城市管道天然氣供應中的儲氣與調峰探討

張 淞 羅德盛

沈陽燃氣有限公司

城市管道天然氣供應中的儲氣與調峰探討

張 淞 羅德盛

沈陽燃氣有限公司

城市天然氣工程建設，加速了國民經濟發展，改善了環境條件，改變了城市能源結構，減少了城市大氣污染，提高了市民健康水平，大量的天然氣進入了城市用戶的使用范圍。鑒于天然氣安全、環保、價廉等特點，天然氣用戶逐漸增加，工業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用戶，有著相應的生產周期，為了滿足燃氣用氣負荷的季節、月、日的不均勻變化，以及適應工業用氣的高峰和低谷的需要，在城市天然氣輸配調度中必須考慮管道天然氣供應中的儲存和調峰。

城市天然氣；儲存和調峰；方式

我國天然氣產業保持快速增長態勢，天然氣利用領域不斷拓展，深入到城市燃氣、工業燃料、發電、化工等各方面。安全平穩供氣已成為關乎國計民生的重大問題。由于城市燃氣用氣不均衡，冬季用氣大幅攀升，部分城市用氣季節性峰谷差巨大，加之目前我國地下儲氣庫建設相對滯后，調峰能力不足，冬季供氣緊張局面時有發生。為了確保天然氣安全平穩供應，可以借鑒國外天然氣調峰經驗，高度重視儲氣調峰設施建設，統籌考慮地下儲氣庫、LNG接收站、氣田等調峰方式，優化儲氣調峰設施布局。

1 輸氣管網建設現狀

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

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

(2)全國性天然氣管網加速建設。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。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，預計2016年投產，可向市場提供300億m3/a天然氣。西氣東輸四線、五線也在積極規劃中。

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

2 城市管道天然氣供應的儲氣工藝

國內城市管道在進行天然氣供應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。高壓管道儲氣是利用本身需要建設的各種輸氣管線，在滿足輸氣能力的同時，適當增加管徑，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在城市的高壓城市管道進行儲氣的。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行儲氣的。儲氣罐儲氣是地上儲氣的主要設備。其是根據儲氣壓力和儲氣結構來進行實際作用的，市面上應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；而濕式罐的結構是在水槽內放置鐘罩，鐘罩隨著天然氣的進出而升降，并利用水封防止罐內天然氣逸出和外面的空氣進入罐內。

3 各種調峰方式的選擇

為解決城市燃氣輸配過程中的用氣高、低峰，城市然氣供應一般由儲氣設備來解決，特別是對于那些產氣量或供氣量恒定的城市燃氣氣源，則需要建設一定規模的儲氣設施用來解決高峰時燃氣供應不足，而低峰時燃氣又無處供應的情況，利用儲氣設施采用低峰時儲氣，高峰時供氣的方法來平衡燃氣的生產與供應的矛盾。

3.1 地下儲氣庫調峰

天然氣地下儲氣庫以其儲氣壓力高、容量大、成本低等特點，成為季節調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的重要組成部分，地下儲氣庫可以優化天然氣基礎設施開發，提升管輸效率。另外，地下儲氣庫也在優化氣田生產方面發揮著重要作用，地下儲氣庫的消峰填谷作用可以使氣田相對平穩生產，避免因市場用氣波動造成負荷因子加大，進而影響氣田的開發效果。除此之外，地下儲氣庫還擁有市場所不能實現的政治價值，即在極端天氣條件下以及供應遭到破壞的情況下，供應商可以保障持續供應；其次在天然氣市場化程度較高的國家和地區，地下儲氣庫可以從市場價格的變動中提取價值。

3.2 LNG 接收站調峰

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

3.3 氣田調峰

調峰氣田除應具有一定的儲量規模、地層能量充足、具有短期放產的能力以外，其對氣田組分要求比較高，應為單一的純天然氣氣藏，同時干線輸氣能力必須能滿足調峰氣量外輸的要求。

結束語

綜上所述，對幾種儲氣調峰方式進行比較后得出：高壓管道和儲氣罐具有調節靈活、操作簡便的特點，是目前解決城市燃氣小時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勢和劣勢，因而相關建設人員應根據城市天然氣供應的實際情況來進行合理選擇。筆者通過對國內外采用的管道天然氣供應儲氣方法進行闡述，其目的是為其他城市進行天然氣供應建設管理提供借鑒。事實證明，只要根據城市管道天然氣的儲氣情況來選擇調峰或均衡的方式，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中的儲氣與調峰探討[J].技術與市場，2016，06：92-93.

[2]張嘉東.天然氣調峰方式工藝研究與工程化設計[D].華南理工大學，2013.

[3]王雪.城市高壓管道儲氣能力分析[D].重慶大學，2014.