LNG加气站气耗影响及产生原因与改善措施
摘要
关键词
正文
随着全球气候变化问题的日益严峻以及环境保护意识的普遍增强,能源结构的优化与转型已成为国际社会普遍关注的焦点。十年来政策推动中国天然气行业快速发展,用气结构与能源结构持续优化,天然气行业立足保民生、促减排,成为支撑经济社会发展全面绿色转型的重要能源,并助力构建绿色低碳交通体系。
1. 市场背景
LNG助力构建绿色低碳交通体系,2014-2023年累计新增LNG重卡67万辆,2023年,新增15.9万辆,年渗透率达到16.6%;2024年预期增长约20万辆,年渗透率接近20%。
未来五年,国际LNG价格期望将持续走低,会持续刺激国内LNG重卡销量持续增长。按目前年渗透率,未来五年LNG重卡数量将超过150量,年LNG需求量将超过6000万吨,届时全国至少需要6000座的加气站来保持LNG的供应。
2.气耗的定义与影响
气耗是影响加气站经营的一个核心指标,一直受到加气站经营者的重点关注。
LNG加气站气耗是指在LNG加气站在经营过程中,因商务操作与技术操作综合产生的LNG损耗。这种损耗不仅会影响加气站的经营利润,放散的天然气也会对环境造成较大破坏,违背绿色发展初衷。
在经济方面,气耗产生将增加加气站的经营成本,影响加气站的收益。参照目前大多数加气站经营情况,产品吨毛利仅为4~6%,如果按项目可研1%的气耗取值计算,相当于产品吨毛利将减少16~20%,项目收益会大大降低,这对于投资者而言是比较难接受的。
在环境保护方面,LNG主要成分是甲烷,是一种清洁能源,但也是《京都议定书》中所规定的六种温室气体之一,其吸收红外线的能力是二氧化碳的26倍左右,其温室效应要比二氧化碳高出22倍,直接排放到空气中会造成严重的温室效应。
综上所述,加气站气耗不仅关乎项目收益,还对环境保护有重要影响。因此,如何有效控制加气站的气耗,以提升项目经济效益并减轻对环境的负担,成为投资者和从业者亟需共同探讨和解决的问题。
3. 气耗产生的原因分析
气耗产生的主要原因包括商务操作和技术操作两方面。商务操作方面,主要是为规避贸易环节中的计量误差而在合同中约定结算逻辑,结算逻辑可能导致气耗的产生。技术操作方面,则主要是由于外部热量被引入LNG内环境,导致储罐压力升高,进而出现气体放散的现象。
3.1 商务层面
3.1.1 资源结算模式
LNG在贸易领域有其独特的结算方式,即在每车货物的交割过程中,商品偏差±1%(±200kg)以内是不影响结算的。假设一车LNG20吨,当卸车量为19.8-20.2吨时,站点只按照原价与供应商进行结算。在卸车量小于20吨时候产生了气耗,反之是盘盈,这也是偶尔有加气站能盘盈的根本原因。
3.1.2 卸车计量
LNG槽车需要通过过磅确定商品的结算重量,根据国家《电子秤检定规程》(JJG539-97),地磅误差应控制在±3‰以内。具备过磅条件的站点,可以对槽车卸车前后对卸车重量进行复测,减少此环节的误差。而没有地方复测的站点,则以配送方单据为准,此时,LNG槽车在运输途中产生的各种损耗或消耗,将转变成加气站的气耗[1]。
3.1.3 槽车残留
LNG加气站通常采用增压卸车或泵卸车,卸车完成后槽车内余压通常在0.35MPa以上,残留在槽车中的余液余气,也是供销差产生的原因。在卸车后,槽车压力每提高0.1MPa,约增加气耗0.17%。
上述气耗主要在商务环节产生,未涉及到排放,主要受目前市场主流结算逻辑影响。
3.2 技术层面
LNG是将天然气压缩冷却后形成的低温液体。不同于汽油、柴油等常温下易储存燃料,LNG对储存与输送环境的绝热性要求较高。在储运过程中,外部热源会传导至LNG,导致LNG吸热升温,产生蒸发气,当内环境中压力高于设定值时,放散将导致气耗产生。
3.2.1 工艺设计与设备选型
由于内环境的热量是通过外环境进入的,所以管道越长传递至内环境的能量越大。据研究,在符合安全规范间距的前提下,储罐出口与泵橇入口间管线长度最佳在3m以内,泵到加液机的管道长度在30m以内,最长不超过40m[2][3]。
加气站中的存储设备包括储罐与泵池。两个设备面积较大,是热传导的主要途径,因而选择绝热效果好的存储设备,是减少气耗的有效途径。
3.2.2 管道绝热
LNG在管道中流动,会将管道的热量带回储罐并影响液温,而液温升高将引起储罐压力升高,最后导致放散。因此,采用良好的保冷形式对LNG输送管道保冷,能有效降低热传导。常见保冷技术有真空管、PIR材料保冷、Armaflex柔性保冷材料等。在使用效果上,Armaflex LTD柔性保冷材料在-165~-100℃间导热系数在0.021W/m·K-0.028W/m·K之间,能有效隔离环境热量传导。同时也应关注管沟排水,部分加气站管沟排水设计较差,导致管道长期浸泡水中,影响管道保温质量。
3.2.3 加气机计量误差
加气机计量存在偏差也会产生气耗。《液化天然气加气机检定规程》(JJG1114—2015)规定加气机低温流量计计量准确度等级不低于0.5级,加气机的最大误差为±1.5%。
3.2.4车辆回气
加注车辆回气也是热传导的因素。通常而言,车载钢瓶压力在0.8-1.0MPa时可以满足大部分路况的形式要求,但受司机个人操作习惯影响,会将钢瓶压力持续维持在1.2MPa左右,这时车辆在加注前需要回气。现行规范要求加注机加装回气流量计,如果不能把此部分回气量合理回收,将会产生气耗。
3.3.其他因素
3.3.1 加注的频率
在南方,部分站点加注量并不饱满,当车辆加注间隔较长时,需要预冷管道,会增加热传导导致气耗出现。
4.降低气耗的办法
综上所述,通过对LNG加气站在经营过程中因商务与技术原因产生的气耗进行深入分析,我们已明确了气耗的主要来源及其影响因素。这一认识为我们提供了宝贵的依据,指引我们探索并实施有效地降低气耗策略。接下来,我们将聚焦于商务条款、输配管控、优化设计、计量标定等方面,以期最大限度减少气耗,提升LNG加气站的运营效率与经济效益,为行业的可持续发展奠定坚实基础。
4.1合理利用商务条款
通过提高卸车能力降低气耗甚至取得盘盈。有研究表明[4],安装卸车助手,降低卸车时潜液泵和自增压BOG带来的升温,可以将槽车压力卸至0.15MPa,通常国内接收站要求槽车装液前压力大约在0.35MPa以内,这个环节可以完全控制气耗甚至获得盘盈。
4.2 控制输送环节
使用信誉好的运输队伍,减少运输环节中气耗。若运输环节难以受控,则必须增加卸车前后跟车过磅,最大限度规避输送过程的气耗。
4.3 项目设计建设环节
降气耗思维需要贯穿项目全生命周期。在项目设计阶段,需要根据实际情况做好总平布置,尽可能降低管道长度,减少各种弯头;优化回气管接口,将回气管接至储罐底部;在项目建设阶段,选择自蒸发率较低的储罐、泵池等储存设备;采用导热系数较低的管道保温材料。在经营期间,加气机的流量计需要定期检定,特别是当卸车过程中误差较小但仍出现较大气耗的情况下,有必要重新标定流量计并重新过检。
4.5 合理安排加气时间
当客户较少时,需要合理安排加注时间,降低因预冷带来的热量。同时加大市场开发力度,构建站点加注量的基本盘。
5 结语
加气站的气耗主要来自商务环节与技术环节。商务环节存在气耗的同时也为站点提供了盘盈的机会。技术环节的气耗源于外环境热量的引入。在项目初期,站点加注量较低时,气耗主要源于技术原因;随着加注量的逐步增加,冷量引入高于热冷引入,同时卸车频率不断增加,气耗主要来自商务环节。
参考文献:
[1]杨宇栗,刘强,李剑.LNG加气站供销差产生原因分析与管控[J].石油与天然气化工,2023,第52卷,第4期:61-65.
[2]戴成阳,田广新,冯浩,等.LNG加气站降低供销差率管控实践[J].中国高新技术企业,2016(26): 166-168.
[3]刘强.LNG加气站气损和解决措施[J].化工管理,2015.
[4]罗鉴.LNG加气站损耗分析及管控措施[J].科学管理,2024(7):388-390.
...