輸氣管道季節調峰措施

范云鵬 毛平平 朱 明 劉少山 中國石油天然氣管道工程有限公司

輸氣管道季節調峰措施

范云鵬 毛平平 朱 明 劉少山 中國石油天然氣管道工程有限公司

通過對輸氣管道季節調峰分析方法及步驟的探討，結合實際工程的應用可知，準確計算各用戶的調峰總需求是輸氣管道調峰分析的前提和基礎，根據儲氣庫有效工作氣量來統籌系統的調峰任務是模擬計算的關鍵。由輸氣規模冬季工況Da—Shen線、Qin—Shen線、Ha—Shen線聯網運行工藝計算結果可知，在冬季典型月，Daq和shuangy儲氣庫按最大日采氣能力進行采氣，通過減少向華北轉供氣量，sheny聯絡站的壓力為6.01 MPa，此時Da—Shen、Qin—Shen和Ha—Shen3條管道沿線各站分輸壓力均能夠滿足用戶用氣壓力和調峰的需求。

天然氣管網；季節調峰；儲氣庫；不均勻系數；模擬計算

1 輸氣管道季節調峰分析原則

承擔下游用戶的季節調峰是天然氣管道系統的重要功能，管道系統季節調峰能力的強弱直接關系到系統的平穩運行和下游用戶的用氣安全。輸氣管道調峰以安全平穩供氣為目標，以下游用戶用氣安全為原則，綜合利用地下儲氣庫調峰、管網調峰等多種方式，統籌管道與管道之間、管道與儲氣庫之間聯合調峰，最大限度地增強系統的供氣和調峰能力。

2 調峰分析方法及步驟

2.1 確定各用戶用氣的月不均勻系數

充分調研下游用戶逐年用氣需求量、接氣壓力等參數，根據各用戶現有用氣的不均勻特點，確定各用戶用氣的月不均勻系數Km。月不均勻系數體現一年中各月用氣的不均勻情況。

影響用戶的月不均勻性主要因素是各季節氣候變化。我國北方地區冬季的月不均勻系數較大，夏季的月不均勻系數較小；南方地區與之相反。

2.2 計算下游用戶季節調峰需求量

根據各用戶月不均勻系數和逐年用氣總量計算全部用戶每月的實際用氣量，月實際用氣量與月平均用氣量之差即為每月管網系統的調峰平衡量Q

若計算出的調峰平衡量Q＞0（即Q為正值），表明管道供氣量大于用戶用氣量，因此，此階段為儲氣庫注氣階段；反之，Q＜0則表示儲氣庫為采氣階段。通過對全年365天（或12個月）的調峰平衡量進行分析，得出全年儲氣庫最大的注氣量Qmax和最大采氣量Qmin（負值），兩值之差即為管網系統的總調峰需求量Qtotal

2.3 計算下游用戶應急保安需求量

管道系統依據全部用戶最大日不可中斷用氣量，一般按3天（72小時）保證安全供氣時間計算應急需求量Qsafe

2.4 確定下游用戶所需調峰庫容要求

下游用戶總調峰需求量與應急保證安全供氣量需求量之和即為所需調峰庫容要求Qeff

根據儲氣庫與管網之間的位置關系，統籌儲氣庫的調峰能力，合理確定具體的調峰方案；利用模擬軟件，對確定的調峰方案進行模擬計算，確保管網系統和儲氣庫設施在正常和應急工況下的平穩安全運行及用戶的用氣安全。

3 Ha—shen管道調峰

3.1 各用戶月不均勻系數的確定

根據前期對各用戶用氣量和用氣不均勻性特點的調研，首先確定管道各用戶的月不均勻系數。由于東北地區冬季采暖，Ha—Shen管道除工業用戶以外，大多數民用燃氣用戶的月不均勻系數在0.7～1.4之間變化，波動范圍較大，必然給上游管道帶來巨大的季節調峰壓力。

3.2 計算管道下游用戶的季節調峰需求

基于各用戶年分輸量及月不均勻系數，以輸氣規模工況為例，根據管網系統的調峰平衡量Q計算方法，Ha—Shen管道沿線用戶季節調峰需求計算中，平衡量為負數的月份表示需要從儲氣庫采氣，平衡量為正數的月份表示需要向儲氣庫注氣，采氣量之和或注氣量之和即為所需的調峰總量。通過計算，輸氣規模工況下Ha—Shen管道所需季節調峰量為9.5×108m3，其他年份所需季節調峰量如表1所示。

表1Ha—Shen管道各年所需季節調峰量108m3

3.3 計算下游用戶應急保安需求量

根據調研各用戶的用氣需求量，以2020年輸氣規模為例，Ha—Shen管道最大用氣月份（1月份）沿線各用戶總用氣量為3 685.5×104m3/d，保證安全供氣量時間按3天（72小時）考慮，Ha—Shen管道所需應急氣量為1.11×108m3，其他年份所需應急氣量同理可得，見表2。

表2Ha—Shen管道應急保證安全供氣量108m3

3.4 下游用戶的需求總庫容分析

通過以上計算可知，輸氣規模工況下Ha—Shen管道沿線用戶所需最大調峰庫容為10.61×108m3，其他年份所需最大調峰庫容同理可得，見表3。

表3Ha—Shen管道所需儲氣庫庫容分析108m3

3.5 模擬計算

Ha—Shen管道是東北天然氣管網的組成部分，該管道與附近管線相連形成一個水力系統，因此，開展聯網模擬水利系統分析。以輸氣規模工況為例，結合Ha—Shen線、Da—Shen線和Qin—Shen線沿線各用戶分輸量和儲氣庫的最大日注采能力，在滿足各用戶最低壓力需求的前提條件下，利用SPS水力模擬軟件對整個系統在冬季和夏季典型月聯網進行計算。聯網計算所得各管道壓力—流量曲線見圖1、圖2、圖3。

根據聯網計算結果可知，在冬季典型月，Daqing和Shuangy儲氣庫按最大日采氣能力進行采氣，通過減少向華北轉供氣量，Sheny聯絡站的壓力為6.01 MPa，此時Da—Shen、Qin—Shen和Ha—Shen 3條管道沿線各站分輸壓力均能夠滿足用戶用氣壓力和調峰需求。

圖1 Ha—Shen管道壓力流量曲線

圖2 Da—Shen線壓力流量曲線

圖3 Qin—Shen線壓力流量曲線

4 結語

（1）分析可知，準確計算各用戶的調峰總需求是輸氣管道調峰分析的前提和基礎，根據儲氣庫有效工作氣量來統籌系統的調峰任務是模擬計算的關鍵。

（2）考慮到儲氣庫構造本身的特點，需要結合儲氣庫的最大日注采能力進行應急調峰分析，以進一步確定保安措施。

（3）在管網系統設計中，應綜合考慮各管道間的連接，充分利用管道間的調配氣功能，統籌沿線儲氣庫參與管網系統的聯合調峰，優化調峰和設計方案，保障各用戶在正常及應急工況下的用氣安全。

（4）利用該調峰分析方法完成的Ha—Shen管道可行性研究報告和初步設計報告已得到中石油集團公司的批復，目前正在進行施工圖設計工作。該分析方法同樣適用于單條管道的季節調峰研究。

（欄目主持李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.5.005