液化天然气技术研讨会LNG船舶现状及发展趋势_lng液化天然气前景

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第三届中国 LNG 论坛

陈叔平，谢福寿，马志鹏，金树峰

论文编号： 1210301

LNG 船运现状及发展趋势

（兰州理工大学石油化工学院，兰州 730050）

摘 要：随着全球天然气需求持续增长，天然气在世界能源结构中的地位不断上升，已与煤炭、石油能源并称为世 界能源的三大支柱。分析表明全球天然气储量、分布、生产和消费极不均衡，将天然气液化，通过 LNG 船舶运输是 实现 LNG 跨地区远洋运输的最有效方式。论文回顾了 LNG 船舶运输的发展历程，阐述了船舶数量、装载容量、货 舱类型、推进系统、船舶建造厂以及中国 LNG 船舶现状，并对全球 LNG 船舶发展趋势做了展望。可以预计 LNG 船 舶数量在 2020 年之前会持续稳定增长，并向大型化、标准化、薄膜型、自动化、最低蒸发率、蒸发气再液化、节能 推进系统方向发展。

关键词：LNG；船运现状；发展趋势引言

近年来由于石油危机的冲击以及煤、石油所带来的环境问题日趋严重，能源结构逐步发生了变

化，作为世界能源三大支柱之一的天然气消量急剧上升，其作为清洁能源越来越受到青睐，许多国 家都将其列为首选燃料[1]。

随着天然气市场需求的不断增长，LNG 贸易量的不断增加，使得 LNG 的运输成了目前急需解 决的问题。由于 LNG 船舶运输是天然气跨地区远洋运输最有效的方法，故世界范围内投入使用的 LNG 船的数量正逐年增加。全球天然气现状

1.1 全球天然气储量及其分布

1.1.1 全球天然气资源丰富

图 1 全球天然气探明储量[2] Fig.1 Word natural gas reserves

图 2 全球天然气探明储量分布[2]

Fig.2 Distribution of word natural gas proved reserves 1990 年全球天然气探明储量为 125.7 万亿 m，2000 年全球天然气探明储量为 154.3 万亿 m3，2009 年全球天然气探明储量为 186.6 万亿 m3，而 2010 年全球天然气探明储量为 187.1 万亿 m3，储

产比为 58.6 年。在过去 30 年中，全球天然气探明储量每年平均增长约 3.3%，天然气储存量非常丰

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富，详见图 1。

1.1.2 全球天然气分布不均衡

截止 2010 年，已探明的全球天然气储量 40.5%分布在中东地区，33.7%分布在欧洲及欧亚大陆，其余分布在亚太地区、非洲、北美洲、中南美洲，详见图 2。

2010 年世界前十位主要国家的天然气探明储量为 144.7 万亿 m3，占全球天然气总储量的 77.3%。其中俄罗斯拥有全球所探明的天然气储量的 23.9%，是世界第一天然气大国，储采比高达 76 年，详 见图 3。

图 3 各个国家天然气探明储量分布[2] Fig.3 Distribution of each country natural gas proved reserves

图 4 全球天然气生产和消费变化趋势[2] Fig.4 Changes of word natural gas production and

consumption

1.2 全球天然气生产及消费状况

全球天然气生产量和消费量平稳增长，在过去 10 年中，全球天然气生产量平均每年增长 779.9 亿 m3，平均增长率为 10%。到 2010 年，全球天然气平均消费量达到 31690 亿 m3，见图 4。

由 5 可知，全球天然气生产和消费分布不均衡，欧洲及欧亚大陆、北美洲和亚太地区既是全球 主要产气区，也是全球三大主要消费市场。2010 年，欧洲天然气产量为 10431 亿 m3，占全球天然气 总生产量的 32.6%，为各地区之首。同时，消费量为 11372 亿 m3，占全球天然气总消费量的 35.8%。

图 5 各地区天然气生产和消费量分布[2] Fig.5 Distribution of natural gas

图 6 各国建造 LNG 船舶数量[6]

Fig.6 Numers of LNG ships by each country consruction 由于全球天然气的生产和消费分布并不均衡，产销地区往往远隔重洋，故需要解决海上运输问 题。天然气经液化，体积只有原来气体的 1/625，可通过 LNG 船来实现远洋运输。全球 LNG 船舶现状

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2.1 LNG 船队历程

全球 LNG 的海上运输始于 20 世界 50 年代末。1959 年，由杂货船改装的世界上第一艘 LNG 船 ——Methane Pioneer 号，从美国路易斯安娜州的查尔斯湖向英国 Canvey 岛基地运送了 5000m3 的液 化天然气（LNG），揭开了 LNG 海上运输的篇章。1964 年，世界第一次 LNG 海上贸易诞生，Methane Pioneer 号和 Methane Progre 号在阿尔及利亚和英国 Canvey 岛之间运营，航次超过 900 次，总运输 量达到 22000m3。随后，在阿尔及利亚和 Leltayve（法）、阿拉斯加和日本、利比里亚与西班牙以及 文莱和日本之间开始了 LNG 船运输。从此，LNG 船作为天然气海上运输的载体，随着 LNG 海运贸 易的蓬勃发展而发展起来。1971 年，Kvaerner 开发了单舱舱容量 8.8 万 m3 的 Mo 球形液货物维护 系统。1973 年，第一条 MOSS 独立型 LNG 船“Norman Lady”在挪威 Mo Rosen beg 船厂开工建 造，其液货舱容为 8.76 万 m3。1997 年，Methane Prince”由于其较小的货舱容量，经济上不划算，“ 于是在经历了 32 年的服务之后正式报废。1998 年，全球营运 LNG 船舶突破 100 艘。2006 年，日本 邮船会社 NYK 旗下的“Jamal”，首次在 LNG 船上采用天然气再液化装置，以处理航行过程中货舱 中自然蒸发气体（Natural Boil-off Gas）[3-6]。

2.2 船舶数量及装载容量

单船容量是衡量 LNG 船舶运输能力的一个重要参数，LNG 船舶单船容量是指一艘 LNG 船舶所 能装载的最大 LNG 量。

截止 2012 年 2 月 29 日，全球交付的 LNG 船有 361 艘，总装载量达 5290.8 万 m3，其中装载量 12.5-15 万 m3 的有 223 条，总容量为 3068 万 m3，占全球 LNG 船舶总装载量的 58%，为主流船队，详见表 1。

表 1 全球船舶数量及装载量[7] Table 1 Numbers and load of word ships

装载量

数量（艘）29 223 80 29

总容量（万 m）

占总容量（%）3.3 58 25.7 13

（万 m）≥12.5 12.5-15 15-21.5 ≤21.5

173.1 3068 1358.8 690.59 由图 6 可知，LNG 船建造主要集中在韩国和日本，其中日本交付 96 艘，在建 2 艘；韩国交付

197 艘，在建 51 艘，占总交付 54.6%，为 LNG 船建造第一大国。

2.3 液货舱类型

图 7 LNG 船舶舱型比例[6]

Fig.7 Proportion of LNG ships cabin type LNG 船舶的液货舱有多种型式，如 Mixed、Conch、Eo、SPB、Mo、GAZ TRANSPORT（GT）、TECHNIGAZ（TZ）、CS 等等[8]。目前技术发展较为成熟、应用最为广泛的有 MOSS 型和薄膜型（GAZTRANSPORT 型和 TECHNIGAZ 型）。截止 2012 年 2 月 29 日，全球交付的 LNG 船舶舱型比 例见图 7。

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由图 7 易知，交付的 LNG 船舶有将近 98%都采用的是 Mo 型或者薄膜型货舱，说明这两种货 舱形式已得到人们的广泛认同，其中薄膜型货舱的比例要高于 Mo 型货舱。

2.4 推进系统

LNG 船舶的动力推进系统可分为以下 4 种：

（1）蒸汽轮机推进系统（Steam）。其优点是可以同时燃烧以任何比例混合的天然气和燃料油，维护费用低，可靠性高；缺点是效率低，占用空间大。

（2）双燃料发动机推进系统（DFDE）。其优点是效率高，占用空间少，便于维护和操作；缺点 是不能将蒸发气体作为单一燃料燃烧，输出功率低。

（3）带再液化装置的柴油机推进系统（DRL）。其优点是主体本身燃烧效率高，货舱区与主机 区分离；缺点是重油消耗量大，需要驱动再液化的电力。

（4）柴油机推进系统（Diesel）。其装置的可行性好，比蒸汽轮机发动机燃料效率高；缺点是需 要高质量的燃油，不能与蒸发气体混合燃烧。

图 8 是目前世界 LNG 船队推进系统统计示意图。可知交付的 LNG 船舶绝大多数都采用的是蒸 汽轮机推进系统，但已经有越来越多的 LNG 船舶开始采用双燃料推进系统。

图 8 全球 LNG 船队推进系统统计示意图[2] Fig.8 Statistical schematic of LNG ships propulsion system 2.5 LNG 船舶建造厂

目前全球建造 LNG 船的造船厂主要分布在亚洲的韩国、日本和中国。历史上，欧洲一些国家，如挪威、瑞典、芬兰、德国等国都建造过 LNG 船。其中，以法国的大西洋船厂数量最多。美国也建 造过 LNG 船，但现在已停止建造。欧洲和美国造船厂在建造 LNG 船舶方面落后于亚洲船厂，主要 原因是这些国家造船厂高昂的劳动力成本，以及发达国家转移造船这种劳动力密集型产业[9]。

2.6 中国 LNG 船舶现状

随着中国经济的迅速发展以及能源战略的调整，我国对海运进口的液化天然气的需求快速增加，使得我国 LNG 船建造需求加大。多年来，我国造船界和航运界都一直在关注、酝酿和研讨发展天然 气运输船。交通部已近把“高技术性能船舶设计制造工程”项目列为十二大高技术工程项目之一，将 LNG 船列为该项目中的主要新船型之一。

在 2004 年，上海中华泸东造船厂通过和法国 GTT 公司、法国大西洋船厂的合作，掌握了 14.5 万 m3 薄膜型 LNG 船舶的建造技术，开始着手建造中国第一艘“大鹏昊”LNG 船舶，并于 2008 年 4 月 3 日建成交付船东，它是当时世界上最大的薄膜型 LNG 船，船厂 292 米、宽 43.35 米、型深 26.25 米，装载量为 14.7 万 m3，时速 19.5 节。接着第二艘 LNG 船“大鹏月”于 2008 年 7 月 10 日在上海 交付船东，该船同“大鹏昊”属同一级别，货舱类型为 GTTNO.96E-2 薄膜型，为广东大型 LNG 运 输项目建造。截止 2012 年 2 月 29 日，已交付 4 艘，在建 6 艘。2012 年，接到订单 4 艘。

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3.1 LNG 船舶数量稳定增长

从 10～20 年长远趋势来看，LNG 消费量和进口量都将快速增长。大量的 LNG 进口，再加上大 量老、旧 LNG 船的更新，需要建造大量的新 LNG 船舶。

3.2 LNG 船大型化

就经济而言，LNG 船与其它商用船舶相同，加大尺寸可以降低其单位运输费用。尤其是 LNG 运输，由于其单位运输量是恒定不变的，增大 LNG 船的尺寸就可以减少 LNG 船的数量，从而降低 成本和运营费用。

3.3 标准化

LNG 项目需要庞大的初期投资，因此一般按照生产与消费方之间的长期合同进行开发。这样，LNG 船作为该项目的专用船决定了最佳船型、航速等基本条件。另一方面，LNG 也与一般的海运货 物一样，存在着许多不特定的生产者与消费者之间转让合同的可能性，具体地说，也进行现货交易。因此，一般认为，将来多采用通用性强的标准进行交接。在这种背景下，与大型化不同的角度看，标准化也是可以考虑的方向。现在的标准船型从 14.7 万 m3 逐渐扩大至 20 万 m3。同时，大型化之 后会出现进港困难的 LNG 基地，因此设计标准船型时提高通用性是极为重要的。

3.4 薄膜型液货舱将成为发展的主流

从图 8 可知，世界现有船队中薄膜型 LNG 船占有 67.4%，已成为 LNG 船队发展的主流。

3.6 广泛采用自动化

LNG 船各部位广泛采用自动化装置，可使航运简单化，安全性提高。从环保考虑，可采用压载 水置换的自动化和聚四氟乙烯制冷剂等新技术，目前部分技术已进入实用阶段。

3.7 降低蒸发率

选用新的绝热型式和绝热结构来降低蒸发率，可提供经济效益，降低运行成本。如 MRV 型液 货舱采用增加绝热层厚度和减少液货舱数的方法来减小蒸发率，而对于 TZ 和 GT 型薄膜式液货舱主 要采用改进绝热层结构和应用真空绝热等技术。

3.8 蒸发气（BOG）再液化

由于液货舱内外壁的温差极大，不可避免地导致舱内的 LNG 蒸发汽化，蒸发气的产生会使得液 货舱内空间压力、温度以及 LNG 的密度发生变化。因为液货舱的设计压力都小于环境温度下的液货 蒸气压力，当液货舱内压力过高时，压力释放阀被迫打开，将货物气体排入大气中，造成直接的经 济损失。如果压力释放阀失灵，则会破坏液货舱结构，造成危险。显然，这会危及船舶航行安全，因此，有必要对蒸发气进行液化处理。

3.9 选用节能的推进系统

任何船舶燃料费在运营成本中都占有相当大的比例，LNG 船也不例外。因此，为降低运营成本，有必须选用低耗油率的动力装置，来提高船舶整体效益。结语

随着国际社会对清洁能源需求的快速增加，许多国家都开始扩大 LNG 进口，全球 LNG 消费量

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和进口量都将快速增长。由于大量 LNG 的进口，以及大量老、旧 LNG 船舶的更新，LNG 船舶市场 发展前景很大，并朝大型化、标准化、自动化、节能化、低蒸发率和蒸汽再液化方向发展。

参考文献

[1] 顾安忠.液化天然气技术[M].北京:机械工业出版社, 2003.[2] BP Statistical Review of World Energy June 2011[EB/OL].http://www.daodoc.com

通讯作者简介：

谢福寿，硕士，研究方向：低温贮运及传热传质技术； 工作单位：兰州理工大学石油化工学院； 通信地址：兰州市七里河区兰工坪路 287 号； 联系电话：***； E-mail：xiefushou0@126.com

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