让LNG冷能利用“热”起来

■本刊记者 曲艺/ 编辑 余璇

LNG 是超低温液态天然气（-162 摄氏度），蕴含着大量高品位冷能。数据显示，2022 年全国LNG 进口量超过6000 万吨，携带的冷能约150亿千瓦时，相当于1000万人口城市1年的居民用电量。这些冷能可以通过发电、工业制冷、冷链物流等方式，替代制冷所需的大量电能，具有突出的节能及环保效益。

如何让LNG 冷能利用“热”起来？6 月29日，国内首届LNG 冷能利用产业与技术论坛召开，与会专家共同探讨“双碳”背景下LNG 冷能利用的创新发展路径，为LNG 冷能利用热起来建言献策。

冷能利用低碳属性契合绿色发展目标

记者梳理发现，LNG 冷能作为一种清洁、低碳、高效的能源利用方式，正逐渐成为推动我国能源转型和低碳发展的重要手段之一。

《天然气发展“十二五”规划》要求，引导天然气高效利用，将LNG 接收站冷能利用纳入LNG 项目核准评估内容，实现节能减排和提高能效。扩大天然气利用规模。加大LNG冷能利用力度。

《“十四五”现代能源体系规划》提出，加强能源加工储运设施节能及余能回收利用，推广余热余压、LNG冷能等余能综合利用技术。

“天然气已成为弥合传统能源和未来可再生能源之间差距的绝佳选择。”中国石油大学（北京）机械与储运工程学院院长李振林认为，LNG 冷能应该被用来提高能源效率，减少温室气体排放，为再气化过程增加价值。

“LNG 冷能主要是指利用LNG 与周围环境（如空气、海水等）的温度差（低温火用）以及压力差（压力火用），在趋于平衡的过程中能够进行回收的能量。”在上海交通大学制冷与低温工程研究所教授陈煜看来，有效地将冷能进行回收，合理地应用于空气分离、发电、制造干冰、低温冷库、汽车冷藏、汽车空调等生产生活各个领域，可以节约大量电力资源。

据华南理工大学化学与化工学院绿色冰链实验室主任徐文东测算，1吨LNG=1吨气态天然气+240 千瓦时冷能，1 亿吨LNG 的冷能价值为240亿千瓦时电力，金额超过100亿元。

冷能利用也是推动LNG产业低碳转型升级的一大抓手。“LNG冷能回收对于天然气更加经济的利用，具有十分重要的意义。”陈煜认为。

中国海油气电集团技术研发中心冷能发电工程师胡苏阳告诉记者，不同温度区间的LNG冷能价值相差很大，对应最优的冷能利用方式也不同。目前全球LNG冷能利用以冷能空分和冷能发电项目最多。

陈煜同时补充，由于能源短缺，日本等许多LNG的大量进口国在LNG冷能利用方面研究投入很大，而且已经有许多成熟的工艺流程投入实际运行。

“日本约有20%—30%的LNG 冷能被利用，是目前LNG冷能利用率最高的国家。”李振林介绍。

胡苏阳说，日本在LNG 冷能回收工艺技术上处于世界领先的地位，特别是在利用LNG 冷能发电领域，70%的冷能利用项目是在发电领域，装机容量一般在400—9400千瓦。

“韩国主要将LNG 冷能用于空气液化分离及食品冷冻库两个方面，LNG 冷能利用率不足20%；印度冷能利用的主要方式是冷能发电。”中海油能源发展股份有限公司清洁能源分公司冷能利用中心经理魏林瑞说。

中国海油领跑国内LNG冷能利用

谈及LNG 冷能利用在国内的进展，魏林瑞说，头部LNG 资源拥有方对LNG 冷能利用技术研究较早，前期冷能利用技术研究积累丰富，产业初具规模。

记者了解到，中国海油是国内最大、世界第二大LNG进口商，是国内LNG技术的领军企业，也是LNG冷能最大供应商。

“中国海油不断发挥LNG 产业优势，推动‘天然气’+建设，同时利用冷能资源基础设施及产业技术优势，基本完成了冷能利用项目的规划和技术布局。”中国海油气电集团总工程师张超表示。

“利用LNG冷能进行低温发电，主要是依靠LNG与周围环境之间存在的温度差和压力差构建动力循环进行发电。”陈煜分析，从目前世界上的实际应用情况来看，LNG 冷能发电的技术较为成熟，也是最可能被大规模利用的冷能利用方式。

值得一提的是，5 月24 日，由中海石油气电集团技术研发中心参与设计建设的我国首个LNG冷能发电项目——上海LNG冷能发电装置通过性能及可靠性试验，各项指标优秀，实现了国内LNG 冷能发电应用的重大突破，填补了国内该领域关键技术应用的空白。

据悉，该装置采用低温朗肯循环工艺系统，核心设备主要由透平膨胀发电机组、中间介质气化器和丙烷循环泵组成，装机容量0.5万千瓦，投产后每小时可气化205 吨LNG，每年发出“绿电”约2400 万千瓦时，可减少接收站四分之一的用电成本，年实现碳减排约1 万吨。

“利用LNG 冷能发电是中国海油结合主业践行低碳发展理念、探索产业多样化应用的一条新路径。”在胡苏阳看来，此举不仅能促进LNG 接收站绿色电力就地消纳，更有效推动了冷能发电项目的实施，有助于LNG 冷能产业链的形成。

李振林认为，大型LNG 接收站内巨额LNG冷能的高效合理利用是LNG产业发展和我国能源结构调整的重点工作。

“我国大型LNG 接收站的冷能利用还有很大的发展空间。”李振林坦言，与日本等国家相比，我国LNG冷能发电技术起步较晚，仍需要努力完成工程化应用。

胡苏阳提到，中国海油正在浙江建设LNG冷能发电项目，这是国内首个应用自主核心技术和关键设备国产化的LNG冷能发电项目。“若设备国产化，能降低投资30%—40%，大幅降低冷能发电成本。”胡苏阳解释。

对此，李振林也呼吁解决LNG 冷能发电核心技术及配套关键设备国产化问题。

多举措推进LNG冷能利用产业发展

“目前，我们正在重点进行小型橇装化冷能发电技术与装备的研发。”胡苏阳介绍。

另据记者了解，中国海油在积累技术和工程经验的过程中，不断挖掘降低成本的空间。“我们研究发现可以对丙烷蒸发器进行优化设计，在不改变蒸发器外观尺寸的情况下实现丙烷蒸汽过热，既能保障透平入口蒸汽干度，保证透平安全运行，又可以提高发电循环效率。”胡苏阳举例称。

此外，中国海油还在广东大鹏液化天然气有限公司开展冷水鱼育种与养殖技术示范应用，利用LNG 冷能对冷水鱼种生长环境进行人工模拟与精确控温，实现反季供应，具有显著的经济效益和生态效益。

在液态空气储能领域，李振林特别提到，中国科学院理化技术研究所研究团队提出将液相工质蓄冷的液态空气储能系统与LNG 冷能结合，利用LNG 和液相蓄冷工质提供冷量给空气。

“传统液态空气储能加入LNG 冷能后有望提高效率，实现大规模高效储能。”李振林对此充满期待。

展望未来，魏林瑞围绕政策、机制、人才等方面提出了建议。

一是加大政策支持力度。目前我国LNG冷能利用在税收、用地及融资等方面缺乏具体详细的扶持政策，通过相关产业政策的出台和行业标准的完善，能够加快推进我国LNG 冷能利用产业的发展步伐。

二是重视LNG冷能利用规划。将LNG冷能利用项目纳入LNG 接收站项目规划并协同设计，建立协同运作机制，整合周边产业及资源，按规模发展大、中、小型LNG接收站冷能利用产业。

三是积极探索运行模式。LNG冷能资源方和技术拥有方众多，且目前处于快速发展阶段，做好资源整合的同时，积极探索新的运行模式，协同开发LNG 冷能资源，带动冷能利用产业链加速构建。

四是加强人才培养和国产化攻关。加大关键设备国产化支持力度，推动冷能利用技术集成优化和工程化进程，做好冷能利用专业技术人才培养和储备工作，确保我国LNG 冷能利用可持续发展。

“中国海油将按照‘点成园区，线成板块，面成产业’的原则，用冷能带动地区产业发展，打造附加值高、特色性强、社会经济效益显著的LNG冷能利用产业链。”张超胸有成竹。■