南方地区冷库利用液化天然气冷能的技术研究

LNG冷能的利用不仅要看其能量回收的多少,更重要的是在经济合理的前提下实现能量的梯级利用。为此以LNG冷能的梯级利用为目标,设计了LNG冷能用于冷库制冷的工艺流程,提出利用一股冷媒与LNG换冷以减少冷媒系统的投资费用和传输过程的冷能损失,通过压力调节控制冷媒的蒸发温度,使其为不同用途的冷库提供相应温位的冷能。筛选工艺中的冷媒,计算冷库的耗冷量,并以总容量为1.5×104t的冷库为例进行具体计算,模拟出冷库利用LNG冷能的工艺流程。总结了LNG冷能用于冷库技术的发展优势,提出LNG冷能集成利用的发展方向。

液化天然气冷能梯级集成利用技术研究

随着液化天然气(LNG)产业的蓬勃发展,开发LNG冷量梯级利用技术具有巨大经济效益,有利于降低LNG使用成本和开拓天然气下游市场。针对我国LNG产业发展现状,分析了LNG冷量利用过程中存在的损较大、研发力量松弛、宏观调控力度薄弱等问题,提出了LNG冷量梯级集成利用技术,建立了LNG冷量梯级利用工艺模型,并简要分析了各种冷能用户的发展规模和前景。

天然气水合物储运技术研究进展

近年来,天然气水合物储运技术引起了广泛的关注,并得到了快速发展。文章首先介绍了天然气运输的多种方式,进而分析了常见天然气储运方式的物理特性及其经济性,接着着重介绍了天然气水合物的基本特性、天然气水合物储运的基本原理和技术路线,分析了天然气水合物制备技术、储存技术和分解技术等的特点,最后概述了提高水合物储气效率的措施和相关研究进展等。此外,还对天然气水合物储运技术的应用前景进行了展望。

吸附天然气技术研究进展及发展前景

我国应发展以管道和液化天然气方式为主,以吸附天然气(ANG)及压缩天然气为辅的多元化天然气储运模式。文章论述了ANG技术的研究进展和粉体吸附剂的制备、成型过程中的关键问题,提出了降低活化比的4种方法:优选原料、进行原料预处理、改善反应状态和调整活化反应气氛或物料状态。探讨了吸附剂表面化学性质、吸附热效应、吸附气质组成等因素对其使用寿命的影响以及在不同应用领域中的改进措施。结果表明我国已具备独立知识产权和可实施产业化的ANG技术,有望大规模应用于燃气调峰和边远零散气井的开发等方面。

以冷媒为介质的液化天然气冷能利用系统

介绍了一种以冷媒为介质的液化天然气(LNG)冷能利用系统(简称冷媒系统)。该系统先利用冷媒在接收站内同LNG换热回收冷能,再将携带冷能的冷媒输送到接收站外供给冷能用户使用。并且设置冷媒储罐,通过调节与LNG换热的冷媒量来平衡LNG气化量的昼夜波动,而且可以比较平稳地向冷能用户提供冷能。以1个进口量为300万t/a的LNG接收站为例进行分析,采用冷媒系统可将LNG的冷能利用率从32.0%提高至61.9%,但LNG冷能利用的损比直接利用LNG冷能的方式大。

液化天然气分离轻烃流程的研究

设计了新的液化天然气分离流程,分离出其中的乙烷作为乙烯裂解原料;充分利用液化天然气自身的冷量,使分离出的甲烷呈液相并储存在储罐中以满足天然气管网的调峰要求;采用多级闪蒸、塔耦合及热集成技术,使该流程中的能耗大大降低.

从燃煤热电联产到天然气冷热电联供——中国工业和建筑物从一次能源到终端利用模式的战略转型

燃煤热电联产(CHP)与天然气冷热电联供(DES/CCHP)是非常重要的能源系统技术。CHP着眼于一次能源转换效率的提高,但能采用CHP的工业有限,而建筑物用能中也只有冷季节的供暖,加之碳减排的压力,进一步压缩了燃煤CHP的发展空间。天然气的快速发展和科技进步催生了DES/CCHP技术,它以"高能高用、低能低用,温度对口、梯级利用"理论指导能源领域全过程的系统优化、能效提高,目标是高能效、经济性和碳减排。中国发展燃煤CHP和天然气CCHP都比世界迟了几十年,燃煤CHP仍将继续发挥作用,而加快发展天然气CCHP无疑更为重要。"十二五"期间新增GDP的相当大一部分是在新开发的工业园区和新城区,如果新区新增1200×108m3/a天然气用量,把发电和供冷、热、汽集成在一起,建设几百个百兆瓦级的区域型DES/CCHP,就能替代3×108t标煤/a,可比传统利用途径多替代约1×108t标煤/a。如何付诸实现,首先必须转变观念,要从能源全局和战略高度规划天然气CCHP;其次有关部门应尽快把提高能效、碳减排和碳排放份额指标分解落实到位;还要制定各种政策、法规给予支持。

2010～2030年中国天然气发展战略探讨——中国发展低碳能源转型的关键是快速发展和高效利用天然气

文章论述了2010～2030年中国向低碳能源转型的关键是快速发展和高效利用天然气，指出“十二五”天然气发展规划中国产天然气增产幅度偏小，对外依存度增加过快。在深入剖析石油和天然气国际贸易价格与各国国内消费价格的差异和相互关系的基础上提出，近20年内中国实现低碳能源的初步转型必须以开发国产天然气为主，才能掌控国内天然气消费价格，实现市场拓展和资源开发的良性循环；把对外依存度控制在50％左右以保障供应安全。通过改革，按照市场机制构建天然气上中下游产业链和价格的宏观调控，这个目标是完全可以实现的。

用于燃气调峰和轻烃回收的管道天然气液化流程

管道天然气的长途输送一般都采用高压管输的方式,高压天然气经各地的调压站降压后才能供应给普通用户使用,调压过程中会有大量的压力能损失。为解决城市燃气用户特有的用气不均匀性问题,介绍了一种利用高压天然气调压过程的压力能膨胀制冷的管道天然气液化流程。应用该流程可以将管道里的一部分天然气液化制成LNG并储存起来,在用气高峰时将储存的LNG再汽化以增加供气量,满足下游用户的需求。这样能够增强燃气企业的“调峰”能力,有利于天然气管网的平稳运行。同时,利用该流程还可以回收天然气中的轻烃资源,为石化工业提供优质的化工原料。

天然气管网压力能用于废旧橡胶粉碎的制冷装置

介绍了一种利用回收高压天然气调压过程的压力能为废旧橡胶低温粉碎提供冷源的制冷装置。在此制冷装置中,高压天然气被分成2股,其中一股通过气波制冷机降压产生低温,用于另一股高压天然气的预冷;预冷的高压天然气依次通过气波制冷机和透平膨胀机降压,能够产生-100℃以下的低温,再利用循环氮气作为冷媒为废旧橡胶粉碎提供冷源。此方法不仅能够使高压天然气的压力能得到有效的回收利用,而且能够降低废旧橡胶低温粉碎的成本。

制定中国天然气质量标准的紧迫性

文章综述了国内外现有的天然气质量标准和相关规范,结合我国天然气市场的特点,从天然气与现有城市煤气的可置换性、LNG项目供气系统的设计、国内大小气田或油田伴生气田集输处理设施及其集输管网与全国主干管网联结的规划和设计、天然气大用户的系统和设备的规划、设计与运营,以及中国天然气作为资源优化利用提出的要求等方面阐明了建立全国统一的天然气质量标准的重大意义及其紧迫性。

从战略高度认识和推进天然气替代交通运输燃料

交通运输能源的低碳多元化是当前中国抑制石油对外依存度过快攀升的紧迫需要。为此,通过分析不同交通运输替代燃料的发展趋势,指出在天然气(LNG/CNG)、电、生物质和煤基燃料3大类交通运输燃料替代物中,LNG和CNG技术最成熟、成本最低、竞争力最强(天然气作为发动机燃料具有单位热值最高、尾气排放最少、CO2排放量仅为同热值汽柴油排放量的3/4的优点,有利于改善大气质量),且LNG和CNG的供应具有保障性(至少到2030年,中国将有进口LNG、非常规天然气和小气田就地液化的LNG、管网天然气液化的LNG、城市燃气门站或调压站液化的LNG等4种LNG供应源,足以保障到2030年有1 000×108 m3/a的LNG和CNG供应量),价格较低且比较稳定。因此,推进天然气汽车(LNGV和CNGV)在中国的发展,加速其替代目前占中国交通运输能源93%、占原油总耗量60%的汽柴油车的进程,对保障国家战略安全具有极其重要的意义。结论认为,政府及早制定相关规划、标准、法律法规是推进天然气替代交通运输燃料发展的关键。

分布式能源系统对中国天然气下游市场开拓的重要性

我国天然气资源的开发和引进已进入了一个快速发展的新阶段.如何高效、经济地利用天然气已经成为天然气下游市场开拓的关键问题.分析了世界和中国天然气下游市场的消费需求、价格承受能力和由此所决定的天然气下游消费结构走势,指出了分布式能源/冷热电联供系统应该是我国天然气消费的重要用户和市场开拓的重要途径.在分析国外分布式能源发展状况的基础上,提出了中国发展分布式能源的“大中小”并举和冷热电联供的重要策略.

天然气在中国向低碳能源过渡时期的关键作用

为了实现向低碳转型的目标,分别从能源耗量、资源量和碳排放约束3个不同角度分析了石油、煤和天然气这3种化石能源的博弈走势。结论指出:①从现在到2030年,天然气的总耗量将增长最快,在总能耗的占比也将不断攀升;②石油居一次能源首位的位置注定要被天然气取代;③天然气在中国低碳能源过渡时期具有节能减排、支撑经济增长、调峰和降低石油对外依存度的关键作用;④应快速、普及推广分布式冷热电联供能源系统,大力发展天然气汽车/船产业,此举可使中国新增部分的工业及建筑物能效提高一倍,碳排放减少70%,每年将减少1×108 t的石油进口,保障经济发展所需的能源和电力供应,基本解决电网昼夜调峰问题,并且每年将节省数以万亿元计的投资,减少数亿吨的能耗。最后强调指出:能源低碳转型呼唤观念、政策和机制的转变。

中国低碳能源格局中的天然气

2009年底的哥本哈根会议开启了世界走向低碳能源的新时代。为此，分析了低碳时代世界及中国一次能源构成的变化情况，结论指出：在控制温升不超过2℃的情况下，要求把能源消耗产生的COz控制在100×10^8t／a，这将导致目前石油、煤、天然气、核能与可再生能源在总能耗构成中的比率逆转和终端用能模式巨变，2020--2050年中国天然气将在工业燃料、商住和民用能源、调峰发电、交通几大领域占据主导或重要地位，并将在冷热电联供分布式能源系统、CNG汽车和LNG汽车技术领域自主创新，领先于世界；中国非常规天然气资源丰富、开发前景看好，自给率可达70％；2020--2030年中国天然气消费规模将达到（4000-6000）×10^8m^3／a，将对世界天然气市场发生积极、正面的影响。

尽快改革天然气各类用户价格和DES/CCHP发电上网价格机制

2011年12月26日,国家发展和改革委员会宣布:将现行以计划经济的"成本加成"为主的天然气定价方法改为"市场净回值"定价方法,并在广东、广西两省区进行试点。为此,阐述了此举的重大意义,认为这是中国天然气定价机制改革的重大突破,为促进中国天然气产业快速发展开启了大门。然后提出,为使中国"十二五"天然气下游市场与上游供应同步拓展,需要尽快改革天然气各类用户价格和天然气分布式冷热电联供(DES/CCHP)发电上网价格机制:①按照成本核算原则、资源利用效率原则、替代物的价格决定承受能力原则和市场开拓导向原则界定各类天然气下游市场用户的气价;②百兆瓦级DES/CCHP调峰机组峰段或平段上网电价应参照占全国总电量75%的大工业峰段用电价格和平段用电价格来制订,办法是确定一个协调电网与发电企业利益的关键参数(α),α由电监局和物价局测算定出,并根据经济条件的变化而调整(α<0.10元/kWh)。还提出了以下建议:①尽快颁布《天然气下游市场管理和税收规范》,明确城市燃气特许经营的范围只包括民用、商用和小型工业用燃气,按照不同下游用户的供气成本、承受能力和市场拓展要求制订不同的税率;②给DES/CCHP和民用燃气免税。

天然气下游市场和终端用户定价机制亟待规范

为保障我国"十二五"的经济发展并满足节能减排的要求,需要快速拓展天然气市场。然而与世界发达国家相比,由于经济发展程度不同以及货币汇率差等原因,导致中国天然气各类下游市场用户对天然气价格的承受能力不同,上网电价和天然气价格倒挂成为天然气市场拓展的主要制约因素。掌控中国天然气上、中游的供气价格,首先要尽可能快速增加国产天然气、特别是非常规天然气的产量,以较低的价格对冲较高的进口气价;同时要掌控基于门站价的下游用户终端气价,这就需要尽可能减少从门站到终端用户的下游供气成本,而其关键在于降低交易成本。目前中国天然气下游市场存在许多亟待解决的问题,鉴于此,建议要明确各省"门站"和省天然气"门站价"的定义;"省内管网"应是省内国家主干管网与在其基础上"完善和延伸管线"的总和;省管网公司不应是一级交易平台,而是一个管理机构;规范城市燃气公司特许经营权范围,"终端大用户"和城市燃气管网终端用户适用不同的天然气价格;按照市场机制理顺天然气下游不同用户价格。如此就有可能使占下游市场份额60%的大用户市场快速开拓。

天然气发电项目分类与审批办法建议——兼论分布式供能系统与冷热电联供的关系

从世界能源转型的历史进程和视野论述了燃煤热电联产发展为天然气冷热电联供的必然性;剖析了能源生产和供应的集中与分散的关系.论述了相对于集中的千MW级煤、水、核电主力基荷机组,百MW级天然气发电属于分布式能源.中国"十二五"将建设的一大批支撑地方新区域经济发展的百MW级天然气冷热电联供分布式发电项目(DES/CCHP),绝大多数能够以16 h/d模式运行,肩负起提高能效、保障新区能源、开拓天然气下游市场、提高电力供应可靠性和调峰的四重使命;均可按"天然气冷热电联供调峰电站"审批,门槛是能效高于70%.10 MW及以下的小型DES/CCHP按自备电站审批.

从战略高度审视中国天然气发电,CHP和CCHP

在揭示经济—能源—环境关系历史规律与中国能源困局关系的基础上,阐明了实现"中国梦"目标要求中国在近20年内实行的"补足和部分跨越"的能源低碳转型战略。提出在稳步发展非化石能源电力的同时,抓住工业化和城镇化、智慧能源网络构建等历史机遇,大力开发国内丰富的各类天然气资源、保障供应和合理价格的基础上,重点在新开发区推广大中型天然气CHP/CCHP能源供应系统,按16 h/d模式运行,兼作保障电源和昼夜调峰,是能源利用模式的集成创新;到2020/2030年装机容量可达200 GW/450 GW,发电占总量15%以上,拉动总能效从37%提高到50%,消除终端燃煤导致的雾霾,减排CO2。最后提出了制订能源战略、立法执法替代行政审批,装备制造配套和商业模式创新等具体建议。