天然氣管網(wǎng)冬季保障供應(yīng)措施探討

李圣彥　李博　張立恒　劉　釗

（中國石油北京油氣調(diào)控中心，北京　100007）

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天然氣管網(wǎng)冬季保障供應(yīng)措施探討

李圣彥李博張立恒劉釗

（中國石油北京油氣調(diào)控中心，北京100007）

摘要我國已初步建成天然氣管網(wǎng)，但天然氣冬季供需矛盾突出。為滿足用氣需求，以北京、新疆、湖南、湖北地區(qū)為例，分析了天然氣管網(wǎng)冬季運(yùn)行特點(diǎn)，從集中調(diào)控角度提出了儲氣庫和LNG合理搭配、發(fā)揮管網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)勢、合理安排新管道機(jī)組投運(yùn)、管存控制和遠(yuǎn)控分輸以及資源串換等保障供應(yīng)措施，同時重點(diǎn)關(guān)注應(yīng)急管理工作。建議利用天然氣行業(yè)改革契機(jī)，科學(xué)制定地下儲氣庫價格機(jī)制，推進(jìn)儲氣庫建設(shè)的規(guī)模和進(jìn)度；在LNG價格低位時，增加LNG現(xiàn)貨采購數(shù)量，從多方面減輕天然氣管網(wǎng)保供壓力。

關(guān)鍵詞天然氣管網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行冬季供應(yīng)保障應(yīng)急管理

修訂回稿日期：2016-03-13

0　引言

當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)增長進(jìn)入換擋期，天然氣消費(fèi)需求增速放緩，但供需總體寬松和季節(jié)性矛盾加劇并存［1］。受國產(chǎn)天然氣資源有限，進(jìn)口天然氣購銷價格倒掛嚴(yán)重，峰谷差大，儲氣規(guī)模不足等因素制約，冬季（11月至次年3月）保障全國尤其重點(diǎn)區(qū)域低溫時期天然氣供應(yīng)是一大難題，筆者在分析天然氣管網(wǎng)冬季運(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了保障天然氣管網(wǎng)冬季供應(yīng)和應(yīng)急管理方面的相應(yīng)措施。

1　天然氣管網(wǎng)冬季運(yùn)行特點(diǎn)

1.1天然氣管道物理連接網(wǎng)絡(luò)化，集中調(diào)控優(yōu)勢明顯

2014年底，中國石油所屬天然氣管道里程逾4× 104km，我國已經(jīng)初步已形成縱貫?zāi)媳?、橫跨東西、聯(lián)通海外，覆蓋30個省區(qū)市的全國性供氣網(wǎng)絡(luò)［2］，“西氣東輸、緬氣北上、俄氣南下、海氣登陸、就近外供”的供氣格局得到進(jìn)一步完善。在湖北省實(shí)現(xiàn)西二線與川氣東送管道的連接，在河北省通過安濟(jì)線實(shí)現(xiàn)陜京線與榆濟(jì)管道的連接，初步實(shí)現(xiàn)天然氣在全國范圍統(tǒng)一調(diào)度、合理配置和擴(kuò)大市場覆蓋面，供氣可靠性和安全性大幅提升。

集中調(diào)控模式是指利用SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系統(tǒng)將站點(diǎn)的遠(yuǎn)程端由PLC或RTU進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)督控制，將控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)控中心，調(diào)控中心根據(jù)全線負(fù)載狀況進(jìn)行設(shè)備啟停和調(diào)節(jié)操作等，從而完成整個管道的自動化控制，使全線運(yùn)行最優(yōu)化［3］。

1.2重點(diǎn)城市供需矛盾突出，調(diào)峰困難

我國幅員遼闊，區(qū)域地理氣候差異較大，呈現(xiàn)各種天氣狀況，城市用氣量對氣溫變化比較敏感。北京市民用天然氣比例高，用氣量基數(shù)大，季節(jié)峰谷比高，小時不均勻性嚴(yán)重。寒流侵襲階段，大港儲氣庫群在最大調(diào)峰能力狀態(tài)仍然無法滿足北京市天然氣需求。2010年冬季氣溫較往年低2℃，最高用氣紀(jì)錄達(dá)5 200×104m3/d，是夏季低月低日氣量的10倍以上。湖南省、湖北省受忠武線管輸瓶頸的制約，調(diào)峰手段較為單一。2010年3月“倒春寒”致使忠武管道的月日均氣量維持在750×104m3/d。冬季氣溫的急劇變化，極大地增加了管道資源的調(diào)配難度，甚至出現(xiàn)超設(shè)計能力分輸現(xiàn)象。

1.3重點(diǎn)城市冬季調(diào)峰因地制宜

北京市調(diào)峰的首選措施是最大限度挖掘地下儲氣庫潛能。冬季運(yùn)行期間，由于用戶需求快速、大幅增長，部分儲氣庫采氣量長期保持高負(fù)荷水平，在調(diào)峰方面發(fā)揮了十分重要的作用。尤其是大港儲氣庫群，不僅為京、津地區(qū)用氣提供了強(qiáng)有力的保障，同時也是天然氣管網(wǎng)的儲氣庫群，為長三角和“兩湖”地區(qū)用戶的調(diào)峰也做出了貢獻(xiàn)。其次，LNG接收站具有調(diào)峰靈活、快速的特點(diǎn)。唐山LNG接收站通過外輸管道連接到陜京管道末段，與地下儲氣庫調(diào)峰相得益彰。

西氣東輸一線和二線管道均途經(jīng)新疆，利用下載管道天然氣滿足調(diào)峰需求；呼圖壁儲氣庫經(jīng)過注采周期后已正常運(yùn)行，具備了天然氣調(diào)峰和戰(zhàn)略儲備功能。

上海和香港擁有多種氣源保障，例如海底管道天然氣、LNG、西氣東輸和川氣東送管道氣。冬季期間，進(jìn)口LNG是上海地區(qū)的主要?dú)庠?，南海天然氣是香港地區(qū)主要?dú)庠?，管道氣僅作為補(bǔ)充氣源。

2　保障天然氣管網(wǎng)冬季供應(yīng)的措施

2.1地下儲氣庫和LNG調(diào)峰合理搭配

受價格機(jī)制和建庫條件等因素制約，我國地下儲氣庫設(shè)施建設(shè)滯后。中國石油所屬儲氣庫工作氣量與消費(fèi)氣量比值約4％，儲消比低于15％的世界普遍水平，遠(yuǎn)低于天然氣利用發(fā)達(dá)國家17％～25％的水平。當(dāng)前已運(yùn)行9座儲氣庫，工作氣量約70×108m3，經(jīng)過注采周期達(dá)容，調(diào)峰能力近30×108m3。近3年，中國石油陸續(xù)投運(yùn)了江蘇、大連和唐山LNG接收站，在冬季調(diào)峰供氣中發(fā)揮了重要作用。

儲氣庫和LNG作為主要調(diào)峰措施，各有特點(diǎn)（表1）。冬季初期，參考管道輸氣量和銷售量的缺口，首先以儲氣庫單套露點(diǎn)處理裝置能力為基礎(chǔ)，用LNG汽化外輸量進(jìn)行微調(diào)；冬季用氣最高峰期間，儲氣庫按照氣藏運(yùn)行規(guī)律，在保護(hù)儲層的前提下，按最大采氣量自然衰減的規(guī)則運(yùn)行，這時儲氣庫扮演了一座小型氣田的角色。LNG增減氣量靈活方便，單條生產(chǎn)線能力以600×104m3/d為階梯，既可以滿足小時用氣高峰需要，又可以用作高月高日連續(xù)調(diào)峰。儲罐罐存是制約調(diào)峰能力的最大因素，進(jìn)口LNG貨船受海況和天氣影響較大，安排合理緊湊的船期和卸貨尤為重要［4］。此外，在用氣低谷和冬季后期，注意避免儲氣庫采氣的水露點(diǎn)超標(biāo)。

北京市冬季調(diào)峰主要依靠儲氣庫采氣和采購LNG進(jìn)行搭配，取得顯著的調(diào)峰效果。寒流期間，大港儲氣庫采氣能力可達(dá)3 000×104m3/d，通過配套管道保障首都用氣。唐山LNG接收站已投運(yùn)了4座16×104m3LNG儲罐，汽化外輸能力達(dá)到4 200×104m3/d；2013年冬季其向北京地區(qū)的總供氣量、日均供氣量、高峰時段供氣量分別達(dá)到北京地區(qū)用氣總量的26％、25％、35％［5］。

表1　地下儲氣庫與LNG接收站調(diào)峰特點(diǎn)表

2.2發(fā)揮天然氣管網(wǎng)運(yùn)行、集中調(diào)控優(yōu)勢

冬季運(yùn)行期間，充分發(fā)揮天然氣管網(wǎng)靖邊、安平和永清等樞紐站的轉(zhuǎn)供功能，有效利用管網(wǎng)互聯(lián)互通特點(diǎn)，采取聯(lián)網(wǎng)與分列交替運(yùn)行的方式，保證北京、天津等大中城市用氣。根據(jù)華東與華北不同區(qū)域銷售特點(diǎn)采取不同的運(yùn)行方式，華東地區(qū)充分發(fā)揮西一線、西二線及聯(lián)絡(luò)管道的功能，采用環(huán)網(wǎng)運(yùn)行；華北地區(qū)區(qū)域供需不平衡突出，采用與管網(wǎng)分列，充分發(fā)揮陜京一、二、三線及儲氣庫、東北管網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)動聯(lián)保功能，挖潛管輸及儲氣庫采氣能力，優(yōu)化永清站節(jié)點(diǎn)流程，利用管道輸氣+儲氣庫+ LNG的總量保證日銷售量，利用冀寧等聯(lián)絡(luò)線的正反輸功能，實(shí)現(xiàn)區(qū)域市場的削峰填谷。

2.3管存和遠(yuǎn)程分輸控制

合理管存能保證管網(wǎng)在安全操作壓力范圍內(nèi)進(jìn)行，充分滿足分輸/轉(zhuǎn)供點(diǎn)的峰谷值變化需求，還可保證管道具有較高的應(yīng)急儲備能力，隨時應(yīng)對各種緊急狀況［6］。根據(jù)進(jìn)銷氣量波動及時對管網(wǎng)管存進(jìn)行調(diào)配，在下游確保目標(biāo)管存的前提下，有針對性地在管道中部保持高管存狀態(tài)（壓力不超管道最大允許操作壓力），提前調(diào)整管道最后壓氣站壓縮機(jī)組的負(fù)荷，增加調(diào)峰供氣能力，以保障整個管網(wǎng)的供氣安全。

天然氣管網(wǎng)運(yùn)行中加強(qiáng)對大用戶用氣特點(diǎn)的分析，提取重點(diǎn)用戶歷年用氣趨勢，總結(jié)規(guī)律，詳細(xì)分析用氣不均勻特性，利用仿真軟件模擬壓力情況，確保用氣安全。遵循“20/80”法則，對用氣量大于100×104m3/d以上的用戶，通過遠(yuǎn)程控制技術(shù)嚴(yán)格控制日供氣量。

2.4科學(xué)安排新管道、壓縮機(jī)組投產(chǎn)與維檢修

新建管道在進(jìn)入冬季前完成投產(chǎn)，可以增大管網(wǎng)實(shí)際輸送能力，由于下游用戶較少，用氣量小，新建管道在管網(wǎng)中發(fā)揮“儲氣罐”作用，用氣低谷時間段對該管道充裝，在高峰時間段參與調(diào)峰。壓縮機(jī)組是天然氣長輸管道的“心臟”，其可靠性和性能在很大程度上決定輸氣管道運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性［7］。例如2014年冬季西氣東輸二線彭陽壓氣站投運(yùn)，東段管道輸氣能力達(dá)到5 000×104m3/d，為下游用戶調(diào)峰提高了保險系數(shù)。另外，排查管道隱患，統(tǒng)籌安排壓縮機(jī)保養(yǎng)、維修及各類維檢修工作，盡力避開用氣高峰時段，減少管網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)整次數(shù)，并通過仿真軟件提前模擬作業(yè)期間運(yùn)行工況，提高管網(wǎng)的輸送效率。

2.5盤活資源一盤棋

全國各地冬季用氣需求差異性很大，受氣溫影響程度深淺不一；發(fā)達(dá)地區(qū)的資源供應(yīng)商也多樣化，對不同資源的依賴度差別較大?！伴L三角”地區(qū)冬季天然氣需求量遠(yuǎn)低于環(huán)渤海地區(qū)，供應(yīng)商嘗試在冬季用氣高峰期間和其他供應(yīng)商進(jìn)行資源串換、代輸?shù)壬虅?wù)模式，緩解局部供氣緊張局面。2015年上海石油天然氣交易中心正式進(jìn)入運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)氣、進(jìn)口管道氣、LNG現(xiàn)貨交易，由運(yùn)輸方輸送到目的地，滿足用戶高峰時段的天然氣需求。

3　天然氣管網(wǎng)冬季運(yùn)行的應(yīng)急管理

3.1用戶優(yōu)先保障原則

考慮用戶性質(zhì)、對社會影響程度以及合同約定、減少經(jīng)濟(jì)損失等方面，天然氣管網(wǎng)應(yīng)急狀況下用氣單位的優(yōu)先保障順序如下：

首先保障城市居民生活用氣，其次是直供大工業(yè)用戶，第三是直供天然氣調(diào)峰發(fā)電廠。其中工業(yè)用戶又按照“鍋爐保溫—工業(yè)保溫（特殊爐窯等燃料用氣）—社會公福（包括CNG等）—其他工業(yè)燃料用氣—化肥工業(yè)原料、燃料用氣”的順序?qū)嵤﹥?yōu)先保障原則。

3.2管網(wǎng)資源調(diào)配原則

1）盡量保證上游氣田的正常生產(chǎn)，確保管道按計劃接收產(chǎn)氣量。

2）縮小受影響的管線、氣田和用戶范圍，減少受影響區(qū)域，如單條管線系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)急的就不動用其他管線系統(tǒng)的資源。

3）嚴(yán)格日指定計劃管理，尤其是應(yīng)急狀況下不能超過供氣指定量。

3.3新聞宣傳和危機(jī)公關(guān)

策劃、推廣運(yùn)營企業(yè)自媒體，宣傳報道具有正能量的冬季天然氣保供事跡。在危機(jī)來臨的時，召開新聞發(fā)布會，積極協(xié)調(diào)處理好企業(yè)與媒體、政府、消費(fèi)者等之間的關(guān)系，避免發(fā)生信息真空、傳言四起的情況［8］。萬一出現(xiàn)斷供事件，第一時間迅速做出反應(yīng)，客觀地分析原因并采取實(shí)際行動挽回事件給消費(fèi)者利益和企業(yè)信譽(yù)帶來的損失。

4　結(jié)論與建議

今后一段時期，我國重點(diǎn)區(qū)域尤其是華北地區(qū)的冬季天然氣供需矛盾仍十分突出，除了利用傳統(tǒng)的儲氣庫和LNG調(diào)峰外，還要從整個天然氣管網(wǎng)集中調(diào)控運(yùn)行角度，科學(xué)采取多種合理措施保障天然氣的安全供應(yīng)，掌握應(yīng)急處置原則和危機(jī)公關(guān)工作。

建議充分利用國家對天然氣行業(yè)價格改革契機(jī)，在終端消費(fèi)環(huán)節(jié)推行季節(jié)性差價、可中斷氣價等政策，利用價格平抑天然氣峰谷差大的問題；科學(xué)制定地下儲氣庫調(diào)峰價格機(jī)制，推進(jìn)地下儲氣庫的建設(shè)，提高我國天然氣的“儲消比”，確保冬季用氣高峰期的天然氣供應(yīng)長治久安。把握國際油氣價格持續(xù)走低的有利時機(jī)，增加LNG現(xiàn)貨進(jìn)口量，提高調(diào)峰儲備能力；下游燃?xì)馄髽I(yè)建立、完善自己的調(diào)峰設(shè)施，減輕用氣高峰時段天然氣管網(wǎng)的保供壓力。

參考文獻(xiàn)

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（編輯：周娟）

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：2095-1132（2016）02-0067-03

doi：10. 3969/j. issn. 2095-1132. 2016. 02. 018

作者簡介：李圣彥（1980-），工程師，從事天然氣管網(wǎng)研究。E-mail：shylee921@sohu.com。