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我国天然气调峰方式概述华南理工大学化学与化工学院江世杰【摘要】随着社会经济不断的增长，科学技术不断的提高，城市居民的生活用气量也不断增大，虽然说城市天然气管网的建设在我国的主要城市内已经达到了相当高的标准，但是用气量随时间变化仍然会出现大幅的波动使得用气量不稳并可能造成短暂停气现象。
而从现代化经济技术的手段上来说,选择经济合理的调峰方式是非常必要的，即可以使得停气现象远离我们的生活，更可以稳定波动保持用气的稳定。
【关键词】LNG 高压储罐管道储气地下储气天然气发电调峰ANG NGH【正文】在现今的我国，天然气事业的水平正在稳步发展，随着城市居民的需求提高，天然气事业也需要加快自己的发展脚步从而跟上社会的发展。
新世纪以来，我们的城市输气管道系统逐渐的从单一的条路转变成了网状发展，以前一整个大区共用一条管道的现象可以说是一去不复返了。
但我们的管道线路系统虽然有了飞跃性的发展，但我们仍然不能100％的满足市民的供气要求，可以说在发展中仍然面对很多继续解决的问题。
因此，我们为了在任何情况下都能够不断的满足所有用户所需求的，为了更加有效的减小消费量和供气量之间产生不均衡的矛盾，更加有效的确保供气的安全可靠、连续稳定，就相应的要求我们加强对调峰设施建的高度重视。
一、城市燃气调峰的要求城市一年中不同的月份，每月中不同的日期、每日中不同的小时的供气量都有较大变化。
为满足供气平衡，适应不同时间段用气量的变化，就必须进行调峰。
过去各城市都有一定数量的调度气源和容量足够的储罐解决调峰问题，自成体系。
而天然气的供气则是由上游(气井)、中游(长输管道)及下游(用户)组成的，由于它们分属不同公司，由不同部门管辖，所以天然气的调峰需要整个供气系统统一研究并协调解决。
根据国外天然气供气的经验，季节和月份的不均匀性通常是通过建设地下储气库来解决，平衡日、时的用气不均匀性则通过高压输气管网的末端储气来解决。
地下储气库除在满足季节和月份调峰的同时，当距离城市较近时，也可以用作调峰来平衡日和小时不均匀性。
采用建设LNG调峰工厂解决城市天然气调峰问题的探讨山东省临沂市位于山东省南部，2010年规划城市建设用地168km2，主城区人口145万；远期2020年规划城市建设用地219.6km2，主城区人口约200万。
2006年7月，临沂中燃城市燃气建设发展有限公司(以下简称公司)将西气东输冀宁联络线的天然气引入临沂市后，用气量从2006年的1.3万m3/d，迅速增长为2009年目前的34万m3/d。
随之而来的是天然气的调峰问题。
1 气量平衡计算分析及调峰储气量的确定1.1 各类用户年用气量及气量平衡2010年各区各类用户年用气量和用气比例见表1。
2010年各类用户气量平衡见表2、表3。
表1 2010年各区各类用户年用气量和用气比例表2 2010年气量平衡表注：用气比例为年用气比例。
表3 2020年气量平衡表注：用气比例为年用气比例。
1.2 各类用户小时计算流量根据各类用户计算月平均日用气量和日高峰系数、小时高峰系数计算其高峰小时用气量，见表4。
表41.3 供气规模的确定，见表5。
表51.4 储气规模的确定1.4.1 储气系数的确定采用天然气作气源时，平衡城镇燃气逐月、逐日的用气不均匀性应由供气方统筹调配解决。
按供气方《照付不议天然气买卖与输送合同》气源单位负责用气的季节和月调峰，最大日供气量为合同气量的1.2倍。
平衡城市燃气小时用气不均匀性可利用气源单位长输高压输气干管的储气条件，在允许调度幅度和安排的条件下给予适当解决。
考虑小时调峰的不足部分，根据居民、商业、CNG与工业用气量所占比例，并参照相类城市，确定2010年和2020年储气系数均为8%。
1.4.2 储气量的确定2010年供气规模达到54.8万m3/d，计算月平均日用气量为60.50万m3/d，按8%储气系数计算，需总调峰量为4.8万m3。
2020年供气规模达到109.59万m3/d，计算月平均日用气量为121.23万m3/d，按8%储气系数计算，需总储气量为9.7万m3。
城镇燃气技术规范2018引言城镇燃气是指在城市、城镇内供应民生、工业、商业等用途的天然气或液化石油气。
城镇燃气的供应在现代社会中起到了至关重要的作用，保障了居民的正常生活和工业、商业的发展。
为了确保燃气供应的安全和高效，各国纷纷制定了相应的技术规范。
本文将介绍2018年的城镇燃气技术规范。
一、燃气供应系统设计和安装1.1 燃气供应系统的设计应符合国家相关法规和规范要求，确保安全可靠。
1.2 燃气管网的铺设和布局应满足城市发展规划的要求，合理布置管线和设备，减少能量损失。
1.3 燃气设备和附属设施的安装应按照相关标准进行，确保设备的正常运行和安全使用。
1.4 燃气管道的密封和防腐处理应符合国家标准，确保管道的完整性和不泄漏。
二、燃气储备和调峰2.1 城镇燃气供应系统应建立合理的储气设施，确保燃气的持续供应。
2.2 燃气储备量应满足城市发展和用户需求的要求，合理规划和布局储气设施。
2.3 燃气调峰系统应建立，以应对高峰期和低谷期的燃气需求波动。
2.4 燃气储气设施的安全防护和维护应定期进行，确保设施的正常运行和安全性。
三、燃气质量监测和控制3.1 城镇燃气的质量应符合国家标准，燃气供应企业应建立质量监测和控制机制。
3.2 燃气质量监测应进行定期检测，确保供应的燃气符合标准要求。
3.3 燃气供应企业应建立燃气质量控制记录，确保质量监控的有效性和可追溯性。
3.4 燃气供应企业应配备专业的燃气质量监测人员，并定期进行培训和考核。
四、燃气安全管理4.1 燃气供应企业应建立健全的安全管理体系，包括安全培训、应急预案等。
4.2 燃气设备的维护和检修应按照规范要求进行，避免设备故障引发安全事故。
4.3 燃气管道的定期巡检和维修应建立制度化，并记录巡检和维修情况。
4.4 燃气泄漏和爆炸的应急处置措施应建立和完善，确保灾害事故的及时处理和处置。
五、环境保护和能源节约5.1 燃气供应企业应遵守国家环境保护法律法规，采取减排措施，减少对环境的污染。
天然气管网的气量调度方法分析及应用孙松丙摘㊀要:随着天然气产业蓬勃发展ꎬ天然气管道建设不断加速ꎬ同时国家级天然气主干管网也在不断形成并扩展ꎬ天然气用户数增加迅速ꎬ有必要加强天然气管网的气量调度管理ꎬ创新天然气管网的气量调度方法ꎬ保证天然气管网的安全运行ꎮ文章详细分析了天然气管网的气量调度方法ꎬ并介绍了天然气管网的气量调度方法的相关应用情况ꎮ关键词:天然气ꎻ管网ꎻ气量ꎻ调度方法㊀㊀目前社会对天然气的需求在逐步提高ꎬ新增了很多天然气客户ꎬ随着天然气新用户的增加ꎬ可能会出现在局部地区超出管道设施的设计预期的情况ꎬ同时天然气大用户尤其调峰用户的小时调峰需求增加ꎬ在用户终端用气调峰设施严重不足的情况下ꎬ迅速增加的天然气深度调峰需求用户对既有的天然气管道设施的运营调度提出越来越高的要求和技术挑战ꎬ给天然气管网调度带来一定的挑战ꎬ为此文章详细分析了天然气管网的气量调度方法ꎬ对于提高天然气管网的气量调度水平具有一定的价值ꎮ一㊁天然气管网的气量调度现状现有技术处理天然气管网的气量调度方法ꎬ主要有三种:一是通过在线仿真系统ꎬ进行并行于实际生产数据的实时计算和根据调度方案需要的 向前看 ꎮ但这种方法在实际生产中仅为少量使用ꎬ对生产调度人员的技术要求很高ꎬ且涉及在线大量实时数据的 降噪 处理ꎮ虽然技术方法最好ꎬ但因其使用难度较高ꎬ实际使用效果有限ꎬ甚至会出现用不起来的情况ꎮ二是基于生产调度人员从生产经验获得的 压力－管容变化 数据(系数)ꎬ进行经验化判断ꎬ但在气源和用户发证较大需求改变时无法进行跳跃式判断ꎬ缺乏准确性依据ꎮ三是通过离线的仿真软件进行工况计算ꎬ问题集中在计算的 基线 距离生产状态较远ꎬ以及离线计算工作量过大ꎬ往往难以满足生产实际中多种工况变化的需要ꎮ因为结合生产实际ꎬ不同气源及用气量的边界组合会有成百上千种工况ꎬ导致计算费时费力ꎮ在多气源的情况下ꎬ问题尤其复杂ꎬ只有上述第一㊁三种方法可用ꎮ这些问题均导致生产运行中的调度过于保守ꎬ无法满足用户用气量较大负荷变化的需求ꎬ输气管道运营方也往往因此丧失增大输气量㊁提高收益的机会ꎮ二㊁天然气管网的气量调度方法分析针对目前天然气管网气量调度的技术现状ꎬ可以采用多气源天然气管网的气量均衡调度方法ꎬ其能平衡气源供气能力㊁用户调峰用气需求㊁管网输气能力之间的气量调度关系ꎮ在这种方法中ꎬ包括以下步骤:步骤一是确定管道本身的储气能力ꎬ并做出管输量和储气能力的关系曲线ꎮ步骤二是根据各用户用气计划计算用户的调峰需求量ꎬ根据气源供气特性㊁气源调峰深度及供气计划计算气源的调峰能力ꎮ步骤三是根据气源调峰特性㊁气源调峰深度和管网结构ꎬ获取管网系统储气/调峰能力的量化关系ꎮ步骤四是考虑不同季节㊁电厂运行方式组合因素ꎬ做出管网系统的管输量与调峰能力的关系曲线ꎬ核算市场调峰需求量ꎬ进行生产调度ꎬ气源排布和市场排布ꎮ在步骤一中ꎬ在确定的管网结构下ꎬ根据季节㊁管道属性和用户配置对需要分析的工况分类ꎬ每类工况下选择一个基准工况ꎬ参考气源最高外输压力和用户最低压力需求边界条件计算不同管输量下管道本身的储气能力ꎮ在步骤四中ꎬ不同管网系统管输量和系统调峰能力的关系曲线不同ꎬ该关系曲线展示了管网系统能安全运行的管输量和调峰量匹配区间ꎬ根据该区间判断本管网系统可满足的下游市场需求范围ꎬ进行生产调度ꎬ气源排布和市场排布ꎮ这种天然气管网的气量调度方法的优点是可以结合管网实际运行数据ꎬ在多气源条件下ꎬ量化储气/调峰关系ꎬ为天然气管网计算出管输量与调峰量的关系曲线ꎬ同时可为天然气管网运行企业合理调控管输参数㊁把握气量调度范围㊁控制安全运行风险提供可靠依据ꎮ此外ꎬ该天然气管网的气量调度方法的适用性广泛ꎬ解决了管网运行企业疲于应对用户用气规律变化大㊁技术核算时间周期长㊁难以准确把握仿真计算结果与管道运行安全边际的平衡处理问题ꎬ可实时掌握管道的实际输送能力的变化ꎮ三㊁天然气管网的气量调度方法应用在天然气管网的气量调度方法的实际应用中ꎬ可以画出夏季和冬季的管输量和调峰能力的关系曲线ꎬ不同管网系统管输量和系统调峰能力的关系曲线不同ꎮ针对实际运营的管网ꎬ这种边界曲线的趋势㊁外观会有所不同ꎬ关系曲线可以展示管网系统可以安全运行的管输量和调峰量匹配区间ꎬ根据该区间判断本管网系统可满足的下游市场需求范围ꎬ进行合理的生产调度ꎬ气源排布和市场排布ꎮ采用文章所述的方法在某省管网进行试验ꎬ并对该管网的实际运营工况的合理性和可行性进行评价ꎮ根据本管网的实际情况ꎬ综合考虑气源调峰特性㊁管网结构特性㊁用户调峰需求㊁边界条件等因素ꎬ对常见的多种工况进行评价ꎬ且将评价结果与软件核算结果对比ꎬ具有一致性ꎬ从而验证了本技术的可靠性ꎬ该调度技术可为管道的调度管理决策提供依据ꎮ四㊁结论文章首先介绍了天然气管网的气量调度方法的技术现状ꎬ之后阐述了具体的天然气管网的气量调度方法ꎬ并介绍了气量调度方法的应用优势ꎮ文章所述的天然气管网的气量调度方法具有很强的可靠性与实用性ꎬ可以在实际天然气管网调度中加以推广应用ꎮ参考文献:[１]卢建明ꎬ刘承松ꎬ韩士英.天然气智慧管网调度运行技术的探索与实践[Ｊ].油气田地面工程ꎬ２０１９ꎬ３８(１１):８－１１. [２]方淑芬.燃气管网供气平衡及智能调度系统的应用[Ｊ].上海煤气ꎬ２０１９(５):４５－４７.作者简介:孙松丙ꎬ嘉兴市天然气管网经营有限公司ꎮ４８１。
摘要：运用城市天然气供应的储存与调峰的相关理论，对我国城市天然气储存调峰的主要方
式进行分析与研究，并对比评价各种储气调峰方式的优势和劣势、安全性及经济性等，提出
了城市天然气调峰方式的选取原则。最后，分析了西安市天然气用气现状和调峰方式，并针
对西安城市天然气用气量增加和不均衡性，提出了储气和调峰实施措施的建议。
关键词：城市天然气 储气 调峰方式 评价
天然气正在成为越来越多城市能源消费的主体，在城市天然气供应过程中一个无法回避
的问题是日用气的不均衡性和由于季节气温的变化引起的季节性用气不均衡性，使得城市用
气在每月、每日均会出现用气高峰和低谷，如西安冬夏用气量的峰谷差可达5-8倍。为了解
决城市用气的不均衡性，天然气供应量调峰是满足城市合理供气不可避免的。所以，天然气
调峰方式和技术是城市天然气发展的热点问题，研究人员提出了各种天然气储存和调峰方式
（）。本文将对各种调峰方式的工作原理、安全性和经济性等进行综合分析和评价，从而为城
市天然气供应的储存和调峰的合理选择提供参考。
1. 城市天然气调峰方式及其工作原理
为了有效的促进城市天然气的均衡使用，使燃气用户以够得到足够流量和正常压力的燃
气供给，必须要采取有效的调峰手段促进燃气输配系统的供需平衡。城市天然气调峰储气的
方式主要有：（1）高压储气罐调峰；（2）高压储气管束调峰；（3） 液化天然气调峰；（4） 地
下储气库调峰。研究这些调峰方法的特点及运行规律对选择合理调峰有着指导意义。
1.1 高压储气罐调峰
天然气输配系统常用的调峰方式是建造一些大型高压储气罐，在用气低谷时，把多余的
天然气充入储气球罐储存起来，到用气高峰时，又将其中储存的天然气释放出来以弥补供气
量的不足。高压储气罐一般采用圆筒形和球形两种结构，其中球形储气罐正向大型化的方向
发展，国外出现了直径为47.3 m、容积为5.55 万m3 的大型球罐。常规高压储气球罐工作
流程已应用多年（见图1），如位于西安南郊储备厂的四个储气球罐于2000年11月投入使用。
此结构存在一个问题是：由于储气球罐的压力最多只能降低至出站管网压力，从而导致储存
在储罐内的残余天然气不能够被全部释放出来。为了克服上述问题，姜小敏等【3】提出一种
应用超音速射流器配套高压储气球罐协同进行天然气调峰的新技术，可大大提高储气球罐的
调峰能力，其工作流程如图2所示，其工作原理是：在调峰过程中，首先走常规流程（红色），
待储气球罐压力下降至接近出站管网压力时，使用超音速射流器流程（绿色）。利用长输管线
末端的高压天然气作为动力源，通过超音速射流器产生的引射作用抽吸储气球罐内的低压残
余天然气提升其压力后再输入下游管网。从而使储气球罐的压力降低至低于出站管网压力的
水平，储气球罐利用率得以大大提高。
1.2 管道储气调峰
管道储气有两种方式：管道末端储气和高压管道储气。管道末段是指从最后一个压气站
的出口到城市配气站之间的管段，由于管道末段储气量受到限制，所以该方法一般只能用于
短期调峰。高压管道储气能承受更高的压力，对管内所储存的天然气施以高压，利用气体的
可压缩性使储气量大大增加。高压管道储气形式上分为两种：一是为绕城高压环网进行储气，
通过形成对城市的包围，既可以进行储气，又可以向城市供应天然气，有效地优化供气工程；
另一种是门站内的管束储气，通常由若干组管道组成一定的管束。实际应用过程中，管径、
壁厚、长度可灵活设计。
高压储气管束调峰优势明显，但其占地面积巨大，对于用地紧张的城市而言，是不容忽
视的问题。
2. 几种城市天然气调峰方式对比和选取原则
通过研究上述几种储气调峰的方法，对比各种方法的优缺点、安全性能和适用场合等。
（1）城市储气方式与城市所处的地域、供气能力、城市规模、用户的数量及结构等因素
息息相关，需要综合规划，统筹考虑，因地制宜。如西安供气源主要是陕北气田，同时还与
西气东输管线并网，保证了供气量；而上海，城市规模大，用气量大，但上海区域内无气源，
仅依靠西气东输管道供气，这样就必须在储气方面做充分的考虑。
（2）为解决城市燃气调峰问题，可从供气和用气两方面来考虑。供气方面可采取调整产
气井数、增加气源、调整长输管道运行方案、建立储气库等；用气方面可采取建设储气罐、
建设调峰厂、利用可切换多种燃料的大型工业企业用户作为缓冲用户等。
（3）由于城市用户用气量受多种因素影响变化较大，如城市用气都存在着季节、月、日
的用气的高峰或低谷，为此，必须建立一套行之有效的调度或调度联系体系，以加强气量的
及时调配工作。否则，将有可能影响正常的供气生产。
总之，随着经济的迅猛发展和环保意识的提高，城市天然气用户不断增加，以及城市用
气的不均衡性，使得城市天然气储存与调峰对城市发展至关重要。而城市天然气的储气和调
峰必须结合城市自身情况，合理规划，制定安全可靠的方式，满足城市用气需求。
3、西安市储存和调峰实施方式建议
西安市作为我国西北重要的城市，正在朝着国际化大都市的目标快速发展，城市规模不
断扩大，天然气用户呈阶梯形增长。笔者将对当前西安市天然气储气和调峰方式现状分析的
基础上，提出西安市天然气储气调峰的实施方式建议。
西安南郊储备厂4个10000立方米的球罐于2000年11月交付使用。球罐由法国cmp公
司按照codap-95标准设计并压制球壳板，球罐可抗8度地震标准设计，设计压力1.05mpa。
当时在建时处于城市规划边缘，城市发展没有现在期望的这么大，所以西安市天然气用气、
储气都基本满足要求。但随着城市的发展，西安市用气量户和用气量迅猛增长，据最新的统
计，西安市天然气居民用户已达200万，日最大用气量预计1100万立方米，预计全年的天然
气使用量将突破16亿立方米；西安市的用气季节性用气极不均衡，冬季供暖期用气量占到全
年的60%以上，日均用气是平常的4倍以上。为了满足日益增加的用气量，保证高峰用气安
全，西安秦华天然气公司（西安市居民用气的经销商）在用气高峰前都会对设备进行全面大
修、维护保养。特别是2015年先后完成张家堡、储配厂等6座高中压调压站的扩容建设，使
每小时过气量增加了10万立方米，一天的过气量提高200多万立方米，能满足今年日均增
100万立方米用气量的预测。同时，对8处主要中压管网瓶颈区域进行优化改造，连接了15
处断点，均衡区域供气压力，增强供气可靠性。
总的来说，西安市的天然气气源充足，季节性用气极不均衡。从城市发展角度看，城市
用气的安全和不均衡性是城市天然气当前急需解决的问题，必须尽早规划。为此，笔者在充
分调研和分析的基础上，对西安市天然气用气安全，合理调整用气的不协调性方面，建议从
以下几点采取措施：
第一， 陕北气田在安全的前提下尽可能的提高产量，尽可能的保障西安供气，
同时作为西气东输主干线上的城市，也可通过天然气储备设施，如地下储气库、储气罐
等，将天然气储存起来，用作调峰储备。
第二， 预测城市发展和用户规模，在现有的南郊储备厂的四个高压圆形储罐的
基础上，设计更大的储气罐或高压管道储气设备，提高调峰能力，保证西安市天然气用
气安全。
第三， 积极利用经济杠杆，制定合理价格调整方案，如冬季燃气价格提高，可
借鉴美国的冬季气价为夏季气价的3倍实施；另外，在不影响正常的生产、生活情况下，
通过对季度、月以及日等时间段的峰值进行有效的调节，协调用气的不协调性，使城市天然
气资源得以合理有效的利用，促进城市建设的和谐顺利发展。
