城市燃气需用量及供需平衡.ppt

第二章,1,第2章城市燃气需用量及供需平衡,第二章,2,供气对象及供气原则供气对象及其用气特点供气原则城市燃气需用量的计算各类用户的用气量指标城市燃气年用气量计算,2.1城市燃气需用量,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,3,2.1.1供气对象及供气原则1.供气对象及其用气特点居民生活用户炊事、生活用热水；单户用气量不大，但用气随机性强。商业用户公共建筑设施、机关、科研机构等；用气量不很大，用气较规律。工业企业用户生产工艺热加工燃料或原料；用气规律、量大、用气较均匀、可要求工业用户在规定的时间内停气或用气。其他用户采暖空调、汽车燃料、农业生产、燃气发电等。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,4,基本原则：涉及国家的能源政策及环保政策，并与当地具体情况、条件密切相关应从高效、节能、环保方面考虑。（1）民用用户供气原则优先满足城镇居民炊事和生活用热水的用气。尽量满足托幼、医院、学校、旅馆、食堂和科研等公共建筑的用气。,城市燃气需用量及供需平衡,2.供气原则,第二章,5,(2)工业用户供气原则,根据城市气源情况确定。人工燃气：靠近燃气管网、用气量不很大，但在工艺上使用燃气后，可使产品产量及质量有很大提高的高、精、尖工业，且生产工艺必须使用煤气，且节能显著的中小型工业企业应优先供应。用气量很大的工业用户自行产气。天然气：城镇天然气充足时，应大力发展工业企业。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,6,(3)工业与民用供气的比例,城市燃气在气量分配时应兼顾工业与民用。比例的确定：城市燃气供应和需求的具体情况出发考虑发展一定数量的工业用户（用气比较均匀）。有利于平衡城市燃气使用的不均匀性，减少燃气储存容量。为了平衡城市燃气供应的季节不均匀性及节日高峰负荷，可发展一定数量的工业用户作为缓冲用户。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,7,（4）燃气采暖与空调用户供气原则,人工燃气：不发展燃气采暖与空调；天然气：充足时，可发展燃气采暖与空调。,（5）其他户供气原则,气源为天燃气或液化石油气：气源充足时，发展天然气发电、燃气汽车等。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,8,2.1.2城市燃气需用量的计算,1.各类用户的用气量指标(即用气定额)(1)居民生活用气量指标q,城市燃气需用量及供需平衡,注：1.本表系指:户装一个燃气表的居民用户,在住宅内做饭和热水的用气量.不适用于瓶装液化石油气的居民用户.2.采暖系指非燃气采暖。3.燃气热值按低热值计算。,城镇居民生活用气量指标MJ/人年,第二章,9,影响因素用气设备是否齐全公共生活服务网是否发达居民的生活水平、生活习惯地区的气象条件燃气的价格住宅内是否集中采暖和供热水,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,10,(2)商业用户用气量指标,常用指标：见表2-2。影响因素:用气设备效率食品加工方式气候条件等，注：居民生活和商业的用气量指标：应根据当地居民生活和商业用气量的统计数据分析确定。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,11,燃气规划时：居民生活和商业用户用气指标的确定,调研+参考（规范和城市用气情况）确定，随时间推移修订、补充和完善。结合参考其他专业指标来确定,采暖和制冷用气指标、汽车用气指标等；新用户新用气指标,新型用户的增加城市用气结构就会变化,其总的用气规律也会随之发生变化。不同类型用户,其月、日、时的用气变化千差万别,这些变化直接影响城镇天然气输配系统的建设和天然气用量的预测。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,12,(3)工业企业用气量指标,产品的耗气量定额或其他燃料实际耗量折算的用气指标。,如在编制上海临港新城天然气管网规划时：结合目前在上海实际运行的工业区，如：宝山工业区、嘉定工业区、漕泾化工区及金桥工业区等多个以工业为主的区域的实际用气情况，对比工业性质，对于一般工业用户按照8000m3/dkm2考虑；对于用气量较大的、相对比较集中的工业用户(主要在重装备园区中)，按照一般工业用气的2.5倍(20000m3/dkm2)考虑。由此根据工业用户的规划占地面积，基本预测出临港新城远期各城区的工业用气量。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,13,（4）建筑采暖与空调用气量指标,可按国家现行标准城市热力网设计规范或当地建筑物耗热量指标确定。,应根据当地燃气汽车种类、车型和使用量的统计数据分析确定。当缺乏用气量的实际统计资料时，可按已有燃气汽车城镇的用气量指标分析确定。,（5）燃气汽车用气量指标,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,14,表2为北京用户的用气负荷指标为北京市的规划、设计和运行调度提供比较可靠的依据,也为其他城市的工程提供参考。,第二章,15,2.城市燃气年用气量计算,(1)居民生活年用气量m3/a式中：N：居民人数(规划应考虑人口的增长)k：气化率(用气人口数占用城镇总人口数的百分数)与城市结构、房屋结构、居住分布有关。在目前我国现有的条件下，不管气源是否充足，可以说每个城市的气化率都小于100%。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,16,(2)商业用户年用气量式中：M各类用气人数占总人口数的百分数。公共建筑的数量，在做规划时，应根据一定的公建设施标准。无准确数据资料：按居民生活用气量的10%-30%估算。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,17,(3)工业企业年用气量,已知工业产品用气定额时：年用气量=用气定额年产量已知企业其他燃料的年用量时：其他燃料的低热值、设备效率参考已用燃气且生产规模相近的同类企业年耗气量估算。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,18,(4)建筑物供暖年用气量F：使用燃气供暖的建筑面积（m2）qf:民用建筑物的热指标(kW/m2)n:供暖最大负荷利用小时数（燃气用户连续以最大小时用气量耗尽其年用气量的小时数），,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,19,（5）其他用户年用气量根据用气设备种类、耗气量来推算。（6）末预见量考虑管网燃气的漏损及发展过程中的未预见供气量，一般为总量的5-7%。城市年用气总量城市的年用气量为各类用户的年用气量之和。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,20,2.2燃气需用工况,用户的用气工况：月用气工况、日用气工况、小时用气工况。与下列因素有关:气候条件；居民生活水平及生活习惯；工业企业的生产工艺性质、用气设备的工作情况(连续式还是间歇式)、生产班次(二班制还是三班制)；各类用户用气量在城市总用气量中的比例分配。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,21,2.2.1月用气工况,居民和商业用户：月用气工况基本相同，影响因素主要是气候条件。工业企业：月用气可以近似认为是均匀的，影响因素主要是生产工艺性质。建筑采暖：月用气不均匀性很突出，影响因素主要是当地气候。月不均匀性的表示方法：,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,22,月不均匀系数值最大的月，称为计算月。k1max一般取1.11.3。年负荷图冬夏燃气耗量比例（燃气采暖）：冬季燃气耗气量更是成倍增加。法国、加拿大冬夏燃气消耗量为4：1；巴黎地区：7比1；一般说来耗气量冬季为夏季的2-3倍，个别高寒地区高达11倍。我国北方：一些城市居民用户用煤炉采暖，并兼作热水或炊事冬季的用气量反而比夏季的用气量少。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,23,2.2.2日用气工况,居民和商业用户：日用气工况最不稳定，取决于居民生活习惯、气温变化等。工业企业：日用气工况变化不大，除节假日及轮休日外。采暖用户：采暖期内日用气量变化不大。日不均匀性的表示方法：该月的k2max：该月的日高峰系数，一般取1.051.2。一年中的月高峰系数和日高峰系数均在同一个月。月（周）负荷图,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,24,2.2.3小时用气工况,居民和商业用户一天中的用气不均匀性最显著主要取决于居民生活习惯、用户数量、职业差别等。每日有早、中、晚三个用气高峰。工业用户小时用气不均匀性不明显，与工作班制、工作时数有关。采暖用户若为连续供暖，则小时用气波动小;若为间歇供暖，则小时用气波动大。小时用气不均匀性的表示方法：该日小时高峰系数k3max，一般取2.23.2。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,25,居民炊事用气日负荷,第二章,26,两类商业用户用气日负荷,第二章,27,第二章,28,某城市小时不均匀系数,城市燃气需用量及供需平衡,一个月中：小时高峰系数和日高峰系数在同一日。日负荷图,第二章,29,2.3燃气输配系统的小时计算流量,定义：是指某城市一年中用气量最大的那个小时的燃气流量。作用：决定系统中管径、设备的通过能力使系统满足所有用户需要。意义：正确计算小时计算流量，将会使燃气输配系统更为经济、可靠。方法：同时工作系数法、不均匀系数法,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,30,1、室内和庭院燃气管道的小时计算流量,同时工作系数法：(Nm3h)kt不同类型用户的同时工作系数。缺乏资料时，可取1。k0相同燃具或燃具组合的同时工作系数。N同一类型燃具的数目；Qn同一类型燃具的额定流量(Nm3h)特点：考虑了一定数量的燃具同时工作的概率、用户燃具设置情况；没考虑使用同一燃具的人数差异。适用：庭院（包括独立居民小区）燃气支管和室内燃气管道计算流量的确定。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,31,第二章,32,2、城市燃气分配管道的计算流量,（1）不均匀系数法(Nm3h)特点：考虑：居民用户用气目的、气化总人数、人均年用气量、用气规律；没考虑：居民每户人口数、户内燃具的额定流量等因素对小时计算流量的影响。适用：城镇燃气系统规划、设计阶段确定居民生活和商业燃气分配管道的小时计算流量。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,33,（2）供气量最大利用小时数法其中：供气量最大利用小时数n：是假设把全年8760h所使用的燃气，按一年中最大小时用量(即最大需用条件下)连续大量使用所能延续的小时数。,供气量最大利用小时数n,负荷乘数1/n,第二章,34,计算流量中高峰系数k的确定居民和商业用户：据该城镇各类用户燃气用量的变化情况，编制成月、日、小时用气量资料，经分析研究确定。无资料时按下列范围选取：k1max=1.11.3；k2max=1.051.2；K3max=2.23.2工业企业和燃气汽车用户：宜按每个独立用户生产的特点和燃气用量的变化情况，编制成月、日、小时用气量资料确定。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,35,3、采暖、通风和空调用户的小时计算流量,按国家现行标准中有关规定、并考虑燃气采暖、通风和空调的热效率折算确定。采暖的燃气小时计算流量：通风空调的：小区生活热水的：,第二章,36,2.4燃气输配系统的供需平衡,燃气的供需平衡：是燃气的生产和使用的平衡。原因一方面燃气用户的用气不均匀性另一方面是燃气生产部门供气的相对均匀性。为了解决均匀供气和不均匀用气的矛盾；同时使供气设施的利用率达到最高值，以获得最佳的经济效益；须采取合适的方法满足输配系统的供需平衡。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,37,2.4.1供需平衡方法,1.改变气源的生产能力和设置机动气源2.利用缓冲用户和发挥调度的作用3.利用储气设施,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,38,1.改变气源的生产能力和设置机动气源必须考虑：气源启、停的难易程度，气源生产负荷变化的可能性和变化幅度，供气的经济性、安全可靠性。作用：可平衡月(季)、日不均匀性。如：2008冬南京的天然气日缺口在50万m3左右采购液化天然气、压缩天然气等作机动气源.,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,39,2.利用缓冲用户和发挥调度的作用,缓冲用户部分大型工业企业、锅炉房等用户低峰时用气；高峰时不用。条件：用户同意充当缓冲用户，且用户有双燃料系统（燃气价格必须低于替代燃料价）。调度的作用指调整大型工业企业用户的休息日和作息时间。计划调配：随时掌握工业企业、居民生活及商业用户实际用气量和用气工况，并考虑计划用气量，制定调度计划，通过调度计划调配供气量。作用：平衡月和部分日不均匀性。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,40,缓冲用户应具备4个条件,（1）当停止向缓冲用户供气时，省下的气能满足调峰所需气量要求该类用户用气量足够大。（2）该类用户正常生产时消耗气量是稳定平衡的，否则其用气规律应刚好和该城镇用气峰值完全相反。（3）具备能根据调峰需要而安排好生产的能力。（4）对不能停产的用户能用其他燃料代替，并能快速切换燃料。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,41,3.利用储气设施最可靠,城市燃气需用量及供需平衡,地下储气：储气量大，造价和运行费用低，可平衡季节、部分日不均匀用气,液态储存：负荷调节范围广，可调节各种不均匀用气,储气罐储气：平衡日、小时不均匀用气，是最实用也是最常用的方法,管道储气：包括高压燃气管束储气及长输干管末端储气，是平衡小时不均匀用气的有效方法,第二章,42,地下储气大城市用户：受多种因素影响，用气量变化很大为保证上游气田及长输管道的均衡生产、输送，降低运行成本；确保城市高峰用气必须建地下储气库。地下储气库：是把从天然气田采出的天然气重新注入地下（可保存气体的空间）而形成的一种人工气田或气藏。主要建在靠近天然气用户的附近。储气库类型：枯竭油气田储气库(占767)、含水层储气库(148)、盐穴储气库(79)和废弃矿坑储气库(06)。,城市燃气需用量及供需平衡,大港油田6亿m3地下储气库模型,我国第一个液化石油气地下储库,第二章,43,自从世界首座地下储气库于1915年在加拿大安大略省的韦林特建成以来，到2000年，全世界已建成地下储气库633座，储存能力相当于全世界年耗气量的11%，相当于民用和商业用气的44%，进入21世纪后，地下储气库的数量仍呈上升趋势。我国最早的储气库是于20世纪70年代中期在大庆油田的萨尔图建成的1号和2号储气库。为解决北京市用气不平衡及陕京输气管线事故时备用气问题，更好的实现资源战略调整，国家决定建设陕京输气管道地下储气库2000年12月，大张坨地下储气库建成。中石油长庆油田公司投资200多亿元，将在陕西榆林靖边县北部建设120亿立方米的国内最大地下天然气储气库，2011年进入注采期,2012年竣工。根据我国的具体地质条件和天然气资源与市场的匹配及未来积极利用海外天然气战略部署，预计将在东北、长江中下游、华北和珠江三角洲形成四大区域性联网协调的储气库群。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,44,地下储气库必须满足,既能大流量注气，又能大流量采气的双重功能储气库气井的质量、性能要求都远高于普通油气井。使用寿命要长最低使用寿命不小于30年；由于高压气体容易泄漏，易引发火灾储气库气井需更高的安全保证，要保证在任何情况下都能安全生产；地下储气库要反复吞吐天然气要随时监测地下动态参数。特点储气量大，造价和运行费用省。最主要用途：保障下游用户的调峰需要。作用平衡季节（月）不均匀用气、供气系统事故时连续供气用；现代地下储气库平衡月（周）、日、小时的用气波动。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,45,液态储存,（1）液态天然气（LNG）天然气液化特点：甲烷在0.056MPa、-162时即液化。储存设施特点：压力较低，比较安全，必须绝热良好。设施：低温储罐或冻穴储气库。LNG供应城镇系统：汽车运输至城镇LNG储配站，站中设气化设备作为城市供应气源的一种方式。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,46,液化天然气调峰站站内有储存和再气化装置。“卫星站”构造简单、可拆可装、还可用汽车拖载。用途作为中、小城市调峰用气的手段；作为设备大修过程或事故处理过程中保证安全供气的措施“调峰全能站”容量比“卫星站”还大，可作为天然气管道未到达的小城镇之燃气气源，设在长输干管的末端。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,47,特点：用常压、低温储存容器较安全、建设投资经济；可与车、船运输结合机动性强；采用低温液态储存储存效率高，储量大，调峰能力强。作用：适于各种规模的城市，调节各种不均匀用气。2003年国际燃气联盟统计液化天然气调峰厂：2000年时，欧洲有9座、南亚1座、澳大利亚2座、北美60座、南美1座。储存方式地上金属储气罐：使用最多，技术最成熟；矿穴储气库：衬里需保温材料，费用高；冻穴储气库：造价低，但性能还不稳定。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,48,城市燃气需用量及供需平衡,液态天然气和液态液化石油气,第二章,49,（2）液化石油气储存我国东北地区用液化石油气气化后混入空气，送入城市管网调峰。特点：液化石油气混空气后易产生气水化合物，与管网中的H2S产生腐蚀性溶液，腐蚀管道、储气罐等。液化石油气供应紧张。液态储存作用：调节季节、日不均匀用气。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,50,管道储气,长输干管末端储气：当城市处于某一长输管道的最末端时，可用长输管道中上一个分输站至本市门站间的高压输送管段储气。特点：城市不需自建调峰设施；但需与上游用户达成可靠的调峰高压燃气管束储气：是将一组或几组钢管埋在地下，对管内天然气加至高压来储气高压管式储气罐，管径小、承压更高，能达20MPa。特点：较小的管径和管长就可获得较大的储气容量，所需建设场地小；但储气压力太高，对设备要求严格，需专门的加压设备，成本高，不适于大规模储气国内少用。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,51,城市高压管网储气：扩大城市高压输气管管径；或在城市外围建专用高压管道输气、储气同时完成，储气能力取决于设计压力，一般在2.5MPa，不低于0.6MPa。特点：合理利用城市高压管道，节约投资，运行维护管理方便；但设计压力较高，不安全，需与城区建筑保持安全距离。我国大型城市天然气供应系统普遍采用，如宁波、嘉兴等。管道储气适于：平衡小时不均匀用气。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,52,储气罐储气,特点：占地所以规模受限；且造成人们心理上的不安；与其他储气方式相比，金属耗量和投资都较大。适于：平衡日、小时不均匀用气。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,53,储气罐的主要功能储气：补气：随用气量的变化，补充供气设施不能及时供应的部分燃气量。保证：在停电、修理管道和设备时，保证一定程度的供气量。混气：可以混合不同组分的燃气，使其性质均匀(比如焦炉煤气和发生炉煤气)。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,54,储气容积与用气不均匀性的关系：储气容积与用气工况的关系：用气工况的不均匀程度直接影响储气容量。用气工况越不均匀，储气容量越大。,城市燃气需用量及供需平衡,2.4.2储气容积的计算,第二章,55,调节季节用气不均衡的储气容积,由民用与工业用户用气量分配比例和月用气不均匀系数确定分别计算出各年度季节调峰量，并绘制年用气量平衡图，得出调节季节用气不均衡的储气容积。工业用户全年用气量变化较小，因此工业用户用气比例越大，季节调峰量越小。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,56,调节小时不均匀性的储气容积,计算方法（两种）一种是用高峰月中高峰日小时用气不均匀系数计算另一种是用高峰月中高峰周小时用气不均匀系数计算。用高峰日（周）每小时供气量和用气量的累积曲线确定燃气罐必须的储气容积。,城市燃气需用量及供需平衡,第二章,57,平衡时不均匀性时的储气容积计算方法表格法,1、制气设备按计算月最大日（周）平均小时供气量均匀供气，小时供气量：100/24=4.17%2、计算日（周）的燃气供应量的累计值3、计算日（周）的燃气消耗量的累计值4、计算供应量累计值与消耗量累计值之差，即为每小时末燃气储存量5