城鎮燃氣用量及供需平衡分析

張朝峻　陳文學

摘要：文章以實際工作經驗為基礎，首先對城鎮燃氣的用量及其特點進行了分析，然后從燃氣用戶和管網設施兩個主要方面探討了燃氣供需過程的調峰措施，以此希望能夠為同行業人員以有意義的借鑒和參考。

關鍵詞：城鎮用戶；燃氣用量；供需平衡；調峰措施；燃氣用戶；管網設施 文獻標識碼：A

中圖分類號：F407 文章編號：1009-2374（2016）02-0187-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.091

隨著我國經濟的快速發展，城鎮然氣用量呈逐年增長的趨勢。在此情況下，我國天然氣的產量卻遠不能滿足實際的消耗量，出現了供應的缺口，且這種缺口逐年擴大。填補城鎮燃氣用量的供應缺口、協調天然氣的供需平衡，是保證我國城鎮居民生活、國家經濟發展的基礎。為此，本文將結合實際工作經驗，對我國城鎮燃氣的供需狀況進行了分析，提出了協調供需平衡相關的對策和建議，希望能夠引起相關人員的重視。

1 城鎮燃氣用量及其特點

1.1 城鎮燃氣用量增長迅速

據統計，我國在1990～2010年，城鎮天然氣消費量的平均增長速度達到了10.1%。僅在2010年，全國天然氣的消耗總量就突破了1000億m3，比2009年增加了18.2%，占世界天然氣總消耗量的3.4%，成為全世界第四大天然氣消費國。預計2015年全年的天然氣消耗量將達到1920億m3，而到2020年，總消耗量將達到3041億m3。在此背景下，我國在21世紀制定了多項環境整治條例，加大了天然氣的開采能力并大量進口天然氣，以彌補國內天然氣供應的不足，滿足經濟發展和居民生活的需要。

1.2 城鎮燃氣用量的特點

城市的燃氣用量受季節氣溫、居民的飲食起居的影響較大，通常具有一定的規律性和周期性。例如，在節假日，相同用戶的日用氣量會增加，而每天的早、中、晚三個時段，用氣量會處于高峰時段，具有一定的規律性；當一年之中的某個季節，某個用戶的日用氣量幾乎相同并趨于穩定。

1.2.1 節假日用氣量的特點。當逢節假日尤其是春節、十一等長假期間，大多數工業用戶停業，此階段以城鎮居民的生活用氣為主，因此，綜合型的城市燃氣公司，會在此期間出現燃氣用量明顯下降的現象。但如果是單純為城鎮居民供氣的燃氣公司，其日供氣量會有一定的增加。另外，我國的一些民俗，如春節“初一不生火”等，也會對日用氣量帶來一定的影響。

1.2.2 早、中、晚時段的用氣量特點。純民用的天然氣用戶，其日用氣量的高峰出現在早7∶00～8∶00、中12∶00～13∶00、晚18∶00～0∶00三個時段，也是大部分居民做飯的時間段。這三個時段之間是用氣量的低谷，純民用的天然氣公司會在此階段瞬時出現流量為零的情況。

1.2.3 季節性用氣量的特點。在寒冷的冬季，由于家庭空調或取暖設備的持續使用，會產生瞬時燃氣用量加大的情況；而在夏季，由于氣溫較高，工業用戶和居民生活用氣量也會出現降幅。據統計，冬季的城鎮燃氣用量幾乎是夏季燃氣用量的兩倍。

2 城鎮燃氣用量的供需平衡措施

2.1 天然氣用戶的調峰措施

2.1.1 燃氣用戶的數據化、信息化和動態化的分析。燃氣公司的燃氣用戶檔案可清楚地反映用戶的用氣結構和價格、生產經營、業務信息、供氣設備等信息，為用戶的管理提供了可靠的鑒定依據，但在燃氣用量的記錄與分析方面卻較為薄弱。為此，城市燃氣公司應引進具有營銷信息系統的管理軟件，對用戶檔案進行動態化、數據化、信息化的管理，分析用戶的燃氣節日用量、日三峰和季節性的變化規律，為用戶的用量控制、天然氣供求平衡管理、居民用氣保障提供精確且可靠的數據支撐平臺。

城鎮燃氣用戶在氣候溫度變化較大的情況下，燃氣用量相對較大，氣候溫度趨于穩定時，燃氣用量相對較小，而對于工業性用戶，其用氣量則相對較穩，為此，通過分析城鎮燃氣用戶的夏季與冬季的日最高、最低用氣量，可推算出用戶季節性的日用氣量的峰值和峰谷差。用戶的季節性用氣量峰值，可大概推斷出所轄區域供氣管網的適應能力，再根據日用氣量的峰值和峰谷差，制定管網檢修和移峰填谷方案，確保居民生活和生產的安全運行。

2.1.2 制定短期供氣應急預案。燃氣公司應制定短期供氣應急預案，當城鎮燃氣供應全天僅在早、中、晚三峰供氣能力不足，其他時段供氣富余時，應采取錯峰為主要調峰措施；當燃氣公司全天供氣總量不足時，除了要啟動儲氣設備中的燃氣以補充供量外，還要采取LNG停用、壓減等措施，同時要根據用氣單位的生產情況，選擇大型且負荷系數較高的用戶，對其進行臨時供氣中斷、調減用氣量。

2.1.3 利用緩沖用戶進行調峰。為了平衡季節性和日不均勻性用氣，可將一些城鎮的大型燃氣工業用戶視為燃氣供應的緩沖用戶，在日三峰或冬季用氣高峰時，這些緩沖用戶改用液體燃料或固體燃料，燃氣供應以保障居民日常生活為主；在夏季或用氣低峰時，可將余氣供于它們使用；與緩沖用戶協商，調整其休息日和作息時間，平衡不均勻性的用氣問題。

另外，燃氣公司要及時掌握緩沖用戶的計劃與實際用氣量，在居民區或公共建筑用戶管網處，也要設置一些燃氣總計量表等測點，監測用氣量的變化情況，做好燃氣供應的計劃調配。

2.2 設備調峰措施

2.2.1 加強環網和儲氣設施的現代化建設。目前，城鎮燃氣公司對用戶的供氣管理主要采用的是強化對輸配氣站的操作管控頻率，包括在早、中、晚三個時間段增加燃氣的供應量、供氣壓力和調解閥門。此管控措施，一方面能夠確保計劃指標內的燃氣用戶能夠正常用氣，另一方面則可以保證輸送管網的運行安全。但是，如冬季采暖期，某個時段的用氣高峰值常超出輸送管網的輸配能力，而且隨著居民用氣的普及化，這種常用的調峰方式已經無法徹底保障居民的正常用氣。

為此，城鎮燃氣公司應加強環網和配套儲氣設施的現代化建設，并在與上游單位簽署供氣合同或協議時，要重點考察上游單位環網和儲氣設備的建設與發展，監督上游單位的合同履行情況，以此作為燃氣公司的燃氣供量增長和采取調峰措施的前提條件。在確保自我正常行銷的狀況下，實現與供方共同維護城鎮燃氣的正常供應、保障城鎮燃氣用戶用氣的穩定。

2.2.2 地下儲氣調峰。修建地下儲氣庫是當今世界主要的一種天然氣儲存形式，也是目前最為有效的調峰措施。地下儲存的天然氣主要是為了在日或季節性的燃氣用量波動期間，保證用氣高峰期的供氣量。另外，在供氣系統出現突發事故時，也可作為應急儲備或國家的戰略儲備。

地下儲氣庫通常修建在用氣負荷的中心附近，這主要是為了保證在用氣量發生變化時，地下儲氣庫能夠及時地對其做出反應。尤其是供氣量受輸氣系統管道等限制，極易出現供氣不足的情況，地下儲氣庫則必須修建在輸氣管道的尾端附近，這樣才能徹底發揮出地下儲氣的調峰作用。

2.2.3 液態（LNG）儲存調峰。天然氣其主要成分為甲烷，在零下162℃時為液態，而對于液態燃氣儲存的儲罐，只需要滿足抗壓0.056MPa即可，同時要求儲罐具有良好的絕熱效果，因此，該儲存方法比較安全。將大量液化后的天然氣儲存在特殊低溫的儲罐或凍穴儲氣庫中，在用氣高峰階段，啟動LNG氣化器并將氣化后的燃氣送入管網，增加燃氣的輸送量；在用氣低谷時，LNG調峰站停止工作，多出的天然氣進入液化站液化并進入儲罐中儲存。

液態儲存是以天然氣低溫液態的形式儲存，其氣化過程比較方便，負荷的調節范圍較廣，可適用于各種情況的供需平衡調峰，但是這種措施一般儲存量較大，量少則經濟上不合理。

2.2.4 管道儲氣調峰。管道儲氣是通過對埋設于地下的一組或幾組高壓鋼管中的燃氣加壓，利用高壓下燃氣的可壓性以及其與理想氣體的偏差，而進行儲氣的一種方法。這種方法是將高壓鋼管視為儲氣罐，雖然管內空間有限，但可承受較高的壓力，通過高壓可使管內儲氣量大大增加。

在夜間用氣低峰時，向管道內加壓，將燃氣大量儲存于管道內，白天用氣高峰時，再將儲存于管道內的燃氣輸送至用戶。管道儲氣式的調峰方法主要是為了解決日或小時內的短期燃氣供需平衡的調峰方法。另外，這種方法的儲氣量相對較小，占地面積較大，并且要增加壓縮機和減壓等設施，投資費用較高。

2.2.5 儲氣罐調峰。儲氣罐為鋼制且分為立式或臥式筒形和球形的儲氣設備，在用氣高峰時，將儲氣罐內的天然氣輸送至管網以增加天然氣的供應量；在用氣低谷時，再將多出的天然氣儲存于儲氣罐內，以備后用。這種調峰措施主要用在對城鎮燃氣配送過程中的晝夜或小時調峰供氣。

這種罐式結構對材質和制作工藝的要求較高，儲氣量與外形容積比約為5∶1，工作壓力通常在0.8MPa左右。另外，由于這種儲氣罐形態龐大、金屬耗量多、安置所需占地面積大，所以其制造和使用成本較大。

3 結語

隨著我國對能源結構的調整以及對清潔能源需求量的增加，天然氣穩定且可靠的供應已經成為城鎮居民安定生活與經濟發展的基本條件。作為城鎮燃氣供應企業，應加快完善管網輸配系統的改造，提高燃氣的調峰能力，促使城鎮燃氣供應體系更加穩定與可靠，為城市經濟和環境的持續發展與優化奠定基礎。

參考文獻

[1]中國能源研究會.中國能源發展報告2011[R].北京：中國電力出版社，2011.

[2]段常貴.燃氣輸配[M].北京：中國建筑工業出版社，2001.

作者簡介：張朝峻（1978-），男，高唐中石油昆侖燃氣有限公司工程師，研究方向：城鎮燃氣技術；陳文學（1979-），男，新地能源工程技術有限公司燃氣技術分公司工程師，研究方向：新能源及城鎮燃氣技術。

（責任編輯：王 波）