城市管道天然氣供應(yīng)中的儲氣與調(diào)峰探討

張 淞 羅德盛

沈陽燃?xì)庥邢薰?/p>

城市管道天然氣供應(yīng)中的儲氣與調(diào)峰探討

張 淞 羅德盛

沈陽燃?xì)庥邢薰?/p>

城市天然氣工程建設(shè)，加速了國民經(jīng)濟發(fā)展，改善了環(huán)境條件，改變了城市能源結(jié)構(gòu)，減少了城市大氣污染，提高了市民健康水平，大量的天然氣進(jìn)入了城市用戶的使用范圍。鑒于天然氣安全、環(huán)保、價廉等特點，天然氣用戶逐漸增加，工業(yè)用戶也開始大量使用天然氣，但是各類天然氣用戶的用氣情況是不均勻的，尤其是用氣量大的工業(yè)用戶，有著相應(yīng)的生產(chǎn)周期，為了滿足燃?xì)庥脷庳?fù)荷的季節(jié)、月、日的不均勻變化，以及適應(yīng)工業(yè)用氣的高峰和低谷的需要，在城市天然氣輸配調(diào)度中必須考慮管道天然氣供應(yīng)中的儲存和調(diào)峰。

城市天然氣；儲存和調(diào)峰；方式

我國天然氣產(chǎn)業(yè)保持快速增長態(tài)勢，天然氣利用領(lǐng)域不斷拓展，深入到城市燃?xì)?、工業(yè)燃料、發(fā)電、化工等各方面。安全平穩(wěn)供氣已成為關(guān)乎國計民生的重大問題。由于城市燃?xì)庥脷獠痪猓居脷獯蠓噬?，部分城市用氣季?jié)性峰谷差巨大，加之目前我國地下儲氣庫建設(shè)相對滯后，調(diào)峰能力不足，冬季供氣緊張局面時有發(fā)生。為了確保天然氣安全平穩(wěn)供應(yīng)，可以借鑒國外天然氣調(diào)峰經(jīng)驗，高度重視儲氣調(diào)峰設(shè)施建設(shè)，統(tǒng)籌考慮地下儲氣庫、LNG接收站、氣田等調(diào)峰方式，優(yōu)化儲氣調(diào)峰設(shè)施布局。

1 輸氣管網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀

為了滿足消費市場的需求和國家能源戰(zhàn)略要求，我國正加快建設(shè)安全可靠的大型輸氣管網(wǎng)。其特點如下：

(1)陸上三大油氣進(jìn)口管道成型。西北方向，建設(shè)了中亞天然氣管道與西氣東輸二線銜接。西南方向，建設(shè)了中緬管道天然氣管道。東北方向，建設(shè)了中俄原油管道。

(2)全國性天然氣管網(wǎng)加速建設(shè)。西氣東輸二線和川氣東送分別于2012年12月30日和2010年8月31日全部建成投產(chǎn)。西氣東輸三線工程于2012年10月16日開工，首次引入社會資本和民營資本參與建設(shè)，預(yù)計2016年投產(chǎn)，可向市場提供300億m3/a天然氣。西氣東輸四線、五線也在積極規(guī)劃中。

(3)區(qū)域性天然氣管網(wǎng)不斷完善。珠三角地區(qū)和中南地區(qū)已形成區(qū)域管網(wǎng)主體框架，川渝地區(qū)和華北地區(qū)已也已形成較完善的區(qū)域性管網(wǎng)。

2 城市管道天然氣供應(yīng)的儲氣工藝

國內(nèi)城市管道在進(jìn)行天然氣供應(yīng)的過程中所采用的儲氣工藝方式有5種，分別是液化天然氣儲氣、高壓管道儲氣、儲氣罐儲氣、地下儲氣庫儲氣以及水合物形式儲氣。其中液化天然氣儲氣通常采用低溫常壓的儲氣方式，具體來說，就是將天然氣冷卻至－162℃后，使之壓縮成液化狀態(tài)。高壓管道儲氣是利用本身需要建設(shè)的各種輸氣管線，在滿足輸氣能力的同時，適當(dāng)增加管徑，這就使其具備了一定的管道儲氣能力。此外，高壓管道儲氣分為城市高壓管道儲氣和長輸管線末段儲氣。高壓管道儲氣充分利用了長輸管線末端壓力較高的特點，并且具有管徑小、承壓高的特點。其中城市高壓管道儲氣是利用敷設(shè)在城市的高壓城市管道進(jìn)行儲氣的。而長輸管線末段儲氣是利用最后一座壓氣站到終點配氣站之間的長輸管線進(jìn)行儲氣的。儲氣罐儲氣是地上儲氣的主要設(shè)備。其是根據(jù)儲氣壓力和儲氣結(jié)構(gòu)來進(jìn)行實際作用的，市面上應(yīng)用的儲氣罐主要被分為兩種：分別是高壓罐和低壓罐。其中高壓罐儲氣有被稱為定容儲氣罐，其主要是通過幾何容積進(jìn)行固定的，它有球形和圓筒形兩種。而低壓罐主要被分為低壓干式罐和低壓濕式罐。其中低壓干式罐主要是由沿外筒上下運動的活塞、圓柱形外筒、底板以及頂板組成的；而濕式罐的結(jié)構(gòu)是在水槽內(nèi)放置鐘罩，鐘罩隨著天然氣的進(jìn)出而升降，并利用水封防止罐內(nèi)天然氣逸出和外面的空氣進(jìn)入罐內(nèi)。

3 各種調(diào)峰方式的選擇

為解決城市燃?xì)廨斉溥^程中的用氣高、低峰，城市然氣供應(yīng)一般由儲氣設(shè)備來解決，特別是對于那些產(chǎn)氣量或供氣量恒定的城市燃?xì)鈿庠?，則需要建設(shè)一定規(guī)模的儲氣設(shè)施用來解決高峰時燃?xì)夤?yīng)不足，而低峰時燃?xì)庥譄o處供應(yīng)的情況，利用儲氣設(shè)施采用低峰時儲氣，高峰時供氣的方法來平衡燃?xì)獾纳a(chǎn)與供應(yīng)的矛盾。

3.1 地下儲氣庫調(diào)峰

天然氣地下儲氣庫以其儲氣壓力高、容量大、成本低等特點，成為季節(jié)調(diào)峰及保障天然氣供氣安全的主要方式和手段，同時，作為天然氣管道輸送系統(tǒng)的重要組成部分，地下儲氣庫可以優(yōu)化天然氣基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)，提升管輸效率。另外，地下儲氣庫也在優(yōu)化氣田生產(chǎn)方面發(fā)揮著重要作用，地下儲氣庫的消峰填谷作用可以使氣田相對平穩(wěn)生產(chǎn)，避免因市場用氣波動造成負(fù)荷因子加大，進(jìn)而影響氣田的開發(fā)效果。除此之外，地下儲氣庫還擁有市場所不能實現(xiàn)的政治價值，即在極端天氣條件下以及供應(yīng)遭到破壞的情況下，供應(yīng)商可以保障持續(xù)供應(yīng)；其次在天然氣市場化程度較高的國家和地區(qū)，地下儲氣庫可以從市場價格的變動中提取價值。

3.2 LNG 接收站調(diào)峰

LNG 接收站在有限的空間內(nèi)天然氣儲存量大，動用周期短，能夠快速應(yīng)對天然氣的供應(yīng)短缺。但其投資大，規(guī)模小，液化/ 氣化成本高，能耗高，且受制于LNG 供應(yīng)源。因此，這種調(diào)峰方式適用于地下儲氣庫儲備不足的沿海地區(qū)輔助調(diào)峰和日、小時調(diào)峰。

3.3 氣田調(diào)峰

調(diào)峰氣田除應(yīng)具有一定的儲量規(guī)模、地層能量充足、具有短期放產(chǎn)的能力以外，其對氣田組分要求比較高，應(yīng)為單一的純天然氣氣藏，同時干線輸氣能力必須能滿足調(diào)峰氣量外輸?shù)囊蟆?/p>

結(jié)束語

綜上所述，對幾種儲氣調(diào)峰方式進(jìn)行比較后得出：高壓管道和儲氣罐具有調(diào)節(jié)靈活、操作簡便的特點，是目前解決城市燃?xì)庑r不均衡性的主要方式。除此之外，每種儲氣工藝都有其自身的優(yōu)勢和劣勢，因而相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)根據(jù)城市天然氣供應(yīng)的實際情況來進(jìn)行合理選擇。筆者通過對國內(nèi)外采用的管道天然氣供應(yīng)儲氣方法進(jìn)行闡述，其目的是為其他城市進(jìn)行天然氣供應(yīng)建設(shè)管理提供借鑒。事實證明，只要根據(jù)城市管道天然氣的儲氣情況來選擇調(diào)峰或均衡的方式，就能夠為城市居民帶來非常大的生活便利。

[1]劉子豪.城市管道天然氣供應(yīng)中的儲氣與調(diào)峰探討[J].技術(shù)與市場，2016，06：92-93.

[2]張嘉東.天然氣調(diào)峰方式工藝研究與工程化設(shè)計[D].華南理工大學(xué)，2013.

[3]王雪.城市高壓管道儲氣能力分析[D].重慶大學(xué)，2014.