内河船用液化天然气加注码头布局研究 口孙硕 ２０００４０） （上海市城市规划建筑设计工程有限公司，上海摘要：内河船用液化天然气（ＬＮＧ）加注码头的合理布局是水运行业广泛应用ＬＮＧ的重要保障。 结合船用ＬＮＧ的发展现状及趋势分析，研究了内河ＬＮＧ加注码头的需求预测方法，并提出了内河ＬＮＧ加 注码头布局的基本原则及策略。 关键词：内河；船用液化天然气；加注码头；布局 中图分类号：Ｕ６５６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１．３４００（２０１７）０７．０２３１．０４ Ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ＬＮＧ Ｂｕｎｋｅｒｉｎｇ Ｗｈａｒｆ ｉｎ Ｉｎｌａｎｄ Ｒｉｖｅｒ Ｓｈｉｐｓ ＳＵＮ Ｓｈｕｏ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｒｂａｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ＬＮＧ ｂｕｎｋｅｒｉｎｇ ｗｈａｒｆ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＬＮＧ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒｅｎｄ ｉｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ＬＮＧ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｄｅｍａｎｄ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ ｏｆ ＬＮＧ ｂｕｎｋｅｒｉｎｇ ｗｈａｒｆ，ａｎｄ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｏｆ ｌａｙｏｕｔｆｏｒｔｈｅＬＮＧｂｕｎｋｅｒｉｎｇｗｈａｒｆ． Ｋｅｙｗｏｒｄ：Ｉｎｌｎｄ ａｉｖｅｒ；Ｗａｔｅｒｂｏｍｅ ＬＮＧ；Ｂｕｎｋｅｒｒｉｎｇ ｗｈａｒｆ；Ｌａｙｏｕｔ ０引言 近年来，资源和环境问题的日趋严峻，对水运行业 １现状与前景 １．１环境 节能减排提出了更高要求。而液化天然气（ＬＮＧ）作 为公认的清洁能源，以其低碳环保的特点，展现了广 阔的应用前景。有相关试验表明，与柴油相比，ＬＮＧ 的氮氧化物排放减少８５％～９０％，二氧化碳排放减少 １５％～２０％，硫氧化物排放量为零，可节省燃料成本 ２５％～３０％，节省维修保养费用１０％以上Ⅲ。 随着国家关于船用ＬＮＧ的文件陆续出台，其 环境不断完善，以ＬＮＧ为动力的船舶保有量也在持续 增长。作为重要的基础保障设施，船用ＬＮＧ加注码头 的布局与建设影响着内河ＬＮＧ燃料应用的发展。本文 分析了船用ＬＮＧ的发展现状及前景，研究了内河ＬＮＧ 加注码头需求预测的方法，提出了码头布局的基本原则 和布局策略。 ２０１１年，发布 关于加快长江等内河航运 发展的意见》，明确提出“利用１０年左右的时间，建成 畅通、高效、平安、绿色的现代化内河航运体系”，并 将“实现内河航运绿色发展”列入了主要任务，为内河 航运发展ＬＮＧ燃料奠定了基础。 随后，交通运输部出台 关于推进水运行业应用液 化天然气的指导意见 ，制定了“到２０２０年，我国内 河运输船舶能源消耗中ＬＮＧ的比例达到１０％以上”的 推进目标。此外，国家财政部、交通运输部于２０１４年 联合出台补贴，对新建ＬＮＧ动力船舶给予单船６３ 万～１４０万元的补贴，在一定程度上促进了新建ＬＮＧ 动力船舶的发展。 标准体系方面，交通运输部、中国船级社等相关部 门陆续出台《内河液化天然气加注码头设计规范（试 收稿日期：２０１ ７－０４—３０ 作者简介：孙硕（１ ９８８一），男，河北保定人，硕士学历，助 理工程师，主要研究方向：港口水运与城市交通规划。 行）》 液化天然气燃料加注船舶规范 等多个行业规 范，内容涵盖了ＬＮＧ动力船舶、加注码头、加注船等 的设计、建造及监管多个方面，基本覆盖了ＬＮＧ水上 ２０１７．７炙遁々逻输Ｉ ２３１ 应用的价值链，为内河ＬＮＧ发展提供了依据标准和有 力保障。 １．２行业应用 我国应用ＬＮＧ作为船舶燃料始于２０１０年。初期由 于新建ＬＮＧ动力船舶成本、技术要求较高，船舶主要 以ＬＮＧ一柴油混合动力改造为主。随着技术的发展及国 家补贴的出台，新建ＬＮＧ动力船舶的规模得以发 展。 目前，按照“先示范引领、后推广应用，先内河、 再沿海、后远洋，先普通货船、再客船、危险品船”的 原则，我国已在长江干线、西江航运干线、京杭运河等 水域开展了普通货船试点示范和客船试点的工作，并取 得了一定成效。据交通运输部海事局数据显示，２０１６ 年５月，我国包括已建、在建和拟建的ＬＮＧ动力船舶 共有６００余艘，其中包含４６０余艘纯ＬＮＧ燃料动力船 舶和１４０余艘ＬＮＧ一柴油混合动力船舶【２】。 加注设施方面，当前我国船用ＬＮＧ加注还处于 起步阶段。截止２０１６年７月，国内已建成使用的船用 ＬＮＧ加注站点尚不足十座＿３］。由于加注设施的匮乏，使 得部分已建成的船舶得不到有效补给，给船舶营运带来 困难。加注设施的不完善，已成为制约行业发展的瓶颈。 １．３发展前景 尽管当前船用ＬＮＧ发展还存在一些问题，但从长 远来看，ＬＮＧ燃料于内河航运行业仍具有十分广阔的 发展前景。 １．３．１ 能源结构的优化为内河船用ＬＮＧ发展奠定良好 基础 能源供给方面，目前全球已探明的天然气储量和石 油储量大体相当，根据ＢＰ世界能源统计年鉴数据，截 至２０１５年底，全球天然气探明储量为１８６．９万亿ｍ ， 储产比为５２．８，高于石油的５０．７ ，为天然气消费提供 了良好保障。 能源消费方面，２０１５年，全球天然气消费占一次 能源消费比重为２３．８％ｌ４】，而我国天然气占一次能源消 费的比重仅为５．９％ｌ５］，跟全球平均值相比还有较大的上 涨空间。（（能源发展“十三五”规划 提出，到２０２０年 天然气消费比重要力争达到１０％。 根据国家发布的 天然气利用 ，在内 河、湖泊和沿海航运的以天然气为燃料的运输船舶被划 分为优先类天然气用户，地方各级可在规划、用地、 融资、收费等方面出台扶持。可以预计，随着我国 能源结构的不断优化，内河船用ＬＮＧ的消费将会稳步 增长。 １．３．２节能减排的发展趋势进一步促进ＬＮＧ燃料的应 用 目前，我国内河船舶每年排放的废气总量超过１００ ２３２ ｊ炙适々逻输２０１７＿７ 万ｔ，已成为我国主要的气体污染源之一 ，而我国对 于内河船舶的排放标准却处于一个较低的水平。 为推进绿色航运发展和船舶节能减排，我国于２０１５ 年出台 珠三角、长三角、环渤海（京津冀）水域船舶 排放控制区实施方案》，对船舶排放控制区内的硫氧化 物、氮氧化物和颗粒物的排放提出严格要求，并视效果 确定是否进一步加强严控措施。 在“绿色”发展理念下，节能减排是未来航运业 发展的趋势所在。为达到排放标准，船舶可选择安装 废气清洁系统、使用低硫燃油等多个措施，但从长期 投资的安全性和经济性看，各方研究结果都倾向干使 用ＬＮＧ清洁能源以彻底解决疏氧化物和氮氧化物的排 放问题 Ｊ。 ２需求预测方法 合理的规模是内河ＬＮＧ加注码头布局规划的重要 内容。由于加注作业主要通过码头的加注泊位进行，本 文以ＬＮＧ加注泊位为单位，分析地区内河ＬＮＧ加注设 施需求预测的方法。 加注泊位的规模与地区ＬＮＧ加注需求总量直接相 关。而由于内河航运往往途经多个地区，船舶选择在哪 里加注属于市场行为，并非所有的船舶都会在本地区进 行加注。因此，ＬＮＧ加注泊位规模计算基本公式如下： Ｇ Ｊｖ —Ｐ …………………………………………………（１） 式中： 规划年地区内河ＬＮＧ加往泊位规模（个）； 规划年地区内河船舶ＬＮＧ加注需求总量（ｔ）； Ｐ＿单个加注泊位年设计加注能力（ｔ／ａ）； 加注概率，即船舶选择在本地区内加注的比 例（％）。 其中，ＬＮＧ的加注需求总量由ＬＮＧ船舶规模及单 船年均ＬＮＧ需求量决定，而单船的ＬＮＧ需求量可按船 舶功率能耗进行测算。即： Ｇ ｎ ｗ ｋ……………………………”（２） 式中： ｎ——规划年地区内河通航ＬＮＧ船舶规模（艘）； Ⅵ一ＬＮＧ船舶发动机平均额定功率（ｋｗ）； ——ＬＮＧ船舶平均负荷率（％）； ——ＬＮＧ船舶年平均航行时间（ｈ／ａ）； 卜ＬＮＧ能耗系数（ｔ／ｋｗ・ｈ）。 单个加注泊位的年设计加注能力可由下式计算 ： Ａ ｔ， Ｐ＝ 。＿——— ｇ………………………………………－（３１ ｔｚ十ｔｆ 式中： ＿一泊位年可营运天数； ——泊位有效利用率（％）； 泊位日加注作业时间（ｈ／ｄ）； 设。此外，由于部分内河航道规定除指定掉头区外，禁 止航行船舶掉头，因此布局还应考虑航道上水、下水不 同航向加注码头的平衡。 广——ＬＮＧ船舶单次净加注时间（ｈ）； ｆ厂一ＬＮＧ船舶辅助作业时间（ｈ），包括靠泊、开 工准备、结算、离泊时间等； ｇ一平均每艘加注量（ｔ），一般可取船舶ＬＮＧ罐 ３．３集约节约 船用ＬＮＧ加注码头作为内河航运发展提供基本保 障的重要公共服务设施，应与水上服务区、水上加油站 容的７０％～８０％。 以某市数据为例，加注总量方面，根据预测，该市 规划年内河通航船舶总量将达１５ ０００～２０ ０００艘，其 中ＬＮＧ动力船舶占比２０％，为３ ０００～４ ０００艘。根据 该市规划内河航道等级结构，ＬＮＧ船舶规划推荐船型 ｌ ０００ｔ级，额定功率为３００ｋｗ，平均负荷率为６０％， ＬＮＧ储罐容积为７ ｍ ，ＬＮＧ能耗系数参考文献［９】，按 每］０ｋｗ每小时消耗标态天然气０．６ ｍ 计算，换算成 ＬＮＧ约为４＿３ ｌ０～ｔ／ｋｗ・ｈ。船舶平均航行时间以每天 等建设统筹结合，选择有条件的水上服务设施增设船 用ＬＮＧ加注码头，或结合水上加油站等规划，将加油、 加气码头采用“油气合一”的模式合并设置，以体现服 务设施的功能整合，岸线及用地的集约节约。 ４布局策略分析 依据地区内河航道、港区等的现状及规划情况，内 河ＬＮＧ加注需求从空间形态上可大致分为节点、轴线 和网络３种类型，应根据不同需求的特征，差异化布局 策略。 １２ ｈ，每年３００天计，即年均航行时间为３ ６００ｈ。计算 得出规划年该市通航船舶ＬＮＧ的加注需求总量为８＿３ 万～ｌ１．１万ｔ。 泊位的加注能力方面，根据文献［８】，船舶平均净 加注时间取Ｏ．６ｈ，辅助作业时间取０．８ｈ，平均每艘加注 量按设计船型罐容的７５％计算，约为２．４ ｔ，泊位有效 利用率取６５％。由于加注作业宜在白天进行，故泊位日 加注作业时间取］２ｈ，泊位年可营运天数以３３０天计。 计算得出单个ＬＮＧ加注泊位设计加注能力约为４ ３４４ ｔ／ 年。 加注概率与地区ＬＮＧ加注价格、通航船舶船籍等 多个因素相关，现状该市相邻省市船舶占该市内河通 航船舶的６５％左右，这些船舶选择在所属地补给的概 率相对较大，考虑保留一定的加注余量，加注概率取 ４．１ 需求特征 节点需求指地区主要的内河港区等点状地区的加注 需求，该类地区由于船舶的集聚，会衍生较多ＬＮＧ加 注需求，在空间形态上表现为围绕节点集中分布。 轴线需求指地区内河骨干航道等地区的加注需求， 主要为船舶航行途中剩余燃料不足所产生。受航道封闭 性影响，该类需求在空间形态上表现为沿航道呈线型分 散分布。 ６０％，计算可得，该市规划年内河ＬＮＧ加注泊位需求 为１２～１６个。 ３布局基本原则 ３．１ 安全合理 根据国家海事局发布的 水上液化天然气加注站安 全监督管理暂行规定 ，过江隧道、水底电缆或者水底 管线保护区、饮用水源地保护区、旅游观光区或者生态 保护区不得设置加注站。内河船用ＬＮＧ加注码头的布 局应避开上述地区及人口密集区、规划重点地区等敏感 网络需求指除去节点、轴线地区外其他航道、港区 等的加注需求。由于一个地区内河航运系统除骨干航道 外，往往还有等级较低的航道交织成网，同时分布有部 分一般性的内河港区，这些也是地区内河航运系统的组 成部分，其表现为加注需求密度不高，在空间上呈网络 化分散。 区域，并考虑防火间距等安全因素，最大限度降低码头 对环境安全的影响。 ３．２布局均衡 船用ＬＮＧ加注码头的布局应结合ＬＮＧ船舶续航能 力和加注码头的服务半径，基本覆盖地区内河骨干航道 网络，做到加注码头间距合理，分布均衡，并能与邻省 （市）船用ＬＮＧ加注设施相协调，避免短距离内重复建 ４．２布局策略 对于节点地区的布局需求应作重点考虑，以实现对 主要内河港区的服务覆盖。由干部分内河港区周边设有 水上服务区、水上加油站等设施，因此可在满足安全的 ２０１７＿７炙通 逻翰Ｉ ２３３ 前提下，按集约节约原则布设ＬＮＧ加注站点，与水上 服务区等形成功能整合。 参考文献： ［１］欧向波，陈锦芳，梁晓敏．关于船用ＬＮＧ燃料发展的分 对于轴线需求，应结合船舶ＬＮＧ燃料低位液限的 析与探讨［Ｊ］．天然气技术与经济，２０１６（１）：７５—７７． 徐华．打造ＬＮＧ水上应用价值链［Ｊ］．中国船检，２０１６（５）： ４４．４６． 航行距离，按均衡性原则，将站点沿航道做均匀布局， 同时考虑与节点设施的衔接。通常情况下，船舶低位液 限燃料可取自身ＬＮＧ储罐容量的１０％，若设计船型续 航能力为５００ ｋｍ，则站点布局间距以５０ ｋｍ为宜。 对于网络需求，应主要通过在节点与轴线的设施布 局时兼顾解决，引导加注需求由分散向节点与轴线地区 集中，对于个别必要地区，可单独布设加注码头。 白宇．国内首张水上燃气经营许可证颁发 】．中国电力 报，２０ ｌ ６—０７—３０（００６）． ２０１６年ＢＰ世界能源统计年鉴【ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ． ｂｐ．ｃｏｍ／ｚｈｃｎ／ｃｈｉｎａ／ｒｅｐｏｒｔｓ—ａｎｄ－ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ／ｂｐ２０１６．ｈｔｍ１． 国家统计局．中国统计年鉴［Ｊ］．北京：中国统计出版社， ２０１６． ５结语 船用ＬＮＧ加注码头是为内河航运实现绿色发展提 供基本保障的重要基础设施，其合理布局是水运行业广 管晓薇．试论激励发展ＬＮＧ船舶的法律选择【Ｊ］．上海商 学院学报，２０１６（１０：２３．３３． 高惠君．中国ＬＮＧ燃料动力船发展前景分析【ＥＢ／ＯＬ】． （２０１３－０８—１３）．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｑｉｈｙ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｈａｎｇｙｕｎｄｏｎｇｔａｉ／ ｄｉａｎｚｉｑｉｋａｎ／ｈａｎｇｙｕｎｚａｚｈｉ／２０１３０８／ｔ２０１３０８１３２３８３４９．ｈｔｍ１． 泛应用ＬＮＧ的重要保障。在布局规划中应着眼于未来 发展与实际需求，以安全、均衡、集约为原则，根据不 同类型的需求，制定差异化的布局策略，做到规模适度， 嘲 布局科学。 ＪＴＳ１９６．ｔ １．２０１６，内河液化天然气加注码头设计规范［ｓ］． 王亮．重庆船用ＬＮＧ加注码头布局规划发展预测研究［Ｊ］． 中国水运，２０１４（１２）：２７８．２８０＋３ １７． ２３４ Ｊ之遁＾莲输２０１７．７
