秦 剛, 萬 云, 王 宇

(1.四川省高發(fā)城鎮(zhèn)燃氣研究院有限公司, 四川 成都 610000; 2.彭州華潤燃氣有限公司, 四川 成都 611930)

1 概述

1.1 燃氣企業(yè)經(jīng)營管理要素

城市燃氣安全問題主要集中在泄漏后形成的爆炸及燃氣不完全燃燒對周圍環(huán)境產(chǎn)生的影響。泄漏或是燃氣輸配過程中管道自然腐蝕、第三方破壞等原因造成,或是在用戶端,用戶用氣操作不規(guī)范、生物咬食戶內(nèi)管道造成。泄漏燃氣聚積造成爆炸,危害極大。在燃燒過程中燃氣不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳,也會造成生命危險。另外,與各用戶的貿(mào)易結算,目前燃氣企業(yè)普遍采用定期與用戶結算用氣量,如何做到燃氣企業(yè)與用戶之間的公平結算,對燃氣企業(yè)的經(jīng)營起著至關重要作用。

鑒于以上原因,燃氣企業(yè)要持續(xù)保障企業(yè)的經(jīng)營管理,首先要做到控制燃氣輸配安全,關注用戶安全使用燃氣,同時還要做到燃氣企業(yè)與用戶之間公平貿(mào)易結算。所以燃氣企業(yè)的經(jīng)營管理三要素為:管道設備設施、用戶、計量。

三要素并非獨立存在,而是存在一定的依存關系。管道設備設施是為用戶輸送燃氣的運輸載體,而燃氣管道的建設、規(guī)劃需要根據(jù)區(qū)域用戶發(fā)展情況、區(qū)域用戶用氣量來決定,用戶的用氣量通過計量數(shù)據(jù)體現(xiàn),計量數(shù)據(jù)可以反映用戶用氣狀態(tài),可根據(jù)流量的變化進行氣源調度,并指導設備設施維護,保障用戶用氣安全。

1.2 燃氣區(qū)域計量分區(qū)提出

城市燃氣的計量分為貿(mào)易計量和管理計量,氣源端貿(mào)易計量用于與上游單位的氣量結算,用戶端貿(mào)易計量用于用戶端的氣量結算。管理計量則主要用于氣源調度、安全管控及輸配計劃等。

本文提出城市燃氣區(qū)域計量分區(qū)(簡稱計量分區(qū))管理模式,以流量變化作為重要依據(jù),通過設立計量裝置,以計量裝置為界,計量裝置后的管道設備設施、用戶等管理要素作為分區(qū)管理對象,將區(qū)域進行細分,縮小數(shù)據(jù)基數(shù),利用數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),實現(xiàn)流量實時監(jiān)控,通過信息化手段建立流量波動模型、分區(qū)調度模型、實時供銷差模型,通過實時數(shù)據(jù)與管道流量監(jiān)控的標準曲線、用戶負荷曲線進行對比后的綜合分析,實現(xiàn)安全調度輸配及輸差管理的預警、預案固化及主動干預。

2 系統(tǒng)論

① 計量分區(qū)管理建設流程

城市燃氣區(qū)域計量分區(qū)管理建設流程見圖1。計量分區(qū)管理的建設包含了輸配管理現(xiàn)狀調研、總體方案確定、投資預算、計量裝置安裝次序確定、信息化平臺搭建、管理架構變化、異常管理及管道、設備設施維護7個步驟。輸配管理現(xiàn)狀調研是對燃氣企業(yè)自身家底的摸清,投資預算、計量裝置安裝次序確定及信息化平臺搭建是實現(xiàn)過程,管理架構變化、異常管理及日常維護屬于保障措施。總體方案確定是7個步驟中最重要的一步,一項技術管理的實現(xiàn),得益于總體方案的方向性、準確性及可操作性,而在總體方案確定中,最關鍵的一步是計量分區(qū)的確定。

圖1 城市燃氣區(qū)域計量分區(qū)管理建設流程

為了保障用戶用氣可靠,城市燃氣管道通常采用環(huán)形管網(wǎng),計量分區(qū)之間存在輸配工藝聯(lián)系,該聯(lián)系是否科學,是計量分區(qū)是否適合的重要判斷依據(jù)。所以需要一種可以立足整體,關注要素個體發(fā)展,但能夠將整體與各要素建立邏輯關系的科學理論作為計量分區(qū)的指導[1]。

② 系統(tǒng)論的概念

系統(tǒng)論[2-3]的核心思想是系統(tǒng)的整體觀念。任何系統(tǒng)都是一個有機的整體,它不是各個部分的機械組合或簡單相加,系統(tǒng)的整體功能是各要素在孤立狀態(tài)下所沒有的性質。

計量分區(qū)管理通過區(qū)劃的方式,分解出若干個三要素融合在其中的子單元,使得經(jīng)營三要素的反饋更加突出,數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)時效性,管理邏輯更為清晰,通過實現(xiàn)子單元的管理從而實現(xiàn)燃氣企業(yè)的管理。系統(tǒng)論作為重視整體發(fā)展、關注元素自身特點及各元素間聯(lián)系的科學理論,適合對計量分區(qū)進行指導。

3 系統(tǒng)論在計量分區(qū)中的應用

3.1 整體性原則的應用

整體性原則是系統(tǒng)論中最重要的原則,在計量分區(qū)中是最重要的考量因素[4]。

在計量分區(qū)時應充分考慮現(xiàn)有燃氣輸配工藝關系,根據(jù)歷史輸配情況、城市建設情況、發(fā)展規(guī)劃等,將安全重點關注區(qū)域、數(shù)據(jù)異常區(qū)域、重點調度區(qū)域進行區(qū)分,結合已建設的閥門、閥井、計量柜的情況,綜合考量區(qū)劃邊界,不能簡單參照城市行政區(qū)域進行簡單劃分。同時,應在保障各分區(qū)平穩(wěn)供氣的前提下,考慮計量設備量程、整體建設投資等。因為城市燃氣與其他天然氣項目不同,城市燃氣具有不斷發(fā)展性,所以在計量設備量程確定上,需要結合分區(qū)內(nèi)的發(fā)展情況進行預估,從而采用合理量程的計量設備。

在計量分區(qū)時還應當考慮數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)基數(shù)變化的關系。城市燃氣最大的用戶群為居民用戶,其用氣特點為單體用氣量小、壓力低。而近年來多次燃氣爆炸事件均為居民用戶燃氣泄漏導致,計量分區(qū)技術流量波動模式就是專為解決微泄漏無法及時發(fā)現(xiàn)處理而存在的,該模式可以實現(xiàn)流量數(shù)據(jù)實時曲線與歷史曲線的對比,但數(shù)據(jù)對比的關鍵在于數(shù)據(jù)基數(shù)。一旦計量數(shù)據(jù)過大,微小的流量波動便無法凸顯,而數(shù)據(jù)基數(shù)與計量分區(qū)內(nèi)用戶數(shù)量有直接的關系。在計量分區(qū)時,應將數(shù)據(jù)基數(shù)作為重要的考量因素,進行計量分區(qū)。

計量分區(qū)打破了傳統(tǒng)的管理壁壘,需要技術推進、邏輯關系梳理、分區(qū)建設、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)邏輯關系梳理、人員架構調整等諸多環(huán)節(jié),最終形成了具有平行、遞進關系的復雜管理系統(tǒng)。特點是數(shù)據(jù)龐大、管理層級復雜,彼此間并不是簡單的串、并聯(lián)關系,雖然分區(qū)之間有界線,但在實際的管理與經(jīng)營中相互影響,相互制約,各分區(qū)間的輸配具有關聯(lián)性。所以需要充分將各個分區(qū)考慮為一個綜合的管理分區(qū),是小型的業(yè)務管理單元,通過科學地管理各個小型的業(yè)務管理單元,使整個燃氣企業(yè)得到最佳的管理效果。

3.2 層次性原則的應用

在系統(tǒng)論中,層次性原則也是一個非常重要的原則,指在系統(tǒng)任何一個層次都是由多個更低層次的子系統(tǒng)或者元素所組成,但每一個系統(tǒng)的層次性質或功能不僅僅是它包含的子系統(tǒng)或元素的性質或功能的簡單加和[5]。

城市燃氣企業(yè)可采用疊層式方式將分區(qū)劃為3個級別。通過數(shù)據(jù)處理分析中心,可以跨越上一級分區(qū),直接管理下級分區(qū),各級分區(qū)將計量數(shù)據(jù)反饋給數(shù)據(jù)處理分析中心,然后根據(jù)此數(shù)據(jù)完成各分區(qū)的氣源精準調度、安全運行保障等工作。在計量數(shù)據(jù)的關系上看,城市燃氣企業(yè)計量總量等于各一級分區(qū)計量總量之和,一級分區(qū)計量總量等于各二級分區(qū)計量總量之和,二級分區(qū)計量總量等于各三級分區(qū)計量總量之和,三級計量分區(qū)是最小的計量單元。各一級分區(qū)間相對獨立,一級分區(qū)含有多個二級分區(qū),二級分區(qū)含有多個三級分區(qū),三級分區(qū)之間相對獨立,但平級分區(qū)之間并非絕對獨立,其具有輸配關聯(lián)性,因各分區(qū)由于不同時段的用氣量需求不同,也會進行一定的調配,造成相互影響。從屬關系的一、二、三級分區(qū),也不僅僅是簡單的計量加和關系,各一、二級分區(qū)內(nèi)也存在輸配的關聯(lián)性及復雜的氣源分配邏輯,所以分區(qū)時,一定要以分區(qū)內(nèi)的輸配關系作為分區(qū)的出發(fā)點,綜合考慮管理的便捷性及經(jīng)營三元素之間的關系,再進行分區(qū)的細化,從而做出相應的調整。

3.3 開放性原則的應用

開放性原則是指無論是系統(tǒng)還是系統(tǒng)所包含的子系統(tǒng)或元素都存在與環(huán)境之間的聯(lián)系,都處于可以持續(xù)變化的動態(tài)[6]。

城市燃氣以保障安全平穩(wěn)用氣為第一要素,由于各區(qū)域用氣特點的不同,因此普遍存在用氣不規(guī)律、波峰波谷差值大等特點,用氣特性復雜。隨著城市不斷發(fā)展建設,各類型用戶也隨之增長,但是各類用戶對燃氣的需求不同,導致燃氣企業(yè)對于不同用戶的管理重心也存在差異化。計量分區(qū)管理的目的性也存在不同:對于高后果區(qū)較多的分區(qū),重點工作關注流量波動模型的建設及應用;對于重點用戶多、異常區(qū)域多的區(qū)域,重點工作為關注實時供銷差監(jiān)控分析模型的建設及應用,同時根據(jù)實際需求確定最小計量分區(qū)數(shù)量;對于分區(qū)與分區(qū)之間,重點關注分區(qū)氣源預測和調度模型的建設及應用。

分區(qū)并非固定的,可根據(jù)用戶發(fā)展情況,對分區(qū)級別進行動態(tài)劃分,也可根據(jù)分區(qū)內(nèi)用戶性質變化進行,對關注重點進行重新劃分,采用不同模型,根據(jù)科技不斷提升修正模型,變化數(shù)據(jù)收集通道等。同時分區(qū)級別也不是固定的,各燃氣企業(yè)可根據(jù)自身的管轄區(qū)域、用戶性質進行多個級別的分區(qū)劃分,同時隨著用戶不斷發(fā)展,管理精益化需求不斷提升,也可在原分區(qū)級別下再進行下一級別計量分區(qū)。

4 系統(tǒng)論指導下的計量分區(qū)實例

PZ天然氣公司所管轄區(qū)域由山地、丘陵和平原構成,且工業(yè)用戶眾多。PZ天然氣公司根據(jù)系統(tǒng)論,對所管轄區(qū)域進行細分,PZ天然氣公司分區(qū)見圖2。

圖2 PZ天然氣公司分區(qū)

PZ天然氣公司根據(jù)整體性原則,以企業(yè)管理作為核心抓手,分成了13個一級分區(qū)。利用層次性原則,進行進一步細分,以一級分區(qū)A為例,根據(jù)一級分區(qū)A區(qū)域管道工藝關系及用戶特征,將一級分區(qū)A分為2個二級分區(qū),其中二級分區(qū)A2以自建小區(qū)為主,根據(jù)PZ天然氣公司一級分區(qū)A的管理能力,將二級分區(qū)A2分為2個三級分區(qū)。根據(jù)開放性原則,次高壓管道作為燃氣輸氣的主管道,承擔著一級分區(qū)的輸配重擔,為單獨的一級分區(qū)。中壓管道未單獨細分。

根據(jù)各區(qū)域的功能與特點不同,進行不同方向的重點管理。一級分區(qū)A是P市重點工業(yè)區(qū)域,工業(yè)用戶數(shù)量占比較高,PZ天然氣公司重點考慮該區(qū)域用氣異常問題,通過實時供銷差模型的數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)了用氣異常用戶,并進行主動干預。近年來P市城市建設速度加快,擴建、新建多條主干道路,建設項目主要集中在一級分區(qū)B內(nèi),該區(qū)域的安全用氣也是近年PZ天然氣公司的重點關注問題。通過流量數(shù)據(jù)波動模型的應用,PZ天然氣公司多次發(fā)現(xiàn)違規(guī)施工導致的燃氣泄漏,主動進行干預,避免了燃氣險情的發(fā)生。

5 結語

利用系統(tǒng)論作為指導思想,聯(lián)系城市燃氣區(qū)域計量分區(qū)中的各種邏輯關系需求,從整體性、層次性、開放性對城市燃氣區(qū)域計量分區(qū)中的各種邏輯關系需求進行梳理及規(guī)劃,完成城市燃氣區(qū)域計量分區(qū)。

城市燃氣區(qū)域計量分區(qū)要以燃氣企業(yè)的管理發(fā)展作為出發(fā)點,關注各級分區(qū)的獨立發(fā)展,以全局性的眼光、動態(tài)的發(fā)展為指導思想,保障城市燃氣區(qū)域計量分區(qū)的科學性,推進管理模式落地,最終實現(xiàn)城市燃氣企業(yè)安全運營。