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潔淨能源新發展─液化天然氣的海上之路

2016/11/05 經濟部能源局 點閱人次: 953

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撰文/劉光哲

在全球主要國家節能減碳共識下,潔淨能源需求增加,天然氣遂成為開發重點,全球各大石油公司紛紛投入液化天然氣終端設備建置。其中海上液化天然氣加工廠(Floating LNG, FLNG)在站點設備建造成本低、工期短、儲存技術障礙低,使海上天然氣田開採與運輸更加便利,而浮式液化天然氣接收氣化站(FSRU)則為小型新興天然氣市場提供新的選項。

浮式液化天然氣供應鏈

近年來,由於頁岩氣的開採技術與外海油氣田開採、生產技術皆有突破,全球LNG供需量大增,在天然氣市場上,輸出端液化生產LNG與接收端將LNG氣化之方式也有很大變化,FLNG逐漸為國際油氣公司所接受。經由外海浮式天然氣的開採,主要包含開採、液化、運輸、再氣化等流程,在開採階段,由海上液化天然氣加工廠FLNG進行開採與液化儲存。殼牌石油公司(Shell)於2011年規劃在澳洲外海建造全球第1座FLNG開採平臺,該設施總重達60萬公噸,預計2017年完工。不過就在今年(2016)3月,韓國大宇造船海洋公司已率先完成全球首座FLNG,是大宇造船於2012年6月接受了馬來西亞國油(Petronas)公司的訂單後,動工開發打造的,訂單金額高達8億美元。

液化天然氣FLNG採用單點繫泊系統,由海底管道通過柔性昇管(Flexible Rise-Pipe)連至繫泊系統,開採的天然氣由井口平臺經單點輸送至船上,經過上部模組液化處理後,儲存進貨艙內,以氣體惰性化方式,將液化天然氣裝卸入液化天然氣載運船(LNG Carrier)貨艙內進行運送至LNG接收站。

液化天然氣的接收站建有專用碼頭,供液化天然氣運輸船的靠泊和卸船作業。儲罐用於容納從LNG運輸船上卸載的液化天然氣。再氣化裝置則是將液化天然氣加熱使其變成氣體後,經管道輸送到最終用戶。

LNG船類型與新未來

LNG船主要構造包含貨艙及船身兩個部分,由壓載艙穩定船身便於液化天然氣之裝卸。由於液化天然氣主要成分為甲烷,透過常超低溫(-162℃)的冷凍方法使天然氣液化,故LNG船之貨艙材質、結構及隔熱效果皆須滿足超低溫運輸需求。目前LNG船可分為球型(Moss Type)、薄膜型(Membrane Type)和稜柱型等3種。

球型LNG船的貨艙即為球型,每艘LNG船約搭載4~5個球型貨艙,其材質為鎳鋼與鋁合金,球體外敷設2層聚胺酯泡沫(PU Foam)絕緣材料。球型罐液面晃動(Sloshing)效應小,操作靈活,安全性能較高,但缺點為航行風阻大。

薄膜型的特性為平坦甲板,貨艙的材質為殷鋼(Invar),其優點為屏壁薄,絕熱性好,強度高,用材少,能耗小;但晃動效應影響大,使得裝載受到限制。

相較之下,屬於新技術新型態的稜柱型設計自由度高,空間浪費小,結構牢固,可靠性高,任何液位都不會發生載荷晃蕩,蒸發率也較低。

目前全球能夠承造LNG船的國家約僅15個,其中僅法國和挪威具有自行研發的LNG存儲倉製造技術,中國大陸、日本、南韓、義大利、西班牙等國則有造船廠。

為了增加液化天然氣運輸裝卸效率,部分業者進一步提出浮式液化天然氣接收氣化站(FSRU)概念,包含雙泊位碼頭。目前全球已有超過10個國家使用FSRU,例如墨西哥灣、巴基斯坦(Qasim港)、烏拉圭(Montevideo近海),以及阿根廷、印尼、馬來西亞、埃及、巴西、中國大陸等。

FSRU的外形類似LNG船,既可專門打造,也可藉由傳統的LNG船改造而成。其依據裝卸作業地點的不同,可分為近岸式和浮式兩種。近岸式主要是指將FSRU停靠在港口的專用碼頭,供接收、儲存和再氣化LNG,氣化後的天然氣再通過陸上輸氣管線進入城市裡。而浮式則是將FSRU停靠在離港口不遠的外海,一般採用單點繫泊或建造靠泊平臺的方式,將氣化後的天然氣通過海底輸氣管線送至陸上。FSRU的優點是規模小,建設成本相對較低,使用上更為靈活,同時,還可以做為陸上大型設施建設期間的臨時替代方案,一旦陸上設施完成時,該FSRU可以換個地方繼續使用,成為未來小型新興天然氣市場的另一項選擇。


關鍵字:液化天然氣,FLNG,FSRU,潔淨能源

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