项目建设向模块化趋势发展
思瀚产业研究院    2024-09-26

随着全球经济的进步和科技的高速发展，很多先进的理念及技术都被广泛应用到制造业，特别是伴随着信息技术以及现代化生产方式的发展和进步，现代制造业越来越向知识密集型、设备及信息密集型方向转变，从而推动项目建设模块化的发展。

模块化的项目建设方式在制造过程及项目实际投产上具有诸多优势，使得越来越多行业的项目建设向模块化趋势发展。

1、模块化制造的优势

（1）符合国际化分工产业格局，平衡全球生产资源

将大型的、复杂的装置通过设计拆解为数个工业模块或将多个相关工艺流程中的设备及管路集成至单个大型模块，在工厂预制、预组装代替传统工程建造模式在项目现场施工的工作模式，使得项目的主要建设过程能够从施工现场转移至异地工厂，能够发挥劳动力的成本优势，在国际化分工产业格局下，我国将成为全球最主要的工业模块生产基地。

（2）避免恶劣的施工环境

石油天然气开采、矿业等行业，对于大型装置模块化有着较高需求，主要原因为其项目建设地多为人际罕至的地区且自然环境条件恶劣，不适合大规模现场施工作业，大大提高了项目建设的难度、周期和成本。而采用模块化制造方式，可以把大型开采及生产装置设计拆解成各种具有功能的中小型模块，异地制造完成后运输至现场进行简单安装即可生产，有效地避免了恶劣的施工环境。

（3）成本及质量控制、安全生产、环保

模块化制造能够在更优良的厂区生产环境中实施集中生产，工作内容相对固定明确，可以提高大型装置的制造质量；同时，不同模块之间可以同步制造，从而可以压缩项目建设周期，以更好地对在建项目进行成本控制。

以中国石油承建的新疆独山子石化分公司 8 台 15 万吨乙烯裂解炉为例，相比现场安装模式，模块化在几乎各个环节均大幅提升效率，并节省了人员和场地设施成本，平均单台裂解炉建造施工成本减少约 260 万元。

模块化制造的模式，能够避免现场建设过程中交叉施工的现象，并通过先进的仪器和技术手段完成大型装置的检测，大幅提高项目建设的安全生产系数。在传统现场施工建设过程中，需要对噪声、振动、废水、废气和固体废弃物进行全面控制，尽量减少这些污染物的排放造成的影响，模块化制造的模式能够有效地降低施工现场环境污染。

2、大型装置模块化的优势

通过模块化方式制造的大型装置具有方便拆卸的特点，在生产线升级改造、检维修、回收利用等方面具有诸多优势。

（1）生产线升级改造

模块化为工业企业提供了许多可能性，可以同搭积木般将不同功能的工业模块组装成新的生产装置。在项目建设初期，工业企业可以根据当时的市场需求及资金情况，采用产能较小的生产装置；后续随着市场需求不断增加或工艺路线的革新，企业能够将生产装置进行快速拆卸并扩建，同时将技术领先的工艺设备集成到现有流程生产装置中，用于替换或新增的工业模块可以提前进行设计和制造，从而大幅降低扩产或技改所需的停工时间。

（2）生产线检维修

通常工业企业对整条生产线停工检修需要耗费大量时间及成本，而通过模块化方式建设的生产线，可以在连续生产的情况下，通过不断拆卸单个模块化装置实现整条生产线的检修工作。

（3）生产线回收利用

生产线上各个模块相互独立、拆分便捷，可以实现循环利用，有效降低成本。

3、各个行业的模块化发展趋势

（1）化工行业的模块化发展趋势

化工行业的固定资产投资较大，目前已受到广泛认可及推广，大型化工工程逐步采用模块化方式进行建造。化工装置的模块化技术能够将化学品生产中酯化、羰化、精馏等各项化学反应所需的工艺设备预制为各类工艺模块，并根据生产的不同需求，对模块进行相应的选择，将各类模块通过标准接口按照工艺流程相连接，实现单体模块制造到大型装置的集成。

因而，越来越多的化工项目选择模块化制造方式进行建设，模块化制造已成为化工工程项目建设的主要方式之一。2018 年，巴斯夫委托利柏特制造的全新世界级抗氧化剂年产能 42,000 吨装置在上海漕泾基地正式竣工，标志着巴斯夫全球首套模块化化工装置落地，该项目整套装置被分为了 10 个模块独立制造，模块预制完成后仅 5 天即在施工现场完成整套装置拼装，并对施工现场的噪声、废气和固体废弃物全面控制。

在化工领域，随着模块化制造用时短、施工效率与质量可控性更好、施工安全性更高等的优势凸显。选择模块化制造方式进行项目建设的需求日益迫切，模块化制造已逐步成为化工工程项目建设的主要方式。

（2）油气能源行业模块化发展情况

国际上大型油气能源开发公司不断投资建设天然气液化工厂、输气管网等设施以加大对天然气这一清洁能源的战略投资。随着液化天然气的需求和投资的增长，模块化技术凭借高效、环保、定制化的特点也逐步应用于液化天然气相关大型装置中，采用模块化技术建设大型天然气液化工厂，可以有效地降低投资成本和缩短建设周期，同时可预留升级改造的空间，因此工业模块在液化天然气相关建设领域具有广阔的市场空间。

2015 年，由起源能源公司、美国康菲国际石油公司及中国石油化工股份有限公司共同投资230亿澳元于澳大利亚昆士兰州的柯蒂斯岛建设 Australia PacificLNG 天然气项目，该项目主体建设工程由 260 个大型模块从澳大利亚本土之外的模块化工厂运送到岛上后拼装而成；2017 年，由俄罗斯诺瓦泰克公司、中国石油、丝路基金、法国道达尔公司合作开发完成的亚马尔项目是全球在北极地区开展的最大型液化天然气工程，工艺复杂，该项目通过模块化制造克服了人力和技术资源不足、缺乏基础设施依托以及自然条件恶劣等诸多不利因素。

2019 年，继亚马尔项目之后，俄罗斯诺瓦泰克公司启动了北极 LNG2 项目的建设，该项目仍沿用模块化的建造方式。FPSO 是海洋油气开发的主要开发方式，是海洋钻井的后道工序，FPSO 的主要生产功能依赖上部模块实现，上部模块的建造成本也在整个 FPSO 中占更大比例。通过不同的功能模块，以及一系列复杂的工艺流程实现原油开采、处理、储存、外输的功能。FLNG 是集海上天然气的液化、储存、装卸和外运为一体的新型 FPSO 装置。

早期建造 FPSO 基本上都是在船体结构建成后，在甲板上安装各种生产设备、主电站和热站等，建造一艘 FPSO 通常需要 20 个月或更长时间。目前，FPSO 建造已开始采用了模块化生产工艺，船体结构和上部设施可以同时施工建造，使得 FPSO 建造周期可缩短至 10-14 个月。采用模块化建造工艺可以针对不同油田开发要求，提出模块化设计方案，统一 FPSO 船体、组块、生活模块以及其他系统建造标准和设计方案，有助于降低 FPSO 在设计阶段和建造阶段的成本，提高建造效率和投产效率。

（3）核电工程行业模块化发展情况

随着工业能力和基建能力的提升，模块化建造技术被广泛应用于造船、路桥、海洋、石化和民用建筑等领域，优越性得到了充分验证，取得了长足进步，模块的体积、重量、系统集成度均达到了相当高的水平，为核电建设中模块化建造技术的应用提供了丰富的参考借鉴。核电厂模块化建造技术可以追溯到 20 世纪 80 年代初期，美国 Bechtel 公司将核潜艇模块化建造的成功经验应用于核电工程建造并进行了大量的基础研究。

Bechtel 公司与日本的日立公司一起推进了核电工程模块化技术的应用研究和项目实施试验，将一台核电机组建造工期由 80 年代的 62 个月降低到 48 个月（从浇筑第一罐混凝土到商运）。美国西屋公司将模块化的设计理念系统应用在AP1000 研发中，真正从设计源头就明确了模块化设计、工厂化预制、现场组装的建造总体思路，实现了规模化、批量化的模块化建造技术在依托项目的实施应用。

在核工程领域，以全球首批四台 AP1000 机组为依托开展了大量的模块化应用，我国自主三代核电技术“国和一号”“华龙一号”建设中各参建单位也陆续开展了大量的模块化研究和应用，并形成了《NB/T 20501—2018，核电厂结构模块制造及验收技术规程》等 14 项标准。模块化建造相对于传统工程建设模式有其明显的优势，模块化建造技术大幅减少了现场的资源投入密度，优化了建造周期，实现了核电项目的安全、经济、质量的全面提升。

（4）其他下游行业模块化发展情况

德勤在《2019 年趋势追踪推动未来矿业转型的十大要项》指出矿产开发未来将持续建构在物联网基础上进行智能化转型。全球矿山已逐步由浅层开采向深层开采，为适应更复杂的工作场所和高危险性，矿山开采设备将用规范化后的功能模块以远程制作、现场拼接的方式来实现自动化和智能化。

水处理行业发展至今，除了对出水水质的要求越来越高以外，对占地面积，施工周期的要求也不断提高。传统钢混的建设方式存在施工周期长、占地面积大，建设成本高、建设污染等问题，已经越来越难以满足需要。模块化设计和制造可以极大地缩短水处理项目的建设周期、减少占地面积、降低运维成本，水处理装备模块化将成为水处理行业建设的主流趋势。

采用模块化设施生产方式，可以将大型设备设计拆分成各种具有独立功能的中小型模块，异地建造完成后运输至当地安装即可投入使用。

此外，由于模块设施功能独立、拆分简便，还可循环利用，能有效降低成本，未来，多领域的大型装置及生产基地将逐步向模块化、大型化与标准化、成套化、机电液一体化转变。

综上，随着石油化工、油气能源、核电工程等领域模块化发展的应用趋势的深入，下游行业对工业模块及工程服务的需求也将不断提升，下游市场具有广阔的发展空间

更多行业研究分析请参考思瀚产业研究院官网，同时思瀚产业研究院亦提供行研报告、可研报告、产业规划、园区规划、商业计划书、专项调研、建筑设计、境外投资报告等相关咨询服务方案。