淺談天然氣區(qū)域管網(wǎng)規(guī)劃的設(shè)計(jì)理論

王振凱

摘 要：天然氣區(qū)域管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)符合我國(guó)城市天然氣輸配管網(wǎng)的不斷擴(kuò)張的要求，能促進(jìn)我國(guó)天然氣區(qū)域管網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展，有利于實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)之間區(qū)域天然氣資源的共享，為我國(guó)人們的生活帶來(lái)極大的便利。本文將主要分析天然氣區(qū)域管網(wǎng)規(guī)劃的設(shè)計(jì)理論，以便促進(jìn)我國(guó)天然氣管道的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：天然氣；天然氣區(qū)域管網(wǎng)；設(shè)計(jì)；規(guī)劃

前言：天然氣與煤氣相比，對(duì)空氣的污染程度小，而且在輸送的過(guò)程中，能源損耗比較低，燃燒的利用率較高，現(xiàn)被我國(guó)廣泛使用。天然氣區(qū)域管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已經(jīng)人們的生活水平意義重大，作為二十一世紀(jì)的重要能源，天然氣的廣泛應(yīng)用以及天然氣區(qū)域管網(wǎng)的發(fā)展符合我國(guó)對(duì)資源的可持續(xù)利用的要求。

1我國(guó)天然氣管網(wǎng)規(guī)劃理論的研究現(xiàn)狀

1.1天然氣輸配管網(wǎng)規(guī)劃的決策理論

天然氣輸配管網(wǎng)規(guī)劃的決策理論的天然氣區(qū)域管網(wǎng)得以順利實(shí)施規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要理論依據(jù)。現(xiàn)階段，我國(guó)城市基礎(chǔ)設(shè)施中的天然氣能源供應(yīng)系統(tǒng)的規(guī)劃決策在很大一部分是對(duì)天然氣輸配管網(wǎng)的規(guī)劃決策，在天然氣應(yīng)用廣泛的今天，這種理論已在我國(guó)廣泛利用，并取得了發(fā)展。城市總體規(guī)劃利用天然氣的時(shí)候，需要相對(duì)應(yīng)的天然氣輸配管網(wǎng)決策理論進(jìn)行支持。目前，我國(guó)的天然氣輸配管網(wǎng)的規(guī)劃決策理論向技術(shù)型的決策發(fā)展，是城市天然氣規(guī)劃過(guò)程的參考依據(jù)[1]。

1.2天然氣管網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)化理論

優(yōu)化理論是目前我國(guó)天然管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)用的最為廣泛的一個(gè)理論，以此理論為依據(jù)進(jìn)行的天然氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)取得了一些技術(shù)成果。目前為止，我國(guó)研究出了很多天然氣輸送管網(wǎng)的優(yōu)化方法，例如綜合優(yōu)化法、層次分析法等，這些方式的研究和使用適用于天然氣輸送管網(wǎng)的特點(diǎn)，且方法的創(chuàng)新點(diǎn)多，使得我國(guó)天然氣管網(wǎng)規(guī)劃得到了巨大的發(fā)展。

2天然氣區(qū)域管網(wǎng)的概念

現(xiàn)階段，天然氣管網(wǎng)主要分布在城市地區(qū)，天然氣管網(wǎng)最初是有一個(gè)個(gè)的天然氣輸送地點(diǎn)，一步步擴(kuò)展到現(xiàn)在的天然氣的管網(wǎng)，在這個(gè)管網(wǎng)中，人們可以使用天然氣供應(yīng)部分輸送的天然氣資源，方便天然氣在管網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行傳輸。隨著天然氣的不斷發(fā)展，天然氣推進(jìn)了城市天然氣的普及和天然氣區(qū)域管網(wǎng)的建設(shè)，天然氣管網(wǎng)的規(guī)劃和和設(shè)計(jì)從城市逐漸的普及到了農(nóng)村，天然氣區(qū)域管網(wǎng)則成為了天然氣供氣方、城市天然氣用戶和農(nóng)村天然氣用戶三者之間輸送天然氣的重要通道，極大的提高了天然氣的使用效率和區(qū)域資源的合理配置。隨著設(shè)計(jì)和規(guī)劃天然氣管網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，天然氣管網(wǎng)不斷的擴(kuò)大，天然氣的利用范圍也更加的廣泛，相信在不久的將來(lái)，天然氣區(qū)域管網(wǎng)的不斷發(fā)展能夠?qū)崿F(xiàn)我國(guó)天然氣事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。

3天然氣區(qū)域管網(wǎng)規(guī)劃的設(shè)計(jì)理論

3.1天然氣區(qū)域管網(wǎng)儲(chǔ)氣設(shè)計(jì)理論

天然氣區(qū)域管道的設(shè)計(jì)要使天然氣管道具有一定的儲(chǔ)氣能力。天然氣管道儲(chǔ)氣的設(shè)計(jì)理論來(lái)源于天然氣輸氣理論的分析與描述，將管道的輸氣末端與各個(gè)地區(qū)輸氣站的輸配管道進(jìn)行連接，當(dāng)管道的進(jìn)來(lái)的天然氣含量和出去的天然氣含量在固定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)時(shí)，但是各個(gè)時(shí)刻的進(jìn)氣量與出氣量的數(shù)值不相同，管道內(nèi)的儲(chǔ)氣量就是最大天然氣質(zhì)量存量與最小天然氣質(zhì)量存量之間的差值。在進(jìn)行天然氣的區(qū)域管網(wǎng)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃時(shí)，要考慮到天然氣管道內(nèi)的質(zhì)量守恒定律，即進(jìn)氣量和出氣量要保持在一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)，以此保障天然氣區(qū)域管網(wǎng)的儲(chǔ)氣功能。根據(jù)天然氣區(qū)域管道儲(chǔ)氣設(shè)計(jì)理論規(guī)劃的天然氣管網(wǎng)要具有以下幾個(gè)特征：第一，所設(shè)計(jì)的管道要具有輸送氣體的功能，若沒(méi)有輸氣功能，那么管道只是作為一種儲(chǔ)藏氣體的容器，就不能實(shí)現(xiàn)區(qū)域天然氣資源的合理調(diào)配；第二，要具有調(diào)峰作用。如果設(shè)計(jì)的天然氣區(qū)域管網(wǎng)不具有調(diào)峰作用，管道內(nèi)儲(chǔ)藏的天然氣氣量較小，小到幾分鐘就“取”完的程度，那么所設(shè)計(jì)的天然氣區(qū)域管網(wǎng)就沒(méi)有很大的工程價(jià)值。

3.2天然氣區(qū)域管網(wǎng)流動(dòng)性設(shè)計(jì)理論

天然氣區(qū)域管網(wǎng)流動(dòng)性的設(shè)計(jì)要建立在區(qū)域管道的流動(dòng)理論的基礎(chǔ)上，還要遵循天然氣流動(dòng)的基本理論，而天然氣的流動(dòng)基本理論可以描述為天然氣的損耗能量克服流動(dòng)阻力的過(guò)程。天然氣的管道內(nèi)的流動(dòng)性理論包含了很多物理學(xué)上的理論知識(shí)，除了質(zhì)量守恒定律，還要?jiǎng)恿渴睾恪⒛芰渴睾愫蜔崃W(xué)定律，天然氣流動(dòng)的動(dòng)力是源于一種機(jī)械能，這種機(jī)械能來(lái)自天然氣氣井的壓能或者天然氣的氣源壓縮機(jī)提供的能量，當(dāng)這些機(jī)械能提供的能量能夠促使天然氣進(jìn)行流動(dòng)時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了天然氣管道流動(dòng)性設(shè)計(jì)的目的。在設(shè)計(jì)師進(jìn)行流動(dòng)性設(shè)計(jì)的同時(shí)，要以天然氣管道流動(dòng)基本方程為基礎(chǔ)，當(dāng)促進(jìn)天然氣流動(dòng)的壓能不足時(shí)，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訅骸Ｒ话闱闆r而言，天然氣區(qū)域管道的接氣點(diǎn)具備的壓能與其他位置比相對(duì)較弱，因此，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要重點(diǎn)考慮管道接氣點(diǎn)的壓能問(wèn)題[3]。

4天然氣區(qū)域管網(wǎng)的功能設(shè)計(jì)

4.1共性功能設(shè)計(jì)

天然氣區(qū)域管網(wǎng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)要使天然氣管網(wǎng)具備調(diào)質(zhì)、調(diào)峰、供氣等功能。天然氣管網(wǎng)最重要的功能就是接收天然氣的氣源，天然氣的供氣源主要是天然氣輸氣站和天然氣分輸站，還有LNG氣源以及當(dāng)?shù)氐捻?yè)巖氣等，在規(guī)劃天然氣區(qū)域管網(wǎng)的過(guò)程中要注意這些功能，合理的選擇建設(shè)天然氣區(qū)域管網(wǎng)的材料。天然氣的質(zhì)量要滿足國(guó)家制定的天然氣氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此在設(shè)計(jì)天然氣掛管網(wǎng)的時(shí)候要注意管道的調(diào)質(zhì)功能是否得以有效發(fā)揮。天然氣區(qū)域管道設(shè)施要具備一定的調(diào)峰功能，能夠保證天然氣用戶充足的使用天然氣，為用戶配氣管網(wǎng)系統(tǒng)提供季節(jié)、月、日、小時(shí)調(diào)峰氣量。

4.2特殊功能設(shè)計(jì)

天然氣區(qū)域管網(wǎng)的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)天然氣區(qū)域管網(wǎng)的特有功能，首先，設(shè)計(jì)或者規(guī)劃的天然氣區(qū)域管網(wǎng)要具有集散天然氣的功能，能夠匯集、整合和輸送不同地區(qū)的多種可利用的天然氣資源，同時(shí)將匯集、整合而來(lái)的天然氣輸送到各個(gè)城市或者鄉(xiāng)鎮(zhèn)，為廣大用戶提供充足的天然氣氣源。其次，設(shè)計(jì)和規(guī)劃的天然氣區(qū)域管網(wǎng)要具備區(qū)域網(wǎng)絡(luò)功能，這種功能能夠使得區(qū)域內(nèi)的氣體能源的輸送覆蓋面擴(kuò)大，輸送的方式也更加的便捷，輸送的過(guò)程也更加的靈活，能夠促進(jìn)城鄉(xiāng)的天然氣事業(yè)的發(fā)展。最后，設(shè)計(jì)或者規(guī)劃的天然氣區(qū)域管網(wǎng)要具備區(qū)域調(diào)峰輔助功能，設(shè)計(jì)者要充分考慮城鎮(zhèn)以及中小城市天然氣管道的儲(chǔ)氣能力，進(jìn)行管道的合理規(guī)劃，當(dāng)用戶需要較多的天然氣資源時(shí)，將天然氣資源多的地區(qū)的天然氣資源調(diào)節(jié)到用戶需要的地區(qū)，反之，亦然，以此輔助區(qū)域供氣系統(tǒng)完成區(qū)域的天然氣全面調(diào)峰[4]。

5城市天然氣區(qū)域管網(wǎng)的實(shí)踐

近年來(lái)，強(qiáng)化天然氣管網(wǎng)的規(guī)劃逐漸成為了我國(guó)城市總體規(guī)劃的重要內(nèi)容之一，這也在一定程度上反映了天然氣區(qū)域管網(wǎng)在城市規(guī)劃中的實(shí)踐。不僅如此，我國(guó)還建立了一些大型的天然氣區(qū)域管網(wǎng)的示范基地，這些示范基地主要是在一些發(fā)達(dá)的城市，例如，上海市的高壓管網(wǎng)、深圳市的高壓管網(wǎng)以及重慶市的高壓環(huán)線等工程，天然氣管網(wǎng)在城市區(qū)域的成功試驗(yàn)，進(jìn)一步提高了我國(guó)的天然氣區(qū)域管網(wǎng)的發(fā)展水平，使得天然氣管網(wǎng)的功能更加的先進(jìn)化和完善化。

結(jié)論：對(duì)天然氣區(qū)域管網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)理論的研究，加快我國(guó)大型天然氣輸氣管網(wǎng)的形成進(jìn)度。但是，我國(guó)天然氣區(qū)域管網(wǎng)是規(guī)劃技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在一定的差距，因此，相關(guān)人員要加大對(duì)天然氣區(qū)域管網(wǎng)設(shè)計(jì)理論的研究力度，讓天然氣區(qū)域管網(wǎng)促進(jìn)我國(guó)地區(qū)之間的能源調(diào)動(dòng)，提高人們的生活水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]孔川.天然氣區(qū)域管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)理論研究[D].重慶大學(xué)，2016.

[2]代玥.基于水力工況的天然氣干線管網(wǎng)供氣可靠性研究[D].西南石油大學(xué)，2015.

[3]姜好.長(zhǎng)輸天然氣管網(wǎng)拓?fù)淇煽啃耘c城市天然氣需求概率分布[D].西南石油大學(xué)，2015.

[4]孔川.區(qū)域天然氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)理論研究[J].煤氣與熱力，2016，03：40-44.