内河LNG加注需求及加注站布局选址
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【摘 要】 为明确水陆域条件是否符合建设液化天然气（LNG）加注站的要求，在我国内河船用LNG加注站发展现状的基础上，分析长江干线、京杭运河、西江航运干线现有船舶结构，对沿线主要省份船用LNG加注需求进行分析预测，并结合单个LNG加注泊位的年加注能力，得出三大内河沿线省份LNG加注码头总体密度布局方案。分析内河LNG动力船舶通航条件、内河船舶LNG加注方式，结合各地港口规划及发展现状，在分析各个候选站址的水陆域条件的基础上，综合得出内河LNG加注站的布局选址建议。
【关键词】 长江干线;京杭运河;西江航运干线;液化天然气（LNG）;布局选址
0 引 言
沿海液化天然气（LNG）接收站在节能减排大背景下不断增加，发展内河LNG动力船舶对防止船舶污染、保护内河水域环境具有十分重要的意义。
在内河布局选址LNG加注站，需要解决以下3个问题：了解内河沿线LNG加注需求、系统分析各地港口规划、水陆域条件是否符合建设LNG加注站的条件。
1 我国内河LNG加注站发展现状
据交通运输部最新统计，截至2017年8月，全国已建成的内河LNG加注码头共计19个，主要分布于长江干线和京杭运河沿线。在这19个LNG加注码头中仅有南京、梧州、上海等地3个加注站已开展加注作业，2016年实际加注LNG约1 100 t。
依据交通运输部海事局现行《液化天然气燃料内河加注趸船法定检验暂行规则》，加注趸船LNG储罐的容积上限为600 m3。因此，现有加注趸船和设计建造中的加注趸船单船容积均为500～600 m3。
2 三大水域主要省份船用LNG加注需求分析
就目前情况来看，LNG动力船舶对长江航运乃至我国内河航运而言还是一个新生事物，推进LNG动力船舶大规模应用尚需时日。
结合沿江省市关于推进LNG动力船舶改造和发展的相关进程，目前长江干线LNG动力船舶数量不多，主要以改装船舶为主;未来，随着相关标准和规范的逐步完善，船舶改造进程加快，新的LNG动力船舶也逐步投放市场，其数量及平均吨位将呈快速增长态势。
2.1 长江干线
2.1.1 船舶保有量
长江干线运输船舶总计11.2万艘、运力总计万t，平均吨位440总吨。船舶类型有客船、干散货船、化学品船、油船、集装箱船、滚装船、驳船、推拖船和其他船型等9类，其中：干散货船约占49%，是长江干线中的第一大船型;滚装船和集装箱船数量均未超过300艘，占有比重均小于1%。
2.1.2 LNG动力船舶数量预測
LNG动力船舶分为改造船舶和新建船舶。从船舶改造的经济性和安全性等方面考虑，适合改造的船舶为300总吨以上、船龄在15年以内的干散货船（不包括采砂船）。
长江干线适合LNG改造的船舶数量为2.47万艘，预计2020年、2025年改用LNG为燃料动力的船舶分别达到2 330艘和艘;随着单燃料船舶发动机、微引燃式双燃料发动机成功研发并予以推广，新建LNG动力船舶数量大增，预测2025年将达到5 650艘：因此，2020年、2025年长江干线LNG动力船舶数量分别为2 330艘和17 920艘。
2.1.3 LNG需求量预测
现有船舶改造后将使用燃料油与LNG的混燃式系统。试点船舶经验表明：LNG的综合替代率为60%～70%（本文取65%），一艘改造船舶的LNG耗气指标为40 t/年;新建LNG动力船舶按照100%使用LNG燃料计算，一艘新建LNG动力船舶的耗气指标为78 t/年。
经预测，2020年、2025年长江干线LNG动力船用气需求分别为8.92万t和83.28万t（见图1）。
2.2 西江航运干线
西江航运干线有内河运输船舶3.6万艘。经预测，2020年、2025年西江航运干线LNG动力船舶用气需求分别为1.88万t和25.76万t（见图2）。
2.3 京杭运河
京杭运河有内河运输船舶8.7万艘。经预测，2020年、2025年京杭运河LNG动力船舶用气需求分别为9.00万t和61.63万t（见图3）。
3 LNG加注站布局方案
3.1 布局原则
内河水系的船舶运力和货物运量会因地区分布不均而有所差异，水上LNG基础设施布局需要与经济社会发展需求，沿江产业、航运发展规划，船舶密度，货流密度相适应，并综合考虑内河航运基础设施条件、综合运输发展水平、LNG动力船舶续航能力等因素，合理安排，统筹规划。主要布局原则如下：
（1）系统规划，分期实施。
（2）以市场需求为导向，符合相关规划。
3.2 布局思路
综合考虑船舶LNG加注需求、主要通航水域通航技术状况、不同水域船舶流量密度、各种加注方式安全要求和应急条件、加注站经济性等多方面因素，集中资源布局，优先在水域条件好、船舶流量大、港口地位突出的地区选址，但应符合港口、城市、环保等相关规划，做到深水深用、浅水浅用。
部分条件优越的LNG加注站点的补液，除考虑远期由沿海接收站装船运抵码头外，还需考虑进江海船的通航要求，因此，港址选择的范围主要集中在具备良好水陆域条件的深水岸线。
选址过程应按照3个阶段完成，具体如下：（1）根据LNG动力船舶用户的需求和发展，确定各省加注站总体规模和数量;（2）充分考虑综合因素，确定选址的初步备选方案;（3）针对备选方案，进行相关的评价和优化。
3.3 规模分析
LNG加注站规模的确定主要考虑各省内河LNG动力船舶用气量、LNG动力船舶的罐体大小、加注站营业时间等因素。
根据《内河液化天然气加注码头设计规范》，单个加注泊位的年设计加注能力按下式计算：
式中：Pt为泊位年设计加注能力;Ty为年可营运天数;A 为泊位有效利用率;td为每昼夜加注时间;tz为一艘船舶的净加注时间;tf为受注船辅助服务业时间;G为平均艘次加注量。
经计算，单个LNG加注泊位的年加注能力约为5.33万m3，合2.4万t。各省按照加注需求，结合单个LNG加注泊位加注能力，计算长江干线LNG加注码头泊位数需求（见表1）。
同理，经计算：西江航运干线2020年LNG加注泊位需求个数为2个，2025年为14个（已建1个）;京杭运河2020年LNG加注泊位需求个数为4个，2025年为18个（已建3个）。
3.4 总体布局方案
根据加注站选址的经济性、安全性原则，综合考虑建站条件、LNG动力船舶用气需求量和分布，以及个体船舶航行习惯，结合各地干线航道网布局、港口作业区布置规划，并考虑各省加注站的规划、建设情况，三大水域加注站规划按以下密度布局。
（1）长江干线。湖南、江西各设置1处加注站点;湖北设置2处加注站点;安徽设置4处加注站点，其中至少1处有接收站;江苏设置2处加注站点，其中1处设有接收站。
（2）西江航运干线。在广东、广西各设置1处加注站点。
（3）京杭运河。在山东、浙江、江苏各设置1处加注站点。
4 选址分析
4.1 内河LNG动力船舶加注LNG燃料的方式
目前，LNG燃料水上加注主要分为船对船、岸站对船、罐车对船等3种加注方式。LNG燃料水上加注方式见图4。
根据内河航运发展实际及我国LNG产业发展相关政策，当前水上加注站建设形式主要推荐岸基式和趸船式。长江干线、西江航运干线洪枯水位落差大，以趸船式加注码头为主、岸基式加注码头为辅;京杭运河河道宽度有限，水位变幅不大，推荐以岸基式加注码头为主。
4.2 通航条件
加注码头的建设规模应与所在河段航道的通航标准、航道等级及船舶尺度和數量相适应，并结合远期需求适当留有发展空间。设计船型尺度应根据受注船的现有船型和未来船型发展趋势，并结合港口现状及规划、主航道的现状及规划等因素，综合分析确定。
由长江航道2020年规划通航条件（见表2）和目前已建或在建的小型LNG动力船主尺寸及通航要求（见表3）可以看出，未来航道的通航条件不会成为发展小型LNG动力船的制约因素。
4.3 选 址
码头选址考虑因素主要有港口规划、水陆域自然条件、集疏运条件、公用配套设施依托条件、地址材料和施工条件等。
三大水域各大港口公共配套设施完备、材料齐全、施工条件较好，因此，在符合港口规划的前提下，水陆域自然条件及集疏运条件是LNG加注站选址的关键控制因素。
以湖南为例，湖南境内枢纽港口分别是长沙港、岳阳港和常德港，其中岳阳港位于长江沿线。通过对岳阳港相关港区总体规划及现状的分析，港区功能规划定位适合LNG加注站建设的有陆城港区和道仁矶港区。陆城港区可利用的岸线在枯水期航道较窄、边滩较宽，后方陆域多为农田和较陡的山丘，水陆域自然条件并不适合LNG加注码头的建设。
目前《湖南省LNG水上加注站总体布局规划》已经编制完成，该规划在长江段布局君山和乌石矶2个加注站点，其中乌石矶加注点规划于道仁矶港区内，基本符合该规划。
长江干线候选站址有武汉新港白浒山港区、黄石港阳新港区、九江港官湖站港区、安庆港长风港区、芜湖港高安圩作业区、马鞍山港郑蒲港区、池州港乌沙港区、南京港仪征港区、扬州港江都港区、镇江港扬中港区，均满足规划，水陆域及集疏运条件较好。
西江航运干线候选站址为东莞港虎门立沙岛（设有接收站和加注站）、京杭运河候选站址为山东省济宁市（设有加注站），建设条件均达到优。
5 结 语
本文在我国内河船用LNG加注站发展现状的基础上，通过对内河三大水域现有船舶结构的分析，对长江干线、京杭运河、西江航运干线沿线主要省份船用LNG加注需求进行分析预测，并结合单个LNG加注泊位的年加注能力，得出三大水域沿线省份LNG加注码头总体密度布局方案。分析内河LNG动力船舶通航条件、LNG加注方式，结合各地港口规划及发展现状，在分析各个候选站址的水陆域条件的基础上，综合得出内河LNG加注站的合理布局选址建议。本文可为国家、相关集团企业在内河LNG加注站的布局选址提供决策支持。
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