LNG冷能利用在LNG气化站的应用

一、LNG应急储备站冷能制冰背景分析2021年1-11月，我国共进口LNG ：7136 万吨，同比2020年增长：21 % ，占天然气总进口量：65%。2017年供暖季

一、LNG应急储备站冷能制冰背景分析

2021年1-11月，我国共进口LNG ：7136 万吨，同比2020年增长：21 % ，占天然气总进口量：65%。2017年供暖季中国大力推行“煤改气”政策，下游需求大幅增长，国内自产气和进口管道气供应无法满足下游需求，只能大幅增加LNG现货进口，2017年LNG进口量涨幅超40%。近年来，LNG价格持续上涨且涨势不减，局部地区的LNG价格已经突破10000元/吨大关，这给我们企业带来了巨大的挑战。但是，天然气作为达成我国“碳达峰、碳中和”双碳目标的中继能源，在未来的数十年内具有难以替代的地位。

随着市场对天然气能源需求的持续增长，LNG应急储备站也需要探索出一套持续优化的运营模式以保障经济效益和社会效益的最大化。截至目前，LNG应急储备站除了实现了优化燃气供给和燃气调峰基本功能外，LNG应急储备站本身经济效益整体处于亏损状态。如何降本增效，也是企业需要持续解决的问题。

应急储备站的LNG需要气化为气态天然气才能进入管道使用。LNG气化时释放的冷能大约为840kJ/kg，在传统的气化方式中，空温式气化器将LNG中的大量冷能置换到空气中。在秋冬季节，这种气化方式会在大范围空气中造成大量的雾气，严重影响周边的交通环境和生态环境。空温式气化器在连续工作的情况下，结冰严重，影响气化效率，还需人工在危险状况下去除冰冻。为了将LNG气化达到入网标准和控制雾气的大量产生，企业采用了水浴式气化器等复热方式。但是，这种方式不仅浪费了大量的能源，也增加了企业设备投入的支出。

随着LNG气化技术的不断革新，北京三加亿能源科技有限公司结合自身在LNG领域多年的技术储备，和清华大学以及中国石油大学的技术支持，成功研发了LNG冷能利用系统，可以高效利用LNG中的冷能。北京三加亿的技术生产团队曾深度参与俄罗斯YAMAL 液化天然气项目以及加拿大LNG项目，这两个项目都是近年来世界最大的LNG项目之一。比较适宜在LNG气化站，调峰站使用的技术方案是LNG冷能制冰。在LNG冷能制冰设备投入使用以后，不仅创造了经济效益，解决了传统气化方式导致的大量雾气、冰冻问题，还大量减少了原来用于加热锅炉的经济投入，实现了降本增效的目的。

二、LNG冷能制冰市场分析

随着国民生活质量的提高，电商和物流的快速发展，需要冷链运输和储存的生鲜产品、药品体量不断扩大和增长。同时，越来越多的加工制造业生产过程中需要加入冰块以保证产品质量；大型工业厂房为了营造良好的人工作业环境而采用冰块降温。此外，近些年兴起的冰雪产业如冰雪娱乐城、冰雕展览也需要大量的冰块。权威媒体发布的《我国制冰市场行业现状及发展趋势》显示，目前中国的制冰市场容量约为1200亿元，并且每年以约15%左右的速度在持续增长。

冰块的市场需求如下：

1.冷藏保鲜

渔业捕捞、储存、运输、零售的各环节都需要冰块进行保鲜，对冰的需求量非常大。

农贸市场和商超均需要大量冰块来保存果蔬、鱼肉等农副产品，以保证产品质量。

冷链物流产业需要大量冰块对生鲜产品、医疗药品等进行冷链运输。

2.产品加工过程的降温

食品加工的过程中，加入冰块以调节肉禽等食品的温度、湿度来保证产品质量和口感。

一些工业制成品和化工原料在生产过程中需要降温或低温，需要大量的冰块，比如混凝土降温：混凝土搅拌会产生热量，搅拌场和施工地距离太远，加入冰块可以延长混凝土凝固时间，控制混凝土品质，在水利水电、核电、建筑工程等混凝土需求量大的行业都有广泛应用。

3.环境降温

在不适合安装空调或者空调降温费用过高的环境，在高温时节，需要通过冰块来降温以达到适宜的温度。比如大型工厂，养殖场等。

4.冰雪运动产业

近年来兴起的室内冰雪娱乐城、冰雕展览和刚刚结束的2022北京冬奥会等冰雪项目，既丰富了市民的文化生活，又增加了项目收入。这样的项目更是需要大量的冰块。

三、LNG冷能制冰技术简析

现阶段市场上制冰的主要方式有两种，一种是采用压缩机制冷直接制冰，另一种是通过压缩机制冷与盐水换冷后再用盐水制冰。这两种制冰方式制冰时消耗的电能为每吨冰65 度电左右，这种制冰方式需消耗大量的电力能源，制冰成本较高。

北京三加亿研发的LNG冷能制冰机实现PLC全自动控制，一键制冰。用LNG冷能制冰消耗的电能低于5度/吨，与现阶段社会上采用的电驱动压缩机制冷制冰方式相比，节约了大量的电能，同时不采用氟利昂制冷剂，杜绝对大气层的污染，更为安全环保。

四、LNG应急储备站冷能利用制冰商业模型

以气化量为6000Nm³/h的气化站为例，每天可制冰60吨，投入的制冰设备约240万元。

60吨制冰机运营收入如下：

综上，企业的LNG冷能利用设备投入的第一年即可回收全部设备投入成本，带动2人就业的同时还能为地方财政贡献数百万元的税收。从第二年开始LNG冷能制冰项目将为企业创造数百万的净利润。

五、结论

LNG冷能制冰设备在LNG储备站的应用价值非常高，这体现在经济效益和社会效益两方面。

经济效益：在运营良好的情况下，LNG冷能制冰项目当年投入即可获得收益，投资回报率非常可观。这得益于LNG自身特性和制冰产业的高契合度。同时，因为LNG冷能制冰机可在空温式气化器之前吸收LNG中大量的冷能，因此在秋冬季也无需再持续加热锅炉来气化和除雾，减少了LNG气化时的经济投入。

社会效益：LNG冷能制冰项目将原本浪费的能源充分利用，实现价值，是对能源的节约利用，也是对“碳达峰、碳中和”双碳目标政策做出的实际行动，对节约电能，减少碳排放有很大的贡献。LNG冷能制冰设备在制冰的同时，减少了冷能排入空气，很大程度的缓解了空温式气化器在进行LNG气化作业时导致的大量雾气问题，无需人工去除冰冻，减少人工受伤的风险，减少了冷能对大气环境和交通出行等人居环境的破坏。

因此，我们认为，LNG冷能制冰项目在LNG应急储备站的运营中具有很大的推广价值。