LNG船及LPG船通用的,LNG与LPG储罐当然是分开的,只在最后外输至用户前LNG与LPG才混合。
2008年度日本燃气销售约345亿m3,东京燃气、大阪燃气、东邦燃气分别占36%、25%、11%,这些大型燃气公司拥有LNG接收站;全国共有211个城市燃气批发商(60%在关东地区),但多数没有自己的LNG接收站,从大型燃气公司购入LNG到LNG卫星站。燃气最终用途为工业用50%,商业用14%,家庭用28%,其他用途约占8%。
东京燃气是日本最大的LNG接收及销售公司,1885年成立,控股多个天然气发电厂和北海道燃气等燃气公司,主要供应东京都市区和北海道地区。第二大燃气公司大阪燃气,主要供应阪神都市区,天然气销售收入占公司销售收入一半以上。
日本LNG接收站的施工、设备制造企业,与LNG运营公司有密切的联系。如气化器的主要两个厂家:神户制钢及住友精密工业,分别是大阪燃气和东京燃气的合作伙伴。东京燃气旗下的LNG接收站,气化器全部为住友所产;大阪燃气旗下LNG接收站的气化器,则全部为神户制钢所提供。
在日本,无论是基础材料,还是低温设备,直至储罐工艺系统等,其设计制造能力均已达到世界先进水平。其中,一些LNG储罐、LNG船等关键设备的设计制造公司如石川岛播磨重工(IHI)、川崎重工(KHI)、三菱重工(MHI)等由早期的重型军工企业发展而来,技术力量雄厚,有的重工公司拥有超过100 a的海外工程历史。
3.2.6 投资体制
日本的LNG相关的建造、施工等工程公司,多为公众上市公司,主要股东多为银行及保险公司。LNG接收站的建设业主或运营公司,股东同样也主要是银行及保险公司,如东京燃气的十大股东,除“社员持株会”外全部为银行、保险、信托金融机构,大阪燃气、东邦燃气也是如此。LNG接收站工程建设中,银行及保险公司对项目的收益及风险性分析较早,介入工程也较深。
3.2.7 相关法规
日本LNG法规主要有:石油供需及储备、禁止垄断及国民生活、石油税务及关税、工业地理环境、运输、安全、环境、矿业、通商及外资、节能及新能源等相关法规。最主要的有燃气事业法、高压燃气保安法和电气事业法。各法律下面再设有详细的技术规范。
主要供气给发电厂的LNG接收站,适用电气事业法;主要供气给居民及工业的,适用燃气事业法;既供气民用又供气发电的,适用高压燃气保安法。各LNG接收站采用法规情况见表1.
日本LNG接收站建设由经济产业省批准并主管,海上保安厅(警卫队)亦参与管理,与美国海岸警卫队核准海上LNG接收站的做法类似。
4 日本LNG接收站建设对中国的启示
4.1 规划及建设
适当建设内航船LNG接收站;地震带适当考虑地下罐;LNG与LPG适当配合运营;加强储备和稳定供应能力建设,包括:较大的LNG接收站罐容、配套建设卫星站、调峰站、管网、槽船/槽车运输。中国南北差异大,LNG接收站选址及设计要考虑地域特点,包括海岸线、海水水质及水温等。完善法规体制。
4.2 资源的合理配置
与日本不同,中国存在一定的石油、天然气、煤炭、煤层气、水电等资源。LNG接收站的建设布点要符合国家资源的合理配置。宜慎重对待LNG发电。日本缺乏其他资源,地震多、建设抽水蓄能电站大坝风险高,因此不宜照搬日本大量LNG发电的特点。
4.3 引入风险管理机制
中国的LNG接收站项目,建议引入银行和保险资金的介入和管理,改变纯国有管理的单一风险承担的方式,形成风险的利益激励机制。同时,LNG接收站的建设周期长、风险因素多、投资大和回报率低、运营简单,既适合也需要保险公司的介入。
4.4 加强对日本和中国台湾省LNG接收站的调查研究
日本LNG研究机构对世界LNG行业资料收集、研究极为深入,对中国LNG接收站的建设进展及规划、海外资源采购、制度及未来规划等了解已非常详细,图纸、数据一应俱全。日本是世界拥有最多LNG接收站和拥有几乎最强的LNG建设能力的国家,是今后中国LNG资源采购的重要竞争对手,中国应加强对世界包括日本LNG相关信息的收集和调查研究、分析和借鉴。
中国台湾省的LNG接收站主体工程均由日本承建,而台湾省的LNG建设与内陆相似之处很多。台湾LNG建设曾因储罐泄漏发生重大纠纷。内陆应加强对台湾省LNG接收站建设经验教训的学习和研究。