一、LNG基本概述

天然气是一种碳氢化合物。通常所称的天然气是指储存于地层的可燃性气体，同煤炭、石油一样同属化石燃料。主要成分为甲烷，燃烧后的产物主要是二氧化碳和水。按照运输形态，天然气可以分为三类：管道天然气、CNG（压缩天然气）和LNG（液化天然气）。管道、LNG和CNG共同构成了天然气的中游储运市场，它们各自有其优势和缺点：管道天然气是行业的主力军，解决的是大规模运输问题，具有自然垄断性，而LNG和CNG则具有一定的竞争性，可以解决分布式和调峰等问题。天然气经净化处理（脱除重烃、硫化物、CO₂、水等）后，在常压下深冷至-162℃，由气态转变成液态，称为液化天然气（Liquefied Natural Gas），简称LNG。天然气在液化过程中进一步得到净化，纯度更高、不含CO₂、硫化物，无色、无味、无毒且无腐蚀性。LNG的体积约为同量气态天然气体积的1/600，重量仅为同体积水的45%左右，大大方便储存和运输。

表 天然气的分类及特征比较

资料来源：瑞银证券。

与管道天然气、CNG、LPG（液化石油气）、汽油及柴油相比， LNG作为燃料的比较优势主要体现在以下几个方面。

一是运输便利。LNG体积比同质量的天然气小600多倍，所以可用汽车、火车、轮船很方便地将LNG运到没有天然气的地方使用。采用罐式集装箱更能提高运输的适应性和周转性。此外，LNG体积也仅为同质量CNG体积的1/3左右，LNG在深度冷冻条件下呈液态，体积约为气态的1/600，而CNG高压形态下依然以气体形式存在，体积为气态的1/200。

二是安全性高。首先是生产安全。LNG较其它燃料在生产方面更为安全， LNG只是采用深冷技术使天然气在常压下从气态变成液态，工艺流程短，整个装置生产均是一个物理过程，在保证不泄漏的情况下，安全工作十分便利。其次是运输安全。在运输过程中，只要保证LNG低温状况不被破坏，就能够安全运输到目的地。由于LNG的燃点为650℃，而柴油为400℃，汽油为427℃， LPG为466℃。因此，LNG更难引燃着火。此外，LNG的爆炸极限为5%-15%，而汽油为1.0%-7.6%，柴油为0.5%-4.1%，LPG为2.4%-9.5%。因此LNG比汽油、柴油和LPG更难达到爆炸的条件。与CNG相比，LNG的安全性更高。由于CNG燃料箱的工作压力在2.5-25Mpa之间循环变化，压力较高，危险性较大。而LNG储气罐在常压下超低温储存，燃料箱最大允许工作压力一般为1.586Mpa，工厂设定操作压力范围为0.18-1.4Mpa，发生危险的可能性比CNG要低很多。综合分析来看LNG无论运输、使用都比汽油、柴油、LPG和CNG更为安全。最后是使用安全。由于LNG气化后密度很低，只有空气的一半左右，稍有泄漏立即扩散，不会产生气体聚集现象，降低了引起爆炸的可能性。

表  不同燃料的安全性比较

资料来源：《LNG汽车改装和LNG加气站基础知识培训教材》。

三是节能环保。首先，从节能性看，由于LNG的低温特性能降低混合气的温度和燃烧温度，提高发动机的热效率，有效保证了LNG在发动机内比LPG 、CNG、柴油和汽油燃烧的更为完全和充分，因此LNG节能优势比较突出。其次，从环保性看，LNG作为汽车燃料，必须先经过气化器净化，然后以气态形式进入发动机内进行完全燃烧。由于LNG组成成分中甲烷的含量占90%-99%，致使尾气中有害物质含量极少，因此非常清洁环保。与燃油汽车相比，LNG汽车尾气中一氧化碳减少97%，碳氢化合物减少72%，二氧化碳减少90%，苯和铅粉尘等减少100%，发动机噪音减少40%，环保优势极为明显，大大降低了由于汽车尾气造成的环境污染。数据显示，年行驶10万公里的城市公交客车，采用LNG作为燃料，可减少各种污染物排放15.3吨/辆以上。

表  不同燃料的大气污染物排放对比

资料来源：《天然气加气站基础知识培训》。

四是经济性突出。在目前的市场条件下，汽柴油价格为7-8元/升，而加注站的LNG和CNG的气价一般为4.5-5.5元/立方米，车船用户可以节省20%-30%的燃料成本。因此，与汽柴油相比，LNG有着显著的经济效益。在公交车、客车及重卡等领域，与汽油和柴油燃料相比，使用LNG燃料，每年可节省燃料费用分别高达5.36万元、4.99万元和12.89万元。但是与CNG相比，LNG的经济性并不高。因为CNG——汽油双燃料成熟，改装成本低，而且CNG单价要比LNG低。

表  LNG汽车相比汽油、柴油汽车节约燃料费用估算

注：在进行全年燃料费用估算时，为便于计算，我们取每天公里数的平均值作为每天公里数，取全年330天作为有效行驶天数。

汽柴油价格是根据其价格范围在7-8元/升之间，我们取平均值7.5元/升来估算。而LNG的价格一般在4.7元/标准立方米（Nm³）。

资料来源：东方证券研究所。

五是应用方便。LNG储存效率高，占地少，投资省。以10MPa压力的CNG储罐为例，储存6000立方米的天然气需要建设的高压储罐容量为60立方米，而使用LNG则储罐容量仅为10立方米，投资仅为CNG储罐的25%。而10立方米LNG储存量就可供1万户居民一天的生活用气。再以LNG汽车为例，LNG汽车携带的燃料能量密度比CNG大，运输中充装更为便捷。LNG公交车使用450L容积储气瓶能够储气240m³，而CNG公交车使用640L容积储气瓶储气128m³。1辆LNG公交车携带1个450L的LNG气瓶，充装LNG可行驶550-600公里距离，这样LNG公交车可两天充气一次。而同类型的公交车携带5个90L的CNG钢瓶，也只能行驶200-210公里，每日需要充气两次。同时，LNG气瓶充装速度（3-5分钟）快于CNG气瓶的充装速度（10-12分钟），减少了充装过程中所浪费的时间，提高了汽车的使用效率。此外，LNG加注更加便捷。与CNG加气站相比，LNG加气站占地面积小、无噪音、运行成本低，其建站的一次性投资成本比CNG加气站节约30%以上，且能减少日常的运行维护费用50%以上。CNG加气站不能脱离天然气管网建设，实现网络化布点较困难，而LNG加气站不受天然气气源和管网的限制，因此它既可以设计成固定式，也可以设计成撬装式，具有较强的机动性。

二、LNG产业链

LNG产业链是一条贯穿天然气产业全过程的资金庞大，技术密集的完整链系。由陆地或海上油田开采的天然气在液化工厂经过预处理后进行液化，生产的LNG按照贸易合同，通过船运或槽车运输到LNG接收站储存，再气化，经由管网送到用户。具体来看，整个LNG产业链主要包括上、中、下游三个环节。

图 LNG产业链示意图

资料来源：深圳普华宇鹏。

产业链上游。上游主要包括勘探、开发、净化、分离、液化等几个环节。其中，液化是LNG产业链上游中的关键环节。液化的主要作用是持续不断地把原料气液化成为LNG产品，其主要步骤有：首先是预处理，即从原料气中脱除气田生产环节没有去掉的杂质，如水、二氧化碳、硫、硫醇等。其次是去除NGL（天然气凝液），即脱除天然气中的NGL以达到液化需要处理的LNG规格和技术要求。最后是液化，即用深冷制冷剂将原料气冷却并冷凝到-162℃，使其成为液态产品。

产业链中游。中游主要包括LNG的储存和装载、运输，接收站（包括储罐和再气化设施）和供气主干管网的建设等环节。其中，储存是指LNG液体产品被储存在达到或接近大气压的保温储罐中，最常见的储罐类型有单容储罐、双容储罐、全容储罐等。LNG储罐是终端站中的关键设备，其绝热性及密封性的好坏直接影响到LNG的蒸发和泄漏速度，即LNG的损耗速度和使用率。储罐的性能参数主要有真空度、漏率、静态蒸发率。运输是指通过汽车槽车或LNG运输船，将LNG运送到终端站。接收站是连接LNG最终市场用户的关键环节。在接收站，LNG产品通过码头从运输船上卸下、储存，然后再气化后变成普通管道气输送给发电厂或通过当地分销网络作为燃料气输送到最终用户。

产业链下游。下游环节即最终市场用户，包括联合循环电站，城市燃气公司，工业炉用户，工业园区和建筑物冷热电多联供的分布式能源站，天然气作为汽车燃料的加气站用户，以及作为化工原料的用户等，以及进一步向下延伸的LNG卫星站、加气站、LNG加注站及冷能利用等与LNG 相关的所有产业。

三、LNG主要用途

在生态环境污染日益严重的形势面前，为了优化能源消费结构，改善大气环境，实现可持续发展的经济发展战略，人们选择了天然气这种清洁、高效的生态型优质能源和燃料。现在，无论是工业还是民用，都对天然气产生了越来越大的依赖性。LNG是天然气的液态形式，在某些情况下，选择LNG比选择气态天然气具有更多的优点。LNG的应用实际上就是天然气的应用，但由于其特性，LNG又比天然气有着更广泛的用途。

一是燃气发电。天然气具有燃烧清洁的特性，已经成为全球新建电厂的主要能源。与煤电相比，LNG发电具有污染少、运行灵活、占地小、消耗低、投资省等优势。日本一直是世界上LNG进口最多的国家，其LNG进口量的75%以上用于发电，用作城市燃气的占20%-23%。韩国也是LNG进口大国，其电力工业是韩国天然气公司的最大客户，所消费的LNG占该国LNG进口总量的一半以上。

二是城市燃气。LNG作为城市燃气是一种非常理想的清洁燃料，主要用于城市基本负荷和调峰。近年来，随着居民生活水平的提高，中小城镇居民更希望能用洁净的能源，LNG作为清洁能源现备受关注，天然气燃烧后产生的二氧化碳和氮氧化合物仅为煤的50%和20%，污染为液化石油气的1/4，煤的1/800。由于管道铺设投资费用大，LNG气化站具有比管道气更好的经济性，在中小城镇可采用LNG气化站作为气源供居民使用，此外还可用于商业、事业单位的生活以及用户的采暖等。LNG作为管道天然气的调峰气源，可对城市燃气系统进行调峰，保证城市安全平稳供气。将LNG调峰装置广泛用于天然气输配系统中，对民用和工业用气的波动性，特别是对冬季用气的急剧增加起到了调峰作用。

三是工业燃料。LNG作为燃料，在工业中的应用可有效地提高产品质量、产量、节约能源、减轻劳动强度，为企业带来良好的经济、社会和环境效益，主要用于造纸、冶金、陶瓷、玻璃等能源消耗较大的行业。上述行业企业往往距城市或天然气管道很远，或者根本得不到管道输送的天然气，这种情况下LNG的优势更明显。最典型的是陶瓷厂，使用LNG可以使产品档次提高，成本下降。用在玻璃、陶瓷制造业和石油化工及建材业（无碱玻璃布），可极大地提高产品的质量或降低成本，从而因燃料或原料的改变，而成为相关企业新的效益增长点。

四是化工用气。LNG也是一种优质的化工原料。以LNG为原料的一次加工产品主要有合成氨、甲醇、碳黑等近20个品牌，经二次或三次加工后的重要化工产品则包括甲醛、醋酸、碳酸二甲酯等50个品种以上。与用其它原料相比，以LNG为原料的化工产品装置投资省、能耗低、占地少、人员少、环保性好、运营成本低。

五是燃气汽车。LNG汽车的一氧化碳、氮氧化物与碳氢化合物排放水平都大大低于汽油、柴油发动机汽车，不积碳、不磨损，而且具有续驶里程长，燃烧效率高等特点，运营费用很低，是一种环保型汽车，目前国内外都正在大力发展LNG汽车。

六是蓄冷及冷能利用。超低温的LNG在大气压力下转变为常温气态的过程中，可提供大量的冷能（LNG在常温下约有836焦耳／千克的冷能），将这些冷能回收，还可以利用于多种低温用途上：使空气分离而制造液态氧、液态氮；液化二氧化碳、干冰制造；利用冷能进行发电；制造冷冻食品或使用于冷冻仓库；橡胶、塑料、铁屑等产业废弃物的低温破碎处理；海水淡化；用于冷却LNG船液货舱或用于船舶空调和冷库，对燃气轮机进气进行冷却等。

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