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城镇燃气用量及供需平衡分析
张朝峻1陈文学2
（1.高唐中石油昆仑燃气有限公司,山东 聊城 252800；
2.新地能源工程技术有限公司燃气技术分公司,湖南 长沙 410000）
摘 要：文章以实际工作经验为基础,首先对城镇燃气的用量及其特点进行了分析,然后从燃气用户和管网设施两个主要方面探讨了燃气供需过程的调峰措施,以此希望能够为同行业人员以有意义的借鉴和参考.
关键词：城镇用户；燃气用量；供需平衡；调峰措施；燃气用户；管网设施文献标识码：A
中图分类号：F407文章编号：1009-2374（2016）02-0187-02DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.091
随着我国经济的快速发展,城镇然气用量呈逐年增长的趋势.在此情况下,我国天然气的产量却远不能满足实际的消耗量,出现了供应的缺口,且这种缺口逐年扩大.填补城镇燃气用量的供应缺口、协调天然气的供需平衡,是保证我国城镇居民生活、国家经济发展的基础.为此,本文将结合实际工作经验,对我国城镇燃气的供需状况进行了分析,提出了协调供需平衡相关的对策和建议,希望能够引起相关人员的重视.
1城镇燃气用量及其特点
1.1城镇燃气用量增长迅速
据统计,我国在1990～2010年,城镇天然气消费量的平均增长速度达到了10.1%.仅在2010年,全国天然气的消耗总量就突破了1000亿m3,比2009年增加了18.2%,占世界天然气总消耗量的3.4%,成为全世界第四大天然气消费国.预计2015年全年的天然气消耗量将达到1920亿m3,而到2020年,总消耗量将达到3041亿m3.在此背景下,我国在21世纪制定了多项环境整治条例,加大了天然气的开采能力并大量进口天然气,以弥补国内天然气供应的不足,满足经济发展和居民生活的需要.
1.2城镇燃气用量的特点
城市的燃气用量受季节气温、居民的饮食起居的影响较大,通常具有一定的规律性和周期性.例如,在节假日,相同用户的日用气量会增加,而每天的早、中、晚三个时段,用气量会处于高峰时段,具有一定的规律性；当一年之中的某个季节,某个用户的日用气量几乎相同并趋于稳定.
1.2.1节假日用气量的特点.当逢节假日尤其是春节、十一等长假期间,大多数工业用户停业,此阶段以城镇居民的生活用气为主,因此,综合型的城市燃气公司,会在此期间出现燃气用量明显下降的现象.但如果是单纯为城镇居民供气的燃气公司,其日供气量会有一定的增加.另外,我国的一些民俗,如春节“初一不生火”等,也会对日用气量带来一定的影响.
1.2.2早、中、晚时段的用气量特点.纯民用的天然气用户,其日用气量的高峰出现在早7∶00～8∶00、中12∶00～13∶00、晚18∶00～0∶00三个时段,也是大部分居民做饭的时间段.这三个时段之间是用气量的低谷,纯民用的天然气公司会在此阶段瞬时出现流量为零的情况.
1.2.3季节性用气量的特点.在寒冷的冬季,由于家庭空调或取暖设备的持续使用,会产生瞬时燃气用量加大的情况；而在夏季,由于气温较高,工业用户和居民生活用气量也会出现降幅.据统计,冬季的城镇燃气用量几乎是夏季燃气用量的两倍.
2城镇燃气用量的供需平衡措施
2.1天然气用户的调峰措施
2.1.1燃气用户的数据化、信息化和动态化的分析.燃气公司的燃气用户档案可清楚地反映用户的用气结构和、生产经营、业务信息、供气设备等信息,为用户的管理提供了可靠的鉴定依据,但在燃气用量的记录与分析方面却较为薄弱.为此,城市燃气公司应引进具有营销信息系统的管理软件,对用户档案进行动态化、数据化、信息化的管理,分析用户的燃气节日用量、日三峰和季节性的变化规律,为用户的用量控制、天然气供求平衡管理、居民用气保障提供精确且可靠的数据支撑平台.
城镇燃气用户在气候温度变化较大的情况下,燃气用量相对较大,气候温度趋于稳定时,燃气用量相对较小,而对于工业性用户,其用气量则相对较稳,为此,通过分析城镇燃气用户的夏季与冬季的日最高、最低用气量,可推算出用户季节性的日用气量的峰值和峰谷差.用户的季节性用气量峰值,可大概推断出所辖区域供气管网的适应能力,再根据日用气量的峰值和峰谷差,制定管网检修和移峰填谷方案,确保居民生活和生产的安全运行.
2.1.2制定短期供气应急预案.燃气公司应制定短期供气应急预案,当城镇燃气供应全天仅在早、中、晚三峰供气能力不足,其他时段供气富余时,应采取错峰为主要调峰措施；当燃气公司全天供气总量不足时,除了要启动储气设备中的燃气以补充供量外,还要采取LNG停用、压减等措施,同时要根据用气单位的生产情况,选择大型且负荷系数较高的用户,对其进行临时供气中断、调减用气量.
2.1.3利用缓冲用户进行调峰.为了平衡季节性和日不均匀性用气,可将一些城镇的大型燃气工业用户视为燃气供应的缓冲用户,在日三峰或冬季用气高峰时,这些缓冲用户改用液体燃料或固体燃料,燃气供应以保障居民日常生活为主；在夏季或用气低峰时,可将余气供于它们使用；与缓冲用户协商,调整其休息日和作息时间,平衡不均匀性的用气问题.
另外,燃气公司要及时掌握缓冲用户的计划与实际用气量,在居民区或公共建筑用户管网处,也要设置一些燃气总计量表等测点,监测用气量的变化情况,做好燃气供应的计划调配.
2.2设备调峰措施
2.2.1加强环网和储气设施的现代化建设.目前,城镇燃气公司对用户的供气管理主要采用的是强化对输配气站的操作管控频率,包括在早、中、晚三个时间段增加燃气的供应量、供气压力和调解阀门.此管控措施,一方面能够确保计划指标内的燃气用户能够正常用气,另一方面则可以保证输送管网的运行安全.但是,如冬季采暖期,某个时段的用气高峰值常超出输送管网的输配能力,而且随着居民用气的普及化,这种常用的调峰方式已经无法彻底保障居民的正常用气.
为此,城镇燃气公司应加强环网和配套储气设施的现代化建设,并在与上游单位签署供气合同或协议时,要重点考察上游单位环网和储气设备的建设与发展,监督上游单位的合同履行情况,以此作为燃气公司的燃气供量增长和采取调峰措施的前提条件.在确保自我正常行销的状况下,实现与供方共同维护城镇燃气的正常供应、保障城镇燃气用户用气的稳定.
2.2.2地下储气调峰.修建地下储气库是当今世界主要的一种天然气储存形式,也是目前最为有效的调峰措施.地下储存的天然气主要是为了在日或季节性的燃气用量波动期间,保证用气高峰期的供气量.另外,在供气系统出现突发事故时,也可作为应急储备或国家的战略储备.
地下储气库通常修建在用气负荷的中心附近,这主要是为了保证在用气量发生变化时,地下储气库能够及时地对其做出反应.尤其是供气量受输气系统管道等限制,极易出现供气不足的情况,地下储气库则必须修建在输气管道的尾端附近,这样才能彻底发挥出地下储气的调峰作用.
2.2.3液态（LNG）储存调峰.天然气其主要成分为甲烷,在零下162℃时为液态,而对于液态燃气储存的储罐,只需要满足抗压0.056MPa即可,同时要求储罐具有良好的绝热效果,因此,该储存方法比较安全.将大量液化后的天然气储存在特殊低温的储罐或冻穴储气库中,在用气高峰阶段,启动LNG气化器并将气化后的燃气送入管网,增加燃气的输送量；在用气低谷时,LNG调峰站停止工作,多出的天然气进入液化站液化并进入储罐中储存.
液态储存是以天然气低温液态的形式储存,其气化过程比较方便,负荷的调节范围较广,可适用于各种情况的供需平衡调峰,但是这种措施一般储存量较大,量少则经济上不合理.
2.2.4管道储气调峰.管道储气是通过对埋设于地下的一组或几组高压钢管中的燃气加压,利用高压下燃气的可压性以及其与理想气体的偏差,而进行储气的一种方法.这种方法是将高压钢管视为储气罐,虽然管内空间有限,但可承受较高的压力,通过高压可使管内储气量大大增加.
在夜间用气低峰时,向管道内加压,将燃气大量储存于管道内,白天用气高峰时,再将储存于管道内的燃气输送至用户.管道储气式的调峰方法主要是为了解决日或小时内的短期燃气供需平衡的调峰方法.另外,这种方法的储气量相对较小,占地面积较大,并且要增加压缩机和减压等设施,投资费用较高.
2.2.5储气罐调峰.储气罐为钢制且分为立式或卧式筒形和球形的储气设备,在用气高峰时,将储气罐内的天然气输送至管网以增加天然气的供应量；在用气低谷时,再将多出的天然气储存于储气罐内,以备后用.这种调峰措施主要用在对城镇燃气配送过程中的昼夜或小时调峰供气.
这种罐式结构对材质和制作工艺的要求较高,储气量与外形容积比约为5∶1,工作压力通常在0.8MPa左右.另外,由于这种储气罐形态庞大、金属耗量多、安置所需占地面积大,所以其制造和使用成本较大.
3结语
随着我国对能源结构的调整以及对清洁能源需求量的增加,天然气稳定且可靠的供应已经成为城镇居民安定生活与经济发展的基本条件.作为城镇燃气供应企业,应加快完善管网输配系统的改造,提高燃气的调峰能力,促使城镇燃气供应体系更加稳定与可靠,为城市经济和环境的持续发展与优化奠定基础.
参考文献
[1]中国能源研究会．中国能源发展报告2011[R]．北京：中国电力出版社,2011．
[2]段常贵．燃气输配[M]．北京：中国建筑工业出版社,2001．
作者简介：张朝峻（1978-）,男,高唐中石油昆仑燃气有限公司工程师,研究方向：城镇燃气技术；陈文学（1979-）,男,新地能源工程技术有限公司燃气技术分公司工程师,研究方向：新能源及城镇燃气技术.
（责任编辑：王波）
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参考文献：
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