緩解天然氣季節性供需失衡的一攬子構想

孔昭瑞

（長江大學機械工程學院，湖北荊州434023）

緩解天然氣季節性供需失衡的一攬子構想

孔昭瑞

（長江大學機械工程學院，湖北荊州434023）

近年，由于氣溫較往年偏低，致使我國一些城市出現了天然氣供應緊張的現象。導火索是因氣溫低導致了采暖用氣量大增，主要原因則是由于調峰能力不足而造成了天然氣供需之間的季節性失衡。關于天然氣為什么需要調峰，調峰設施的種類、特點及用途，以及影響天然氣供需失衡的因素等，作了較詳細的闡述。在此基礎上提出了緩解天然氣季節性供需失衡的一攬子構想，即實施季差氣價、制定《天然氣儲氣規劃》和大力推進儲氣庫建設，并對構想內容作了進一步的解釋。

天然氣調峰；調峰設施；地下儲氣庫；天然氣儲氣規劃；國家戰略儲氣；季差氣價

近年，由于氣溫較往年偏低，而且冬季來得早去得遲，致使我國一些城市出現了天然氣供應緊張的現象，并被某些媒體形容為“氣荒”。對于造成“氣荒”的原因，媒體已作過不少的調查、分析及評論，概括起來是多種因素疊加的結果。筆者認為，就“氣荒”來說，導火索是因氣溫低導致了采暖用氣量大增，主要原因則是由于調峰能力不足而造成了天然氣供需之間的季節性失衡，再就是一些地方的有關部門對此缺少恰當的應急預案。不過，這次“氣荒”也向我們提出了一個警示，即：有關部門要及早制定切實可行的應急預案，國家的能源部門要統籌規劃天然氣調峰設施的類別與歸屬，各級天然氣供銷企業要根據分工要求加快調峰能力的建設。這樣就可以防患于未然，以避免相同事件的再次發生。

一、天然氣需要調峰的原因

任何商品在其產銷過程中都存在調節供需平衡的問題。這是因為，商品的生產過程是連續的、產量基本上是恒定的，但銷售過程卻有淡季與旺季之分，淡季時商品供大于求，旺季時供不應求，故在產銷鏈條中就必須有一個環節用來調節銷售過程中的上述不均衡現象。這個環節對一般商品來說就是“庫存”，即把淡季時賣不出去的商品儲存起來留待旺季時出售，如此周而復始。對于天然氣，這個環節通稱為“調峰”。天然氣是一種氣態商品，而且是用管道送達終端用戶的，即開即用，一般用戶無法儲存，所以上述不均衡現象尤為突出。為了實現供需平衡及提高運行效率，需要多種形式的調峰，如日調峰、周調峰、季調峰等，而且調峰成本也遠大于煤炭及石油等固態或液態燃料。

二、天然氣調峰設施的種類、特點及用途

天然氣的產銷鏈是由氣田生產、管道運輸、城市管網配氣及獨立用戶專線等環節構成，原則上在每兩個環節之間都需要設置調峰設施。調峰設施可分為兩個大類，即儲氣庫和調峰裝置。此外，多氣源的干線輸氣管網也可以起到一定的調峰作用，尤其適用于短期的應急供氣。

儲氣庫的容量是很大的，一個大型儲氣庫群的儲氣能力可達數億、乃至數十億立方米，故都建于地下，而且是利用適合儲氣條件的地質構造改造而成的。可利用的地質構造，包括枯竭的油氣藏、地下含水層、地下鹽穴和廢棄礦井等。建造地下儲氣庫的難點是，適合儲氣條件的地質構造不是到處都有，建設投資巨大，建設周期長。其主要用途是季調峰和國家戰略儲氣。

調峰裝置泛指地下儲氣庫之外的其他調峰設施，特點是容量相對較小但使用的靈活性較強，有的甚至是可移動的；不過，單位容積的建設成本和運行成本都要更高一些。其中包括，利用輸氣干管或城市管網的壓力變化儲氣，高壓管束儲氣，高、低壓儲氣罐儲氣，LNG（即液化天然氣，下同）方式儲氣和天然氣水合物方式儲氣等。其主要用途是日調峰、周調峰和小范圍內的應急供氣，超大型的低溫LNG儲罐也可用于季調峰和國家戰略儲氣［1］。

三、影響天然氣供需失衡的因素

（一）調峰能力不足

天然氣消費的不均衡性普遍存在于使用天然氣的各個部門，其中最突出的是城市管網。

這是因為，城市管網的主要服務對象是居民生活、公用事業和中小企業用氣，其主要用途是炊事、洗浴及采暖等，而且這些用戶都不具備儲存天然氣的能力。所以，他們的天然氣用量每時、每日、每月都不相同，不但峰谷差極大，而且還具有很強的一致性（即用氣時段很難錯開），故需要很大的調峰能力來進行供需之間的平衡。其中，日調峰是指對每天24小時內用氣量不均衡的調節，就我國的中等以上城市而言，其調峰能力大概在日均需求量的25%～30%之間。周調峰是指對每周7天內用氣量不均衡的調節，就我國的中等以上城市而言，其調峰能力大概在周均需求量的3%～5%之間。季調峰是指對一年中冬季與其余三季之間用氣量不均衡的調節，由于我國各地區的冬季長短和采暖要求不同，所以對調峰能力的要求也就存在很大的差異。一般來說，黃河流域及其以北地區的季調峰能力大概為其年需求量的30%左右，長江流域約為其年需求量的10%左右，華南地區則僅在其年需求量的3%～5%之間，所以去冬的“氣荒”基本上沒有波及到華南的城市。就全國而言，季調峰能力大概應為年需求量的20%左右，在近期，即使冬季時段采取一些壓縮工業和交通用氣等應急舉措，季調峰能力也應大于年需求量的10%。但我國目前的季調峰能力尚不到年需求量的3%，而且又主要集中于京津地區，故在一些城市出現了“氣荒”。由此可見，造成這次“氣荒”的主要原因是調峰能力不足，特別是季調峰能力不足。

（二）用氣政策尚未得到完全落實

國家發改委于2007年就發布了《天然氣利用政策》（以下簡稱《政策》）［2］。國家發布該《政策》的目的，是為了緩解天然氣供需矛盾，優化天然氣利用結構，推進節能減排，保障我國中長期的天然氣供需平衡，促進天然氣的科學利用及有序發展，以利于充分發揮天然氣利用的社會效益、環保效益和經濟效益。其核心是強化對天然氣的需求管理，同時也指出了，天然氣供需雙方應明確彼此在調峰和安全供氣方面所承擔的責任。但由于某些原因，致使這個《政策》尚未能在全國范圍內得到完全落實，從而導致在個別城市中發生了“氣荒”。由此可見，在市場經濟的大環境下一項政策的出臺，還需要輔以切實可行且便于操作的經濟調控手段及相關法規，才能取得事半功倍的效果。

（三）氣價難題

天然氣價格在我國是一個敏感的問題，但由于氣價偏低而導致了需求的無序發展，并影響了天然氣的利用效率，則是一個無可否認的現實。不調價，則上述矛盾難于理順，也不利于《天然氣利用政策》的完全落實；如果調價，幅度小了，弊大于利還不如不調，幅度大了又會帶來一連串的副作用，最直接的危害就是可能再用煤炭來替代天然氣，從而使我國降低污染、改善環境的難度進一步加大。因此，中央政府在氣價調整問題上遲遲難于做出決斷。（國家雖然對氣價作了適當調整，但調價幅度較小，估計對緩解天然氣季節性供需失衡的作用不是很大）。但是，為了讓這種目前較為廉價易得的清潔能源在我國能夠快速、有序地發展，氣價問題又是我們必須面對和破解的一個難題，所以在氣價問題上需要另辟蹊徑。

四、緩解天然氣季節性供需失衡的一攬子構想

（一）實施季差氣價［1，3］

季差氣價與峰谷電價的性質類似，是指冬季氣價與其他三季的氣價有所不同，即冬季氣價高于其他三季的氣價。這是經濟發達國家常用的一種調控天然氣供需平衡的手段，其好處是：一是有效地解決了在調峰和安全供氣方面天然氣供需雙方的分工問題，有利于推動需求方（城市燃氣公司和用氣大戶）建設儲氣設施的積極性和迫切性；二是為供氣方解決了數目巨大的儲氣庫建設資金的籌措問題，有助于其加快儲氣庫的建設；三是可以有效地縮小天然氣需求的季峰谷差，從而減小了冬季出現“氣荒”的概率，并在一定程度上減輕了季調峰建設的壓力。不足之處是，由于冬季氣價上調低收入群體可能再用煤炭來替代天然氣作為取暖和生活燃料，從而增加了污染。解決辦法是對他們實施直接補貼。需要強調的是，因實施季差氣價而使天然氣供應方增加的收入必須專款專用，即：大部分留作他們建設儲氣庫的資金；一部分轉給城市燃氣公司，作為對其建設儲氣設施的支持；一部分用于對低收入群體的補貼；若還有剩余則上繳國家，用作建設國家戰略儲氣庫的基金。

根據我國不同地區冬季氣溫與采暖時段的差別都比較大的具體情況，應采用不同的季差氣價。黃河流域及其以北地區可算作“一類地區”，宜采用較高的季差氣價；長江流域及季調峰量為其年需求量8%以上（含8%）的地區可算作“二類地區”，采用較低的季差氣價；其他季調峰量小于其年需求量8%的地區算作“三類地區”，則采用更低一些的季差氣價；少數民族集中地區如新疆及西藏等，暫不采用季差氣價。

至于季差氣價的氣價差及計算時段，則應由國家的有關部門根據我國的國情并參考國外的經驗，并廣泛聽取各方面的意見后確定。

（二）國家的有關部門應盡快地制定出《天然氣儲氣規劃》

《天然氣儲氣規劃》是保障國家用氣安全及天然氣工業健康、有序、快速發展的一個戰略性規劃，故需要由國家來制定。其內容涉及儲氣庫（含其他儲氣設施）類別的劃分、儲氣量的確定原則、儲氣庫的選址范圍、儲氣庫建設及管理的歸屬及建設資金的籌措等。該《規劃》為全國儲氣設施建設的指導性文件，她對加快我國儲氣設施的建設和保障國家用氣安全，將會起到積極地推動作用。

（三）明確分工，大力推進儲氣設施的建設

儲氣設施（尤其是儲氣庫）的建設是一項選址條件嚴格、建設資金巨大、建造周期長、技術含量高的重大工程項目。因此，首先要明確建設責任的歸屬及建設資金的籌措渠道等，繼之是聘請有資質有經驗的專業設計部門進行勘察、設計，在經過反復的技術與經濟論證并報請主管部門批準后，方可進入建設階段，以免交了不應該交的“學費”。所以，《天然氣儲氣規劃》的制定必須走在儲氣設施建設的前面。

五、對構想內容的進一步解釋

（一）關于季差氣價的分析

關于實施季差氣價的好處與不足，克服不足的辦法，以及季差氣價的分級與用途等，已如上述。這里再著重解釋一下氣價季差的歸屬問題，以及這樣做的好處。筆者建議，氣價季差應歸屬于季調峰儲氣設施的建設與經營者（即輸氣干管的經營者，具體說就是中石油及中石化等下屬的管道運輸公司）。季差氣價可以由城市管網經營者（即燃氣公司）代為收取，但不允許城市管網經營者在向終端用戶收費時再從中加價（因為他們不是季調峰儲氣設施的建設與經營者），不過可以收取少量的服務費。這樣做的好處：一是城市管網經營者或專用支線的所有者從自身的經濟利益出發，就會積極主動地建設一部分儲氣設施，從而把低氣價時用不完的天然氣儲存起來留待高氣價時出售或使用，以合理地賺取氣價的季差或減少高氣價時的開支；二是一些從城市管網買氣用做燃料或原料的中小型工廠，既不具備自建儲氣設施的能力，又不愿意因購買高價氣而增加生產成本，同時迫于環保的壓力也不能用煤炭替代，就只能暫時減產或停產，從而在一定程度上減小了冬季的用氣需求；三是某些城市中冬季用氣量劇增的一個主要原因是燃氣壁掛爐采暖裝置的大量隨意使用，實施季差氣價之后，一些經濟尚不十分寬裕的壁掛爐用戶出于經濟上的考慮，會主動地調低采暖溫度或關閉一些房間的閥門，以節省燃料開支；四是一部分用壓縮天然氣為燃料的出租汽車也會因冬季氣價上調而改燒油料，從而緩解了壓氣站前汽車排長龍的社會壓力。這樣，即使在季調峰能力建設尚未及時跟上的情況下，冬季用氣的供需矛盾也會在較大程度上得到緩解。故筆者認為實施季差氣價是一個值得考慮的應急辦法，同時也可以為全面理順氣價提供時間上的緩沖。

（二）關于《天然氣儲氣規劃》中涉及的具體內容

儲氣設施從功能上劃分，可分為如下4類。

1．戰略儲氣庫

預計到2020年我國天然氣的年進口量將達到1 000～1 200億立方米（其中管道氣進口量約占60%），約占國內需求量的40%左右。在此情況下出于對用氣安全的考慮，國家應建立應急用的戰略儲氣庫。戰略儲氣庫的建設資金應由國家籌措，戰略儲氣的動用權歸中央政府掌握。儲氣能力（可以動用的工作氣量）可按60～90天的進口氣量考慮，如果不把LNG的戰略儲備考慮在內，戰略儲氣庫的儲氣能力建設大概在100～180億立方米之間。庫址宜選在靠近國內進氣首站的附近地區，考慮到優先選擇枯竭油氣藏型地下儲氣庫，故西部庫址可首先考慮克拉瑪依油田，東北庫址可首先考慮大慶油田，南部庫址雖然應首先考慮滇黔桂油田，但如果沒有合適的選點，就只能考慮選在川渝氣田或選擇其他類型的地下儲氣庫了。

因進口LNG有多氣源的特點并可以在國際市場上購買現貨，故其戰略儲備量可按30～60天的進口量考慮。預計2020年我國LNG的年進口量將達到3 500萬噸左右，故儲備能力應在300～600萬噸之間。由于LNG是液態的，常用的大量儲存方式是儲存于超大型的低溫常壓儲罐中。依此考慮，建造50～100座單罐容積為16萬立方米的低溫常壓LNG儲罐就可解決問題。依照儲氣庫的選址原則，庫址可選擇在進口LNG接卸港周邊100km的范圍內，如果按10個接卸港考慮，每個儲備庫建5～10座儲罐就夠了。

2．季調峰氣庫

它的功能是把春夏秋三季用不完的天然氣儲存起來補充冬季供氣量的不足。由上述可知，季調峰氣庫的建設是當務之急，其建設、管理與建設資金的籌措等，應由天然氣的生產方及長輸干管的運營方負責，同時國家在政策和財稅方面應給予足夠的支持與鼓勵。按照2020年我國天然氣的年需求量將達到2 600億立方米考慮，供季調峰用的有效儲氣能力（即工作氣量）最少也要在250億立方米以上，所以，按供應能力計算，中石油集團公司計劃建設224億立方米工作氣量的儲氣庫是合適的。因季調峰氣庫的儲氣能力都很大，故首選地下儲氣庫并以枯竭油氣藏型地下儲氣庫為主。庫址應選擇在長輸干線管網的供應中心地帶及天然氣消費量大的中心城市或地區的長輸干管末端附近，如京津及環渤海地區庫址就選在了大港及華北油田；東北地區可選遼河或吉林油田，中原地區可選中原油田，兩湖地區可考慮江漢油田，西南地區可選川渝氣田，西北地區可選長慶油田等。長江三角洲地帶因合適的枯竭油氣藏型地質構造不多（僅有江蘇油田），故在常州市的金壇建設了地下鹽穴儲氣庫，并準備在安徽省的定遠再建地下鹽穴儲氣庫。至于珠江三角洲地帶，由于其季峰谷差較小，同時進口LNG接收終端又比較多，所以，如果找不到合適的建造地下儲氣庫的地質構造，可在進口LNG接收終端多建幾座LNG大型儲罐用于季調峰。

3．周調峰及日調峰儲氣

它的主要功能是調節城鎮居民及公用事業每日、每周的不同時段用氣的不均衡性，同時也兼顧到中小企業生產用氣需求的波動，故其儲氣設施的建設、管理與建設資金的籌措等，應由城市管網的運營方（即燃氣公司）負責，國家在政策和財稅方面應給予一定的支持與鼓勵，供氣方應在建設資金與技術方面予以幫助。由于周調峰及日調峰儲氣能力的建設規模一般都不是很大，故沒有必要建造地下儲氣庫，而應選擇其他的儲氣設施，如管網儲氣、高壓球罐、低壓儲氣柜及高壓管束等儲氣裝置。調峰需求大的城市也可以根據自身的條件選擇其他的儲氣方式，如儲存天然氣水合物、儲存LNG以及用吸附法或吸收法儲存天然氣等。

4．商業儲氣庫

從商業經營的角度看，它是為了應急或調整運行參數而設的，故其建設、管理與建設資金的籌措等，均應由天然氣的生產方及長輸干管的運營方負責。儲氣能力約為7～30天的供應量。由于我國天然氣長輸干線的全國性管網即將形成，同時又在積極地建設調峰氣庫，所以建設商業儲氣庫并非當務之急。不過，規劃還是要做的。

（三）關于儲氣設施的選擇

1．地下儲氣庫

在所有儲氣設施中地下儲氣庫是可建庫容最大的（一個庫群的容積可達數億乃至上百億立方米），單位容積造價最低的（每立方米庫容的造價僅為1至數元），也是占用地上面積最少的，建造周期約在1～10年之間，所以是建造季調峰氣庫和國家戰略氣庫的首選類型。按照地質結構的不同，地下儲氣庫分為枯竭油氣藏型、鹽穴型、含水層型和廢棄礦坑型四種，枯竭油氣藏型則是其中的首選。這是因為，這種地下儲氣庫是利用枯竭油氣藏改造而成，原有的一部分井口及其他地面設施都可以重復利用，只需增加一些注氣井和壓氣機就可以投入使用了。所以，在地下儲氣庫中它是可建庫容最大、造價最低和建造周期最短的，故油氣蘊藏量較大、開采歷史較久的國家如美國和前蘇聯等，其地下儲氣庫就絕大多數是枯竭油氣藏型的。我國的油氣開采情況與上述國家有許多相似之處，所以枯竭油氣藏型地下儲氣庫也應成為我們的首選。鹽穴型地下儲氣庫，是利用已開采過的或尚未開采的地下鹽礦，采用溶腔法造成地下洞穴來儲存天然氣，溶解出的鹽可加工成食鹽或鹽化工產品。其特點是，造穴的容積可由需求來決定，同時年周轉次數可多達5～6次，這都是枯竭油氣藏型做不到的；不足之處是，造價相對較高（約為油氣藏型的兩倍），且建造周期較長（5～10年）。所以，只有在找不到合適的枯竭油氣藏時才選擇它，我國已建的江蘇金壇氣庫及計劃建造的安徽定遠、湖北應云和江西樟樹氣庫等就屬于這種類型。含水層型地下儲氣庫，是向合適的地下含水層中注入天然氣，并把水擠入四周的巖層孔隙中形成圈閉而成的。其造價和建造周期介于前二者之間，有利之處是地下含水層較易找到，但能夠保證不漏氣卻是個難題。廢棄礦坑雖然容易找到，但由于建造難度過大，故廢棄礦坑型地下儲氣庫極少采用。因此，我國目前應首選前兩種。

2．LNG儲存

由于LNG的體積僅為天然氣的1／600，故可以在容器中儲存大量的天然氣。因此，它不僅可用于日調峰和月調峰，而且在有大量的LNG進口時也可以用為季調峰和國家戰略儲氣的手段。與油氣藏型地下儲氣庫相比，大容積低溫LNG儲罐的建造周期相對較短，但單位天然氣儲存容積的造價卻為它的10倍左右。

3．其他的儲氣設施

除了地下儲氣庫和大容積低溫LNG儲罐之外，其他的儲氣設施包括利用干管末端儲氣、管網儲氣、高壓管束儲氣、高壓球罐和低壓儲氣柜等。這些儲氣設施由于儲存能力較小，單位儲氣容積造價較高，所以僅適用于日調峰及周調峰儲氣。其中，除了低壓儲氣柜的造價更高之外（但已停用的人工煤氣柜可以再利用），其他儲氣設施的造價是差不多的，故燃氣公司和獨立支線用戶可根據自己的具體情況進行選擇。

4．儲氣新技術

除了上述的儲氣方式之外，還有其他的一些儲氣方式，如天然氣水合物儲氣、吸附法或吸收法儲氣及小規模的LNG方式儲氣等。但是，這些儲氣方式的運行都相當于一套小型的化工裝置，運行成本較高，故選用時需要慎重。

總之，儲氣設施的選擇雖然有其一定的規律，但也不是一成不變的，具體用戶可根據自己的具體情況進行選擇，故上述內容僅供參考。但由于任何一種儲氣方式的投資都是很大的，而且運行成本也各不相同，所以決策時一定要慎重、再慎重。

需要說明的是，上述構想只適用于緩解天然氣的季節性供需失衡和調峰，并能在一定程度上提高天然氣的利用效率。但要從根本上解決今后經濟與社會發展中的天然氣供需平衡，則需要依靠國家的《天然氣利用政策》，大力開發國內的常規和非常規天然氣資源，以及引進境外天然氣和LNG了。

［1］徐文淵，蔣長安．天然氣利用手冊［M］．北京：中國石化出版社，2002．

［2］國家發展改革委員會．國家發展改革委關于印發天然氣利用政策的通知［Z］．發改能源［2007］2155號，2007－08－30．

［3］丁國生，梁婧，任永勝，等．建設中國天然氣調峰儲備與應急系統的建議［J］．天然氣工業，2009（5）．

責任編輯 胡號寰 E－mail：huhaohuan2＠126．com

F426．22

A

1673－1395（2011）02－0041－05

2010 -12 06

孔昭瑞（1932－），男，教授，山東濟南人，主要從事石油裝備、能源安全與節能減排研究。