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在能源市場上，很少有哪個(gè)細(xì)分市場的增長速度趕得上液化天然氣（LNG）生產(chǎn)。世界各地正在擬建十幾座價(jià)值數(shù)十億歐元的全新LNG工廠。國際能源署（IEA）預(yù)計(jì)，LNG市場的年增速將高達(dá)40%。西門子已為全球約40座LNG工廠提供了壓縮機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣化組件，并將參與上述所有新項(xiàng)目。

遠(yuǎn)遠(yuǎn)地就能看見，一座纖細(xì)、高聳的工業(yè)建筑物直插云霄。這座高40米的建筑物里安裝著一個(gè)巨型冷箱，這是一臺(tái)高度復(fù)雜的熱交換器。類似于一臺(tái)特大號(hào)冰箱，它是液化天然氣（LNG）工廠的技術(shù)核心。建筑物內(nèi)安裝了一系列交錯(cuò)排列的冷卻循環(huán)裝置，它們可以將天然氣的溫度降至零下160攝氏度，使之變?yōu)橐簯B(tài)。在這個(gè)過程中，天然氣的體積將縮小至其氣態(tài)標(biāo)準(zhǔn)體積的六百分之一，從而更加便于運(yùn)輸。其他技術(shù)組件則部署在冷箱周圍，如壓縮機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、變壓器，有時(shí)還包括一座完整的電廠，比如在安哥拉索約。一個(gè)中型LNG工廠所需占用的空間有幾個(gè)足球場加起來那么大。盡管如此龐大，但很少有人親眼見過這些工業(yè)設(shè)施。大多數(shù)LNG工廠都坐落于沿海地區(qū)，通常遠(yuǎn)離繁華區(qū)域。通過管道輸送天然氣，將之液化并裝載到運(yùn)輸船上。

造價(jià)不菲

為液化天然氣生產(chǎn)設(shè)施制定計(jì)劃時(shí)，必須要有遠(yuǎn)見，且要準(zhǔn)備投入大筆資金。西門子發(fā)電與天然氣集團(tuán)壓縮機(jī)業(yè)務(wù)部銷售戰(zhàn)略項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Jörg Drüen指出：“從最初勘探鉆井到工廠試運(yùn)轉(zhuǎn)，大約需要10到15年時(shí)間。”LNG工廠成本高昂，一座年產(chǎn)500萬公噸LNG的中型設(shè)施的造價(jià)，可高達(dá)50億歐元左右。盡管如此，大概從2005年開始，LNG市場卻蒸蒸日上。牛津能源研究所2014年展開的調(diào)查表明，從那時(shí)起，LNG已經(jīng)從冷門能源，發(fā)展成為最重要的礦物燃料之一。如果所要開采的天然氣儲(chǔ)量位于距消費(fèi)者約2,000多公里的地方，那么，投資于技術(shù)復(fù)雜的天然氣液化工藝就是值得的。然后，運(yùn)輸船和運(yùn)輸車將把液化天然氣運(yùn)輸至需求中心。抵達(dá)目的地后，液化天然氣將被轉(zhuǎn)換回氣態(tài)，并送入全國性供氣管網(wǎng)。

早在20世紀(jì)60年代，商業(yè)上成熟的液化天然氣生產(chǎn)工藝便已問世。*座LNG出口設(shè)施建在阿爾及利亞，所生產(chǎn)的液化天然氣被運(yùn)輸至法國和英國。從那時(shí)起，這項(xiàng)技術(shù)本質(zhì)上并未改變。

靠電能提供動(dòng)力

西門子發(fā)電與天然氣集團(tuán)壓縮機(jī)業(yè)務(wù)部LNG專家Theodor Loscha 指出，LNG出口設(shè)施是技術(shù)性能的*，它是一個(gè)“無比復(fù)雜的”系統(tǒng)。譬如，由動(dòng)輒重達(dá)150公噸以上的巨型壓縮機(jī)進(jìn)行冷卻循環(huán)。

在LNG歷史的頭30年，這些壓縮機(jī)所需電能主要由燃?xì)廨啓C(jī)供應(yīng)。它們的優(yōu)勢是直接用所開采的天然氣來發(fā)電，這樣一來系統(tǒng)運(yùn)行便無需外部供電。Loscha指出，但大型燃?xì)廨啓C(jī)欠缺靈活性，不能適應(yīng)多種生產(chǎn)水平，無法實(shí)現(xiàn)非常高的效率。

解決方案在于可控制速度的燃?xì)廨啓C(jī)。得益于收購羅爾斯?羅伊斯能源旗下的燃?xì)廨啓C(jī)和壓縮機(jī)業(yè)務(wù)，現(xiàn)在，西門子可提供這種類型的航改型燃?xì)廨啓C(jī)。

最大限度提高效率

另一種為壓縮機(jī)提供動(dòng)力的方法是使用電機(jī)。所以，西門子可以緊挨著LNG工廠建造一座完整的發(fā)電廠。這種方式實(shí)現(xiàn)了持續(xù)供電，從而提高了LNG工廠的效率，延長了其正常運(yùn)行時(shí)間。

電氣化LNG工廠需要各式各樣的電網(wǎng)技術(shù)，包括開關(guān)、變流器及自動(dòng)化方案。2008年投入運(yùn)行的挪威Snovhit LNG工廠便是這類項(xiàng)目的*。在這個(gè)項(xiàng)目中，西門子使用了可控制速度的大型電機(jī)，這對于這種規(guī)模的工廠而言尚屬首次。此后，西門子建造了約40座規(guī)模較小的LNG工廠，主要位于中國。這些由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的工廠年產(chǎn)量大約在0.4公噸。

Loscha表示：“規(guī)劃建設(shè)新設(shè)施，首先取決于所要開采的天然氣儲(chǔ)量規(guī)模和天然氣類型。”目前，液化天然氣需求正在穩(wěn)定增長。英國商業(yè)雜志《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》報(bào)道稱，以色列、新加坡和馬來西亞等國均已建造了新的進(jìn)口接收站。

歐洲也在考慮建造新的進(jìn)口接收站。因此，出口設(shè)施的運(yùn)營者也日益尋求設(shè)法提高現(xiàn)有系統(tǒng)的效率。一個(gè)方法是降低能耗。就壓縮機(jī)而言，可以使用特殊的可調(diào)節(jié)入口導(dǎo)葉閥（IGV），引導(dǎo)氣體以 方式流經(jīng)葉片，從而實(shí)現(xiàn)增效節(jié)能。

朝著FLNG發(fā)展？

大型液化天然氣設(shè)施產(chǎn)生了所謂的“蒸發(fā)氣體”。盡管具備隔熱層，當(dāng)液化天然氣在儲(chǔ)罐中變熱、蒸發(fā)并從中逸出時(shí)， 就會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。同壓縮機(jī)的情況一樣，這里也值得使用IGV。Loscha表示：“如果儲(chǔ)罐的位置距離冷箱很遠(yuǎn)，那么，明智之舉應(yīng)當(dāng)是為蒸發(fā)氣體建造液化裝置，而不是來回輸送這些天然氣，在此過程中招致更多損耗。”對蒸發(fā)氣體進(jìn)行二次處理，可能造成LNG體積大幅波動(dòng)，這取決于從儲(chǔ)罐逸出了多少氣體。

“由于相關(guān)氣體溫度極低，因此，用于處理蒸發(fā)氣體的壓縮機(jī)裝置，是LNG領(lǐng)域較為艱巨的技術(shù)挑戰(zhàn)之一。”Drüen指出。早在1972年，西門子就為文萊的一個(gè)LNG系統(tǒng)開發(fā)了蒸發(fā)氣體壓縮機(jī)，從此以后，西門子一直在堅(jiān)持不懈地優(yōu)化這項(xiàng)技術(shù)。Drüen說：“如今，基本上所有的蒸發(fā)氣體系統(tǒng)，都配備了西門子技術(shù)，因此，我們創(chuàng)立了一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。”

近年來，LNG運(yùn)營商們，即全球的跨國能源企業(yè)，已經(jīng)建造了年產(chǎn)能達(dá)1,000萬公噸以上的超大型設(shè)施。但如今的趨勢是，中型設(shè)施越來越受青睞。Drüen說：“幾座超大型設(shè)施超出了預(yù)算。”普遍認(rèn)為，在一個(gè)地方部署一連串額定功率較低的多壓縮機(jī)組的做法，更為經(jīng)濟(jì)劃算。Drüen說：“目前，主要在澳大利亞、印度尼西亞和馬來西亞，西門子正在參與建造十幾個(gè)系統(tǒng)。”

LNG市場的另一個(gè)發(fā)展趨勢，是浮式LNG裝置，或被稱為“FLNG”。這種設(shè)施可用于將從海底開采的天然氣直接液化。利用FLNG，運(yùn)營商便無需部署成本高昂的海底管道。世界上最大的海上浮式設(shè)施，是荷蘭殼牌正在建造的Prelude項(xiàng)目。它將從2015年開始，在澳大利亞近海的名為Prelude天然氣田進(jìn)行作業(yè)。西門子在這個(gè)市場上也占有一席之地----提供了閃發(fā)氣體/蒸發(fā)氣體壓縮機(jī)。另外，還有兩座FLNG設(shè)施正在建造中，它們將用于印度洋帝汶海海域。