城市天然气需求预测模式探讨

2021-01-04上海燃气工程设计研究有限公司詹佩卿

上海煤气 2020年6期

上海燃气工程设计研究有限公司詹佩卿

天然气市场预测常被视为各项规划研究的前提和基础。但因其方法指标多样，各地用气特点差异大等原因，常成为影响中游及下游燃气工程投资、建设前期工作的关键因素。若预测结果过大，将造成燃气工程管道管径及站场规模过大、投资浪费；若预测结果不足，将造成用户用气需求无法得到满足，影响民生、限制当地工业和经济发展。因此有必要对其方法进行分析探讨，梳理出高效、便捷、全面的天然气需求预测模式及针对不同类型用户的预测指标，从而使燃气工程市场预测科学、合理，并体现工程经济性。

1 天然气需求预测模式

在规划实践中，对于不同区域的燃气规划，应结合其自身特点，确定具体用户类型，并针对性地进行需求量预测。需调研的单位、部门及相关资料主要包括以下几个部门。

(1)规划部门：城镇总体规划或区域控制性详细规划。

(2)燃气管理部门：燃气发展规划、燃气专项规划、政府对燃气发展的政策法规及指导意见。

(3)燃气公司：企业燃气规划、初步设计，需注意企业规划通常从企业所辖地域及经营需求出发，更贴近实际，但也可能不够全面。故通常以政府规划为主，企业规划为辅，了解现状各类用户的燃气使用参数(用气量、压力、频率等)、场站及管网系统。

(4)环保部门：煤改气、油改气计划，参数包括企业名称、设备类型、计划用气量或现状燃料能耗及锅炉吨位、用气点位置等。

2 气量预测方法

通常，城市总年用气量分为未预见量和可预见量。未预见量一般按照总量的 3%～10%考虑[1]。对区域范围较小，或发展定位明确可控的区域取下限；反之，取上限。可预见量，因为每种类型的用户用气量预测方法和指标均不同，一般需要分类计算[2]。

2.1 居民用户

居民用户的用气量主要与3个因素有关，即人口或户数、气化率和耗气指标[3]。

人口应依据城市规划得出，也有部分区域性燃气规划由于没有对应区域的城市规划，例如上海大众燃气有限公司燃气输配管网规划，则采用用户数量历年递增比例推算未来用户数量。

气化率通常依据城市规划确定。当城市规划中无此数据时，可参考城市化率等指标，或依据历年气化率递增比例预测。

耗气指标一般指人均日均耗气量。可参考当地既有燃气规划，也可参考耗热指标结合天然气热值测算。但需指出：近年来，上海地区及周边省市，新建高档住宅区在设计时，按地暖确定燃气管网管径及设施规模已成为趋势，部分别墅区还需要考虑私人泳池的锅炉燃气需求。这就需要在规划阶段就充分考虑此类需求，纳入市场预测，才能从源头上确保气源和管网输配能力充足。经调研，上海地区地暖用户实际耗气量应按户均年用气量1 400 m3测算。

2.2 公共建筑用户

根据经验，主要参考历年统计数据和趋势预测，区、县、镇级以上的燃气规划，可按居民用气量的30%～120%计。若无数据，可参考周边地区资料，或对经济相对落后的地区取下限，相对发达地区取上限。另需考虑相应级别及以上的公共服务设施，例如区级医疗中心、市级交通枢纽(例如上海虹桥枢纽)、国家级游乐园(例如上海迪士尼乐园)等用气量。

对于社区级规划，按居民量的12%估算，并另考虑各类社区级公共服务设施用气量。

对于专项预测用气需求的公共服务设施，方法如下(适用于已知各类建筑面积的规划项目)：

(1)商业用户可参照《燃气工程设计手册》，商业建筑(有餐饮)用气量综合指标为502 kJ/(m2·d)，折合天然气用量约5.24 m3/(m2·a)。

(2)医疗卫生基本用气量，参照建标110－2008《综合医院建设标准》，综合医院床均建筑面积，指标取为80 m2/床。参照GB 50028－2006《城镇燃气设计规范》，热耗用气量指标取2981 MJ/(床·a)，折合天然气用量约1.06 m3/(m2·a)。此外，对于医院的采暖和生活热水等热需求，按燃气锅炉供给预测用气量，参照CJJ 34－2010《城镇供热管网设计规范》采取节能措施后的医院建筑采暖指标 55～70 W/m2，生活热水指标2～5 W/m2。以长三角地区为例，可按暖冬地区考虑，应取下限，为57 W/m2，即443 MJ/(m2·a)(按每天运行12 h，每年运行180日计)，约合12.66 m3/(m2·a)。

(3)福利院用气量，根据 DGJ 08-1982－2000《养老设施建筑设计标准》，该类建筑按 25 m2/床指标设计，参照 GB 50028－2006，热耗用气量指标取2 981 MJ/(床·a)，折合天然气用量约为3.41 m3/(m2·a)。

此外，对于燃气空调用气量预测，还存在以下两种方式：

(1)方法A：按公共建筑面积的一定比例(如上海可取 5%～20%)估计燃气空调使用面积，并参照《燃气工程设计手册》，燃气空调用气量综合指标取991 MJ/(m2·a)，折合天然气约28.3 m3/(m2·a)，由此估算燃气空调用气量。

(2)方法B：当方案A不适用时，可按当地经验比例，如按总用气量的2%～5%估算。

2.3 工业用户

(1)直接调研法。通过政府能源/环保部门发文，对主要工业企业进行调研。基于国家煤改气、油改气政策，一般环保部门会掌握较全面的燃煤、燃油锅炉能耗数据，而能源部门、燃气管理部门则可能具有更多的企业能源发展计划资料。若近期已作调研的，则数据可直接利用。根据用户实际燃气消耗量，或可能改用天然气的企业的被替代能源消耗量，经能源转化计算，得出天然气需求量。

上海市闵行区天然气发展规划中，曾采用此方法并取得较全面的基础数据。但需注意调研表的制定需因地制宜，且方便统计与核实。首选企业自行预测天然气用量；次选根据企业其他能耗量由规划编制单位转换，因为其中容易出现工艺技术理解偏差。当遇到特大型用户时，例如达到其他用户用气需求平均值的10倍以上，应进一步核实其真实性。

例如上海闵行区曾有大型工业企业调研上报年用气预测量接近1亿标方，若确有此需求，则需全面调整总体燃气规划，甚至为其建设次高压专用调压站并敷设专管，或将现有次高压及中压管道扩径。但后期跟踪核实发现，由于经济形势变化，企业原有发展规划发生了调整，新建能耗设备计划取消，故需求量大幅减少，现有管位系统即可满足需求，不必大费周折进行燃气投资改建。

(2)工业产值类比法。通常各地的统计年鉴中可查询工业产值情况，依据此数据，对比周边城镇产值与耗气量比例，由此可粗略估算用气需求。

(3)工业用地指标法。对于正在开发或新建的产业园区，若无法了解今后招商引资或入驻企业能耗情况，则可根据城镇规划中不同类型工业用地的面积大小进行测算。

各类工业用地耗热及耗气指标见表1。

表1 各类工业用地耗热及耗气指标

根据上海地区经验，用气指标可取为 8 000～30 000 m3/(km2·d)。

上述方法均不适用时，可按居民用气量的一定比例估算，例如居民用气量的 4/7，具体比例可根据区域产业特点并结合经验确定。但鉴于工业用户与居民用气特性相关性较小，仅当无其他可行预测途径时才采用此方法。

2.4 汽车用户

对于天然气汽车，有些城镇大力发展，有些城镇则小范围试点或不发展，不发展的城镇常以电动汽车作为主推方向。天然气汽车包括LNG和CNG汽车两种类型，需结合技术经验、当地政府及燃气企业发展意向确定。若采用CNG，并通过城市高压管网自建站供气，则需将预测气量计入次高压以上管网水力计算，并将相应管网及 CNG加气母站建设工程量及投资纳入规划；若采用CNG或LNG，但使用管束/槽车运送，则不再计入管网水力计算，只要周边城镇存在现状/规划加气母站，即可纳入规划考虑。根据规划实践经验，江苏省某市天然气汽车数量及耗气指标如表2所示。

表2 江苏某市规划天然气汽车数量、里程及耗气指标

根据城镇规划人口及表2中的指标，即可估算出各类车型年用气量。

2.5 其他特殊用户

规划中，还可能遇到一些较为特殊的潜在用户，例如分布式能源站等，宜采用一事一议的方式，结合调研，确定其用气需求。通常首选由用户自行提供用气需求数据，因为这样最准确且无争议；次选采用能源转化原理，通过用规划用气设施的当量能耗，例如拟替代多少热能、冷能、电能，或供冷、供热面积等，推算出用气需求；若以上方法皆不适用，则采用参照类比法，通过外部参照周边城镇类似项目、内部比较本城镇国民经济或其他类型用户用气量的方法进行估算。

3 气量预测结果的校核

由于用户气化率、耗气指标的选取差异，所以会导致不同的天然气规划编制单位、当地政府主管部门、燃气经营企业对于市场预测的结果存在不同意见，有时甚至偏差达到50%以上。对于此类情况，以现状用气量为起算点，按每年递增 10%～20%为趋势指标上限，按一般工程达产年限(即5～10年后市场接近饱和，进入平稳期)来进行市场预测的校核。这是一种可行方法。虽然市场预测偏大，能确保今后的发展空间，但同时也将造成管道使用周期内无法达到预测用气量而降低工程经济性。这对投资建设单位和当地百姓而言，均是不利的。因为当地的气价，一定程度上与天然气基础设施的建设投资有关，工程投资越经济合理，则城镇居民与上游建设单位、燃气运行企业间，越容易达到最佳的共赢平衡点。