天然氣儲氣調峰與安全應急的有機結合

吳闖

摘 要：天然氣儲氣調峰與安全應急措施對于每個城市的天然氣供氣系統來說都至關重要，因為儲氣調峰方式與安全應急措施關系到供氣系統的安全運行與供氣效率。因此，文章對此從儲氣調峰方式的選擇、應急儲備的模式出發，對于如何將城市天然氣的儲氣調峰與安全應急措施進行有機結合展開了分析與探索。

關鍵詞：天然氣；儲氣調峰；安全應急；結合

中圖分類號：X937；F426.22 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）15-0179-02

隨著我國市場化經濟的發展和城市化進程的加快，城市天然氣輸配管道更多地進入到人們的視野中。天然氣作為新能源為城市的發展注入了新活力，優化了產業格局，并給人們的生活帶來了更多的便利，提高了人們的生活質量。

也正因為這樣，如今我國大中型城市的天然氣需求量逐漸遞增，如何提高供氣的有效率，降低能源浪費成為了重要研究課題。天然氣供氣系統如何實現有效的儲氣調峰已經成為不得不解決的問題，與此同時，合理保障供氣的安全性、提高供氣應急能力也成為當務之重。為了適應城市發展對于大量天然氣的需求，勢必要將儲氣調峰與安全應急措施有機地結合在一起，使其發揮應有的作用。

1 儲氣調峰與安全應急現存的問題

目前，我國大部分建設有天然氣輸配系統的城市都存在一定的儲氣調峰與安全應急問題，主要表現在以下幾方面。

1.1 因為儲氣和調峰方式單一導致的供氣困難

因為我國天然氣資源分布不均、東西兩部分的經濟發展不平衡，使得天然氣供氣也表現出不均衡的情況。我國的天然氣資源集中在西部，但天然氣需求量較大的城市卻都集中在東部，為了保障東部發達大城市的用氣需求，不得不在兩地之間修建了一條超長的天然氣輸送管道。這條天然氣管網途徑許多城市，但為了保障大型城市優先用氣，沿途城市往往不能夠獲得充沛的天然氣輸送量，因而造成了供氣尷尬。而且中小城市缺乏資金投入，在缺少高壓儲氣罐、地下儲氣庫、LNG儲氣設備的情況下，儲存調峰方式勢必會顯得單一，不能夠協調不同季節、不同時段的用氣矛盾，進而導致用氣困難。

1.2 缺少供氣氣源導致的供氣困難

以寶雞市為例，因為寶雞距離靖邊氣田較近，所以用氣比較方便，但因為這一片地區只有靖邊氣田一個氣源，為了保障周邊大城市如北京、西安、天津的用氣量，每當進入供氣高峰期時，寶雞盡管靠氣源最近卻成為了供氣困難戶。再如，洛陽、南京、上海等地的天然氣供應都強烈依賴于西氣東輸的管道，沒有其他氣源供應，或因為缺乏足夠的天然氣儲氣設施，每年到了冬季天然氣需求量激增時，都會面臨用氣困難。

由此可見，合理設置儲氣設備，并發展多元化的調峰方式，實現季節性的應急保障對于大部分城市的發展都極其重要。

2 天然氣的儲氣調峰方式概述

可以利用的儲氣調峰方式有兩種：

①充分利用五種調峰設施來實現合理調峰。

②通過調節不同用戶的用氣量，削弱用氣峰值，保障基本居民用氣量。

2.1 五種調峰設施

2.1.1 地下儲氣庫

地下儲氣庫因為能夠儲存較大體積的天然氣，被視為國家戰略儲備的首選儲氣設施。為了平衡不同季節、不同時期的供氣需求，我們需要將暫時用不到的天然氣儲存起來，不但能滿足用氣高峰時期的用氣需求，更能保障在城市主干道用氣設備發生故障時能夠提供充足的天然氣。

根據不同地區的地質結構，可以適當建設不同類型的地下儲氣庫：在枯竭的油氣田內建造儲氣庫；在含水層修建儲氣庫；在鹽穴內修建儲氣庫；在廢棄礦穴內修建儲氣庫。地下儲氣庫在世界上的使用最為廣泛，其中，利用枯竭的油氣田建造儲氣庫，不但經濟、高效，而且儲氣效果好，能適應多種調峰要求。

在含水層、鹽穴、廢棄礦穴里修建儲氣庫也比較多見，但對地質條件的要求較高，需要結合實際環境來選擇最合適的修建方案。

2.1.2 輸氣管道

對輸氣管道的末段承壓力進行調節，能夠在一定程度上實現儲存天然氣的目的。因為不同的壓力能夠改變輸氣管道中的輸氣量，能夠實現天然氣的釋放與儲存，達到調峰的效果。對于長輸管來說，其末段所具備的儲氣調峰水平是由該管線的起點管道、終點管道的容積以及管線的壓力大小決定的。輸氣管道能夠儲存的天然氣無法與儲氣庫相比，適用于用氣量不高的小城市，能夠解決短期內的調峰問題。

在人口較少、用氣量不高的小城市，通過敷設高壓輸氣管道網絡，就足夠解決天然氣儲備、季節性用氣矛盾的問題，不但能節省資源，還能提高供氣效率。

2.1.3 LNG儲氣設施

LNG即液化天然氣，是天然氣在超低溫環境下急速降溫到-162 ℃形成的。液態天然氣的容積只有氣態的1/600，因而LNG儲氣設備能夠儲存更多的天然氣，具有儲氣率高、應用方便、能耗低的特點，對于提高城市天然氣儲備能力有很大作用。建設LNG設施不受氣源遠近、天然氣容量高低、選址環境的影響，一旦發生故障，維修起來也較為便利，實用性強。LNG儲氣設施需要在低溫、常壓下運行，對于城市日、小時的用氣矛盾能夠做到有效調節，能夠作為應急設施對城市天然氣輸配系統起到維護作用，能保障天然氣的輸送平穩、安全，提高城市天然氣輸配管網的可靠性。

2.1.4 儲氣罐

儲氣罐有兩種，分別是高壓罐與低壓罐。

①低壓罐有濕式罐、干式罐兩種：濕式罐通過水槽內鐘罩與塔節的升降系統來實現對內部天然氣的阻斷與儲存；干式罐有多種類型，例如可隆型、阿曼阿恩型、威金斯型等，主要結構由外筒、外筒活塞、頂板、底板所構成。

②高壓儲氣罐有臥式圓筒形罐、立式圓筒形罐、球罐集中類型，通過調節壓力來實現對天然氣的儲存，也被稱作定容儲罐。儲氣罐能夠適應于調節小時、晝夜間的用氣不均勻問題。高壓圓筒形儲罐相對而言，比球形高壓儲氣罐具有更多優點，占地小、受力好、造價低，目前在世界上應用的較為廣泛。

2.1.5 高壓管束

高壓管束其實是一種管式的高壓儲氣罐，這種管式的儲氣罐采用直徑在DN400～DNl500 mm范圍內的鋼制管道，具備較高的承受壓力。通常采取一組或幾組的設置方案，形成高壓管束群，通過壓縮氣體的體積來實現儲氣功能，增加儲氣量。高壓管束的占地面積較大，但設備方便靈活調度，也具備一定的使用優勢。

2.2 通過調節用氣量來調峰

2.2.1 增加緩沖用戶的數量

對于一些不涉及國計民生的企業，可以將其發展為緩沖用戶，以此來調節城市用氣量。當用氣峰值低時，緩沖用戶正常使用天然氣作為生產能源；當用氣峰值高時，緩沖用戶停止使用天然氣，改用其他燃料作為生產能源，并不影響生產。因此，大力發展城市內的緩沖用戶，能夠實現合理的調峰。

2.2.2 發展天然氣作為常用電器的能源

夏季是用電高峰期，但卻是天然氣用氣低峰期，如果將天然氣作為空調的能源，不但能削弱電能峰值，還能填補天然氣峰值低谷，既節省了電能，又提高了天然氣的利用率。可見，發展天然氣作為常用電器的能源，能夠實現城市天然氣輸配系統與電網系統的調峰功能。

2.2.3 中斷高負荷用戶的供氣，推行峰谷氣價

目前，世界上普遍利用終端高負荷用戶的供氣方案來實現短期調峰。對于天然氣使用負荷超標的大型用戶，應有選擇性地中斷供氣，在天然氣供應緊張時期令其改用其他燃料與能源。對于高負荷用戶還能及時調整用氣價格，限制其用氣量，督促其采用更好的能源使用方案，盡量采用多種能源來實現生產和運作，不要占據太大的天然氣供氣份額。

總之，無論采用哪種方式進行調峰，都需要結合該城市的經濟發展情況、用戶需求，綜合多方面的因素，選擇最具有性價比和適用性的方案，優化調峰方式。

3 安全應急方案與調峰方式的有機結合

當城市天然氣輸配管網發生故障或氣源供應不足時，城市的天然氣應急儲備就要發揮應有的作用，及時補充天然氣用量，避免對居民的生活用氣帶來影響。

在制定安全應急方案時，需要結合當地居民用氣情況、重要用戶的天然氣需求量、地質條件、氣候環境，選擇最優的應急方案，建造最合適的應急儲氣設施。應急儲氣設施的重要作用在于，當氣源或主管道因為不可抗力無法持續供氣時，確保城市內的大部分天然氣用戶能夠正常用氣。這個過程中，應優先滿足重點用戶、居民用氣，中斷超負荷用戶的供氣。

LNG儲氣站能夠適應于大部分城市的安全應急需求，目前在大型城市中使用較為廣泛。因為LNG儲氣方式具有儲氣量大、儲運靈活、經濟實用、機動性高的特點，對于那些不適合修建地下儲氣庫的大型用氣城市尤為合適。但LNG儲氣站也存在自身的一些缺陷，例如設備利用率低、盈利水平低、運行時間短等，有時不能發揮出應有的功能。而且因為LNG儲氣站作為城市安全應急設施存在，平時不經常運行，其裝置和設備隱患隱藏的很深，等到需要使用時卻容易發生故障，導致應急供氣系統無法正常運作。

為了杜絕這個弊端，有必要將城市原有的LNG儲氣設施與調峰系統有機結合在一起，構成天然氣事故應急體系，通過優化配置，合理整合，確立一套既能在平時調峰，又能在關鍵時刻及時解決氣源難題的應急氣源系統。城市需要建設幾個LNG儲氣站，LNG儲氣站又通過那條輸氣管道線影響調峰值，需要結合城市天然氣的需求情況來確定。當應急儲備氣源開始運行，高壓輸氣管道就會把儲氣設備中的天然氣輸送到至分部調壓站，實現補充事故發生地的氣源的目的。

參考文獻：

[1] 劉藝.天然氣儲氣調峰與安全應急的有機結合[J].煤氣與熱力，2011，（8）.

[2] 肖貴福，曹偉武，嚴平.城市天然氣儲存和調峰問題研究[J].大眾科技，2013，（6）.

[3] 黃騰龍，潘振，陳保東，等.天然氣儲氣調峰技術的研究[J].當代化工，2013，（9）.

[4] 鄭言.我國天然氣安全評價與預警系統研究[D].北京：中國地質大學，2013.