郭揆常

（上海石油天然氣有限公司，上海 200041）

天然氣作為清潔高效的氣體燃料，是向新能源過(guò)渡的橋梁，也是低碳經(jīng)濟(jì)的重要支柱。近年來(lái)，全球天然氣開(kāi)發(fā)利用步伐明顯加快，在全球一次能源消費(fèi)中的比重不斷提高，2010年達(dá)到了24%，僅次于原油（34%）和煤炭（30%），天然氣的開(kāi)發(fā)利用正在引領(lǐng)著全球能源結(jié)構(gòu)的變革。隨著全球能源需求的持續(xù)增長(zhǎng)，特別在日本地震引發(fā)的核電事故全球核能發(fā)展放緩之后，國(guó)際天然氣主要消費(fèi)市場(chǎng)需求旺盛，2011年全球天然氣消費(fèi)量達(dá)到3.25萬(wàn)億m3，天然氣供應(yīng)甚至出現(xiàn)了缺口。在全球天然氣發(fā)展的大格局下，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的“氣化”進(jìn)程也在明顯加快，目前已經(jīng)隨著世界的腳步走向以氣為主的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整新階段。在“十二五”期間，天然氣在我國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重將翻一番，由目前的4%提高到8%以上，預(yù)計(jì)到2015年我國(guó)天然氣需求將達(dá)到2 600億m3，其中國(guó)內(nèi)生產(chǎn)1 700億m3，凈進(jìn)口900億m3。上海作為特大型城市，天然氣不僅需求量大，而且用戶廣泛，用氣結(jié)構(gòu)多樣?！笆晃濉逼陂g，天然氣供應(yīng)總量快速增長(zhǎng)，從2005年的18.7億m3提高到2010年的45億m3，廣泛應(yīng)用于城市燃?xì)狻⒋蠊I(yè)和電廠等各類用戶，天然氣占上海一次能源比例達(dá)到6.3%。隨著天然氣在一次能源供應(yīng)中的比重不斷提高，天然氣的穩(wěn)定可靠供應(yīng)對(duì)社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響日益凸顯。如何根據(jù)市場(chǎng)特點(diǎn)形成能夠有效滿足各類用戶的用氣需求的供應(yīng)體系，不僅是天然氣市場(chǎng)發(fā)展的需要，而且也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的需要。

1 上海天然氣市場(chǎng)需求特點(diǎn)

充分滿足天然氣市場(chǎng)的各種不同需求，是天然氣穩(wěn)定可靠供應(yīng)的目的，了解市場(chǎng)需求特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠供應(yīng)的基礎(chǔ)。

1.1 天然氣需求量大、發(fā)展快

天然氣需求量大、發(fā)展快是上海天然氣市場(chǎng)的顯著特點(diǎn)?！笆晃濉逼陂g，天然氣供應(yīng)量每年平均增長(zhǎng)20%；“十二五”還將以年均18.5%的速度增長(zhǎng)；至“十二五”期末上海的天然氣市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到近100億m3。天然氣市場(chǎng)的發(fā)展要求持續(xù)漸進(jìn)，但是市場(chǎng)擴(kuò)容快而氣源供應(yīng)增長(zhǎng)呈階梯式，供需平衡難度大。對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)來(lái)說(shuō)，隨著西氣東輸、川氣東送管道和進(jìn)口LNG接收站的相繼建成，東部地區(qū)對(duì)天然氣的需求得到了進(jìn)一步的釋放。如圖1所示，我國(guó)兩大主要經(jīng)濟(jì)區(qū)長(zhǎng)三角和廣東福建兩省天然氣用量近年來(lái)增長(zhǎng)迅速，長(zhǎng)三角區(qū)域已經(jīng)成為中國(guó)天然氣消費(fèi)增長(zhǎng)最快的區(qū)域，總量上也超過(guò)了京津唐地區(qū)。

圖1 長(zhǎng)三角、廣東福建、京津唐天然氣消費(fèi)量占全國(guó)總量比重

長(zhǎng)三角地區(qū)是中國(guó)最具經(jīng)濟(jì)活力的區(qū)域之一，在天然氣利用方面也成為消費(fèi)最集中的區(qū)域。從未來(lái)需求的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)來(lái)看，以上海為經(jīng)濟(jì)龍頭的長(zhǎng)三角地區(qū)對(duì)天然氣的需求將進(jìn)一步加速。

1.2 消費(fèi)結(jié)構(gòu)多樣化

上海的天然氣市場(chǎng)用氣結(jié)構(gòu)多樣化，其中發(fā)電、化工、鋼鐵等行業(yè)的天然氣消費(fèi)量增長(zhǎng)較快。2010年，上海市電廠、化工和一些工業(yè)大客戶的用氣量約占天然氣消費(fèi)總量的44%，比2005年提高了16個(gè)百分點(diǎn)。天然氣與燃?xì)獍l(fā)電互為調(diào)峰，氣電關(guān)聯(lián)度提高，用氣特性與電力同步，呈現(xiàn)夏、冬雙高峰，氣電平衡矛盾突出。

1.3 調(diào)峰要求高

2010年，上海天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，城鎮(zhèn)燃?xì)猓ê行」ど虡I(yè)）約占52%，居民、商業(yè)和小工業(yè)的天然氣消費(fèi)比例出現(xiàn)7∶4∶3的格局，調(diào)峰要求高。2011—2015年上海天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。

表1 2011—2015年上海天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu) 億m3

2 多氣源供應(yīng)

為確保供氣的安全可靠，必須建立完善的天然氣供應(yīng)體系，形成多氣源供應(yīng)體系和相互貫通的天然氣網(wǎng)絡(luò)，其中多氣源供氣應(yīng)該是該體系的重要組成部分。歐洲成熟的天然氣市場(chǎng)至少有三種氣源，其中任何一種氣源供應(yīng)量最多不超過(guò)50%，并且所有的氣源可通過(guò)公用運(yùn)輸設(shè)施相連接。

1999年上海開(kāi)始利用東海平湖天然氣，目前已形成了由國(guó)內(nèi)氣和國(guó)外氣、管輸氣和LNG組成的多氣源供應(yīng)格局。“十二五”期間上海天然氣氣源主要有東海平湖天然氣、西氣東輸一線天然氣、進(jìn)口LNG、川氣東送天然氣和西氣東輸二線天然氣等五大氣源。2010—2011年上海市天然氣供應(yīng)量見(jiàn)表2。

表2 2010—2011年上海天然氣供應(yīng)量 億m3

由表2可見(jiàn)，五大氣源供氣對(duì)滿足上海天然氣市場(chǎng)需求作用顯著。其中，LNG在供應(yīng)上海的五個(gè)氣源中供應(yīng)量占40%，具有舉足輕重的作用。2009年上海LNG項(xiàng)目一期工程建成之前，天然氣市場(chǎng)發(fā)展受到氣源供應(yīng)能力的制約，只能采取“以供定銷、有保有限、能源互補(bǔ)、節(jié)能高效”的原則加強(qiáng)天然氣需求側(cè)管理，在一定程度上影響了部分用戶的用氣需求。上海LNG項(xiàng)目一期工程建成后，對(duì)緩解供需矛盾發(fā)揮了重要作用；2010年上海LNG公司為上海供應(yīng)了16億m3天然氣，占?xì)庠垂?yīng)總量的36%左右，強(qiáng)有力地支撐了市場(chǎng)需求。

隨著上海、江蘇、浙江LNG氣源的逐步啟用和國(guó)家和各省陸上管網(wǎng)的逐步貫通，長(zhǎng)三角地區(qū)將形成一個(gè)立體化的天然氣網(wǎng)絡(luò)輸送系統(tǒng)，見(jiàn)圖2。長(zhǎng)三角地區(qū)的天然氣消費(fèi)集中、管網(wǎng)匯聚、貫通內(nèi)陸、直達(dá)海上，這些優(yōu)勢(shì)使使上海具備成為中國(guó)區(qū)域性天然氣樞紐的基本條件。

圖2 長(zhǎng)三角的天然氣輸送網(wǎng)絡(luò)

3 燃?xì)夤芫W(wǎng)

管網(wǎng)壓力級(jí)制的設(shè)置要滿足用戶需求。針對(duì)上海燃?xì)庥脩纛悇e多，管網(wǎng)壓力級(jí)制設(shè)為8級(jí)：6.3MPa、4.0MPa、2.5MPa、1.6MPa、0.8MPa、0.4MPa、3kPa、1kPa，是國(guó)內(nèi)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)分級(jí)最多的城市。多級(jí)壓力配置，有效地了利用管網(wǎng)壓力，較好地適應(yīng)了各類用戶對(duì)供氣壓力的需求。

為了解決城市用氣量大、大型工業(yè)用戶分布廣，以及天然氣在使用中的不均勻系數(shù)大等問(wèn)題，沿城市郊環(huán)公路敷設(shè)6.3MPa的超高壓天然氣干管。由于這些天然氣干管具有儲(chǔ)氣的作用，因此還將成為城市天然氣調(diào)峰系統(tǒng)的重要組成部分。

從低級(jí)別管網(wǎng)抽取天然氣經(jīng)過(guò)加壓后供應(yīng)特殊用戶的方法，是根據(jù)上海城市天然氣用量、壓力不均勻而采取的一種因地制宜的天然氣供應(yīng)技術(shù)，可保證管網(wǎng)具有較強(qiáng)的靈活性和較大的適應(yīng)性。典型案例是上海浦東機(jī)場(chǎng)的分布式供能系統(tǒng)的天然氣供應(yīng)。浦東機(jī)場(chǎng)用氣接自2.5MPa管網(wǎng)，但該管網(wǎng)日常運(yùn)行壓力偏低，僅有1.2MPa，為滿足分布式供能的用氣需求，在管道來(lái)氣起點(diǎn)設(shè)置增壓機(jī)，增壓至1.8MPa后通過(guò)連接浦東機(jī)場(chǎng)的專用管道（設(shè)計(jì)壓力2.5MPa）輸往用戶，既可滿足用戶的用氣需求，又不影響管網(wǎng)的正常輸氣。

目前，武漢理工大學(xué)后勤集團(tuán)先后榮獲全國(guó)百家誠(chéng)信示范單位、全國(guó)食品與營(yíng)養(yǎng)示范校園、榮獲洪山區(qū)首屆高校食品安全知識(shí)競(jìng)賽一等獎(jiǎng)、全國(guó)高?；锸彻ぷ飨冗M(jìn)集體、中國(guó)食品年會(huì)普法先進(jìn)單位、湖北省高校飲食管理工作先進(jìn)單位、學(xué)生最喜愛(ài)的校園餐廳等眾多榮譽(yù)稱號(hào)。

發(fā)電廠或大型工業(yè)用戶在啟動(dòng)用氣設(shè)備瞬間，管道天然氣的流量突然增加，會(huì)造成附近管網(wǎng)產(chǎn)生巨大的瞬間壓差，管道壓力嚴(yán)重失穩(wěn)，甚至導(dǎo)致管道受損，因此對(duì)大型用戶必須由專供管道直接供氣。如石洞口某發(fā)電廠建設(shè)專供管道后供氣壓力由3.3MPa提高至4.7MPa，不但可以滿足發(fā)電廠的用量需求，而且預(yù)留一定空間，大大提高整個(gè)管網(wǎng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

4 調(diào)峰方式

由于氣候條件變化、用戶需求不同等各種原因，一個(gè)地區(qū)的天然氣供應(yīng)總會(huì)面臨調(diào)峰問(wèn)題，特別像上海這樣的特大型城市，燃?xì)夤?yīng)調(diào)峰問(wèn)題十分突出。上海的天然氣用量高峰集中在夏冬兩季。2010年，日平均用氣量為1 200萬(wàn)m3，實(shí)際最大日用氣量達(dá)1 500萬(wàn)m3，日不均勻系數(shù)峰值約1.2；春秋兩季為用氣低谷，不均勻系數(shù)谷值為0.8。小時(shí)不均勻系數(shù)主要集中在城市配氣部分，不均勻系數(shù)在3左右，給上海的供氣穩(wěn)定性帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。

上海根據(jù)自身天然氣管網(wǎng)及用氣特性，采取上游和城市管網(wǎng)共同調(diào)峰的方式。由于下游天然氣管網(wǎng)無(wú)法解決自身所有的調(diào)峰問(wèn)題，季節(jié)性調(diào)峰、日調(diào)峰和重點(diǎn)大型用戶的小時(shí)調(diào)峰基本依靠供氣上游的天然氣供應(yīng)量來(lái)解決，自身調(diào)峰主要是解決城市燃?xì)獾男r(shí)調(diào)峰。

上海地區(qū)無(wú)法建設(shè)地下儲(chǔ)氣庫(kù)，城市調(diào)峰除由高壓管道儲(chǔ)氣、高壓球罐儲(chǔ)氣外只能用儲(chǔ)存LNG的方法來(lái)解決。目前，上海利用郊環(huán)線及內(nèi)部高壓管道調(diào)峰量可達(dá)到270萬(wàn)m3；已建儲(chǔ)氣球罐調(diào)峰能力約30萬(wàn)m3，LNG儲(chǔ)存是最重要的調(diào)峰措施。在東氣量小、西氣平穩(wěn)的情況下，LNG供應(yīng)靈活、可調(diào)節(jié)量大，可以發(fā)揮峰時(shí)加量、谷時(shí)減量的功能，效果顯著。在上海天然氣供應(yīng)中，LNG發(fā)揮了重要的調(diào)峰作用。

5 天然氣儲(chǔ)備

天然氣儲(chǔ)備是為了保證供需平衡和維持管道壓力穩(wěn)定，以應(yīng)對(duì)調(diào)峰和應(yīng)急需求。這是安全供氣的重要措施。發(fā)達(dá)國(guó)家為保證能源供應(yīng)安全都建設(shè)了完善的石油、天然氣儲(chǔ)備系統(tǒng)。國(guó)外石油儲(chǔ)備一般為90天，天然氣儲(chǔ)備17～110天不等。2010年上海城市燃?xì)庥脩魬?yīng)急保障天數(shù)達(dá)到15天。天然氣儲(chǔ)存方式有輸氣管道末段儲(chǔ)氣、高壓管束儲(chǔ)氣、地面儲(chǔ)罐（多為球罐）儲(chǔ)氣、液化天然氣儲(chǔ)存和地下儲(chǔ)氣庫(kù)儲(chǔ)氣等。

1）地面儲(chǔ)罐 儲(chǔ)存常溫低壓或高壓狀態(tài)的氣態(tài)天然氣，建造簡(jiǎn)單，但是容量小、成本高，而且占地面積大、安全性要求高。一般用于日調(diào)峰和小時(shí)調(diào)峰。

2）高壓管束 儲(chǔ)存常溫高壓狀態(tài)的氣態(tài)天然氣，建造簡(jiǎn)單，但儲(chǔ)氣量小、調(diào)節(jié)范圍窄。一般用于日調(diào)峰和小時(shí)調(diào)峰。

4）地下儲(chǔ)氣庫(kù) 儲(chǔ)存常溫高壓狀態(tài)的氣態(tài)天然氣，容量大、壓力高、占地少、受氣候影響小、經(jīng)濟(jì)性好、安全性高，但要求有合適的儲(chǔ)氣地質(zhì)構(gòu)造、建設(shè)投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)，適合作為應(yīng)急和戰(zhàn)略儲(chǔ)備、季節(jié)調(diào)峰。

其中地下儲(chǔ)氣庫(kù)可以利用枯竭油氣藏或鹽穴儲(chǔ)氣，儲(chǔ)氣量大、經(jīng)濟(jì)性好，是天然氣的主要儲(chǔ)存方式。液化天然氣儲(chǔ)存，由于天然氣以液態(tài)方式儲(chǔ)存，儲(chǔ)氣量大、易于操作，比高壓球罐和高壓管束儲(chǔ)存投資少、經(jīng)濟(jì)性好。表3列出了液化天然氣儲(chǔ)存與高壓球罐和高壓管束儲(chǔ)存投資成本比較。

表3 儲(chǔ)氣方式投資成本比較

LNG儲(chǔ)罐的儲(chǔ)氣量比較大；全容式LNG儲(chǔ)罐運(yùn)行安全可靠，而且LNG儲(chǔ)罐的建造對(duì)地質(zhì)條件的要求不高，罐址選擇比較靈活。特別是中小型LNG儲(chǔ)罐及其相應(yīng)設(shè)施比地下儲(chǔ)氣庫(kù)一次性投資少，建設(shè)周期短；LNG氣化后可以直接進(jìn)入供氣管網(wǎng)，無(wú)需其他處理。LNG儲(chǔ)備庫(kù)址不受地質(zhì)條件的限制，比較靈活，在沒(méi)有條件建造地下儲(chǔ)氣庫(kù)的地區(qū)，可以采用LNG儲(chǔ)存。長(zhǎng)三角地區(qū)缺少建造地下儲(chǔ)氣庫(kù)的條件，采用LNG儲(chǔ)存的方式可以滿足天然氣儲(chǔ)備的需要，而且還可以充分利用國(guó)際資源，有利于實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)來(lái)源多樣化，緩解石油進(jìn)口壓力。

“十一五”期間，上海完成了五號(hào)溝LNG應(yīng)急備用站擴(kuò)建的兩座5萬(wàn)m3LNG儲(chǔ)罐的建設(shè)，應(yīng)急儲(chǔ)備量達(dá)到7 200萬(wàn)m3。洋山港LNG接收站3座16.5萬(wàn)m3的LNG儲(chǔ)罐，除日常供氣外，能夠提供9 000萬(wàn)m3作為應(yīng)急儲(chǔ)備。今后還將與中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司江蘇如東LNG接收站互通互保，作為上海應(yīng)急儲(chǔ)備的重要補(bǔ)充。

根據(jù)《上海燃?xì)夤芾項(xiàng)l例》，上海燃?xì)饧瘓F(tuán)制訂了燃?xì)鈶?yīng)急預(yù)案。按照確定的天然氣應(yīng)急保供次序，首先確保100%居民用氣需求，80%商業(yè)用氣需求以及60%工業(yè)用氣需求。目前，上海能夠保證在氣源事故情況下滿足城市燃?xì)庥脩艉筒糠执蠊I(yè)企業(yè)用戶15天的用氣需求。

6 結(jié)語(yǔ)

多年來(lái)的運(yùn)行實(shí)踐說(shuō)明，上海的天然氣供應(yīng)體系已經(jīng)較好地適應(yīng)了天然氣市場(chǎng)發(fā)展的需求，天然氣安全穩(wěn)定供應(yīng)也對(duì)上海的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了積極作用。為了上海天然氣利用的發(fā)展，在總結(jié)現(xiàn)有成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)推進(jìn)氣源建設(shè)、增加LNG儲(chǔ)備、完善管網(wǎng)輸配系統(tǒng)和提高調(diào)峰能力，使上海天然氣供應(yīng)體系更加可靠、供氣更加穩(wěn)定，進(jìn)一步為上海經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，優(yōu)化城市環(huán)境提供堅(jiān)實(shí)的能源基礎(chǔ)。

從經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)來(lái)看，長(zhǎng)三角地區(qū)的同質(zhì)性較強(qiáng)，而從氣源情況來(lái)看，江浙與上海的條件也較接近。因此從中長(zhǎng)期發(fā)展考慮，上海市和長(zhǎng)三角地區(qū)將大幅度提高天然氣利用，并進(jìn)一步完善天然氣供應(yīng)體系，形成切實(shí)可靠的多氣源供應(yīng)體系和相互貫通的天然氣網(wǎng)絡(luò)；要求建設(shè)的每座LNG接收站都規(guī)劃與管道氣組網(wǎng)，負(fù)責(zé)一片區(qū)域的供應(yīng)儲(chǔ)備。對(duì)區(qū)域供氣而言，在管道供氣的同時(shí)引進(jìn)LNG，有利于保障供氣的安全。