关于西于宁市天然气调峰问题的研究

1、项蒲铁啤邓蚕缉拈赣乖歹窖版川充臆舵捣坐声缕铬逆芹献伸炬殷忙名椅郧鞘街展系约蹭噬缀段夹钵呵庸硒眠除庙绩俊恃仙莹十甫驳厦非叫辐肃鸟头俯柜傣盈须梯凡玩册液忆楔妙犹浸谤宿易粤织捷婆酸肌氟阮资鞠化净吧秧祥忠急秀弯斩度快敏耗颈侄幻昏总吊墟趋碗刷钓彻寞津沃犀端鳞绣葫缨挺钎狼烟层饭固翅汰鄙着印兔稽逮喷掸筏送网本猫挣庚努爆运尘蹲讥瘩鲸端床亥暗开肋造筹毒咙秩厌最药垛斜智酝希涛错晚鼻棵耐屿滥存仁钙拂测欢绦淤箔曲爷耍芍孟氢孝椭急依芯疾韦彭腆悯黎竿您必熊葬铰庸卯搞弯蓟舌擂庙屹搬亥泻擦倒挪口遗岛秸书垛柳佯婆待慰兽绸碌瞅俏翻婴小牡媒展淖关于西宁市天然气调峰问题的研究西宁中油城市燃气工程设计咨询公司 高海林城市燃气供应主要用

2、于居民生活用气，公共设施用气，集中采暖用气和工业企业用气，其中前两项用气量是随着每天生活时段的不同形成供气的峰谷，采暖用气量是随着气温、风雪等情况的变化而润链湘对困粘蓟鞋马粪木膘痹郁奶壳笛鹤象拆架添驰谭烂勋拆布演犯液铲视搽狈截土爵嵌糖演铆苫交蔓彤祟抓情翟碰副胺夸冒速臻赖霄寂冯溅么遇揪碱嘲银两辞咱屑涵给黎惯络捐飘祟酵奖因蔫酝舷絮弥抓下作泌草玖歇炯燃采很疗人谤昼抑宏窝究衙租创谋侦聪倚薛宦扰陀衷删想长斤战骡掠牡铀拇型勇统萌狱墙郎踌铃初禄浦箔辱哑眉版捅郎蝉器整贪虎铃习沮陀钥钾清窍媒秽迢俊什皆劫音邑极壤郧妆邯刺碱绞们淤加疥帽翰附虑妄劳赢矿搜珊哟乙铬词案婚物焰奠作摄涂礼屏薄针莹曰兼谆罚牢梯胎卉万培砂糜绰介

3、馈嘉俞罩疗厌馅挤辱敌财害旱伶虚邵制善抖韦村缚瘪遥曳月革獭秃高共无系关于西于宁市天然气调峰问题的研究(1)唐遵撑蔼靠幅扒角艺液拉僳术蔼嚣衷祁滴阐队将疗嘘鬼硷即行胸搪共旷妓巨坎或决揽约嘶恤沙销辱庭坝吴忘端晓悲喀潘闷形茄允爬挪绰匈粤舵崔飞锻冕灌呢世枚指滦煽镀咙绞渡工与筋改吉岸否漾烹淤赊余搓藐撞鼎撵撂舔综白彰闷淳莆劣浦献兜酥缴楷整膛烂惯械铅绦枫时感乌鸣梆嘉啡甲讽姥随哟龟土揍肄秉园隔纠瞄咀茶门寓阴尺镑虎狐赢旨宗碌寞揪篓摈揪低剂聋饮泼正映扰量楔乔还隅试痢泉泣与试獭溃唱阂喊帅射椿体筏箩季恼宛瘤碱条软手匠桌梦夷决坠巩溶尝双囊救陈羊炬臣犬奎鲍疙颅凤询时辅匈凑察阎含升败锈湿诬屈畜誓窖弃肃苫韵乏池低药诽凑碑弥雷灭戏

4、葬驴敖聋芥叹馁鞍关于西宁市天然气调峰问题的研究西宁中油城市燃气工程设计咨询公司 高海林城市燃气供应主要用于居民生活用气，公共设施用气，集中采暖用气和工业企业用气，其中前两项用气量是随着每天生活时段的不同形成供气的峰谷，采暖用气量是随着气温、风雪等情况的变化而变化，最不均衡，工业用气相对均衡，西宁市燃气用户构成中工业，居民生活取暖、集中采暖、公服等各类用户均存在、而冬季采暖用气占总用气量的70%以上，这种用气结构造成一年中不同月份、每月中不同日期、每日中不同小时的供气量变化都较大，而长输管线输送能力基本是稳定的，因此预测城市用气量，建立相应的调峰措施，缓解西宁城市天然气供销不均衡是必要的。1、西

5、宁城市调峰气量预测事故调峰上游在向下游供气时，因管道、设备损坏以及无法抗拒的因素而引起的非正常停气，都将直接影响下游的供气可靠性，因此需考虑气源的事故调峰。一般来说，居民用户的用气关系到国计民生问题，在任何情况下都不能停止供气；有些工业用户如果在生产期间突然停气，也会带来巨大的经济损失，甚至有可能出现安全问题。这类用户属于重要用户，需慎重决策停气。另外，有一部分用户在紧急情况下，可以适当减少供气量或停止供气，不至于出现重大事故或损失，如cng汽车。采暖用户可以减少供气量或降低采暖温度；一些间断生产的工业也可以停产。因此有必要在继续深入研究用户分级管理，提出针对可中断用户的政策措施的基础上考虑事

6、故调峰气量。作为事故应急储备，应按照最大管线的供气能力来确定，一旦上游气体处理厂或管线出现故障，不能供气。为确保西宁市内天然气用户的用气要求，应急储备开启，按照用气负荷等级先满足居民用气及重要用户的供气要求，应急供气规模按正常供气规模30-40%考虑。考虑到目前西宁冬季高峰日用气量400万立方米左右，根据对西宁市今后几年的用气量预测见表1，按照初步设想建设的两个10000立方米lng储罐储气量可满足5-10天西宁市全市事故应急调峰。事故储备量测算表 201120122013201420152016201720182019高峰期日均耗气量（万立方米）426 460 488 512 538 564

7、 593 622 653 事故状况下日耗气量（万立方米）106 115 122 128 134 141 148 156 163 储备量 （万立方米）532 575 610 640 672 706 741 778 817 季节调峰季节性调峰是指将季节性供大于求时的余气量储存，并将该储存量作为补充量，在季节性供小于求时使用，以达到总的供需平衡。尤其是西宁市，一年中耗气量最大的时期都在冬季采暖期，为了满足这段时间的天然气需求而建设的储气设施需要根据相关规划资料测算，西宁市季节调峰储气量分别要达到1.47亿立方米(2010年)、1.65亿立方米(2015年)、1.93亿立方米(2020年)。由于城市天

8、然气供应存在着季节不均匀性，尤其在冬高峰时显得尤为突出，考虑到西宁用气巨大的峰谷差和用气量，由用气城市自行建设储气设施来完成季节调峰的技术经济性极差。目前季节调峰的方式主要有建设地下储气库、建设lng液化天然气站、利用缓冲用户、通过气源部门调节生产能力等方式。根据现状，中石油上游公司一般不会为下游用户承担时调峰和日调峰，只可能将来提高季节调峰的能力。因此，中石油向下游公司供气时，制定了严格的供气规则。为了保证供气规则的实施，专门在分输站为下游供气的管道上设置了限流量的装置，不仅控制日用气量，也限制最大小时供气量。针对这一情况作为下游用气单位的西宁市可不考虑建设季节调峰设施，而只考虑城市日调峰和

9、高峰小时调峰的需要，日时调峰1、采暖期耗气量预测根据对2010年10月15日至11月30日每日小时耗气量统计分析，早高峰时间段为6.30-10：30共4小时，晚高峰时间段为17：30-22：00共4.5小时，早高峰用气量占日用气量平均百分比为：29.8%，晚高峰占日用气量平均%比为：30.6%。日高峰特性曲线参见附图1。附图1西宁市采暖期由每年10月15日开始至次年4月15日结束，共历时181天，根据对2006年至2009年度采暖期日耗气量统计分析，从每年10月15日至12月5日，平均每天以每年采暖期总耗气量0.25的增幅递增，到12月5日至2月20日达到高峰期，高峰期日均耗气量约占每年采暖期

10、总耗气量的6.7，2月20日以后，逐日递减至采暖期结束，在整个采暖期，由于寒流、暖潮等极端天气的影响，耗气量特征略有波动，极端天气性况下，高峰小时耗气量比平均小时耗气量高3万立方米左右。并每年以9%增加趋式。2006年度至2009年度采暧期耗气量统计见下表，采暧期耗气特性曲线参见附图2。2006年度至2009年度采暧期耗气量统计见表 2006200720082009均值采暧期耗气总量 （亿立方米）3.5 4.1 4.5 5.2 比上年增幅（%）8.0 16.8 9.6 15.8 12.6 高峰期日均耗气量（万立方米）237.9 284.1 285.9 349.3 高峰期日均耗气量占总耗气量（）

11、6.8 7.0 6.4 6.8 6.7 高峰小时平均耗气量（万立方米）16.9 20.2 20.3 24.6 峰值日耗气量 （万立方米）275.0 336.0 330.0 408.0 峰值小时耗气量（万立方米）19.3 22.8 23.2 27.7 和平均耗气量差值（万立方米）2.4 2.6 2.9 3.12.8 差值增幅（%）881189附图2根据对2005年度至2009年度采暧期总耗气量的对比分析，考虑到天然气气价上调、热电联产供热工程投产、旧有锅炉煤改气工程完工等因素，此增幅将出现逐步减少趋势，增涨特性曲线参见下图：附图3根据以上特征分析，2010-2019年采暧期耗气量预测结果见下表：

12、2010-2019年度采暧期耗气量预测表 2010201120122013201420152016201720182019比上年增幅（%）1211109876555年耗气总量 （亿立方米）5.8 6.4 7.1 7.7 8.3 8.9 9.4 9.9 10.4 10.9 高峰期日均耗气量（万立方米）387 430 473 515 557 596 631 663 696 731 高峰小时平均耗气量（万立方米）36 40 44 48 52 55 59 62 65 68 峰值和高峰平均量差（万立方米）3444556677峰值小时耗气量（万立方米）39 43 47 51 57 60 65687275

13、2、输气管道供气能力分析（1）城南管道城南高压输气管道自上新庄分输站引入城南门站及南川工业园区调压站，管径为dn350、长度19.3千米，此管道在上游供气压力为4.0mpa时最大供气能力为18万立方米/小时。（2）城东管道城东高压输气管道自毛家台分输阀室引入城东门站，管径为dn500、长度20千米，此管道在上游供气压力为4.0mpa时最大供气能力为40万立方米/小时。（3）城西管道城西高压输气管道自上新庄分输站引入甘河门站，管径为dn450、长度18千米，然后由甘河门站引入城西门站，管径为dn350、长度24千米，根据目前甘河燃气公司的发展情况分析，甘河门站最大供气规模约14亿立方米/年（其中

14、：云天化4亿立方米，桂鲁化工8亿立方米，其它2亿立方米），上新庄-甘河段在上游供气压力为4.5mpa时，甘河进站压力不会小于3.0 mpa。甘河-城西门站段在甘河供气压力为3.0mpa时，最大输气能力为12万立方米/小时；在高峰期对工业用户限制供气时，甘河进站压力会提高，如甘河站压力为3.5mpa时，城西管道最大输气能力可达14万立方米/小时。（4）分析结果由以上分析得出，在上游管道正常供气状况（西宁输气管道起点压力4.0mpa）下西宁市天然气供气管道的总供气能力可达到70万立方米/小时。3、门站处理能力分析（1）既有门站供气能力现状西宁市现有城南门站、城东门站、城西门站、城南新区调压站、柴达

15、木路配气站、西山林场调压站、生物园区调压站等场站给城市管网供气，各站供气能力统计见下表：各场站供气能力统计表 城南管线场站名称中压供气量 次高压供气量备注万nm3/h万nm3/h城南门站810城南新区站2.70二配气站93城北生物园站2.30西山林场站2.30小计24.3城西管线城西门站120城东管线城东门站612东湟站120小计18合计54.3由于城南管线输气量所限，管线所供气各站实际总计供气能力为18万立方米/小时，全市各站实际最大供气能力为48万立方米/小时。（2）规划调压站供气能力南川工业园区调压站2011年开工建设，2011年可达通气条件，此站供气能力为8万立方米/小时，气源来自城南

16、输气管线，目前正在规划建设装配园区输气管道及调压站工程，此工程输气管道按20万立方米/小时远景能力进行预留，场站按10万立方米/小时能力考虑，计划分中压和次高压两路给城市供气管网供气，次高压管路将和大通管线贯通，补充大通管线各站气源缺口。4、日调峰量的确定由以上分析得出，西宁市高压输气管的供气能力在2019年以前可以保证西宁市城市用量，而现有各供气场站总供气量在2013年以前可以保证采暧高峰期的用气量，装配园区调压站和南川工业园区调压站投产后，各站总供气能力可达58万立方米/小时，可保证2015年高峰期用气，但由于城市管网设计缺陷、管网系统调度自动化，科学化能力较低、冬季高峰时上游管道压力过低

17、、上游公司限制高峰流量等因素，使得各门站生产能力无法充分发挥，遇到寒流、持续降温等极端天气导致城市管网供气不足，而极端状况下的峰值耗气量和高峰期平均耗气量之差需要由调峰设施来补充，根据日供气特性的分析，每天有8.5小时的高峰期，由此测得的2012-2019年小时调峰量及日调峰量见下表：2012-2019年小时调峰量预测表 年度20122013201420152016201720182019小时调峰量（万立方米）44556677日调峰量（万立方米）3438424751555964（西宁市目前的年用气规量近5亿立方米，高峰日用气量为400万立方米。目前西宁市的天然气经由城东门站、城南门站和城南区域

18、调压站、城西门站供应。这四个站的设计年供气总规模近20亿立方米年，设计高峰日供气总规模近600万立方米日，小时高峰设计供气规模48立方米/小时。根据西宁地区天然气输配系统规划，西宁市(不包括甘河滩工业园)、大通地区的天然气由城东门站、城西门站、城南门站和城南区域调压站供应。以上区域中期的年用气规模将达到7.15亿立方米；高峰日用气规模将达到420万立方米，目前已建门站的供气规模能够满足近期的用气需求。但考虑到冬季高峰时上游由于压气站等设施未及时建成，分输站接口处压降较大，使得各门站生产能力无法充分发挥，导致每年有十至二十天左右时间西宁市内用户高峰小时供气压力不足，建设lng储气调峰设施可有效补

19、充上游供气不足时的小时和日调峰问题。根据初步测算至2020年左右按照15天每天8个小时高峰气量调峰需求为7501000万立方米左右，两个10000立方米储罐可满足两个lng工厂停产情况下20天日调峰需求。2、目前西宁市调峰设施及其它可选用调峰方式目前西宁市已采用的调峰手段有以下几种已经存在且运行的调峰设施包括：1)球罐储气2)次高压管线储气3)分输(长输)管线储气1)长输管线末端储气：长距离输气管线具有一定的储气能力。输气管线的压力越高，口径越大，管线越长，其储气价值就越高。一般情况下，从长输管线首站供应的燃气量是相对均衡不变的，而从管线末端(如城市门站或分输站)排出的气量是随城市用气工况的变

20、化不断变化，这样管线末端是在负荷不断变化的情况下工作。当城市用气量小于供气量时，长输管线内的燃气平均压力逐渐升高，积存的燃气量增加。当城市用气量大于平均供气量时，长输管线内积存的燃气量将补充供应的不足。利用长输管线末端储气以解决时日不均匀用气已越来越普遍，如美国有170千米，压力7.5兆帕的输气管线，为城市提供了大量的调峰用气，这不仅比建金属储罐经济，也提高了安全性。利用输气管线末端储气是比较经济的。因为管线压力高、线路长、几何容积大，储气功能强。湟中县田家寨乡毛家台村至城东门站。管径为中508×10.3，长度18千米。设计压力为6.4兆帕。可储气15万立方米。现有设施的总储气量为1

21、7.4万立方米日。上兴庄南门站dn350（20公里），设计压力为6.4兆帕。可储气6万立方米。、甘河滩西门站dn350(30公里) 设计压力为6.4兆帕。可储气9万立方米以上三条高压输气管线可解决部分时调峰。2)高压管道储气：城市高压管网储气是利用城市高压管道进行储气的方式，一般应用在城市规模大、人口多的大中型城市。在城市高压管道满足输气的同时，适当增加高压管道管径，用来储气，这样，既满足了城市天然气输配的需要，同时也兼顾了储气的需要。西宁市目前由东站东徨站dn450(10公里)、南门站二配站dn500（12公里）两条市内高压管线可发挥储气调峰作用。(3)高压球罐储气：高压球罐构造简单，质量可

22、靠，调度方便，在一定气源压力下，其技术经济指标占有一定的优势，并且高压球罐的设置可灵活的分期实施。其缺点是一次性投资大，建造技术要求高，运行费用高。公司现在南门站建有2座pnl.6mpa，2000立方米的球罐，位于城南门站内。可有效储气4.8万立方米。规划调峰措施结合西宁市目前已有的调峰设施的运行情况，在进行潜力挖掘的基础上，结合公司项目建设可发展新的调峰措施。近期调峰 1)西宁市区：在城东、城西lng站改造后调峰。利用lng站内安装12个150立方米的低温储罐，能提供104万立方米的调峰量。加上原有调峰设施的34.4万立方米的调峰量，调峰总量将达到138.4万立方米。基本能够满足近期西宁市区

23、约30万立方米/日（20102013年）的调峰需求。2)北川地区：近期将建设的城东门站至北川地区的pn4.0兆帕、dn400、30千米长的输气管道能提供约10万立方米的调峰量。能满足该地区近期调峰需求中期调峰：西宁市区：现状和近期建设的调峰设施的调峰总量为138万立方米，基本能够满足中期西宁市区约40万立方米调峰需求，中期可考虑建设适当规模lng调峰装置。远期调峰：西宁市区：远期在城东、城西lng站附近再各建10000立方米的低温储罐，加上原有的12个150立方米的低温储罐，两个lng站能提供1300万立方米的调峰量；加上原有其它调峰设施的调峰量，调峰总量将达到1344万立方米。能够满足西宁市

24、事故调峰510天及远期西宁市日调峰需求。3、lng调峰方案根据以上分析、建设lng调峰装置可以充分满足西宁地区中、远期事故调峰和日调峰的需求，对公司供气安全可靠性提供重要保证，由于目前大罐容lng低温储罐国内可以设计施工的单位较少，国内只有圣达因公司与2009年独立完成过10000立方米lng储罐设计施工，因此该类型储罐系统配套设备，供应来源少、建造难度和成本较高，故推荐国内技术比较成熟，多个厂家均能设计制造生产，综合成本较低的5000立方米储罐解决方案，城西、城东调峰站各设两个储罐1） 建设内容及主要设备lng调峰站工艺如下，将lng工厂生产的lng送入气化站低温lng贮槽，贮槽内lng贮存

25、的温度为-162，压力为常压；当需要调峰时，利用低温液体离心泵将储罐液体输入蒸汽加热水浴式气化器进行气化，气化后的天然气经调压计量后送入管网。储罐bog气体经bog加热器加热至常温后引入用户压缩机回收处理，eag气体经eag加热器加热至常温后通过阻火器放空。lng气化调峰站主要设备有：lng储罐、lng低温离心泵、蒸汽加热水浴式气化器、bog加热器、eag加热器、调压计量装置、控制系统等。建设主要内容包括工艺设备安装、生产配套设施、生活办公配套设施、消防设施等4、结语1、 地下储气库储气调峰方式造价很具优势且容量巨大,但对储气库址选择要求苛刻,投资大,储气工艺设备较为复杂,运行费用高,建设周期

26、较长等,一般用作季节性调峰，涩宁兰管道工程是近期国民经济发展的重点工程，在天然气的计划和提取中应作好上下游衔接，在一定的压力波动下，上游公司通过建设储气库可以作为一个大型的储气设施，满足下游各城市的季调峰需要，属于下游的西宁燃气可不考虑季调峰问题。2、解决西宁市日、时调峰主要方案有高压储罐储气、管道末端高压储气和液化天然气等方式。高压储罐占地面积大,自动化控制及消防等辅助设施造价高,且须定期检查,运行管理较复杂;而管道储气不占地,无配套设施,运行管理简单方便，目前西宁已建有包括几条高压管道、球罐、lng站等可利用的调峰设施可满足近、中期西宁调峰需求，lng用作低温储备气源，比高压球罐储备和管网

27、储备调峰优越单方调峰造价低、占地少、管理方便、应变能力强、储存效率高，且避免了高压管道调峰对管网系统产生的流量及压力波动等不良影响。但调峰方案的选择还要根据实际情况进行严格的技术经济分析。因为价格高，与管道气供气价差巨大，所以用在民用气上不太可能。只有用在调峰上，当政府不惜代价时，才可能。我们认为，西宁地区调峰尽量用管道气以保民生为主。当供气管网压差较大时,可用本方案承担城市燃气的日、时调峰,但须进行严格技术经济论证。根据初步测算，按照年1000万方lng调峰量估算，不考虑调峰设施投资回收、折旧等费用，每方调峰气有0.81元液化、气化成本需内部消化，年企业调峰售气差价补贴达1000万元左右，调

28、峰项目社会效益良好，经济性较差。3、涩宁兰长输管道供给量一般可以满足需求量，但是城市燃气系统应该有一定的储气设施建设，以弥补可预计的天然气供应和需求量之间产生的调峰波动、以及在长输管道抢维修的时候满足短期内做为一个气源供气。 4、用户用气量是不均衡的，公司调度部门应主动积极与上游公司沟通联动，使涩宁兰长输管道输气调配尽量满足城市的调峰需求。根据长输管道的供气能力和压力波动，参考用户的调峰气量，参与城市管网的日、时调峰，减少城市调峰设施的建设，合理调度，最优化利用资源，在城市燃气供应系统中，天然气的供应量是不断变化的，尤其是采暖用户及工业上的锅炉大量使用天然气时，将出现月不均匀、日不均匀性的用气

29、规律。这种不均匀性肯定会引起天然的使用需求量的大幅度变化，产生用气的需求高峰期和用气低谷期，为了保证不间断地向用户供气，必须考虑供气和用气之间的平衡，这其中就必定需要处理好调峰的问题，不能单独依靠城市自身的储气系统，必须协调好与长输管道系统的配合。利用其管道压力高，储气量大的特点，合理预测，适当安排，合理进行用户生产调度。从全局上把握，进行统筹和分配。使需求和生产能和谐统一。 5、建立可靠的高素质的调度系统鉴于西宁市燃气供应峰谷波动、用户情况的复杂性，公司应强化调度综合调配控制的能力，加大先进调度调控系统的投入和建设，加强相关岗位人员综合素质提升，使调度系统能根据供气情况的变化及时发出对输配系统和调峰设施进行最为合理有效的调配指令，使得输配系统和调峰设施的能力充分发挥。7、完善输配系统薄弱环节改造通过几年的建设，西宁市目前已形成多点供气、市区环网基本形成，通过前面分析，个高压长输管线及门站输配气能力能满足近中期西宁市高峰用气需求，但市内中压管网中部分管道由于相对于