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分布式供能的新创举—LNG发电船

作者:燕翔-整理   发布时间:2018年11月09日    浏览量:2118   字体大小:  A+   A- 

随着全球能源互联网的构建理念日益形成共识,以及认真落实《船舶与港口污染防治专项行动实施方案(2015—2020年)》的持续推进,绿色港口技术受到越来越多的关注。而港口船舶废气污染作为严重污染源,必须有一种绿色能源供应方式来替代。在上述背景下,LNG发电船逐步走上商业舞台,并已在德国汉堡港得到了实际应用,正处于一个迅速发展的时期。LNG发电船是一种使用液化天然气作为清洁能源的可移动式独立微电网,在港口使用LNG发电船作为辅助电源,可以大幅降低港口污染排放。

基本情况

发电船,是装有成套发电、输电设备,并且可移动的水上电站。可用于向某一地区或港口供电,是一种清洁能源的供应技术。与传统的陆上发电方案相比,发电船由于建造工程在船厂完成,建造效率高并可有效控制成本,建成投产周期短(陆地发电站建设周期通常在4-5年,而发电船的建设周期一般仅为14个月),而且可以最大限度减少土地占用,无需大量的基础配套设施,审批流程比陆上发电厂要少。因此,发电船可以快速填补地区电力缺口,虽然对于地区电力基础建设来说并非一个彻底的解决方案,但是能够提供一个缓冲的时间,在岛屿和基础设施落后的地区具有比较好的市场前景。

现在全球已建成发电船(队)装机总容量约8000MW,在建船(队)装机总容量约4500MW,使用天然气和重油发电,目前业内对于发电船整体趋势是看好的,美国通用电气公司有一份报告称使用LNG发电成本约为10-15美分/kWh,这比使用燃油发电便宜30-50美分/kWh。瓦锡兰公司也有一份类似的预测,其认为未来五年发电船的复合年化增长率可达5.65%-11.04%。 

发电方式分类

从技术特点上分类,现在已有的发电船的发电方式通常有2种:一是采用高效双燃料发电机组,热效率可以做到45%。其优势在于从待机状态加载至满载可以控制在数分钟以内,同时可以使用多种燃料。二是采用燃气轮机,可以采用简单循环,也可以采用联合循环,采用联合循环整体效率接近55%。采用联合循环时通常需要两个或更多的驳船来容纳所需的设备,例如位于多米尼加共和国普拉塔港的史密斯热电联产/安然工厂就是这方面的典型案例,该工厂的净发电功率为185MWe,由一艘驳船上的76MW GE Frame 7燃气轮机和另一艘驳船上的118MWe蒸汽轮机共同完成发电。

技术优势

与陆上发电项目相比,LNG发电船在为特定地区供电时成本更低、更加快捷。这一方案还将允许使用LNG这种清洁燃料来为现有的老式燃油装置提供动力。使用天然气取代重燃油发电将有助于政府达到减排目标。另外,随着各国加大对可再生能源的投入,LNG发电船可以在可再生能源无法满足需求时充当灵活的替代能源。其显著技术优势如下:

1、制造安装简易,极具竞争力

大多数造船厂和海上施工企业都可以进行发电船的制造和发电设备的安装,发电价格极具竞争力,生产力高,且位于港口,对土地占用最少,有利于项目实施。

2、设计方案多样化,应用地域广

目前已推出了多种设计方案来满足不同的需求。其中一些LNG发电船被有效地升级为FSRU,在液化天然气储存和再气化基础上增加了发电功能。这种“多面手”既可以是新造船,也可以利用现有LNG运输船进行改装。LNG发电船设计的替代方案则利用临近LNG再气化(或者是储存和再气化)装置的独立发电站进行发电。发电驳船吃水量相对较低,设计用于遮蔽海岸线或内河流域,同时使用耐久的船体油气,进行水下检查,不需入坞。船上发电由高压水下电缆输送至陆上电网。

3、技术成熟,高度模块化

一个设计良好的电力驳船,利用成熟的技术,可以实现高度模块化,大量减少现场调试的工作,从而实现更快的交付。LNG发电船设想的船上处理能力可根据需求进行设计,满足从50MW到500-600MW的中等发电水平。模块化建造有助于按照需要部署不同水平的处理能力。

4、低风险资产,便于保值

最常见的是以EPC(工程总承包)模式运行,使用方式包括购买或租赁。发电船是一个低风险的移动资产,一旦购电协议(PPA)终止,发电船可以迅速被运输到另一个地点,从而确保极高的资产价值。

5、易结合其他船舶,灵活方便进出市场

发电船还可以同时为FSRU提供所需电力和用于再气化的热能,LNG浮式储存和再气化装置(FSRU)与发电船相结合,可以灵活方便地进入新兴能源市场。

全球首艘LNG发电船“Hummel”号

 

目前全球发电船数量超过75艘,多数为重质燃油动力,但也有一些为燃气轮机动力,依靠当地气源补给。2015年,Schramm集团的“Hummel”号LNG混合动力驳船在汉堡投入运营,在船舶靠港时为豪华游轮“AIDAsol”号供电。该驳船船长77米,船宽11米,由斯洛伐克一家造船厂建造,建造完成后用了3周时间抵达汉堡,每次使用2个40英尺高的低温罐式作为其LNG燃料来源。“Hummel”号还配备了供热和供电设备,在冬季为到访汉堡的其它船舶供热供电。驳船配备5台卡特彼勒船用燃气发动机,可产生7.5兆瓦的电力。

该发电船在船舶靠泊时为其提供动力,可以减少80%的氮氧化物排放和30%的二氧化碳排放,而且完全没有硫氧化物和烟尘颗粒。船上发动机采用热电联产技术(CHP),发电机组采用LNG燃料,产生的电力接入邮轮的供电网。邮轮靠港后运转所需的电力不需要由船上的柴油机提供,而是使用更环保的LNG燃料。

 LNG发电船新理念新设计

LNG发电船设想的船上处理能力可根据需求进行设计,满足从50MW到500-600MW的中等发电水平。目前已推出了多种设计方案来满足不同的需求。其中一些LNG发电船被有效地升级为FSRU,在液化天然气储存和再气化基础上增加了发电功能。

1、韩国—三星的一体化解决方案

2017年4月,三星重工(SHI)推出了500兆瓦级LNG发电船的一体化解决方案。该船体为三星的SEP-T500GC设计,集成联合循环发电设施、一个基于GTT Mark III薄膜型技术的LNG货物围护系统、一个再气化装置和相关的系泊设备。该船的四个甲板下货舱可储存17.4万立方米的LNG。SEP-T500GC船的两个发电模块、压缩机、轮机舱、再气化装置、电气仪表和上建区都位于主甲板以上。每个发电模块由四个燃气轮机、四个直流蒸汽发生器和一个蒸汽轮机组成。用于代替火炬塔的气体燃烧装置也位于上层建筑。来自货舱的LNG将在并排停泊时使用低温管输送到发电船上。而发电船本身则可以停泊在海上码头结构或水下转塔上,视具体情况而定。像所有LNG发电船,SEP-T500GC的概念是可扩展的,以满足一系列功率输出要求。

2、挪威—浮式电厂设计

2014年秋季,挪威Sevan Marine公司携手西门子提出了建造能够停泊在海上的浮式电厂的概念。Sevan Marine公司将为浮式电厂提供由直径达106米的圆柱形船体构成的基座。庞大的船体将通过链条,被锚定到海床上的三个点。上部结构由多层甲板组成,高出水线约50米。电厂将包含一套联合循环发电装置,这是一种同时配备了燃气轮机和蒸汽轮机的发电装置。电厂的7个LNG储罐可以储存近20万立方米燃料,这足够它以70万千瓦的发电功率运行30天时间。这座电厂还将配备一套再气化装置,用于将LNG转换回气态,以供燃烧。平台和液化天然气储罐由日本造船厂制造。另一方面,西门子将提供两套35万千瓦的发电装置。每套发电装置都将配备5台SGT 800燃气轮机。

3、中国—惠生系列发电船设计认证

2017年1月,位于上海的造船企业惠生海工宣布研发成功一系列装机量从10兆瓦到800兆瓦不等的浮式LNG发电船。与三星的设计类似,惠生海工的W-FSRP系列驳船设计将LNG装载、储存、再气化和发电集成于一体。年底,惠生研发的浮式存储再气化发电船(简称“W-FSRP”)获得法国船级社(BV)颁发的原则性认可证书。该船用LNG作为主要燃料、MDO/HFO作为备用燃料提供50MW电力。此款FSRP属浅水驳船型,可系泊在环境条件适宜的码头、内岸或河岸,LNG或MDO存储量可供运行14天,存储量可根据需要定制。

4、其他新设计方案

2017年4月,英国劳式船级社和现代重工进行了一项评估计划,旨在确保现代重工的驳船式双燃料发电船概念获得AIP原则性认证。该发电船将使用13台HiMSEN双燃料机,装机量高达221MW,并可通过加装升级至400MW。该船无储存或再气化功能。

同年6月,ABS授予日本Chiyoda公司的将LNG运输船改装为LNG发电船概念的AIP认证,改装后的发电船可产生72MW至400MW的电力输出。改装船的优势是进一步缩短项目时间,节约成本。Chiyoda并不是唯一一家探索浮式LNG发电船潜力的日本公司。IHI、三菱重工、三井海洋开发和商船三井都在进行发电驳船的研发工作。

12月,ABS再次向一个LNG发电船概念颁发AIP,该设计由通用电气海事部和中国沪东中华造船厂联合研发,装机量为100兆瓦,应用了GE的燃气轮机联合循环(COGES)技术。每艘发电船将配备三套COGES系统,每个COGES电力链模块将包括1台GE LM2500 +燃气轮机发电机、1台热回收蒸汽发生器和1台蒸汽涡轮发电机。该船配备了两个方位推进器,具有独立动力,无需拖轮协助。

 

 

来源:国际海事信息网