張朝峻　陳文學(xué)

摘要：文章以實際工作經(jīng)驗為基礎(chǔ)，首先對城鎮(zhèn)燃氣的用量及其特點進行了分析，然后從燃氣用戶和管網(wǎng)設(shè)施兩個主要方面探討了燃氣供需過程的調(diào)峰措施，以此希望能夠為同行業(yè)人員以有意義的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)用戶；燃氣用量；供需平衡；調(diào)峰措施；燃氣用戶；管網(wǎng)設(shè)施 文獻標識碼：A

中圖分類號：F407 文章編號：1009-2374（2016）02-0187-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.091

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)然氣用量呈逐年增長的趨勢。在此情況下，我國天然氣的產(chǎn)量卻遠不能滿足實際的消耗量，出現(xiàn)了供應(yīng)的缺口，且這種缺口逐年擴大。填補城鎮(zhèn)燃氣用量的供應(yīng)缺口、協(xié)調(diào)天然氣的供需平衡，是保證我國城鎮(zhèn)居民生活、國家經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)。為此，本文將結(jié)合實際工作經(jīng)驗，對我國城鎮(zhèn)燃氣的供需狀況進行了分析，提出了協(xié)調(diào)供需平衡相關(guān)的對策和建議，希望能夠引起相關(guān)人員的重視。

1 城鎮(zhèn)燃氣用量及其特點

1.1 城鎮(zhèn)燃氣用量增長迅速

據(jù)統(tǒng)計，我國在1990～2010年，城鎮(zhèn)天然氣消費量的平均增長速度達到了10.1%。僅在2010年，全國天然氣的消耗總量就突破了1000億m3，比2009年增加了18.2%，占世界天然氣總消耗量的3.4%，成為全世界第四大天然氣消費國。預(yù)計2015年全年的天然氣消耗量將達到1920億m3，而到2020年，總消耗量將達到3041億m3。在此背景下，我國在21世紀制定了多項環(huán)境整治條例，加大了天然氣的開采能力并大量進口天然氣，以彌補國內(nèi)天然氣供應(yīng)的不足，滿足經(jīng)濟發(fā)展和居民生活的需要。

1.2 城鎮(zhèn)燃氣用量的特點

城市的燃氣用量受季節(jié)氣溫、居民的飲食起居的影響較大，通常具有一定的規(guī)律性和周期性。例如，在節(jié)假日，相同用戶的日用氣量會增加，而每天的早、中、晚三個時段，用氣量會處于高峰時段，具有一定的規(guī)律性；當(dāng)一年之中的某個季節(jié)，某個用戶的日用氣量幾乎相同并趨于穩(wěn)定。

1.2.1 節(jié)假日用氣量的特點。當(dāng)逢節(jié)假日尤其是春節(jié)、十一等長假期間，大多數(shù)工業(yè)用戶停業(yè)，此階段以城鎮(zhèn)居民的生活用氣為主，因此，綜合型的城市燃氣公司，會在此期間出現(xiàn)燃氣用量明顯下降的現(xiàn)象。但如果是單純?yōu)槌擎?zhèn)居民供氣的燃氣公司，其日供氣量會有一定的增加。另外，我國的一些民俗，如春節(jié)“初一不生火”等，也會對日用氣量帶來一定的影響。

1.2.2 早、中、晚時段的用氣量特點。純民用的天然氣用戶，其日用氣量的高峰出現(xiàn)在早7∶00～8∶00、中12∶00～13∶00、晚18∶00～0∶00三個時段，也是大部分居民做飯的時間段。這三個時段之間是用氣量的低谷，純民用的天然氣公司會在此階段瞬時出現(xiàn)流量為零的情況。

1.2.3 季節(jié)性用氣量的特點。在寒冷的冬季，由于家庭空調(diào)或取暖設(shè)備的持續(xù)使用，會產(chǎn)生瞬時燃氣用量加大的情況；而在夏季，由于氣溫較高，工業(yè)用戶和居民生活用氣量也會出現(xiàn)降幅。據(jù)統(tǒng)計，冬季的城鎮(zhèn)燃氣用量幾乎是夏季燃氣用量的兩倍。

2 城鎮(zhèn)燃氣用量的供需平衡措施

2.1 天然氣用戶的調(diào)峰措施

2.1.1 燃氣用戶的數(shù)據(jù)化、信息化和動態(tài)化的分析。燃氣公司的燃氣用戶檔案可清楚地反映用戶的用氣結(jié)構(gòu)和價格、生產(chǎn)經(jīng)營、業(yè)務(wù)信息、供氣設(shè)備等信息，為用戶的管理提供了可靠的鑒定依據(jù)，但在燃氣用量的記錄與分析方面卻較為薄弱。為此，城市燃氣公司應(yīng)引進具有營銷信息系統(tǒng)的管理軟件，對用戶檔案進行動態(tài)化、數(shù)據(jù)化、信息化的管理，分析用戶的燃氣節(jié)日用量、日三峰和季節(jié)性的變化規(guī)律，為用戶的用量控制、天然氣供求平衡管理、居民用氣保障提供精確且可靠的數(shù)據(jù)支撐平臺。

城鎮(zhèn)燃氣用戶在氣候溫度變化較大的情況下，燃氣用量相對較大，氣候溫度趨于穩(wěn)定時，燃氣用量相對較小，而對于工業(yè)性用戶，其用氣量則相對較穩(wěn)，為此，通過分析城鎮(zhèn)燃氣用戶的夏季與冬季的日最高、最低用氣量，可推算出用戶季節(jié)性的日用氣量的峰值和峰谷差。用戶的季節(jié)性用氣量峰值，可大概推斷出所轄區(qū)域供氣管網(wǎng)的適應(yīng)能力，再根據(jù)日用氣量的峰值和峰谷差，制定管網(wǎng)檢修和移峰填谷方案，確保居民生活和生產(chǎn)的安全運行。

2.1.2 制定短期供氣應(yīng)急預(yù)案。燃氣公司應(yīng)制定短期供氣應(yīng)急預(yù)案，當(dāng)城鎮(zhèn)燃氣供應(yīng)全天僅在早、中、晚三峰供氣能力不足，其他時段供氣富余時，應(yīng)采取錯峰為主要調(diào)峰措施；當(dāng)燃氣公司全天供氣總量不足時，除了要啟動儲氣設(shè)備中的燃氣以補充供量外，還要采取LNG停用、壓減等措施，同時要根據(jù)用氣單位的生產(chǎn)情況，選擇大型且負荷系數(shù)較高的用戶，對其進行臨時供氣中斷、調(diào)減用氣量。

2.1.3 利用緩沖用戶進行調(diào)峰。為了平衡季節(jié)性和日不均勻性用氣，可將一些城鎮(zhèn)的大型燃氣工業(yè)用戶視為燃氣供應(yīng)的緩沖用戶，在日三峰或冬季用氣高峰時，這些緩沖用戶改用液體燃料或固體燃料，燃氣供應(yīng)以保障居民日常生活為主；在夏季或用氣低峰時，可將余氣供于它們使用；與緩沖用戶協(xié)商，調(diào)整其休息日和作息時間，平衡不均勻性的用氣問題。

另外，燃氣公司要及時掌握緩沖用戶的計劃與實際用氣量，在居民區(qū)或公共建筑用戶管網(wǎng)處，也要設(shè)置一些燃氣總計量表等測點，監(jiān)測用氣量的變化情況，做好燃氣供應(yīng)的計劃調(diào)配。

2.2 設(shè)備調(diào)峰措施

2.2.1 加強環(huán)網(wǎng)和儲氣設(shè)施的現(xiàn)代化建設(shè)。目前，城鎮(zhèn)燃氣公司對用戶的供氣管理主要采用的是強化對輸配氣站的操作管控頻率，包括在早、中、晚三個時間段增加燃氣的供應(yīng)量、供氣壓力和調(diào)解閥門。此管控措施，一方面能夠確保計劃指標內(nèi)的燃氣用戶能夠正常用氣，另一方面則可以保證輸送管網(wǎng)的運行安全。但是，如冬季采暖期，某個時段的用氣高峰值常超出輸送管網(wǎng)的輸配能力，而且隨著居民用氣的普及化，這種常用的調(diào)峰方式已經(jīng)無法徹底保障居民的正常用氣。

為此，城鎮(zhèn)燃氣公司應(yīng)加強環(huán)網(wǎng)和配套儲氣設(shè)施的現(xiàn)代化建設(shè)，并在與上游單位簽署供氣合同或協(xié)議時，要重點考察上游單位環(huán)網(wǎng)和儲氣設(shè)備的建設(shè)與發(fā)展，監(jiān)督上游單位的合同履行情況，以此作為燃氣公司的燃氣供量增長和采取調(diào)峰措施的前提條件。在確保自我正常行銷的狀況下，實現(xiàn)與供方共同維護城鎮(zhèn)燃氣的正常供應(yīng)、保障城鎮(zhèn)燃氣用戶用氣的穩(wěn)定。

2.2.2 地下儲氣調(diào)峰。修建地下儲氣庫是當(dāng)今世界主要的一種天然氣儲存形式，也是目前最為有效的調(diào)峰措施。地下儲存的天然氣主要是為了在日或季節(jié)性的燃氣用量波動期間，保證用氣高峰期的供氣量。另外，在供氣系統(tǒng)出現(xiàn)突發(fā)事故時，也可作為應(yīng)急儲備或國家的戰(zhàn)略儲備。

地下儲氣庫通常修建在用氣負荷的中心附近，這主要是為了保證在用氣量發(fā)生變化時，地下儲氣庫能夠及時地對其做出反應(yīng)。尤其是供氣量受輸氣系統(tǒng)管道等限制，極易出現(xiàn)供氣不足的情況，地下儲氣庫則必須修建在輸氣管道的尾端附近，這樣才能徹底發(fā)揮出地下儲氣的調(diào)峰作用。

2.2.3 液態(tài)（LNG）儲存調(diào)峰。天然氣其主要成分為甲烷，在零下162℃時為液態(tài)，而對于液態(tài)燃氣儲存的儲罐，只需要滿足抗壓0.056MPa即可，同時要求儲罐具有良好的絕熱效果，因此，該儲存方法比較安全。將大量液化后的天然氣儲存在特殊低溫的儲罐或凍穴儲氣庫中，在用氣高峰階段，啟動LNG氣化器并將氣化后的燃氣送入管網(wǎng)，增加燃氣的輸送量；在用氣低谷時，LNG調(diào)峰站停止工作，多出的天然氣進入液化站液化并進入儲罐中儲存。

液態(tài)儲存是以天然氣低溫液態(tài)的形式儲存，其氣化過程比較方便，負荷的調(diào)節(jié)范圍較廣，可適用于各種情況的供需平衡調(diào)峰，但是這種措施一般儲存量較大，量少則經(jīng)濟上不合理。

2.2.4 管道儲氣調(diào)峰。管道儲氣是通過對埋設(shè)于地下的一組或幾組高壓鋼管中的燃氣加壓，利用高壓下燃氣的可壓性以及其與理想氣體的偏差，而進行儲氣的一種方法。這種方法是將高壓鋼管視為儲氣罐，雖然管內(nèi)空間有限，但可承受較高的壓力，通過高壓可使管內(nèi)儲氣量大大增加。

在夜間用氣低峰時，向管道內(nèi)加壓，將燃氣大量儲存于管道內(nèi)，白天用氣高峰時，再將儲存于管道內(nèi)的燃氣輸送至用戶。管道儲氣式的調(diào)峰方法主要是為了解決日或小時內(nèi)的短期燃氣供需平衡的調(diào)峰方法。另外，這種方法的儲氣量相對較小，占地面積較大，并且要增加壓縮機和減壓等設(shè)施，投資費用較高。

2.2.5 儲氣罐調(diào)峰。儲氣罐為鋼制且分為立式或臥式筒形和球形的儲氣設(shè)備，在用氣高峰時，將儲氣罐內(nèi)的天然氣輸送至管網(wǎng)以增加天然氣的供應(yīng)量；在用氣低谷時，再將多出的天然氣儲存于儲氣罐內(nèi)，以備后用。這種調(diào)峰措施主要用在對城鎮(zhèn)燃氣配送過程中的晝夜或小時調(diào)峰供氣。

這種罐式結(jié)構(gòu)對材質(zhì)和制作工藝的要求較高，儲氣量與外形容積比約為5∶1，工作壓力通常在0.8MPa左右。另外，由于這種儲氣罐形態(tài)龐大、金屬耗量多、安置所需占地面積大，所以其制造和使用成本較大。

3 結(jié)語

隨著我國對能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及對清潔能源需求量的增加，天然氣穩(wěn)定且可靠的供應(yīng)已經(jīng)成為城鎮(zhèn)居民安定生活與經(jīng)濟發(fā)展的基本條件。作為城鎮(zhèn)燃氣供應(yīng)企業(yè)，應(yīng)加快完善管網(wǎng)輸配系統(tǒng)的改造，提高燃氣的調(diào)峰能力，促使城鎮(zhèn)燃氣供應(yīng)體系更加穩(wěn)定與可靠，為城市經(jīng)濟和環(huán)境的持續(xù)發(fā)展與優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]中國能源研究會.中國能源發(fā)展報告2011[R].北京：中國電力出版社，2011.

[2]段常貴.燃氣輸配[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

作者簡介：張朝峻（1978-），男，高唐中石油昆侖燃氣有限公司工程師，研究方向：城鎮(zhèn)燃氣技術(shù)；陳文學(xué)（1979-），男，新地能源工程技術(shù)有限公司燃氣技術(shù)分公司工程師，研究方向：新能源及城鎮(zhèn)燃氣技術(shù)。

（責(zé)任編輯：王 波）