城市管道天然气供应中的储气与调峰探讨
2016-03-16罗德盛
张 淞 罗德盛
沈阳燃气有限公司
城市管道天然气供应中的储气与调峰探讨
张 淞 罗德盛
沈阳燃气有限公司
城市天然气工程建设,加速了国民经济发展,改善了环境条件,改变了城市能源结构,减少了城市大气污染,提高了市民健康水平,大量的天然气进入了城市用户的使用范围。鉴于天然气安全、环保、价廉等特点,天然气用户逐渐增加,工业用户也开始大量使用天然气,但是各类天然气用户的用气情况是不均匀的,尤其是用气量大的工业用户,有着相应的生产周期,为了满足燃气用气负荷的季节、月、日的不均匀变化,以及适应工业用气的高峰和低谷的需要,在城市天然气输配调度中必须考虑管道天然气供应中的储存和调峰。
城市天然气;储存和调峰;方式
我国天然气产业保持快速增长态势,天然气利用领域不断拓展,深入到城市燃气、工业燃料、发电、化工等各方面。安全平稳供气已成为关乎国计民生的重大问题。由于城市燃气用气不均衡,冬季用气大幅攀升,部分城市用气季节性峰谷差巨大,加之目前我国地下储气库建设相对滞后,调峰能力不足,冬季供气紧张局面时有发生。为了确保天然气安全平稳供应,可以借鉴国外天然气调峰经验,高度重视储气调峰设施建设,统筹考虑地下储气库、LNG接收站、气田等调峰方式,优化储气调峰设施布局。
1 输气管网建设现状
为了满足消费市场的需求和国家能源战略要求,我国正加快建设安全可靠的大型输气管网。其特点如下:
(1)陆上三大油气进口管道成型。西北方向,建设了中亚天然气管道与西气东输二线衔接。西南方向,建设了中缅管道天然气管道。东北方向,建设了中俄原油管道。
(2)全国性天然气管网加速建设。西气东输二线和川气东送分别于2012年12月30日和2010年8月31日全部建成投产。西气东输三线工程于2012年10月16日开工,首次引入社会资本和民营资本参与建设,预计2016年投产,可向市场提供300亿m3/a天然气。西气东输四线、五线也在积极规划中。
(3)区域性天然气管网不断完善。珠三角地区和中南地区已形成区域管网主体框架,川渝地区和华北地区已也已形成较完善的区域性管网。
2 城市管道天然气供应的储气工艺
国内城市管道在进行天然气供应的过程中所采用的储气工艺方式有5种,分别是液化天然气储气、高压管道储气、储气罐储气、地下储气库储气以及水合物形式储气。其中液化天然气储气通常采用低温常压的储气方式,具体来说,就是将天然气冷却至-162℃后,使之压缩成液化状态。高压管道储气是利用本身需要建设的各种输气管线,在满足输气能力的同时,适当增加管径,这就使其具备了一定的管道储气能力。此外,高压管道储气分为城市高压管道储气和长输管线末段储气。高压管道储气充分利用了长输管线末端压力较高的特点,并且具有管径小、承压高的特点。其中城市高压管道储气是利用敷设在城市的高压城市管道进行储气的。而长输管线末段储气是利用最后一座压气站到终点配气站之间的长输管线进行储气的。储气罐储气是地上储气的主要设备。其是根据储气压力和储气结构来进行实际作用的,市面上应用的储气罐主要被分为两种:分别是高压罐和低压罐。其中高压罐储气有被称为定容储气罐,其主要是通过几何容积进行固定的,它有球形和圆筒形两种。而低压罐主要被分为低压干式罐和低压湿式罐。其中低压干式罐主要是由沿外筒上下运动的活塞、圆柱形外筒、底板以及顶板组成的;而湿式罐的结构是在水槽内放置钟罩,钟罩随着天然气的进出而升降,并利用水封防止罐内天然气逸出和外面的空气进入罐内。
3 各种调峰方式的选择
为解决城市燃气输配过程中的用气高、低峰,城市然气供应一般由储气设备来解决,特别是对于那些产气量或供气量恒定的城市燃气气源,则需要建设一定规模的储气设施用来解决高峰时燃气供应不足,而低峰时燃气又无处供应的情况,利用储气设施采用低峰时储气,高峰时供气的方法来平衡燃气的生产与供应的矛盾。
3.1 地下储气库调峰
天然气地下储气库以其储气压力高、容量大、成本低等特点,成为季节调峰及保障天然气供气安全的主要方式和手段,同时,作为天然气管道输送系统的重要组成部分,地下储气库可以优化天然气基础设施开发,提升管输效率。另外,地下储气库也在优化气田生产方面发挥着重要作用,地下储气库的消峰填谷作用可以使气田相对平稳生产,避免因市场用气波动造成负荷因子加大,进而影响气田的开发效果。除此之外,地下储气库还拥有市场所不能实现的政治价值,即在极端天气条件下以及供应遭到破坏的情况下,供应商可以保障持续供应;其次在天然气市场化程度较高的国家和地区,地下储气库可以从市场价格的变动中提取价值。
3.2 LNG 接收站调峰
LNG 接收站在有限的空间内天然气储存量大,动用周期短,能够快速应对天然气的供应短缺。但其投资大,规模小,液化/ 气化成本高,能耗高,且受制于LNG 供应源。因此,这种调峰方式适用于地下储气库储备不足的沿海地区辅助调峰和日、小时调峰。
3.3 气田调峰
调峰气田除应具有一定的储量规模、地层能量充足、具有短期放产的能力以外,其对气田组分要求比较高,应为单一的纯天然气气藏,同时干线输气能力必须能满足调峰气量外输的要求。
结束语
综上所述,对几种储气调峰方式进行比较后得出:高压管道和储气罐具有调节灵活、操作简便的特点,是目前解决城市燃气小时不均衡性的主要方式。除此之外,每种储气工艺都有其自身的优势和劣势,因而相关建设人员应根据城市天然气供应的实际情况来进行合理选择。笔者通过对国内外采用的管道天然气供应储气方法进行阐述,其目的是为其他城市进行天然气供应建设管理提供借鉴。事实证明,只要根据城市管道天然气的储气情况来选择调峰或均衡的方式,就能够为城市居民带来非常大的生活便利。
[1]刘子豪.城市管道天然气供应中的储气与调峰探讨[J].技术与市场,2016,06:92-93.
[2]张嘉东.天然气调峰方式工艺研究与工程化设计[D].华南理工大学,2013.
[3]王雪.城市高压管道储气能力分析[D].重庆大学,2014.