天然气储气调峰与安全应急的有机结合

吴闯

摘 要：天然气储气调峰与安全应急措施对于每个城市的天然气供气系统来说都至关重要，因为储气调峰方式与安全应急措施关系到供气系统的安全运行与供气效率。因此，文章对此从储气调峰方式的选择、应急储备的模式出发，对于如何将城市天然气的储气调峰与安全应急措施进行有机结合展开了分析与探索。

关键词：天然气；储气调峰；安全应急；结合

中图分类号：X937；F426.22 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）15-0179-02

随着我国市场化经济的发展和城市化进程的加快，城市天然气输配管道更多地进入到人们的视野中。天然气作为新能源为城市的发展注入了新活力，优化了产业格局，并给人们的生活带来了更多的便利，提高了人们的生活质量。

也正因为这样，如今我国大中型城市的天然气需求量逐渐递增，如何提高供气的有效率，降低能源浪费成为了重要研究课题。天然气供气系统如何实现有效的储气调峰已经成为不得不解决的问题，与此同时，合理保障供气的安全性、提高供气应急能力也成为当务之重。为了适应城市发展对于大量天然气的需求，势必要将储气调峰与安全应急措施有机地结合在一起，使其发挥应有的作用。

1 储气调峰与安全应急现存的问题

目前，我国大部分建设有天然气输配系统的城市都存在一定的储气调峰与安全应急问题，主要表现在以下几方面。

1.1 因为储气和调峰方式单一导致的供气困难

因为我国天然气资源分布不均、东西两部分的经济发展不平衡，使得天然气供气也表现出不均衡的情况。我国的天然气资源集中在西部，但天然气需求量较大的城市却都集中在东部，为了保障东部发达大城市的用气需求，不得不在两地之间修建了一条超长的天然气输送管道。这条天然气管网途径许多城市，但为了保障大型城市优先用气，沿途城市往往不能够获得充沛的天然气输送量，因而造成了供气尴尬。而且中小城市缺乏资金投入，在缺少高压储气罐、地下储气库、LNG储气设备的情况下，储存调峰方式势必会显得单一，不能够协调不同季节、不同时段的用气矛盾，进而导致用气困难。

1.2 缺少供气气源导致的供气困难

以宝鸡市为例，因为宝鸡距离靖边气田较近，所以用气比较方便，但因为这一片地区只有靖边气田一个气源，为了保障周边大城市如北京、西安、天津的用气量，每当进入供气高峰期时，宝鸡尽管靠气源最近却成为了供气困难户。再如，洛阳、南京、上海等地的天然气供应都强烈依赖于西气东输的管道，没有其他气源供应，或因为缺乏足够的天然气储气设施，每年到了冬季天然气需求量激增时，都会面临用气困难。

由此可见，合理设置储气设备，并发展多元化的调峰方式，实现季节性的应急保障对于大部分城市的发展都极其重要。

2 天然气的储气调峰方式概述

可以利用的储气调峰方式有两种：

①充分利用五种调峰设施来实现合理调峰。

②通过调节不同用户的用气量，削弱用气峰值，保障基本居民用气量。

2.1 五种调峰设施

2.1.1 地下储气库

地下储气库因为能够储存较大体积的天然气，被视为国家战略储备的首选储气设施。为了平衡不同季节、不同时期的供气需求，我们需要将暂时用不到的天然气储存起来，不但能满足用气高峰时期的用气需求，更能保障在城市主干道用气设备发生故障时能够提供充足的天然气。

根据不同地区的地质结构，可以适当建设不同类型的地下储气库：在枯竭的油气田内建造储气库；在含水层修建储气库；在盐穴内修建储气库；在废弃矿穴内修建储气库。地下储气库在世界上的使用最为广泛，其中，利用枯竭的油气田建造储气库，不但经济、高效，而且储气效果好，能适应多种调峰要求。

在含水层、盐穴、废弃矿穴里修建储气库也比较多见，但对地质条件的要求较高，需要结合实际环境来选择最合适的修建方案。

2.1.2 输气管道

对输气管道的末段承压力进行调节，能够在一定程度上实现储存天然气的目的。因为不同的压力能够改变输气管道中的输气量，能够实现天然气的释放与储存，达到调峰的效果。对于长输管来说，其末段所具备的储气调峰水平是由该管线的起点管道、终点管道的容积以及管线的压力大小决定的。输气管道能够储存的天然气无法与储气库相比，适用于用气量不高的小城市，能够解决短期内的调峰问题。

在人口较少、用气量不高的小城市，通过敷设高压输气管道网络，就足够解决天然气储备、季节性用气矛盾的问题，不但能节省资源，还能提高供气效率。

2.1.3 LNG储气设施

LNG即液化天然气，是天然气在超低温环境下急速降温到-162 ℃形成的。液态天然气的容积只有气态的1/600，因而LNG储气设备能够储存更多的天然气，具有储气率高、应用方便、能耗低的特点，对于提高城市天然气储备能力有很大作用。建设LNG设施不受气源远近、天然气容量高低、选址环境的影响，一旦发生故障，维修起来也较为便利，实用性强。LNG储气设施需要在低温、常压下运行，对于城市日、小时的用气矛盾能够做到有效调节，能够作为应急设施对城市天然气输配系统起到维护作用，能保障天然气的输送平稳、安全，提高城市天然气输配管网的可靠性。

2.1.4 储气罐

储气罐有两种，分别是高压罐与低压罐。

①低压罐有湿式罐、干式罐两种：湿式罐通过水槽内钟罩与塔节的升降系统来实现对内部天然气的阻断与储存；干式罐有多种类型，例如可隆型、阿曼阿恩型、威金斯型等，主要结构由外筒、外筒活塞、顶板、底板所构成。

②高压储气罐有卧式圆筒形罐、立式圆筒形罐、球罐集中类型，通过调节压力来实现对天然气的储存，也被称作定容储罐。储气罐能够适应于调节小时、昼夜间的用气不均匀问题。高压圆筒形储罐相对而言，比球形高压储气罐具有更多优点，占地小、受力好、造价低，目前在世界上应用的较为广泛。

2.1.5 高压管束

高压管束其实是一种管式的高压储气罐，这种管式的储气罐采用直径在DN400～DNl500 mm范围内的钢制管道，具备较高的承受压力。通常采取一组或几组的设置方案，形成高压管束群，通过压缩气体的体积来实现储气功能，增加储气量。高压管束的占地面积较大，但设备方便灵活调度，也具备一定的使用优势。

2.2 通过调节用气量来调峰

2.2.1 增加缓冲用户的数量

对于一些不涉及国计民生的企业，可以将其发展为缓冲用户，以此来调节城市用气量。当用气峰值低时，缓冲用户正常使用天然气作为生产能源；当用气峰值高时，缓冲用户停止使用天然气，改用其他燃料作为生产能源，并不影响生产。因此，大力发展城市内的缓冲用户，能够实现合理的调峰。

2.2.2 发展天然气作为常用电器的能源

夏季是用电高峰期，但却是天然气用气低峰期，如果将天然气作为空调的能源，不但能削弱电能峰值，还能填补天然气峰值低谷，既节省了电能，又提高了天然气的利用率。可见，发展天然气作为常用电器的能源，能够实现城市天然气输配系统与电网系统的调峰功能。

2.2.3 中断高负荷用户的供气，推行峰谷气价

目前，世界上普遍利用终端高负荷用户的供气方案来实现短期调峰。对于天然气使用负荷超标的大型用户，应有选择性地中断供气，在天然气供应紧张时期令其改用其他燃料与能源。对于高负荷用户还能及时调整用气价格，限制其用气量，督促其采用更好的能源使用方案，尽量采用多种能源来实现生产和运作，不要占据太大的天然气供气份额。

总之，无论采用哪种方式进行调峰，都需要结合该城市的经济发展情况、用户需求，综合多方面的因素，选择最具有性价比和适用性的方案，优化调峰方式。

3 安全应急方案与调峰方式的有机结合

当城市天然气输配管网发生故障或气源供应不足时，城市的天然气应急储备就要发挥应有的作用，及时补充天然气用量，避免对居民的生活用气带来影响。

在制定安全应急方案时，需要结合当地居民用气情况、重要用户的天然气需求量、地质条件、气候环境，选择最优的应急方案，建造最合适的应急储气设施。应急储气设施的重要作用在于，当气源或主管道因为不可抗力无法持续供气时，确保城市内的大部分天然气用户能够正常用气。这个过程中，应优先满足重点用户、居民用气，中断超负荷用户的供气。

LNG储气站能够适应于大部分城市的安全应急需求，目前在大型城市中使用较为广泛。因为LNG储气方式具有储气量大、储运灵活、经济实用、机动性高的特点，对于那些不适合修建地下储气库的大型用气城市尤为合适。但LNG储气站也存在自身的一些缺陷，例如设备利用率低、盈利水平低、运行时间短等，有时不能发挥出应有的功能。而且因为LNG储气站作为城市安全应急设施存在，平时不经常运行，其装置和设备隐患隐藏的很深，等到需要使用时却容易发生故障，导致应急供气系统无法正常运作。

为了杜绝这个弊端，有必要将城市原有的LNG储气设施与调峰系统有机结合在一起，构成天然气事故应急体系，通过优化配置，合理整合，确立一套既能在平时调峰，又能在关键时刻及时解决气源难题的应急气源系统。城市需要建设几个LNG储气站，LNG储气站又通过那条输气管道线影响调峰值，需要结合城市天然气的需求情况来确定。当应急储备气源开始运行，高压输气管道就会把储气设备中的天然气输送到至分部调压站，实现补充事故发生地的气源的目的。

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