LNG接收站储存能力优化设计探讨

摘 要：LNG 接收站是指储存液化天然气然后往外输送天然气的装置。 LNG接收站总罐容的确定，既要保证接收站能够满足其在LNG产业链中功能的需要，同时也要保证整个接收站的经济性。项目可研阶段罐容的确定主要考虑3 个因素，包括LNG船容，LNG的安全储备天数以及卸船时LNG外输而增加的储存量。在项目初步设计阶段，需要对可研阶段所计算的罐容进一步校核，校核后的罐容即作为项目实施的基础，直接决定着项目总投资与收益。

关键词：LNG接收站；罐容计算；方法；安全储备

LNG 接收站英文LNG Terminal 是指储存液化天然气然后往外输送天然气的装置。 LNG接收站包括LNG码头和LNG储罐区。实施LNG冷能利用，可以减少冷污染，并提升能源综合利用水平LNG冷能的利用领域很广泛：可以根据天然气的送出条件选用燃机方式或膨胀方式，利用LNG冷能发电；可在LNG接收站旁边建低温冷库，利用LNG冷能冷冻食品；还可以利用LNG冷能低温干燥与粉碎，应用于医药和食品行业；利用LNG冷能液化二氧化碳，应用在焊接、消防、冷冻食品等方面；还可利用LNG冷能分离空气，生产液氮、液氧和液氩等。LNG 接收站储罐罐容及数量的确定对LNG 接收站至关重要。LNG接收站总罐容的确定，既要保证接收站能够满足其在LNG 产业链中功能的需要，同时也要保证整个接收站的经济性。

1 项目可研阶段罐容计算

在项目可研阶段，船型、码头气象条件等基础数据均为初步数据，资源与市场数据、运营模式可能也正处在探索过程中，故此阶段的罐容计算不具备详细考虑所有影响因素的条件；此外，按照国内公司通用投资管理办法，此阶段的投资估算应该能够包住项目初步设计阶段的概算。因而，项目可研阶段的罐容计算方法应该合理简化且相对保守。本方法中罐容的确定主要考虑3 个因素，包括LNG 船容，LNG 的安全储备天数以及卸船时LNG外输而增加的储存量。公式如下：

Vs = Vt + nQ C tq

式中：Vs 为储存能力（m3）； Vt 为LNG 运输船船容（m3）； n 为连续不可作业天数，码头最大连续不可作业日数+（1～2）d； Q 为年最高日输送量（m3/d）；t 为卸船时间（h）； q 为卸船时的管线外输送量（m3/h） （按照LNG计算）。

2 初步设计阶段的罐容计算

在项目初步设计阶段，需要对可研阶段所计算的罐容进一步校核，校核后的罐容即作为项目实施的基础，直接决定着项目总投资与收益；同时，在此阶段，资源、市场数据、船型、码头气象条件等基础数据基本可以得到落实，理论上也具备了将更多影响罐容计算的因素引入罐容计算的条件。初设阶段，计算接收站需求罐容时，通常考虑下式中的4种因素。

V5 = V1 + V2 + V3 + V4

式中：V5 为储存能力（m3）； V1 为LNG运输船船容（m3）； V2 为安全储备（m3）； V3 为季节调峰储备（m3）； V4 为罐底残液（m3）。

2.1 船容

同方法1， V1 代表LNG 运输船的船容。在项目设计中，以145 000 m3的运输船作为一期工程的主力船型，但在此方法中，还应考虑返航需要的保冷LNG 的量，通常取实际卸载的LNG 量为船容的96%，即卸载量为145 000×0.96=139 200 m3。

2.2 安全储备天数

该参数与方法1 的不同之处是在计算过程中使用5 天作为安全储备天数，没有加入1～2 天船期延误因素（考虑到LNG 船舶的航程通常较长，故途中恶劣天气对航行的影响况通常可以通过在好天气时调整船速而平衡掉）；同时，在外输量上，采用平均日外输量，而方法1 考虑的是最大日外输量，故该方法计算出的安全储备天数小于方法1中的天数。

2.3 季节调峰需求罐容

所谓季节性调峰，即由于天然气市场用户需求量随着季节的变化而变化。南方地区通常情况下一至六月，用气量低于全年平均用气量，在六月至十二月期间，用气量高于全年平均用气量。这种用气的不平均性或者由资源方来承担，或者由接收站依靠增加存储能力来吸收。如果由资源方来承担，则要求资源方的气田及LNG 液化厂的产能需要随接收站的季节性需求而调整，这明显对资源方而言是不经济和不能接受的。在接收站需求罐容的计算中，应该考虑季节调峰的需求，季节性调峰的计算公式如下：

季节调峰系数（%） = Σ（A - B） ÷ C × 100%

式中：Σ 为高用气阶段（A - B） 之和； A 为高用气季节月用气量； B 为全年平均月用气量； C 为年用气总量。通过上述公式计算，可计算该接收站季节调峰系数为1.3%。利用公式：季节调峰量=年总用气量×季节调峰系数，可得该接收站一期季节调峰需求的罐容为102 953 m3。

2.4 罐底残液

由于LNG 罐内泵的净吸入压头（NPSH） 限制，罐底一定高度的LNG 无法被罐内泵泵出，该部分容积为V4 ，在需求罐容的计算阶段，泵的NPSH 尚不明确，故采用3%的罐容作为V4 的值。由于该部分罐容不能被泵出，故罐的有效容积为：

V1 + V2 + V3 。

根据计算所需罐容，项目确定建造有效容积为160 000 m3的储罐3 座。本方法中，引入了季节性调峰所需求的罐容一项，在目前国际上LNG 卖方市场的形式下，由买方承担季节性调峰的可能性更大，故该项的引入非常具有必要性；同时，该方法考虑了标称船容与实际LNG卸载量的区别，更接近实际情况。

3 计算方法比较

本文阐述的两种LNG 储罐罐容计算方法在目前国内LNG 接收站罐容计算中广泛应用，经过国内已投产项目的检验与验证，基本能够满足要求。但是应该认识到，在目前国际LNG 卖方市场的形势下，方法1 具有一定的局限性，即在假定由资源方解决季节调峰需求的前提下，方法1 可以用来在可研阶段初步计算接收站所需的有效罐容。如果已经确定季节调峰由接收站方承担，则在方法1中需考虑季节调峰一项所需的罐容。综上所述，方法2 更适合目前LNG形势下的接收站需求罐容计算；同时，由于该方法忽略了卸船时外输腾出的容积tq ， 实际卸载容积应为V1 - tq 。因此，此计算方法可以进一步改进，具体如下

Vs = Vt - tq + V2 + V3 + V4

式中：Vs 为储存能力（m3）； Vt 为LNG 运输船船容（m3）； V2 为安全储备（m3）； V3 为季节调峰储备（m3）； V4 为罐底残液（m3）； t 为卸船时间（h）； q 为卸船时的管线外输送量（m3/h） （按照LNG计算） 。此外，利用方法2 在计算出需求罐容后，在最终单罐罐容及罐数的选择上要进行一些校核工作，即在最大日外输量的情况下，该接收站实际具有的安全储备天数应该一定程度地大于码头最大不可作业天数，以使接收站具有更好的操作性。

参考文献

1.杜彦. LNG加气站几个关键安全技术的研究[D]. 山东建筑大学 2013

2.宋鹏飞，陈峰，侯建国，周婵. LNG接收站储罐罐容及数量的设计计算[J]. 油气储运. 2015（03）