城鎮燃氣無人值守站建設與發展探討

一、概述

天然氣是一種優質、高效、環保的化石能源，其推廣使用對改善環境質量、推進碳減排目標具有重要意義。在低碳經濟快速發展的今天，天然氣在我國能源結構中的占比逐年提高，安全供氣成為關乎民生福祉、經濟發展和社會和諧的大事?！笆奈濉睍r期，我國天然氣進入快速發展期。近年來，國內燃氣事故多發，尤其是湖北十堰“6·13”重大燃氣爆炸事故、寧夏銀川燒烤店“6·21”特別重大燃氣爆炸事故等，造成了重大人員傷亡和經濟損失，引發廣泛關注。

燃氣場站是城市燃氣輸配系統中的關鍵部分，是保障燃氣安全穩定供應的重要組成，是燃氣安全進萬家的第一道關卡，也是燃氣公司的管理重點之一。然而，天然氣易燃易爆，單純依賴傳統的人工運維巡檢和風險管控，存在勞動強度大、手段單一、巡檢質量參差不齊、巡檢數據及時性和準確性無法保證等諸多問題，難以滿足場站風險預警和快速應急響應的需要。另外，燃氣場站設施相對集中，周邊環境復雜，外界干擾、設備原因或人員操作失誤等因素都可能引起泄漏，導致“看不住、管不全、管不好”，進而引發爆炸事故，造成嚴重后果。因此，充分發揮現代科技賦能作用，加快無人值守站建設，提高燃氣場站的安全運營水平，對于守護城市燃氣安全運營至關重要。

近年來，我國各行業的智能化有了不同程度的發展。2023年，國家能源局發布《關于加快推進能源數字化智能化發展的若干意見》，提出“以數字化智能化技術助力油氣綠色低碳開發利用”，要求“推動油氣管網的信息化改造和數字化升級，推進智能管道、智能儲氣庫建設，提升油氣管網設施安全高效運行水平和儲氣調峰能力”。在我國推動實施新基建的戰略背景下，走創新驅動的發展道路，加快推進場站的智能化建設，推進燃氣的數字化轉型升級，也是燃氣企業可持續發展的必然選擇。

二、燃氣無人值守站現狀

（一）無人值守站管理模式

目前，我國的城市燃氣場站大體分為兩種模式。第一種是大型場站采用“有人值守、無人操作”的模式。站場配備專人值守，正常運行時無需站場人員操作，主要通過調度中心實現遠程調控和管理，出現異常時值守人員輔助協調和應急處置。國內大多數新建管道都按此理念設計與建造，并且部分管道公司已經按此方式運行管理。站場操作主要是通過區域級或總調控中心實現遠程控制與管理，值守人員加以輔助，并負責設備維護、事務協調及應急處置等工作。

第二種是“無人值守、無人操作”模式。這是智能化程度比較高的理想模式，站場不設置值守人員，實行調控中心遠程控制，站場日常管理和操作由調控中心進行，巡檢維護人員只需定期到站開展設備巡查和維護工作。無人值守站的監控模式包括就地控制、站場控制、中心控制三級控制。區域化管理一般設置地區管理處，配置管理人員、維護人員、巡檢人員、看護人員。這些通常設置在其中一個站場，包括備件庫房。其他輔助設施包括集中監視中心，通常設置在分公司或者地區管理處。管理范圍為80～100 km （1～2 h內能夠到達），4～10個場站。但受限于管理理念、實際運行經驗及安全要求等因素影響，目前基本無法實現這種模式。

（二）長輸油氣管道無人值守站案例

國內長輸油氣管道開展無人值守站建設相對較早。中石油北京天然氣管道公司在1998年建成第一座無人值守分輸站；2002年推行小型分輸站無人值守，開展中心遠控改造；2003年正式提出“有人值守、無人操作、遠程控制”的控制理念；2005年開始對標，并引進HAZOP、QRA、RAM、SIL等安全風險評估方法；2006年轉變管理理念，并開始持續不斷地改進，推行新建大型分輸站無人駐守；2010年開始加快推進遠程控制和無人值守站建設；2012年開始經驗總結，制定企業標準，統一陜京管道技術要求；2020年以后，開始推進區域化管理，實施管理轉型，推行用戶日指定自動分輸。截至目前，陜京管道場站遠控達到100%，分輸站全部實現用戶精確日指定分輸和無人值守，壓氣站實現遠程“一鍵啟機、自動并機”。

中石油西部管道公司從2009年開始推進區域化管理，實施了作業區模式下的集中監視，進行了作業區劃分，共24個作業區，已基本實現區域化管理，部分站場無人值守。實施過程分為3個階段：第一階段完成西一線（西段）、雙蘭線、阿獨烏原油管道集中監視建設；第二階段完成西二線（西段）、西三線（西段）、輪吐支干線、各二級調控管道站場集中監視建設；第三階段完成澀寧蘭管道及澀寧蘭復線站場集中監視建設。

（三）城鎮燃氣無人值守站案例

城鎮燃氣行業也有一些無人值守場站。焦作中裕燃氣有限公司從2004年開始投入運行第一座有人值守天然氣場站，隨著新場站的陸續投運，每站都需要配7～9人和班車，人力的相關費用占比較高，而且靠值班人員盯守場站設備，定時記錄運行數據并電話上報的方式非常落后且具有很大的不確定性。于是，公司采取了兩步措施：第一，現有有人值守場站建設自控系統；第二，新建場站直接建設無人值守站。從2014年開始，公司先后新建和改建無人值守站4座，這些場站運行安全、穩定，一年節省的人力等費用就能收回無人值守站控制系統的投資成本。

安陽華潤燃氣有限公司成立無人值守站項目小組，2018年5月置度站工藝改造開工，2019年9月開始試運行。置度站通過對站內運行數據的動態監控管理，以現場實際采集數據為依據，遠程對站內調壓、閥門等關鍵設備運行模式采取自動或遠程遙控操作。這一方式不僅可以遠程監控壓力、流量、溫度數據，遠程切換工藝流程，還實現了燃氣泄漏報警遠傳及緊急遠程切斷，實現了燃氣資源科學調配。公司原置度門站有8人值守，采取四班三運轉模式，改造后僅需1人日常巡視和管理。經過測算，建設同等規模的無人值守門站每年可節省費用約70萬元。

（四）燃氣無人值守站場優缺點

經調研分析，合格的無人值守站運行模式，可有效提高遠程監控管理的有效性和可靠性，降低人為原因產生的不確定性或不安全因素，提高管道的運行效率和可靠性，進而降低管線的運行成本。

但無人值守站場仍存在風險及缺點：對設備自動化、信息化要求高，造成投資成本高；控制邏輯復雜，實現難度大，測試不充分可能會留下隱患；系統容錯性要求高；運營方缺少實際運行經驗，風險考慮不全；現場設備質量不穩定、設備故障率高，制約自動、遠控功能的實施；無人值守后響應速度慢。

三、無人值守站標準現狀

在開展智能化改造的基礎上，部分行業企業也開始標準制訂工作。具體到無人值守站方面，電力系統、冶金行業已經發布了相關標準，國家管網等相關單位已經開始起草編制計劃，部分燃氣公司制定了企業標準。城鎮燃氣行業也亟需編制一部標準來指導和規范無人值守場站的建設、運營和管理。

目前，根據公開資料搜集到的我國無人值守站相關標準見表1。

由表1可見，目前，我國無人值守站場主要由政府管理部門或燃氣公司結合發展現狀編制相應的國家、行業或企業標準。城鎮燃氣行業相關標準還較少，城鎮燃氣無人值守站或智能場站的建設缺少參考依據和指導規范。從內容上看，無人值守站需要從設計、建設、運行、維護等多方面做出明確的技術要求，對適用范圍、術語定義、工藝系統、智能監控系統、安全防護、運行內容和周期、維護要求等內容做出具體要求。

四、城鎮燃氣無人值守站的技術要點

所謂城鎮燃氣無人值守站是指，無人員現場值班，利用信息技術、自動控制系統、可靠通訊方式等監控燃氣場站的安全運行狀況、運行壓力、流量等數據及現場環境情況，進行動態監測、遠程遙控管理，實現燃氣場站安全穩定運行。

城鎮燃氣無人值守站以SCADA系統為基礎，配置自動監控、故障診斷、自主調節等功能，實現場站的自動化、智能化管理，主要由工藝系統、監控系統、建（構）筑物、附屬設施以及安全防護等組成，包括現場控制（表2）和遠程控制（表3）。

無人值守站建設的關鍵是工藝系統的配置。工藝系統應滿足性能良好、可靠性高、故障率低及自動化、信息化水平高的要求，并應實現遠程的可靠控制的需要。以無人值守燃氣調壓站為例，需要控制的工藝監控參數見表4。

除了工藝系統外，監控系統以及安全防護等都要安全可靠。

監控系統設備采用熱備冗余功能，具備存儲數據、分析數據、歷史趨勢查詢、報警功能。需實現對現場數據監控及對現場閥門控制功能。監控系統能夠對第三方設備計量、調壓、火災報警控制器、恒電位儀、低壓配電柜、UPS、燃氣發電機、火炬點火系統實現數據實時監控，同時將設備診斷功能集成至系統中，設備出現異常情況時，系統會以報警方式提示操作人員。

無人值守站監控系統部署環境應具備防火、防盜等措施，配置相應的視頻安防、消防、門禁、環境監測等系統，應能實現遠程監視與控制?？刹捎?G 通信技術，結合物聯網、云計算、大數據和人工智能等先進的技術手段，對生產動態進行全面感知，對變化趨勢進行預測。

場站聯網監控系統的系統拓撲圖，主要是由前端系統、傳輸網絡、監控中心（總部監控中心、區域分控中心、手持客戶端）組成，三者相互銜接。

前端系統：該系統對燃氣場站的出入口及重點區域布設了整體視頻監控，設定了防范的周界并對范圍內的報警進行監測。

傳輸網絡：燃氣場站前端的監控系統使用的網絡是承載于運營商公網的虛擬專用網絡，以做好前端設備與后端平臺的通信支撐。主要包括有線和無線兩種通信方式。前端采集的視音頻及環境數據可上傳至平臺供工作人員查看。

監控中心：監控中心由總部監控中心、區域分控中心和手持終端組成，使用者不同，功能各不相同。總部監控中心部署有監控平臺的服務端及客戶端，可管理集團下屬所有設備，接收前端上傳的數據，并進行管理。區域分控中心部署監控平臺的客戶端，滿足分控中心工作人員對現場視頻及環境量的查看及操作。手持終端部署監控平臺移動客戶端，滿足人員對現場視頻及環境量的查看及操作。

關鍵的一點是，無人值守站要滿足標準化建設的要求。在條件允許的情況下，要采用統一標準的軟硬件設備，要規范系統的使用方法與操作流程，降低系統維修與優化的難度，加強各無人值守站系統的兼容性。

五、結論與建議

基于城鎮燃氣行業安全管理要求和智能化技術的不斷發展，燃氣場站的自動化、智能化、無人化是未來的必然趨勢。對于較傳統的燃氣行業而言，還需要提升現有的運行管理模式和理念，加快無人值守站的建設和標準制定，提高調度監控部門對場站的管控效果，提高場站的安全運行效率，降低操作人員在危險環境內的活動風險和操作風險。為此，本文對城鎮燃氣無人值守站的發展提出下列建議。

一是通過調研現有場站情況，摸清現有場站智能化數據。在此基礎上，對現有燃氣場站進行技術升級、設備設施改造，整合各類基礎及動態數據，梳理規范化的統一流程以及投入各類智能化設備、系統的使用，為實現真正的無人場站奠定良好基礎。

二是規劃好場站的各類智能監控系統。構建統一平臺進行管理，采用大數據分析算法、仿真技術、專家分析、人工智能等技術，對各類數據進行分析，為風險預警、設備管理、應急調度、運行維護等提供智能優化的方案，提高運行處置效率。

三是構建燃氣工控系統網絡安全保障體系。采取有效的安全管理、邊界防護、網絡監測、主機防護等手段，盡可能地消除或降低工控系統的安全風險。

四是推進燃氣無人值守站相關標準編制?？偨Y現有無人值守站的建設運行經驗，并形成標準文件，更有效地指導無人值守站的規范化發展，有利于提高場站的智能化建設水平。標準編制要與相關政策、法律法規、標準規范相一致。

五是做好無人值守站建設管理措施。隨著科學和信息技術的進步和發展，目前燃氣企業在技術創新和信息化系統建設方面做了很多工作，推動了城市燃氣行業智能化發展和進步。但管理模式的創新還不夠，不利于技術的推廣應用。無人值守場站的建設和發展同樣存在這類問題。

參考文獻

[1]段崇偉．關于天然氣站場實施無人管理模式的探索[J]．科學技術創新．2019（20）：26-27.

[2]高皋，唐曉雪．天然氣無人值守站場管理方式研究[J]．化工管理．2017（7）：152.

[3]康昌榮．天然氣無人值守場站發展現狀與探索[J]．石化技術．2022，29（8）：82-84.

[4]高東林．天然氣無人值守站在我公司的應用[C]//中國燃氣運營與安全研討會（第十一屆）暨中國土木工程學會燃氣分會2021年學術年會論文集．2021，852-856．

（責任編輯：張秋辰）