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FCNG的发展现状及其经济性分析0.前言LNG技术的出现使天然气的大规模运输成为可能，第一批LNG船于十九世纪六十年代初开始建造，随着能源的日益短缺以及需求量的不断增加，LNG船迅速发展。由于海洋天然气资源的开发正逐步成为各国重要的能源发展战略，上世纪七十年代海洋工程界提出了FLNG的概念。2011年，壳牌（Shell）公司确定投资建造世界上首个LNG-FPSO——Prelude FLNG，并将在澳大利亚的Prelude气田投入使用。目前，LNG船是唯一的一种运输海上天然气的商业化工具。然而，由于液化天然气需要建造专门的液化工厂、配置相应的设备，因此，用LNG船来运输费用是非常昂贵的，只对运输那些体积较大、距离较远的气体来说是经济的。当前市场需求情况表明，天然气储备有着潜在的市场，但昂贵的天然气液化及运输费用却大大地阻碍了开发的步伐，尤其在储量或需求较少的情况下，大量的天然气得不到开采。为解决这一问题，人们进行了大量的研究，最终发现，当气体容量为5.664～14.16×106m3、距离海岸在1100～4500km之间时，CNG将比LNG和管道运输都经济。此外，运载CNG的船舶可以重新改装利用的优势使得这一新概念更加引人注目。1.FCNG的发展现状1968年，美国海洋运输协会提出了CNG船方案，CNG的压力值和温度分别为80bar和-60℃，而后在新泽西州进行了CNG运输船的验证试验，结论是与LNG船相比CNG船的经济性太差，并未商业化应用。1989年，美国海洋气体运输公司（Marine Gas Transport Ltd）提出了一种新的运输CNG的方法，将存储CNG的高压气瓶水平装设在运输船的甲板上，这种方法运输过程中CNG处于常温状态，节省了冷却设施的投资，同时高压气瓶由耐高压管道制成，整体上降低了CNG运输设备的投资。但是，由于单船气体装运量的限制，该技术未能得到广泛应用。随后陆续开发出几种CNG船型，代表性的有Coselle技术、VOTRANS技术、PNG船等，基本克服了CNG船的技术难点。1.1加拿大Coselle技术加拿大海洋天然气公司（Sea NG Corporation）的CNG运输船采用Coselle技术，Coselle的主要原理就是用输送管做成一个大而高压的压缩天然气储存系统，该系统由几英里长的小直径管子绕成一个圆盘构成，如图1-1所示。通过分析发现，典型CNG船中开销最大的部分就是天然气储存系统和辅助安全及控制系统。也就是说，天然气储存系统的费用是影响CNG海上运输经济效益的最关键因素。与传统高压罐相比，Coselle产品虽与之有着相同的安全要求，但其费用却只是传统高压罐的很小部分，因此，使用Coselle将是非常经济的。举例来说，一艘容量为330MMscf（约合9.344×106m3）的用Coselle技术制造的CNG船的费用约为11000万美元，而一个同等容量的CNG“罐船”的费用至少要30000万美元。图1-1 Coselle系统CNG船1.1.1 Coselle系统的原理Coselle系统是将常温、高压力的天然气储存于小口径钢质管路中，典型的Coselle系统为10英里（约合16km）长的小口径管路盘卷成的一个圆盘结构。该种Coselle的直径为15～20m，高2.5～4.5m，重约550t。一个Coselle约可装载3MMscf(约合8.495×104m3)的天然气，装载量的大小与Coselle的尺度、气体温度、压力及组分有关。1.1.2Coselle技术的发展现状2006年美国船级社批准了首艘Coselle压缩天然气船的建造，该船由Guido Perla Associates（GPA）公司为Sea NG公司提供设计。船长118米，船上拥有16个Coselle，天然气装载量为50MMscf(约合1.416×106m3)，这些Coselle布置在4个相同尺寸的堆架中，堆架位于主甲板上一个完全封闭的货舱内。船上装备有2台全方位Z形推进系统和1个船首导管推进器，船员编制11人。2007年GPA公司又开发出两种不同尺度的CNG船，一种船长204米，船员编制20人，配备有84个Coselle，总的气体装载能力达到250MMscf(约合7.079×106m3)。另一种船长141米，船员编制11人，配备有25个Coselle，5个堆架，总的气体装载能力达75MMscf(约合2.124×106m3)。加拿大Sea NG公司目前已开发出数个Coselle CNG船，从拥有16个Coselle，可运载约50MMscf(约合1.416×106m3)天然气的CNG船到拥有144个Coselle，可运载约450MMscf(约合1.274×107m3)天然气的CNG船。Coselle系统的安全性已经得到了充分论证。挪威船级