浅谈天然气区域管网规划的设计理论

王振凯

摘 要：天然气区域管网的规划设计符合我国城市天然气输配管网的不断扩张的要求，能促进我国天然气区域管网的可持续发展，有利于实现城乡之间区域天然气资源的共享，为我国人们的生活带来极大的便利。本文将主要分析天然气区域管网规划的设计理论，以便促进我国天然气管道的发展。

关键词：天然气；天然气区域管网；设计；规划

前言：天然气与煤气相比，对空气的污染程度小，而且在输送的过程中，能源损耗比较低，燃烧的利用率较高，现被我国广泛使用。天然气区域管网的规划设计，对我国经济的发展已经人们的生活水平意义重大，作为二十一世纪的重要能源，天然气的广泛应用以及天然气区域管网的发展符合我国对资源的可持续利用的要求。

1我国天然气管网规划理论的研究现状

1.1天然气输配管网规划的决策理论

天然气输配管网规划的决策理论的天然气区域管网得以顺利实施规划设计的重要理论依据。现阶段，我国城市基础设施中的天然气能源供应系统的规划决策在很大一部分是对天然气输配管网的规划决策，在天然气应用广泛的今天，这种理论已在我国广泛利用，并取得了发展。城市总体规划利用天然气的时候，需要相对应的天然气输配管网决策理论进行支持。目前，我国的天然气输配管网的规划决策理论向技术型的决策发展，是城市天然气规划过程的参考依据[1]。

1.2天然气管网规划优化理论

优化理论是目前我国天然管网规划设计中应用的最为广泛的一个理论，以此理论为依据进行的天然气管网规划设计取得了一些技术成果。目前为止，我国研究出了很多天然气输送管网的优化方法，例如综合优化法、层次分析法等，这些方式的研究和使用适用于天然气输送管网的特点，且方法的创新点多，使得我国天然气管网规划得到了巨大的发展。

2天然气区域管网的概念

现阶段，天然气管网主要分布在城市地区，天然气管网最初是有一个个的天然气输送地点，一步步扩展到现在的天然气的管网，在这个管网中，人们可以使用天然气供应部分输送的天然气资源，方便天然气在管网内进行传输。随着天然气的不断发展，天然气推进了城市天然气的普及和天然气区域管网的建设，天然气管网的规划和和设计从城市逐渐的普及到了农村，天然气区域管网则成为了天然气供气方、城市天然气用户和农村天然气用户三者之间输送天然气的重要通道，极大的提高了天然气的使用效率和区域资源的合理配置。随着设计和规划天然气管网技术的发展，天然气管网不断的扩大，天然气的利用范围也更加的广泛，相信在不久的将来，天然气区域管网的不断发展能够实现我国天然气事业的可持续发展[2]。

3天然气区域管网规划的设计理论

3.1天然气区域管网储气设计理论

天然气区域管道的设计要使天然气管道具有一定的储气能力。天然气管道储气的设计理论来源于天然气输气理论的分析与描述，将管道的输气末端与各个地区输气站的输配管道进行连接，当管道的进来的天然气含量和出去的天然气含量在固定的时间内达到一个平衡状态时，但是各个时刻的进气量与出气量的数值不相同，管道内的储气量就是最大天然气质量存量与最小天然气质量存量之间的差值。在进行天然气的区域管网的设计和规划时，要考虑到天然气管道内的质量守恒定律，即进气量和出气量要保持在一个相对平稳的状态，以此保障天然气区域管网的储气功能。根据天然气区域管道储气设计理论规划的天然气管网要具有以下几个特征：第一，所设计的管道要具有输送气体的功能，若没有输气功能，那么管道只是作为一种储藏气体的容器，就不能实现区域天然气资源的合理调配；第二，要具有调峰作用。如果设计的天然气区域管网不具有调峰作用，管道内储藏的天然气气量较小，小到几分钟就“取”完的程度，那么所设计的天然气区域管网就没有很大的工程价值。

3.2天然气区域管网流动性设计理论

天然气区域管网流动性的设计要建立在区域管道的流动理论的基础上，还要遵循天然气流动的基本理论，而天然气的流动基本理论可以描述为天然气的损耗能量克服流动阻力的过程。天然气的管道内的流动性理论包含了很多物理学上的理论知识，除了质量守恒定律，还要动量守恒、能量守恒和热力学定律，天然气流动的动力是源于一种机械能，这种机械能来自天然气气井的压能或者天然气的气源压缩机提供的能量，当这些机械能提供的能量能够促使天然气进行流动时，就实现了天然气管道流动性设计的目的。在设计师进行流动性设计的同时，要以天然气管道流动基本方程为基础，当促进天然气流动的压能不足时，要进行适当的加压。一般情况而言，天然气区域管道的接气点具备的压能与其他位置比相对较弱，因此，在设计的过程中要重点考虑管道接气点的压能问题[3]。

4天然气区域管网的功能设计

4.1共性功能设计

天然气区域管网的规划和设计要使天然气管网具备调质、调峰、供气等功能。天然气管网最重要的功能就是接收天然气的气源，天然气的供气源主要是天然气输气站和天然气分输站，还有LNG气源以及当地的页岩气等，在规划天然气区域管网的过程中要注意这些功能，合理的选择建设天然气区域管网的材料。天然气的质量要满足国家制定的天然气气质标准，因此在设计天然气挂管网的时候要注意管道的调质功能是否得以有效发挥。天然气区域管道设施要具备一定的调峰功能，能够保证天然气用户充足的使用天然氣，为用户配气管网系统提供季节、月、日、小时调峰气量。

4.2特殊功能设计

天然气区域管网的设计要体现天然气区域管网的特有功能，首先，设计或者规划的天然气区域管网要具有集散天然气的功能，能够汇集、整合和输送不同地区的多种可利用的天然气资源，同时将汇集、整合而来的天然气输送到各个城市或者乡镇，为广大用户提供充足的天然气气源。其次，设计和规划的天然气区域管网要具备区域网络功能，这种功能能够使得区域内的气体能源的输送覆盖面扩大，输送的方式也更加的便捷，输送的过程也更加的灵活，能够促进城乡的天然气事业的发展。最后，设计或者规划的天然气区域管网要具备区域调峰辅助功能，设计者要充分考虑城镇以及中小城市天然气管道的储气能力，进行管道的合理规划，当用户需要较多的天然气资源时，将天然气资源多的地区的天然气资源调节到用户需要的地区，反之，亦然，以此辅助区域供气系统完成区域的天然气全面调峰[4]。

5城市天然气区域管网的实践

近年来，强化天然气管网的规划逐渐成为了我国城市总体规划的重要内容之一，这也在一定程度上反映了天然气区域管网在城市规划中的实践。不仅如此，我国还建立了一些大型的天然气区域管网的示范基地，这些示范基地主要是在一些发达的城市，例如，上海市的高压管网、深圳市的高压管网以及重庆市的高压环线等工程，天然气管网在城市区域的成功试验，进一步提高了我国的天然气区域管网的发展水平，使得天然气管网的功能更加的先进化和完善化。

结论：对天然气区域管网进行规划和设计理论的研究，加快我国大型天然气输气管网的形成进度。但是，我国天然气区域管网是规划技术水平与发达国家相比还存在一定的差距，因此，相关人员要加大对天然气区域管网设计理论的研究力度，让天然气区域管网促进我国地区之间的能源调动，提高人们的生活水平。

参考文献：

[1]孔川.天然气区域管网规划设计理论研究[D].重庆大学，2016.

[2]代玥.基于水力工况的天然气干线管网供气可靠性研究[D].西南石油大学，2015.

[3]姜好.长输天然气管网拓扑可靠性与城市天然气需求概率分布[D].西南石油大学，2015.

[4]孔川.区域天然气管网规划设计理论研究[J].煤气与热力，2016，03：40-44.