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

遠遠地就能看見，一座纖細、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巨型冷箱，這是一臺高度復雜的熱交換器。類似于一臺特大號冰箱，它是液化天然氣（LNG）工廠的技術核心。建筑物內安裝了一系列交錯排列的冷卻循環(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)。在這個過程中，天然氣的體積將縮小至其氣態(tài)標準體積的六百分之一，從而更加便于運輸。其他技術組件則部署在冷箱周圍，如壓縮機、燃氣輪機、變壓器，有時還包括一座完整的電廠，比如在安哥拉索約。一個中型LNG工廠所需占用的空間有幾個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)設施。大多數(shù)LNG工廠都坐落于沿海地區(qū)，通常遠離繁華區(qū)域。通過管道輸送天然氣，將之液化并裝載到運輸船上。

造價不菲

為液化天然氣生產設施制定計劃時，必須要有遠見，且要準備投入大筆資金。西門子發(fā)電與天然氣集團壓縮機業(yè)務部銷售戰(zhàn)略項目負責人Jörg Drüen指出：“從最初勘探鉆井到工廠試運轉，大約需要10到15年時間。”LNG工廠成本高昂，一座年產500萬公噸LNG的中型設施的造價，可高達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年展開的調查表明，從那時起，LNG已經從冷門能源，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量位于距消費者約2,000多公里的地方，那么，投資于技術復雜的天然氣液化工藝就是值得的。然后，運輸船和運輸車將把液化天然氣運輸至需求中心。抵達目的地后，液化天然氣將被轉換回氣態(tài)，并送入全國性供氣管網。

早在20世紀60年代，商業(yè)上成熟的液化天然氣生產工藝便已問世。*座LNG出口設施建在阿爾及利亞，所生產的液化天然氣被運輸至法國和英國。從那時起，這項技術本質上并未改變。

靠電能提供動力

西門子發(fā)電與天然氣集團壓縮機業(yè)務部LNG專家Theodor Loscha 指出，LNG出口設施是技術性能的*，它是一個“無比復雜的”系統(tǒng)。譬如，由動輒重達150公噸以上的巨型壓縮機進行冷卻循環(huán)。

在LNG歷史的頭30年，這些壓縮機所需電能主要由燃氣輪機供應。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)運行便無需外部供電。Loscha指出，但大型燃氣輪機欠缺靈活性，不能適應多種生產水平，無法實現(xiàn)非常高的效率。

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

最大限度提高效率

另一種為壓縮機提供動力的方法是使用電機。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，延長了其正常運行時間。

電氣化LNG工廠需要各式各樣的電網技術，包括開關、變流器及自動化方案。2008年投入運行的挪威Snovhit LNG工廠便是這類項目的*。在這個項目中，西門子使用了可控制速度的大型電機，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。這些由電機驅動的工廠年產量大約在0.4公噸。

Loscha表示：“規(guī)劃建設新設施，首先取決于所要開采的天然氣儲量規(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《經濟學人》報道稱，以色列、新加坡和馬來西亞等國均已建造了新的進口接收站。

歐洲也在考慮建造新的進口接收站。因此，出口設施的運營者也日益尋求設法提高現(xiàn)有系統(tǒng)的效率。一個方法是降低能耗。就壓縮機而言，可以使用特殊的可調節(jié)入口導葉閥（IGV），引導氣體以 方式流經葉片，從而實現(xiàn)增效節(jié)能。

朝著FLNG發(fā)展？

大型液化天然氣設施產生了所謂的“蒸發(fā)氣體”。盡管具備隔熱層，當液化天然氣在儲罐中變熱、蒸發(fā)并從中逸出時， 就會發(fā)生這種現(xiàn)象。同壓縮機的情況一樣，這里也值得使用IGV。Loscha表示：“如果儲罐的位置距離冷箱很遠，那么，明智之舉應當是為蒸發(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)氣體進行二次處理，可能造成LNG體積大幅波動，這取決于從儲罐逸出了多少氣體。

“由于相關氣體溫度極低，因此，用于處理蒸發(fā)氣體的壓縮機裝置，是LNG領域較為艱巨的技術挑戰(zhàn)之一。”Drüen指出。早在1972年，西門子就為文萊的一個LNG系統(tǒng)開發(fā)了蒸發(fā)氣體壓縮機，從此以后，西門子一直在堅持不懈地優(yōu)化這項技術。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，因此，我們創(chuàng)立了一個行業(yè)標準。”

近年來，LNG運營商們，即全球的跨國能源企業(yè)，已經建造了年產能達1,000萬公噸以上的超大型設施。但如今的趨勢是，中型設施越來越受青睞。Drüen說：“幾座超大型設施超出了預算。”普遍認為，在一個地方部署一連串額定功率較低的多壓縮機組的做法，更為經濟劃算。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系統(tǒng)。”

LNG市場的另一個發(fā)展趨勢，是浮式LNG裝置，或被稱為“FLNG”。這種設施可用于將從海底開采的天然氣直接液化。利用FLNG，運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施，是荷蘭殼牌正在建造的Prelude項目。它將從2015年開始，在澳大利亞近海的名為Prelude天然氣田進行作業(yè)。西門子在這個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。另外，還有兩座FLNG設施正在建造中，它們將用于印度洋帝汶海海域。