Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Институт природных ресурсов

Направление подготовки (специальность) 131000 "Нефтегазовое дело" профиль "Надежность и долговечность газонефтепроводов и хранилищ"

Кафедра Транспорта и хранения нефти и газа

МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ

Тема работы

"Исследование процессов тепло- и массообмена в хранилище сжиженного природного газа"

Томск - 2015г.

Техническое задание

Исходные данные к работе (наименование объекта исследования или проектирования; производительность или нагрузка; режим работы (непрерывный, периодический, циклический и т.д.); вид сырья или материал изделия; требования к продукту, изделию или процессу; особые требования к особенностям функционирования (эксплуатации) объекта или изделия в плане безопасности эксплуатации, влияния на окружающую среду, энергозатратам; экономический анализ и т.д.).	Хранилища сжиженного природного газа. Вид сырья - сжиженный природный газ (ГОСТ Р 53521-2009, статья 5). Сжиженный природный газ должен изготавливаться в соответствии с требованиями ГОСТ Р 56021-2014
Перечень подлежащих исследованию, проектированию и разработке вопросов (аналитический обзор по литературным источникам с целью выяснения достижений мировой науки техники в рассматриваемой области; постановка задачи исследования, проектирования, конструирования; содержание процедуры исследования, проектирования, конструирования; обсуждение результатов выполненной работы; наименование дополнительных разделов, подлежащих разработке; заключение по работе).	Анализ зарубежного и отечественного опыта создания систем сжиженного природного газа для его адаптации к применению при проектировании и эксплуатации современных хранилищ в России. Апробация метода расчета термодинамического режима резервуара для сжиженного природного газа, позволяющего характеризовать процесс ролловер в хранилище. Выдача рекомендаций по организации оптимальных условий хранения продуктов.
Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)	Карта распределения критерия устойчивости для сжиженного природного газа
Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы (с указанием разделов)
Раздел	Консультант
Введение, заключение, главы № 1 - 3.
"Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение"
"Социальная ответственность"
Названия разделов, которые должны быть написаны на русском и иностранном языках:
Введение, главы 1-5, заключение, список публикаций, список использованных источников - на русском языке.
Приложение А - на английском языке.

Дата выдачи задания на выполнение выпускной квалификационной работы по линейному графику_____________

Задание выдал руководитель:

Должность	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата

Задание принял к исполнению студент:

Группа	ФИО	Подпись	Дата

Реферат

Выпускная квалификационная работа ___ с., 25 рисунков, 17 табл., 48 источников, 1 приложение.

Ключевые слова: тепло - и массообмен, хранилище, сжиженный природный газ, ролловер, изотермический резервуар, коэффициент устойчивости.

Объектом исследования является сжиженный природный газ.

Цель работы - Исследование областей устойчивости локальных параметров сжиженного природного газа при хранении в резервуарах с учетом неизотермичности и эффекта ролловера. Построение карты распределений критерия устойчивости взаимодействующих слоев сжиженного природного газа

В процессе исследования проводился анализ существующих методов расчета ролловера. Математическое моделирование явления ролловера. Приведены мероприятия по охране труда и безопасности строительства, охране окружающей среды, технико-экономическая часть.

В результате исследования явления ролловера установлено, что увеличение внешнего теплового потока сокращает время до начала процесса ролловера. В математическом моделировании ролловера существенную роль играют механизмы конвективного тепло - и массообмена, прямые и перекрестные процессы диффузионного переноса теплоты и массы, которые связаны друг с другом. Данные анализа коэффициента устойчивости (R_s) показывают, что условия хранения существенно зависят от взаимодействующих слоев на границе раздела и имеют пять областей характерных режимов устойчивости.

сжиженный природный газ хранилище

Обозначения и сокращения

СПГ - сжиженный природный газ

ИР - изотермический резервуар

ПГ - природный газ

СХА - смешанный хладагент

АГНКС - автомобильная газонаполнительная компрессорная станция

ГРС - газораспределительная станция

ПТЭ - Правил технической эксплуатации

ПТБ - правил техники безопасности

ПЭУ - Правил устройства электроустановок

Оглавление

• Введение
• Обзор литературы
• Глава 1. литературный обзор
• 1.1 Сжиженный природный газ (СПГ). История развития отрасли
• 1.1.1 Первый этап: до 1973 г. (с момента зарождения промышленности СПГ до начала первого энергетического кризиса)
• 1.1.2 Второй этап: 1973-1979 гг. (между первым и вторым энергетическими кризисами)
• 1.1.3 Третий этап: 1980-1996 гг. (между Вторым энергетическим и Азиатским финансовым кризисами)
• 1.1.4 Четвертый этап: 1997-2008 гг. (между Азиатским финансовым кризисом и глобальным экономическим кризисом 2008 - 2009 гг.)
• 1.2 Современное состояние и тенденции развития мирового производства СПГ
• 1.3 Конкурентные позиции Российской Федерации на мировом рынке СПГ
• 1.4 Перспективы развития производства СПГ в РФ
• 1.4.1 Обзор рынка СПГ в России. Основные российские компании производители СПГ
• 1.5 Развитие технологий производства сжиженного природного газа
• 1.6 Предварительная подготовка газа (предварительная обработка)
• 1.7 Циклы сжижения, используемые для производства сжиженного природного газа
• 1.8 Хранилища Сжиженного природного газа
• 1.8.1 Основные риски эксплуатации стационарных хранилищ СПГ
• 1.8.1.1 Внешние источники опасности
• 1.8.1.2 Внутренние источники опасности
• 1.9 Барьеры безопасности на хранилище СПГ
• 2. Глава эксперементальная часть
• 2.1 Явление ролловера
• 2.2 Математическое моделирование явления ролловера
• Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение
• Глава 4. Финансовый менеджмент. Ресурсоэффективность и ресурсосбережение
• 4.1 Организационно - техническая подготовка к капитальному ремонту
• 4.2 Методы производства работ
• 4.3 Расчетная часть
• 4.4 Калькуляция затрат
• Глава 5. Социальная ответственность при исследовании процессов сжиженного природного газа в хранилище
• 5.1 Профессиональная социальная безопасность в компьютерном помещении
• 5.1.1 Анализ опасных производственных факторов и обоснование мероприятий по их устранению
• 5.1.2 Анализ вредных производственных факторов и обоснование мероприятий по их устранению
• 5.2 Эргономические условия работы на ПЭВМ
• 5.2.1 Требования к помещениям для работы с ПЭВМ
• 5.2.2 Общие требования к организации и оборудованию рабочих мест пользователей ПЭВМ
• 5.2.3 Режим труда и отдыха при работе с ПЭВМ
• Заключение
• Список использованных источников
• Приложения

Введение

В настоящее время сжиженный природный газ (СПГ) играет всё более заметную роль на мировом рынке углеводородов. Рост потребления СПГ обусловлен не только отсутствием или дефицитом собственных энергетических ресурсов в отдельных странах и регионах, но и прежде всего, значительными преимуществами СПГ перед другими энергоносителями. Во-первых, для осуществления поставки сжиженного природного газа нет необходимости строить и обслуживать систему газопроводов, в том числе в труднодоступных районах. Основным преимуществом СПГ является возможность транспортировать его на большие расстояния по морю, осуществлять трансокеанские поставки и реализовывать на рынках с наиболее привлекательными ценами. Это особенно актуально для России, которая стремится укрепить энергетическую безопасность и диверсифицировать экспорт российского газа. Во-вторых, сжиженный природный газ характеризуется более высоким качеством по сравнению с трубопроводным. Это обусловлено тем, что в процессе сжижения происходит очистка газа от вредных примесей и сернистых соединений, поэтому на выходе получается практически чистый газ с высоким содержанием метана. В-третьих, СПГ является наиболее экологически чистым из углеводородных источников электроэнергии.

Сегодня мировой рынок сжиженного природного газа развивается очень быстрыми темпами. Появляются новые экспортёры и импортёры, совершенствуются технологии сжижения газа, применяются наиболее современные инновационные решения и разработки в области транспортировки и хранения СПГ, наращиваются производственные и регазификационные мощности, модернизируется флот танкеров-газовозов.

Неотъемлемой частью высокотехнологичных комплексов по сжижению, выдаче и приему СПГ являются крупногабаритные надземные изотермические резервуары (ИР). Крупногабаритные резервуары СПГ являются хранилищами больших объемов пожаровзрывоопасного продукта, разгерметизация которых с истечением продукта в атмосферу может привести к катастрофическим последствиям. Вместе с тем, нормативная база и практика проектирования, строительства и эксплуатации таких резервуаров в России, практически отсутствуют. В этой ситуации реализуются зарубежные проекты изотермического хранения, не адаптированные к сложным условиям России, что может привести к проблемам с безопасной эксплуатацией резервуаров СПГ.

При содержании СПГ в ИР большое значение имеет тепловой режим резервуаров, который зависит от внешних тепловых потоков. Ввиду этого необходимо рассмотрение такой ситуации, когда происходит стратификация по плотности криогенной жидкости, что может привести к резкому самопроизвольному перемешиванию слоев жидкости с интенсивным парообразованием и нарушением нормальной эксплуатации хранилищ содержащих СПГ. Данное явление за рубежом получило название "ролловер".

Отметим, что за рубежом отрасль СПГ успешно функционирует с середины 60-х годов ХХ столетия [1]. Ввиду этого изучение и анализ существующего опыта, накопленного в других странах, а также развитие научно-теоретических основ расчета процессов, имеющих место при хранении СПГ, является актуальной проблемой в России.

Цель работы:

С учетом изложенного, целью настоящего диссертационного исследования является исследование областей устойчивости локальных параметров сжиженного природного газа при хранении в резервуарах с учетом неизотермичности и эффекта ролловера, а также построение карты распределений критерия устойчивости взаимодействующих слоев сжиженного природного газа

Задачи исследования:

Для достижения поставленной цели в диссертации ставятся и решаются следующие задачи:

1) изучение и анализ зарубежного и отечественного опыта создания систем СПГ для его адаптации к применению при проектировании и эксплуатации современных хранилищ СПГ в России;

2) апробация метода расчета термодинамического режима резервуара для СПГ, позволяющего характеризовать процесс ролловер в хранилище;

3) выдача рекомендаций по организации оптимальных условий хранения продуктов транспортировки СПГ в замкнутых областях (хранилищах).

Научная новизна:

1. На основе анализа негативных факторов эксплуатации резервуаров для хранения сжиженного природного газа идентифицирована и формализована опасность изотермического хранения СПГ: возможность потери устойчивости резервуара при стратификации и переворачивании слоев продукта.

2. Апробирована математическая модель расслоения хранимого продукта при наливе в резервуар жидкой фазы газа, что дает возможность выбрать рациональную схему загрузки СПГ в резервуар для обеспечения технологической безопасности сливоналивных операций.

Обзор литературы

Научными исследованиями по проблемам проектирования и эксплуатации хранилищ СПГ в нашей стране занимались такие ученые как Рачевский Б.С., Сафонов В.С., Иванцов О.М., Двойрис А.Д., Яковлев Е. И, Одишария Г.Э., Поповский Б.В., Майлер А.З., Деш?вых Ю.И. и др.,

За рубежом: Гермелес А., Мидер Д., Хистенд Д., Ши Дж., Бедус К., Мориссон Д., Бэйтс С. [24] и др. Но большинство работ было выполнено в 70-80-е годы прошлого столетия и в них отсутствует комплексный анализ термодинамических режимов резервуаров для СПГ.

В 70-е годы ХХ-го столетия советские ученые вели работу по созданию научно-технической и нормативной базы для объектов хранения и транспорта СПГ, но в дальнейшем по объективным причинам эти работы прекратились.

Явление ролловера в хранилищах СПГ активно изучается зарубежными специалистами уже более 30 лет. Первая физико-математическая модель процесса "ролловера" была предложена М. Чэтерджи и Д. Гайст. Дальнейшая физико-математическая разработка процесса была проведена А. Джермелесом.Ю. Сугавара предложена полуэмпирическая физико-математическая модель процесса "ролловера". Наиболее общей является модель "ролловера", разработанная в США Д. Мидером и Д. Хистенд. Для расчета тепломассопереноса между слоями и общего периода развития "ролловера" может быть использована модель Д. Мидера и Дж. Хистенд, наиболее полно характеризующая основные физические закономерности рассмотренного процесса. Можно ориентироваться на имеющуюся статистику и результаты параметрических исследований процесса "ролловер", выполненных Д. Мидером и А. Джермелесом.

Глава 1. литературный обзор

1.1 Сжиженный природный газ (СПГ). История развития отрасли

1.1.1 Первый этап: до 1973 г. (с момента зарождения промышленности СПГ до начала первого энергетического кризиса)

"Первые шаги". Идея доставки газа впервые была предложена в середине 1950-х гг. при выборе оптимального решения о путях транспортировки газа в Западную Европу из Алжира, где в указанное время были найдены значительные запасы газа. На тот момент технико-экономические расчеты показали, что доставка газа в сжиженном виде в морских танкерах-метановозах в объеме около 10 млрд. м³ на расстояние свыше 1500 км (что соответствует расстоянию от побережья Алжира до юга Великобритании), представлялась экономичнее трубопроводного варианта, требующего строительства сложного перехода через Средиземное море.

В 1964 г. в Алжире, в городе Арзев на побережье Средиземного моря был построен первый завод по сжижению газа (проект "Camel"), предназначенный для поставок в Великобританию СПГ в рамках долгосрочного контракта в объеме до 1,1 млрд. м³ в год. В 1965 г. второй страной, импортирующей алжирский СПГ, стала Франция.

В 1969 г. был пущен второй в мире завод СПГ мощностью 1,9 млрд. м³ в год, расположенный на полуострове Кенай (Аляска). Был организован экспорт СПГ в Японию в рамках контракта с компаниями Japan's Tokyo Gas и Tokyo Electric Power Company (TЕРСО).

В 1970 г. был пущен второй завод СПГ в Африке, в ливийском городе Марса-эль Брега мощностью 3,17 млрд. м³ в год. В рамках подписанных контрактов первые были организованы поставки СПГ в Италию, а впоследствии и в Испанию.

В 1972 г. Бруней, где был построен завод в рамках проекта под названием "Lumut" мощностью 7,87 млрд. м³ в год, стал первым производителем СПГ в Азии. Реализация столь крупного по тем временам проекта была гарантирована подписанием долгосрочных контрактов с покупателями на растущем японском рынке. Старт проекта "Lumut" ознаменовал собой начало нового этапа в развитии промышленности СПГ: в соответствии с принципом экономии на масштабе картину отрасли стали определять крупные индустриальные объекты. Заводы, равные по мощности брунейскому, построенному в 1972 г., в настоящее время также считаются крупными.

Несмотря на то, что в 1972 г. объемы производства и потребления СПГ в мире лишь едва превысили 5 млрд. м³, к концу рассматриваемого этапа было положено начало развитию в территориальной структуре отрасли практически в том виде, в котором она существовала на протяжении последующих трех десятилетий. Производства СПГ были размещены уже в трех регионах: Африке, Юго-Восточной Азии и Северной Америке. Основной объем потребления приходился на рынок Европы (Великобритания, Испания, Италия и Франция), который снабжался СПГ из Африки (Алжира и Ливии). При этом к концу этапа быстро набирала вес Восточная Азия в лице Японии, которая получала СПГ из Брунея и США. Кроме того, незначительными партиями СПГ поставлялся из Алжира в США.

1.1.2 Второй этап: 1973-1979 гг. (между первым и вторым энергетическими кризисами)

"Японский веер". Первый энергетический кризис, произошедший в результате Четвёртой арабо-израильской войны октября 1973 г., выразился в резком сокращении квот на добычу нефти ОПЕК (нефтяное эмбарго) и последующем росте цен с 3 до 12 долл. / баррель.

Первый энергетический кризис оказал позитивное влияние на развитие производства и потребления СПГ в мире. Рост цен на нефть послужил мощным стимулом к переходу потребителей энергоносителей от импорта нефти к импорту газа. Прежде всего, это касается Японии, доля которой в мировом потреблении СПГ за несколько лет после кризиса значительно выросла и превысила 50%.

География отрасли на данном этапе существенно расширилась. В США в 1978 - 1979 гг. на фоне быстрого роста потребления СПГ (к 1979 г. оно достигло пика, превысив 7 млрд. м³) были построены 4 приемных терминала (Эверетт, Коув-Пойнт, Элба-Айленд и Лэйк-Чарлз), которые после увеличения мощностей действуют и в настоящее время. Основную массу СПГ США стали получать из Алжира.

В 1977 г. первый завод СПГ был построен на Ближнем Востоке - в Объединенных Арабских Эмиратах (проект "ADGAS" мощностью 4,4 млрд. м³ в год).

В 1978 г., благодаря запуску проекта "Bontang" на острове Калимантан, производителем СПГ стала Индонезия (начальная мощность завода - 7,2 млрд. м³ в год). Это событие сделало Юго-Восточную Азию крупнейшим регионом - производителем СПГ: в 1979 г. объем производства здесь равнялся практически половине общемирового итога. На втором месте, преимущественно благодаря Алжиру, где в 1978 г. был пущен второй завод в городе Арзев (проект "Bethouia" мощностью 11 млрд. м³ в год), находилась Африка, а вместе на два указанных региона приходилось более 90% мирового производства СПГ.

К 1979 г. при суммарном мировом потреблении СПГ, равном 33,3 млрд. м³ на Восточную Азию (Япония) приходилось 57%, на Европу (4 страны: Великобритания, Испания, Италия и Франция) - 22%, Северную Америку (в тот момент времени - только США) - 21%.

1.1.3 Третий этап: 1980-1996 гг. (между Вторым энергетическим и Азиатским финансовым кризисами)

"Закрепление тандемов". В 1979-1980 гг. мировые цены на нефть снова резко выросли, что было вызвано сокращением добычи в связи с началом войны между Ираком и Ираном. Рост цен остановился на отметке 38 долл. /баррель. Данное событие вошло в историю как, второй энергетический кризис, который, в отличие от первого, оказал негативное воздействие на развитие мировой промышленности СПГ.

Одним из главных проявлений влияния кризиса стал конфликт американских потребителей и алжирской компании Sonatrach по поводу цены на СПГ. Алжирская сторона настаивала на увеличении цены СПГ в связи с ростом цен на нефть, однако доля СПГ в энергопотреблении США была столь мала, что страна смогла легко отказаться практически от всех объемов его поставок, заместив их собственных газом. Это привело к разрыву договоров, выведению из эксплуатации 6 танкеров для перевозки СПГ, 3 из которых были отправлены на лом, и консервации в 1980 г.2 из 4 приемных терминалов. В 1981 г. объемы американского импорта СПГ сократились по сравнению с 1979 г. в 7 раз: до 1 млрд. м³.

Мировой уровень потребления СПГ к 1981 г. сократился не столь значительно: на 1,5 млрд. м³ по сравнению с 1979 г. Компенсирующий эффект оказал постоянный рост спроса на СПГ в Японии. Произошло географическое перераспределение потребления СПГ в мире, вырос уровень его территориальной концентрации. Объем потребления СПГ в Восточной Азии возрос до 22,9 млрд. м3 (доля достигла 74% от общемирового итога), в Европе он несколько сократился - до 6,8 млрд. м3 (доля осталась той же - 22%), доля Северной Америки упала до 3%.

В территориальной структуре производства СПГ происходили похожие процессы. Произошло укрепление роли Юго-Восточной Азии как главного поставщика СПГ в Японию (за счет роста производства в Индонезии). В 1981 г. объем производства СПГ в данном регионе составил 18,8 млрд. м³, а доля в общемировом итоге превысила 61%. При этом сильно упала доля Африки - до 26%, другие производители - США (Аляска) и ОАЭ - незначительно укрепили свои позиции.

Несмотря на сокращение производства СПГ в мире, во время второго энергетического кризиса продолжался процесс ввода в строй новых заводов. В Алжире была открыта новая очередь комплекса в городе Арзев мощностью 11 млрд. м³ в год.

В 1981 г. суммарные объемы установленных мощностей по сжижению газа в мире превысили 50 млрд. м³.

В целом рассматриваемый этап характеризовался неравномерными темпами роста промышленности СПГ. В 1986 г., в результате проводимой США политики "тяжелого" доллара, мировые цены на нефть упали почти вдвое. Дешевая нефть стала сильным конкурентом СПГ, вследствие чего темпы роста его потребления в 1986 г. составили всего 0,6%. Однако в остальные годы промышленность СПГ росла темпами, существенно опережающими рост газовой отрасли и ТЭКа в целом.

В 1983 г. производителем СПГ, благодаря пуску в эксплуатацию комплекса в Бинтулу (остров Борнео) стала Малайзия, в 1989 г. - Австралия (проект "Северо-Западный шельф"). К 1996 г. эти страны вышли, соответственно, на 3-е и 4-е места в мире по мощностям и объему производства СПГ. Количество стран - потребителей СПГ за указанный период также увеличилось. Новыми импортерами стали Бельгия (где в 1982 г. был пущен приемный терминал в городе Зебрюгге), Тайвань (1989 г. - терминал Юн-Ань), Турция (1994 г. - терминал Мармара-Эреглиси). Напротив, Великобритания прекратила импорт СПГ в связи с ростом собственной добычи газа в Северном море.

В целом за период уровень производства и потребления СПГ в мире увеличился более чем втрое и превысил 100 млрд. м³ в 1996 г.

До 1990-х гг. промышленность СПГ нельзя было в полной мере назвать самостоятельной отраслью: она существовала скорее как дополнение большой газовой отрасли. В первой половине 1990-х гг. внимание к СПГ резко возросло в связи с таким фактором, как рост его экономической привлекательности, обусловленный существенным снижением затрат на транспортировку.

Другим фактором послужило ускорение темпов роста спроса на газ в мире в результате снижения цен. В середине 1980-х гг. были предприняты мер по либерализации рынков газа - прежде всего, в США, а также в Великобритании. Они способствовали росту конкуренции, что в свою очередь, привело к снижению цен с 1986 по 1995 гг. на 30-40%.

Так, в 1984-85 гг. средняя цена газа на скважине в США, по данным Управления энергетической информации, составляла 2,5-2,7 долл. /тыс. куб. футов, а в период с 1987 по 1996 гг. - 1,5-1,8 долл. /тыс. куб. футов.

Кроме того, плавное снижение цен на нефть, отмеченное после окончания второго энергетического кризиса, до 15-20 долл. / баррель привело к снижению цены на СПГ в стране - крупнейшем его импортере - Японии. Так, в 1984-1985 гг. средневзвешенная цена японского импорта СПГ, по данным BP, превышала 5 долл. /тыс. куб. футов, а в период с 1987 по 1996 гг. опустилась до 3,2-3,7 долл. /тыс. куб. футов.

Низкие цены стимулировали спрос во всех сферах использования газа, в первую очередь в электроэнергетике, где в то время началось активное внедрение газовых турбин. Развитие краткосрочных контрактов и постепенный уход от традиционной привязки цен на газ к нефти стали причиной их резких

колебаний. Ценовая неустойчивость затормозила вложение инвестиций в развитие газодобычи и строительство транспортной инфраструктуры. В результате с 1996 г. постепенно начал формироваться дефицит газа на североамериканском и восточноазиатском рынках, что в свою очередь, потянуло цены вверх.

Дефицит газа стало возможным покрыть за счет импорта СПГ. Возросшие цены сделали привлекательными проекты новых заводов, и в отрасль потекли инвестиции, обеспечившие мощный рывок в конце 1990-х гг.

1.1.4 Четвертый этап: 1997-2008 гг. (между Азиатским финансовым кризисом и глобальным экономическим кризисом 2008 - 2009 гг.)

"От тандемов к глобальному виду". В июле 1997 г. в странах Юго-Восточной и Восточной Азии разразился кризис, вызванный перегревом экономик азиатских новых индустриальных стран в результате предшествующего чрезвычайно быстрого спекулятивного роста. Для данных экономик в течение 1997-1998 гг. были характерны падение курса национальной валюты, падение фондовых индексов, рост инфляции, увеличение объема корпоративного долга, громкие банкротства корпораций. Финансовый кризис 1997 г. негативно отразился на объемах потребления энергоносителей в странах Азии. Промышленность СПГ продолжила свое развитие, но замедленными темпами. Излишние объемы СПГ, не нашедшие спроса в Японии, Корее и на Тайване, были перенаправлены другим потребителям - в Европу и США.

К 1998 г. сформировалась современная схема организации рынков СПГ, в рамках которой ведущую роль играет рынок Восточной Азии, тогда как Европа и Северная Америка занимают второстепенное положение. Поставки СПГ осуществляются в первую очередь именно в страны Восточной Азии, которые связаны с производителями СПГ долгосрочными контрактами с четко прописанными объемами и формулой цены, привязанной к цене импортируемой в данный регион нефти.

Ни Япония, ни Корея, ни Тайвань не располагают какими-либо другими источниками газа, кроме СПГ. В связи с отсутствием конкуренции со стороны трубопроводного газа, рынок Восточной Азии с точки зрения цены является премиальным по сравнению с Европой и Северной Америкой (как в случае с контрактами, так и со спотовыми сделками).

Уровень потребления СПГ в Восточной Азии определяет, какие объемы достанутся европейским и североамериканским покупателям, имеющим доступ не только к СПГ, но и к трубопроводному газу.

В условиях роста экономики и высокого спроса на энергоносители страны Восточной Азии покупают много СПГ сверх контрактов, поддерживая уровень спотовых и биржевых цен высоким. В условиях кризисного падения спроса и цен они также предлагают более выгодные условия, являясь для производителей приоритетными покупателями. В то же время Европа и Северная Америка, обеспеченные трубопроводным газом, покупают оставшиеся на рынке объемы СПГ, в том числе и перенаправленные объемы, со значительным дисконтом, однако с условием сохранения положительной маржи у производителя.

Описанная схема наглядно показала себя в действии в 2008-2009 гг. - в условиях глубокого глобального экономического кризиса.

Азиатский финансовый кризис 1997 г. замедлил развитие отрасли примерно на год: в 1998 г. потребление СПГ в мире выросло только на 2,6%, тогда как в следующем 1999 г. - уже на 9%.

В рассматриваемом нами периоде вторым на Ближнем Востоке производителем СПГ стал Катар (вначале - "проект Qatargas", затем - проект "Rasgas"). По мере восстановления после финансового кризиса в Азии -

основном рынке сбыта катарского СПГ - за короткий промежуток времени в данной стране было пущено сразу несколько установок по сжижению газа. Новое строительство в Катаре продолжалось в течение всего периода и к 2008 г. суммарная мощность заводов СПГ достигла 46 млрд. м³ в год, что вывело страну на первое место по данному показателю в мире.

Первый завод СПГ в бассейне Атлантики в Западном полушарии начальной мощностью 4,6 млрд. м³ в год был построен в Тринидаде и Тобаго (Atlantic LNG) в апреле 1999 г. Близость нового поставщика, рост спроса на газ и увеличение цен способствовали возвращению интереса к рынку СПГ в США. В 2001 г. был перезапущен терминал Элба-Айленд, а в 2003 г. - Коув-Пойнт, и на них были направлены потоки СПГ из Тринидада и Тобаго.

В октябре 1999 г. в Нигерии на острове Бонни был реализован крупный проект по сжижению газа начальной мощностью 7,2 млрд. м³ в год, в апреле 2000 г. - в Омане, мощностью 9,1 млрд. м³ в год.

В 2006 г. Индонезия перестала быть крупнейшим поставщиком СПГ среди стран, уступив первое место Катару по такому показателю, как объем производства. Пример Индонезии показывает, как по мере развития перерабатывающих отраслей и внутреннего потребления страна снижает объемы вывоза сырья и энергоносителей, в том числе СПГ, перенаправляя их на свой рынок. Данный процесс, очевидно, будет продолжаться и в будущем: уже сейчас рассматриваются варианты транспортировки индонезийского газа к крупнейшему острову Ява - центру экономической жизни страны - посредством строительства газопровода либо приемного терминала СПГ вместо его вывоза за пределы страны.

К концу четвертого этапа мировая промышленность СПГ приобрела значительные масштабы: в 2008 г. объем производства СПГ в мире превысил 226 млрд. м3, то есть за 10 лет он удвоился. Доля СПГ в суммарном мировом потреблении газа достигла 7,4%

В течение рассматриваемого периода активно протекали процессы формирования глобального рынка СПГ. На предыдущих этапах территориальная структура промышленности СПГ характеризовалась наличием стойких тандемов регионов-производителей и регионов-потребителей: Юго-Восточная Азия - Восточная Азия, Северная Африка - Европа, Тринидад и Тобаго - США, сформировавшихся по принципу территориальной близости. Существенным фактором стойкости данной территориальной структуры была относительная дороговизна транспортировки СПГ. Можно выделить четыре фактора, послуживших изменению существовавшей на протяжении десятилетий территориальной структуры промышленности СПГ [2].

1) снижение стоимости транспортировки СПГ;

2) развитие производства СПГ на Ближнем Востоке;

3) развитие спотовой торговли;

4) развитие арбитража в торговле СПГ, то есть возможности осуществления нескольких логически связанных сделок, направленных на извлечение прибыли из разницы в ценах в одно и то же время на разных рынках.

В России же, в Москве, в 1954 году была впервые запущена специальная установка, которая позволяла производить СПГ объемом до 25 тысяч тонн в год. Позже часть полученного жидкого топлива даже применяли в качестве автомобильного топлива. Однако в скором времени были разведаны достаточно большие запасы нефти, и, как следствие, основное внимание энергетического производства было переключено на нефтяную промышленность. В сегодняшнее время в России функционирует пока что только один завод СПГ: "Сахалин-2", мощность которого составляет порядка 10 млн тонн в год. Важно отметить, что российская СПГ-отрасль не останавливается на достигнутом, и уже идет проектирование, строительство новых СПГ-заводов, которые в скором времени будут пущены в эксплуатацию.

1.2 Современное состояние и тенденции развития мирового производства СПГ

Сжиженный природный газ получает всё более широкое распространение и становится одним из важнейших энергоносителей в мире. Это, прежде всего, обусловлено удобством транспортировки СПГ на большие расстояния и хорошими экологическими свойствами. Поэтому в настоящее время производство сжиженного природного газа является одним из перспективных направлений развития современного рынка газа. Большое значение имеет объём запасов газа, которыми обладает страна или регион, уровень развития газовой промышленности и транспортной инфраструктуры.

Сегодня мировой рынок СПГ характеризуется активным ростом производственных мощностей, появлением новых импортёров и экспортёров. Сжиженный природный газ позволяет его производителям диверсифицировать экспортные поставки углеводородов и укрепить собственную энергетическую безопасность. Сегодня число стран, обладающих производственными мощностями, достигло 19 (во Франции, Испании и Бразилии нет собственного СПГ - производства), а их совокупная производительность - около 300 млн. тонн СПГ/год.

В настоящее время Ближневосточный регион занимает первое место в мире и по доказанным запасам природного газа - 80,5 трлн. куб. м, и по поставкам СПГ на мировой рынок (131,4 млрд. куб. м. - в 2012 г). Основным производителем этого вида топлива является Катар, который благодаря запуску очередной технологической линии увеличил производственные мощности до 77 млн. тонн СПГ/год. Тем не менее, наилучшими перспективами дальнейшего развития данного сегмента газового рынка обладает Азиатско-тихоокеанский регион (АТР). Особая роль отводится Австралии, которая является единственной в мире страной, где разработаны и продолжают разрабатываться многочисленные проекты по строительству СПГ - производств. Реализация этих проектов предполагает не только приток большого объёма инвестиций в страну и создание значительного количества рабочих мест, но и может обеспечить лидирующие позиции Австралии по производству СПГ в мире.

Азиатский газовый рынок может стать ведущим рынком, который будет определять важнейшие тенденции развития мировой экономики в будущем.

Рост мировых мощностей по производству сжиженного природного газа определяется двумя основными факторами. Прежде всего, это растущий спрос на СПГ на мировом рынке со стороны отдельных стран и регионов. Вторым важным фактором является быстрое и инновационное развитие технологии по сжижению, транспортировке и хранению сжиженного газа.

Технологии являются самым капиталоёмким звеном в цепочке "производство-потребление СПГ". На базе технологий сжижения природного газа создаются заводы по производству СПГ. От выбора технологии зависит мощность технологических линий, качество их работы и эффективность в тех или иных климатических условиях. Применяемые сегодня в промышленном масштабе технологии сжижения газа характеризуются высокой эффективностью, гибкостью, низкими операционными издержками.

Помимо технологий сжижения природного газа не менее важную роль играют технологии и инновационные разработки в сфере транспортировки и хранения СПГ. Растущий мировой спрос на сжиженный газ стимулирует постоянный рост мощностей, необходимых для его хранения. Страны потребители стремятся увеличить не только количество СПГ - резервуаров, но и их ёмкость. Также уделяется повышенное внимание экологическому аспекту и безопасности этих хранилищ, и, следовательно, развиваются технологии строительства.

Строительство СПГ - резервуаров, как правило, осуществляется в соответствии с двумя международными стандартами - Североамериканским стандартом NFPA 59а (2009 г.), первое официальное издание которого было принято в 1967 г., и Европейским стандартом EN 1473 (2007г.), впервые опубликованным в 1997 г. В мире построено более 330 наземных и подземных резервуаров для хранения СПГ на импортных терминалах общей вместимостью около 35 млн. куб. м. ' Процесс хранения сжиженного газа также является важной составляющей в цепочке "производство-потребление СПГ", поскольку не только даёт возможность использовать такой экологический вид топлива как газ, например, в условиях полного отсутствия его добычи внутри страны или регионе, но и планировать объемы его потребления и применения, поскольку данные хранилища позволяют "накапливать" определённый объём сжиженного газа для его последующей регазификации и использования в холодные периоды или во время повышенного спроса по причине возникающего дефицита других энергоносителей или стихийных бедствий.

Не менее важным звеном цепочки "производство-потребление СПГ" является морская транспортировка сжиженного природного газа. Перевозка этого энергоносителя может осуществляться автомобильным, железнодорожным и водным транспортом. Однако имеющийся опыт транспортировки СПГ показал, что наиболее оптимальным вариантом при перевозке значительных объёмов сжиженного газа на большие расстояния является морская транспортировка. Как правило, производство сжиженного газа располагается в значительном удалении от основных рынков сбыта, и часто морская перевозка оказывается не только удобным способом поставки этого вида топлива, но и единственным возможным вариантом (например, из Тринидад и Тобаго в Европу).

Транспортировка СПГ по морю, от завода по производству сжиженного газа до приёмного терминала в стране-импортёре, осуществляется на специальных танкерах-газовозах. Такие перевозки стали возможны благодаря развитию технических возможностей и использованию криогенных технологий, которые активно внедряются применительно к морским судам газовозам.

Первый в мире экспериментальный газовоз представлял собой переоборудованное судно под названием "Нормарти" ("Normarti"), которое было переименовано в 1957г. в "Метановый Пионер" ("Methane Pioneer"). Этот газовоз доставил первые 5 тыс. куб. м газа с завода около г. Лейк Чарльз, штат Луизина, США, на приёмный терминал на острове Канвей в Великобританию в 1959 г. В тот же период в Великобритании строятся специальные танкеры грузовместимостью 27,4 тыс. куб. м для перевозки сжиженного газа - "Метановая Принцесса" ("Methane Princess") и "Метановый Прогресс" ("Methane Progress"). Это были первые газовозы коммерческого профиля, которые перевозили СПГ из Алжира в Великобританию с 1964 г.

Технические решения и конструкторские разработки продолжали активно развиваться: стали появляться новые танкеры большей вместимости и способные преодолевать длительные расстояния. На сегодняшний день мировой флот действующих газовозов насчитывает 358 единиц.

Сегодня общемировая система транспортировки СПГ является главным связующим звеном между 19-ю странами производителями сжиженного газа (с учётом Анголы с 2013 г.) и 26-ю странами-потребителями. Наиболее загруженными направлениями являются линии из стран АТР (Индонезия, Малайзия, Австралия) и Катара в Японию и Южную Корею, а также из Катара и Алжира в Европу. Объёмы морских перевозок значительны. Отгрузки осуществляются преимущественно по долгосрочным контрактам (до 25 лет), однако с развитием спотового рынка всё чаще стали заключаться и краткосрочные контракты.

Развитие технологий и инновационных решений в сфере строительства и оснащения танкеров-газовозов с целью обеспечения надёжной перевозки сжиженного газа и его безопасного хранения на борту судна тесно взаимосвязаны с разработкой береговых систем хранения СПГ и его последующей регазификацией. Поскольку независимо от того, на каких условиях осуществляется торговля СПГ, в контракте всегда оговаривается не только наличие газовозов как транспортных средств, но и их технические характеристики, обеспечивающие совместимость бортовых систем с оборудованием береговых приёмных терминалов.

Применяемые современные конструкторские решения позволяют повысить надёжность систем хранения СПГ, обеспечивают безопасность его транспортировки на большие расстояния, увеличивая масштабы торговли этим видом топлива и расширяя рынки его сбыта. Благодаря новейшим разработкам совершенствуются технологические линии по производству СПГ, увеличивается их мощность и эффективность в любых климатических и погодных условиях.

1.3 Конкурентные позиции Российской Федерации на мировом рынке СПГ

Страны-импортёры СПГ получают альтернативный источник сырья для развития своей экономики и могут снизить свою зависимость от нефти и других энергоносителей, что способствует укреплению их энергетической безопасности. Также СПГ является наиболее удобной альтернативой углю в рамках программ по сокращению выбросов вредных газов в атмосферу.

Сегодня темпы роста мирового спроса на сжиженный природный газ превышают темпы роста спроса на трубопроводный газ. Если за 2013-2014 гг. объём продаж трубопроводного газа увеличился только на 4%, то продажи СПГ выросли на 10%. Крупнейшими потребителями этого вида топлива в силу ограниченности собственных ресурсов являются Япония и Южная Корея, что делает Азиатско-тихоокеанский регион самым масштабным региональным рынком сжиженного природного газа (70% мирового импорта СПГ). Европейский рынок, где основными потребителями СПГ выступают Испания, Великобритания и Франция, также развивается стремительными темпами. В 2014 г. его доля составила уже 21% мирового импорта СПГ. Учитывая экологический аспект этого энергоносителя, европейские государства демонстрируют повышенный интерес к СПГ.

Отдельно следует выделить газовые рынки Китая и Индии, которые характеризуются слабым развитием инфраструктуры, что на сегодняшний день не позволяет широко использовать СПГ, и достаточно сильным государственным регулированием внутренних цен на газ, что сдерживает развитие этих рынков. Тем не менее, именно рынки Китая и Индия являются одними из наиболее перспективных газовых рынков в мире по причине достаточно высоких темпов экономического роста и существенной потребности в энергоносителях.

Что же касается американского континента, то основным импортёром СПГ являются США, которые, как предполагалось ранее, могли стать крупнейшим потребителем этого вида топлива в мире. Однако развитие добычи сланцевого газа в стране стало тем фактором, который привёл к сокращению спроса на СПГ на мировом рынке со стороны США и отмене ряда проектов по сооружению приёмно-регазификационных терминалов в стране.

В настоящее время существуют прогнозы роста потребления сжиженного газа в США. Во-первых, одним из обоснований является снижение добычи природного газа в Канаде (основного поставщика трубопроводного газа в США) в течение последних нескольких лет (в 2012 - 2013 гг. объёмы добычи снизились до уровня 1995г. - 159,8 млрд. куб. м), что отчасти связано с исчерпанием ресурсов. Во-вторых, в США проводятся активные мероприятия в рамках экологических программ по использованию газа для производства электроэнергии, в том числе строительство электростанций, работающих на газе. Однако в краткосрочной перспективе, по мнению автора, данные прогнозы не оправдаются. Поскольку собственная добыча газа в США позволяет поддерживать относительно низкие цены на газ внутри страны, тогда как цены на сжиженный газ определяются мировым рынком и зависят от стоимости нефти, на данном этапе импорт СПГ в США представляется нецелесообразным.

Эти факторы значительно повлияли на региональную структуру потребления сжиженного природного газа. Многие проекты по производству СПГ разрабатывались на основе прогнозов середины 2000-х годов, которые предполагали значительный спрос на сжиженный газ со стороны США. Реализация проектов по добыче сланцевого газа в США привела к пересмотру всех существующих прогнозов, и производители СПГ стали ориентироваться на другие рынки сбыта - преимущественно быстроразвивающиеся страны АТР и страны Европы.

Просто перенаправить потоки поставок сжиженного природного газа не всегда возможно, поскольку мировое потребление СПГ обусловлено не только потребностями в этом виде топлива и финансовыми возможностями, но и наличием необходимых регазификационных мощностей. Ведь прежде чем доставить сжиженный газ до конечного потребителя, СПГ необходимо регазифицировать, то есть перевести обратно из жидкой формы в газообразную. Именно поэтому количество и мощность регазификационных терминалов стали важными характеристиками мирового рынка сжиженного газа, также определяющими основные направления и динамику его развития.

Сегодня крупнейшими мощностями по регазификации обладают Япония и США, однако наибольший потенциал их развития имеет Европа.

Япония является крупнейшим мировым импортёром СПГ, именно в этой стране существует наибольшее количество приёмных терминалов: 31 действующий терминал общей мощностью 279 млрд. куб. м и 4 терминала находятся на стадии строительства. На территории Японии приёмные терминалы расположены неравномерно. Высокая сейсмоактивность региона и ограниченность земельных ресурсов не позволяют создать как таковую единую газотранспортную систему в Японии. Поэтому некоторые терминалы находятся в отдалении и не связаны с общей газотранспортной инфраструктурой страны, что приводит к неравномерной обеспеченности газом промышленных предприятий и населения Японии. В случае успешной реализации запланированных проектов Япония не только останется лидером в области импорта СПГ и его регазификации, но и улучшит обеспеченность газом населения и промышленности своей страны.

Землетрясение, произошедшее в марте 2011 г., и последовавшее за ним цунами нанесли непоправимый ущерб Японии: погибли люди, разрушены дома, предприятия, дороги, выведены из строя несколько атомных реакторов. В сентябре 2013 г. в Японии был остановлен последний работающий ядерный реактор. Работа остановленных реакторов может быть возобновлена только после того, как японские власти признают их полное соответствие новым стандартам безопасности, которые начали действовать в июле 2013 г. Введенные стандарты безопасности предполагают оснащение всех имеющихся атомных электростанций дублирующими и дополнительными системами энергоснабжения и охлаждения на случай стихийных бедствий.

Южная Корея является вторым крупнейшим мировым импортёром сжиженного газа, но по количеству приёмных терминалов эта страна значительно уступает Японии. В Южной Корее всего четыре действующих терминала (общей мощностью 122 млрд. куб. и два находятся на стадии строительства. Практически все терминалы принадлежат корейской корпорации "КоГаз" ("KoGas").

Несмотря на то, что почти все южнокорейские приёмные терминалы новее японских и их количество значительно меньше. Южная Корея имеет все возможности продолжать расширение действующих терминалов и разрабатывать проекты по строительству новых, пока Японии приходится бороться с последствиями стихийных бедствий и модернизировать изношенные регазификационные мощности. Тем более, после аварии на "Фукусиме" в Японии Южная Корея собирается пересмотреть планы по развитию атомной энергетики и увеличивать потребление СПГ.

На развитие рынка СПГ Китая существенное влияние оказали высокие темпы экономического роста. Для поддержания таких темпов и дальнейшего благоприятного развития китайской экономики требуется большое количество энергоносителей. В этих условиях Китай проявляет особый интерес к СПГ, а строительство и модернизация регазификационных терминалов стали важнейшими направлениями энергетической политики страны. Сегодня в Китае восемь действующих терминалов (общей мощностью 39,7 млрд. куб. м), причём три из них были введены в эксплуатацию в 2013 г., и ещё шесть находятся на стадии строительства.

В течение последующих трёх-пяти лет успешное введение в эксплуатацию новых терминалов позволит увеличить приёмные и регазификационные мощности Китая на 22,5 млрд. куб. м/год с перспективой удвоения этого показателя. Кроме того, расширение мощностей действующих в Китае терминалов позволит увеличить регазификацию газа в 2,5 раза до 111 млрд. куб. м/год. В результате в ближайшее десятилетие совокупные мощности терминалов могут составить около 170 млрд. куб. м газа/год. Китай будет способен не только обогнать Южную Корею, но и стать конкурентом Японии на мировом рынке сжиженного газа.

Исторически в США спрос на газ всегда превышал предложение: разница покрывалась импортом трубопроводного газа из Канады и поставками СПГ. С появлением и развитием добычи сланцевого газа потребление СПГ сократилось, многие действующие терминалы оказались недозагруженными, а проекты по строительству новых терминалов отложены или отменены.

Первые терминалы стали появляться в США ещё в конце 1970-х годов. Тогда были построены "Эверетт" ("Everett"), "Ков Пойнт" ("Cove Point"), "Эльба Айленд" ("Elba Island") и "Лейк Чарльз" ("Lake Charles") для приёма импортных поставок алжирского СПГ. Однако через два-три года после успешного запуска терминалы "Ков Пойнт" и "Эльба Айленд" закрываются, прежде всего, из-за возникших разногласий в ценовой политике с Алжиром и, как следствия, сокращения импорта сжиженного газа. И только при введении в эксплуатацию завода по производству СПГ на острове Тринидад и Тобаго в 1999г. и принимая во внимание растущие потребности США в газе, в начале 2000-х годов Федеральная комиссия по регулированию электроэнергетики (Federal Energy Regulatory Commission (FERC)) дала разрешение возобновить приём импортируемого сжиженного газа на двух законсервированных терминалах.

Сегодня в США построено двенадцать приёмно-регазификационных терминалов (общей мощностью 196 млрд. куб. м газа/год) и ещё восемь проектов (общей мощностью 102 млрд. куб. м газа/год) находятся на стадии разработки, проектирования или подготовки к строительству. Учитывая такие проектные возможности, США имеют возможности превратиться в одного из крупнейших мировых потребителей сжиженного природного газа. Однако на настоящий момент неизвестно, насколько успешно и какие именно проекты по строительству регазификационных терминалов всё-таки будут реализованы в ближайшем будущем, и самое главное, будет ли нужен такой объём сжиженного газа США для обеспечения потребностей общества и развития своей экономики.