CN115726882A

CN115726882A - 多用途浮式可移动再气化发电一体化系统

Info

Publication number: CN115726882A
Application number: CN202111003466.3A
Authority: CN
Inventors: 吴福龙; 李苏澄; 杨传川; 赵云鹤; 徐常安; 孙爱峰; 黄志刚; 李�杰; 龙海; 彭芳; 李广余
Original assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Pipeline Engineering Corp
Current assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Pipeline Engineering Corp
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2023-03-03

Abstract

本发明属于属于码头靠泊型FSRU技术领域，具体涉及了一种多用途浮式可移动再气化发电一体化系统，旨在缓解现有的FSRU直接为陆地用电设备输送天然气，依靠陆地发电模式建设周期长，项目成本高的问题。本发明包括船体，船体上设置有LNG储罐、连接于LNG储罐的再气化装置和连接于再气化装置的发电机组，发电机组直接将天然气转化为电能并输送到岸上的用电设备。相比于现有的FSRU输送天然气至电厂或电站，多用途浮式可移动再气化发电一体化系统一方面显著提升LNG的利用率，减少LNG长距离输送的损耗，另一方面实现FSRU一体化设计和建造，并可航行并系泊至不同的海岛，直接为海岛供电，显著降低项目成本、缩短建设周期，从而有助于FSRU的推广应用。

Description

多用途浮式可移动再气化发电一体化系统

技术领域

本发明属于属于码头靠泊型FSRU技术领域，具体涉及了一种多用途浮式可移动再气化发电一体化系统。

背景技术

FSRU是集LNG(液化天然气(Liquefied Natural Gas))接收、存储、转运、再气化外输等多种功能于一体，具有功能齐全、方便灵活和适应性强等特点。FSRU主要分为两种类型，一种系泊于码头(固定码头或浮式码头)作为LNG接收终端，另一种具备自航功能，可还进行LNG 的运输。

作为一种清洁能源，LNG的市场需求量一直在稳定增长，根据国际能源机构预计，2030年全球天然气需求量将达到4.5亿立方米，未来全球LNG贸易量还将持续增长。截至2010年年底，全球已建成LNG 接收终端60多个，但是LNG接收终端与LNG需求之间的缺口仍在不断扩大。另一方面随着人们环保意识越来越强，在沿海建设陆上LNG接收终端受到越来越多的限制，另外还有投资大、建设周期长及对地理条件要求高等局限。在这样的背景下，人们开始考虑将LNG接收终端建设在海上。因此，FSRU应运而生，其既可作为天然气运抵购买方的“船舶”，也作为海上终端向岸上供应天然气。

FSRU长期系泊于一个海上单点系泊系统。工作时，一艘 LNG船与FSRU通过使用浮式船用护舷板和常规系泊线舷靠舷系泊，之后LNG船将LNG卸载至FSRU，根据LNG船尺度和气体输出率的不同，通常需20～30小时完成全部卸载工作。LNG储存在FSRU船体内的储存舱中。加温后，LNG被再气化成气体，然后通过柔性立管输送到海底气体管路，再送到陆地的终端市场，通常为电厂或电站，项目由海上和陆上两部分组成，建设周期长，成本高。

国内运营的LNG接收站共有20余座，仅有一座为FSRU。我国东部沿海部分区域已配套建成了大型LNG陆地接收站，但国内通海水域的城市LNG配套已不能满足发展需要，其将是未来国内LNG市场的新的增长点。FSRU的总体设计一直以来都备受国内外知名设计单位的重视，需要一种多用途浮式可移动再气化发电一体化系统设计方案。

发明内容

本发明提供了一种多用途浮式可移动再气化发电一体化系统，以缓解现有的FSRU直接为陆地用电设备输送天然气，依靠陆地发电模式建设周期长，项目成本高的问题。

为了缓解上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

一种多用途浮式可移动再气化发电一体化系统包括船体，船体上设置有LNG储罐、连接于LNG储罐的再气化装置和连接于再气化装置的发电机组，发电机组将气化后的天然气转化为电能并输送至岸上的用电设备。

更进一步地，发电机组包括至少两台发电机。

更进一步地，船体的中部设置有多个LNG储罐，多个LNG 储罐矩形阵列排布，再气化装置位于多个矩形阵列排布的多个LNG储罐的中心位置。

更进一步地，还包括废热再利用装置和空调设备，空调设备通过废热再利用装置连接于再气化装置，废热再利用装置将LNG再气化过程中释放的冷能用于空调设备制冷。

更进一步地，发电机组的机舱设置为双燃料主机，双燃料主机以燃油或天然气作为燃料，燃油和天然气分别储存在第一燃料室和第二燃料室中。

更进一步地，第一燃料室和第二燃料室位于船舱中，第一燃料室和第二燃料室之间设置有防爆墙。

更进一步地，船体的甲板采用开敞式的露天布置。

更进一步地，船体采用模块化设计，船体远离发电机组的一端设置有生活区。

更进一步地，生活区与LNG储罐之间设置有防爆墙。

一种采用上述的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统的发电方法，包括如下步骤：

再气化装置将LNG储罐内的液态天然气气化后输送至位于船体的发电机组，由发电机组直接发电后将电能输送至岸上用电设备。

本发明中多用途浮式可移动再气化发电一体化系统的有益效果分析如下：

此多用途浮式可移动再气化发电一体化系统包括包括船体，船体上设置有LNG储罐、连接于LNG储罐的再气化装置和连接于再气化装置的发电机组，发电机组将气化后的天然气转化为电能并输送至岸上的用电设备。

LNG储罐储存的液相LNG进入再气化装置，再气化后的气相 LNG输送至发电机组，发电机组可直接将天然气转化为电能并输送到岸上的用电设备，相比于现有的FSRU输送天然气至电厂或电站，一方面显著提升LNG的利用率，减少LNG长距离输送的损耗，另一方面多用途浮式可移动再气化发电一体化系统实现FSRU的一体化设计和建造，可航行并系泊至不同的海岛，并直接为海岛供电，显著降低项目成本、缩短建设周期，从而有助于FSRU的推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明实施方式提供的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统的俯视图；

图2本发明实施方式提供的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统船舱俯视图；

图3本发明实施方式提供的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统中LNG输送的流程图。

图标：

100-船体；110-甲板；200-LNG储罐；300-再气化装置；400- 发电机组；410-发电机；500-第一燃料室；600-第二燃料室；700-船舱； 001-生活区；002-防爆墙。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

FSRU长期系泊于一个海上单点系泊系统，工作时，一艘 LNG船与FSRU通过使用浮式船用护舷板和常规系泊线舷靠舷系泊，之后LNG船将LNG卸载至FSRU，根据LNG船尺度和气体输出率的不同，通常需20～30小时完成全部卸载工作。LNG储存在FSRU船体100内的储存舱中。加温后，LNG被再气化成气体，然后通过柔性立管输送到海底气体管路，再送到陆地的终端市场，通常为电厂或电站，项目由海上和陆上两部分组成，建设周期长，成本高。

有鉴于此，请一并参考图1至图3，本发明提供了一种多用途浮式可移动再气化发电一体化系统包括船体100，船体100上设置有LNG 储罐200、连接于LNG储罐200的再气化装置300和连接于再气化装置300 的发电机组400，发电机组400将气化后的天然气转化为电能并输送至岸上的用电设备。

LNG储罐200储存的液相LNG进入再气化装置300，再气化后的气相LNG输送至发电机组400，发电机组400可直接将天然气转化为电能并通过电网输送到岸上的用电设备，用电设备通常为岸上的电厂或电站，相比于现有的FSRU输送天然气至用电设备，一方面显著提升LNG的利用率，减少LNG长距离输送的损耗，另一方面实现FSRU的一体化设计和建造，可航行并系泊至不同的海岛，并直接为海岛供电，显著降低项目成本、缩短建设周期，从而有助于FSRU的推广应用。

本实施例的可选方案中，请参考图1，发电机组400包括至少两台发电机410。两台发电机410既充分利用了船体100上的空间，又最大限度地保证了发电功率。

较为优选的，发电机组400设置在船体100的一头，当船体 100系泊于码头时，设置有发电机组400的一头靠近码头，输送电能的线路较短，从而便于发电机组400输出电能到岸上的用电设备。

本实施例的可选方案中，船体100的中部设置有多个LNG储罐200，多个LNG储罐200矩形阵列排布，再气化装置300位于多个矩形阵列排布的多个LNG储罐200的中心位置。LNG储罐200矩形阵列排布且再气化装置300位于多个LNG储罐200的中心位置的好处是再气化装置300 与各个LNG储罐200的距离之和最短，从而保证LNG从LNG储罐200输送至再气化装置300的总线路最短，从而最大程度地提升了LNG的输送率，避免了LNG在输送管道内的损耗。

本实施例的可选方案中，还包括废热再利用装置和空调设备，空调设备通过废热再利用装置连接于再气化装置300，废热再利用装置将LNG再气化过程中释放的冷能用于空调设备制冷。液相LNG通过再气化装置300气化时会释放出很大的冷能，废热再利用装置对LNG冷能回收并传递给空调设备，用于空调设备的制冷，从而起到了节约能源，提高经济效益的目的。

近年来，国际油价高企，世界各国对碳排放控制要求日益严苛，在此情况下，人们积极寻找新型燃料来代替传统的重油或柴油燃料。 LNG燃料凭借其安全、经济和环保等优点受到业界广泛的关注和青睐。

有鉴于此，本实施例的可选方案中，发电机组400的机舱设置为双燃料主机，双燃料主机以燃油或天然气作为燃料，燃油和天然气分别储存在第一燃料室500和第二燃料室600中。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，作为燃料对于环境的污染保护起到一定的促进作用，但是，LNG作为船舶燃料的劣势是所占的空间大，重量重，影响载货量。综合考虑，发电机组400的机舱设置为双燃料主机，且燃油和天然气分别储存在不同的燃料室内，提高了系统的安全性，同时，减少了燃油的使用，降低了成本并减少了环境污染。

本实施例的可选方案中，第一燃料室500和第二燃料室600 位于船舱700中，第一燃料室500和第二燃料室600之间设置有防爆墙 002。防爆墙002由耐高温和高压的材料制成，把有爆炸危险的第一燃料室500和第二燃料室600分割开来，假如其中一个燃料室发生爆炸时，防爆墙002能够避免爆炸对另一个燃料室造成影响，提高了系统的安全性。

本实施例的可选方案中，船体100的甲板110采用开敞式的露天布置。甲板110上的LNG储罐200模块化露天布置，缩短了项目的建设周期。

本实施例的可选方案中，船体100采用模块化设计，船体100 远离发电机组400的一端设置有生活区001。船体100上的生活区001、LNG 储罐200区、发电机组400区及工作区等各个功能区采用模块化设计，发电机组400设置于甲板110的一头，生活区001设置于甲板110上远离发电机组400的另一头，LNG储罐200和再气化装置300设置于甲板110中部，更进一步地，生活区001与LNG储罐200之间设置有防爆墙002，从而避免 LNG储罐200发生爆炸时，对生活区001的设施和人员造成伤害。

本实施例的可选方案中，船体100上的集控室可设置到岸上进行远程操控，整个船体100可实现无人化，进一步提升系统的安全性。

关于船体100采用模块化设计的好处如下：

各个功能区之间互相独立，既缩短了建设周期，又提高了系统整体的安全性；各个功能区的布局结合LNG的输送路线进行设计，使能源输送的整体路线最短，避免能源在长距离输送中损耗，提高LNG的利用率，同时，合理布局充分利用船体100的空间，提高经济效益。

其中，各个功能区布局的关键在于LNG储罐200和再气化装置300位于甲板110中部，发电机组400位于靠近码头的一侧甲板110上，生活区001位于远离发电机组400的另一侧甲板110上。因此，再气化装置 300将液相LNG再气化为气体，然后输送至发电机组400用于发电，发电机组400将电能通过电网输送至岸上的用电设备；LNG再气化过程中释放出的冷能通过废热再利用装置用于生活区001的空调设备的制冷，LNG输送至发电机组400的路线、电能输送至用电设备的路线和LNG冷能输送至生活区001空调设备的路线整体最短，提高了资源的利用率。

实施例二

本实施例公开了一种采用实施例一述及的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统的发电方法，包括如下步骤：

S1、再气化装置300将LNG储罐200内的液态天然气气化后输送至位于船体100的发电机组400，由发电机组400直接发电后将电能输送至岸上用电设备；

S2、LNG再气化过程中释放的冷能通过废热再利用装置回收用于空调设备的制冷。

结合实施例一和实施例二，采用多用途浮式可移动再气化发电一体化系统的发电方法的有益效果如下：

说明：以一天中消耗等量的液态LNG的量，统计输送给发电机410的LNG 的量和产生的电能对比本发明中的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统的发电方法和现有技术中FSRU直接为陆地用电设备输送天然气的方案。

1、如上表所示，本发明中提供的发电方法相比于现有技术方案，LNG在输送中损耗大幅下降，LNG的输送率从88％提高至95％；

2、如上表所示，本发明中提供的发电方法相比于现有技术方案，相同的液态LNG的发电量比现有技术方案提升23.4％；

3、双燃料主机的设计提高系统安全性；

4、甲板110采用露天式的布置方案有利于提高建造效率；

5、LNG再气化过程释放的冷能回收并用于空调设备制冷，提高了运营经济性；

6、实现FSRU的一体化设计和建造，可航行并系泊至不同的海岛，并直接为海岛供电，显著降低项目成本、缩短建设周期，可在 FSRU领域广泛使用，应用前景良好。

最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的范围。

Claims

1.一种多用途浮式可移动再气化发电一体化系统，包括船体(100)，其特征在于：还包括在所述船体(100)上设置的LNG储罐(200)、连接于所述LNG储罐(200)的再气化装置(300)和连接于所述再气化装置(300)的发电机组(400)，所述发电机组(400)将气化后的天然气转化为电能并输送至岸上的用电设备。

2.根据权利要求1所述的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统，其特征在于，

所述发电机组(400)包括至少两台发电机(410)。

3.根据权利要求1所述的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统，其特征在于，

所述船体(100)的中部设置有多个LNG储罐(200)，多个LNG储罐(200)矩形阵列排布，所述再气化装置(300)位于多个矩形阵列排布的多个LNG储罐(200)的中心位置。

4.根据权利要求1所述的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统，其特征在于，

还包括废热再利用装置和空调设备，所述空调设备通过所述废热再利用装置连接于所述再气化装置(300)，所述废热再利用装置将LNG再气化过程中释放的冷能用于所述空调设备制冷。

5.根据权利要求1所述的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统，其特征在于，

所述发电机组(400)的机舱设置为双燃料主机，所述双燃料主机以燃油或天然气作为燃料，所述燃油和所述天然气分别储存在第一燃料室(500)和第二燃料室(600)中。

6.根据权利要求5所述的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统，其特征在于，

所述第一燃料室(500)和所述第二燃料室(600)位于船舱(700)中，所述第一燃料室(500)和所述第二燃料室(600)之间设置有防爆墙(002)。

7.根据权利要求1所述的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统，其特征在于，

所述船体(100)的甲板(110)采用开敞式的露天布置。

8.根据权利要求1所述的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统，其特征在于，

所述船体(100)采用模块化设计，所述船体(100)远离所述发电机组(400)的一端设置有生活区(001)。

9.根据权利要求1所述的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统，其特征在于，

所述生活区(001)与所述LNG储罐(200)之间设置有防爆墙(002)。

10.一种采用如权利要求1-9任一项所述的多用途浮式可移动再气化发电一体化系统的发电方法，其特征在于，包括如下步骤：

所述再气化装置(300)将所述LNG储罐(200)内的液态天然气气化后输送至位于所述船体(100)的所述发电机组(400)，由所述发电机组(400)直接发电后将电能输送至岸上用电设备。