天然氣儲氣調(diào)峰與安全應(yīng)急的有機(jī)結(jié)合

吳闖

摘 要：天然氣儲氣調(diào)峰與安全應(yīng)急措施對于每個城市的天然氣供氣系統(tǒng)來說都至關(guān)重要，因為儲氣調(diào)峰方式與安全應(yīng)急措施關(guān)系到供氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行與供氣效率。因此，文章對此從儲氣調(diào)峰方式的選擇、應(yīng)急儲備的模式出發(fā)，對于如何將城市天然氣的儲氣調(diào)峰與安全應(yīng)急措施進(jìn)行有機(jī)結(jié)合展開了分析與探索。

關(guān)鍵詞：天然氣；儲氣調(diào)峰；安全應(yīng)急；結(jié)合

中圖分類號：X937；F426.22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）15-0179-02

隨著我國市場化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市天然氣輸配管道更多地進(jìn)入到人們的視野中。天然氣作為新能源為城市的發(fā)展注入了新活力，優(yōu)化了產(chǎn)業(yè)格局，并給人們的生活帶來了更多的便利，提高了人們的生活質(zhì)量。

也正因為這樣，如今我國大中型城市的天然氣需求量逐漸遞增，如何提高供氣的有效率，降低能源浪費(fèi)成為了重要研究課題。天然氣供氣系統(tǒng)如何實現(xiàn)有效的儲氣調(diào)峰已經(jīng)成為不得不解決的問題，與此同時，合理保障供氣的安全性、提高供氣應(yīng)急能力也成為當(dāng)務(wù)之重。為了適應(yīng)城市發(fā)展對于大量天然氣的需求，勢必要將儲氣調(diào)峰與安全應(yīng)急措施有機(jī)地結(jié)合在一起，使其發(fā)揮應(yīng)有的作用。

1 儲氣調(diào)峰與安全應(yīng)急現(xiàn)存的問題

目前，我國大部分建設(shè)有天然氣輸配系統(tǒng)的城市都存在一定的儲氣調(diào)峰與安全應(yīng)急問題，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

1.1 因為儲氣和調(diào)峰方式單一導(dǎo)致的供氣困難

因為我國天然氣資源分布不均、東西兩部分的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，使得天然氣供氣也表現(xiàn)出不均衡的情況。我國的天然氣資源集中在西部，但天然氣需求量較大的城市卻都集中在東部，為了保障東部發(fā)達(dá)大城市的用氣需求，不得不在兩地之間修建了一條超長的天然氣輸送管道。這條天然氣管網(wǎng)途徑許多城市，但為了保障大型城市優(yōu)先用氣，沿途城市往往不能夠獲得充沛的天然氣輸送量，因而造成了供氣尷尬。而且中小城市缺乏資金投入，在缺少高壓儲氣罐、地下儲氣庫、LNG儲氣設(shè)備的情況下，儲存調(diào)峰方式勢必會顯得單一，不能夠協(xié)調(diào)不同季節(jié)、不同時段的用氣矛盾，進(jìn)而導(dǎo)致用氣困難。

1.2 缺少供氣氣源導(dǎo)致的供氣困難

以寶雞市為例，因為寶雞距離靖邊氣田較近，所以用氣比較方便，但因為這一片地區(qū)只有靖邊氣田一個氣源，為了保障周邊大城市如北京、西安、天津的用氣量，每當(dāng)進(jìn)入供氣高峰期時，寶雞盡管靠氣源最近卻成為了供氣困難戶。再如，洛陽、南京、上海等地的天然氣供應(yīng)都強(qiáng)烈依賴于西氣東輸?shù)墓艿溃瑳]有其他氣源供應(yīng)，或因為缺乏足夠的天然氣儲氣設(shè)施，每年到了冬季天然氣需求量激增時，都會面臨用氣困難。

由此可見，合理設(shè)置儲氣設(shè)備，并發(fā)展多元化的調(diào)峰方式，實現(xiàn)季節(jié)性的應(yīng)急保障對于大部分城市的發(fā)展都極其重要。

2 天然氣的儲氣調(diào)峰方式概述

可以利用的儲氣調(diào)峰方式有兩種：

①充分利用五種調(diào)峰設(shè)施來實現(xiàn)合理調(diào)峰。

②通過調(diào)節(jié)不同用戶的用氣量，削弱用氣峰值，保障基本居民用氣量。

2.1 五種調(diào)峰設(shè)施

2.1.1 地下儲氣庫

地下儲氣庫因為能夠儲存較大體積的天然氣，被視為國家戰(zhàn)略儲備的首選儲氣設(shè)施。為了平衡不同季節(jié)、不同時期的供氣需求，我們需要將暫時用不到的天然氣儲存起來，不但能滿足用氣高峰時期的用氣需求，更能保障在城市主干道用氣設(shè)備發(fā)生故障時能夠提供充足的天然氣。

根據(jù)不同地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，可以適當(dāng)建設(shè)不同類型的地下儲氣庫：在枯竭的油氣田內(nèi)建造儲氣庫；在含水層修建儲氣庫；在鹽穴內(nèi)修建儲氣庫；在廢棄礦穴內(nèi)修建儲氣庫。地下儲氣庫在世界上的使用最為廣泛，其中，利用枯竭的油氣田建造儲氣庫，不但經(jīng)濟(jì)、高效，而且儲氣效果好，能適應(yīng)多種調(diào)峰要求。

在含水層、鹽穴、廢棄礦穴里修建儲氣庫也比較多見，但對地質(zhì)條件的要求較高，需要結(jié)合實際環(huán)境來選擇最合適的修建方案。

2.1.2 輸氣管道

對輸氣管道的末段承壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠在一定程度上實現(xiàn)儲存天然氣的目的。因為不同的壓力能夠改變輸氣管道中的輸氣量，能夠?qū)崿F(xiàn)天然氣的釋放與儲存，達(dá)到調(diào)峰的效果。對于長輸管來說，其末段所具備的儲氣調(diào)峰水平是由該管線的起點管道、終點管道的容積以及管線的壓力大小決定的。輸氣管道能夠儲存的天然氣無法與儲氣庫相比，適用于用氣量不高的小城市，能夠解決短期內(nèi)的調(diào)峰問題。

在人口較少、用氣量不高的小城市，通過敷設(shè)高壓輸氣管道網(wǎng)絡(luò)，就足夠解決天然氣儲備、季節(jié)性用氣矛盾的問題，不但能節(jié)省資源，還能提高供氣效率。

2.1.3 LNG儲氣設(shè)施

LNG即液化天然氣，是天然氣在超低溫環(huán)境下急速降溫到-162 ℃形成的。液態(tài)天然氣的容積只有氣態(tài)的1/600，因而LNG儲氣設(shè)備能夠儲存更多的天然氣，具有儲氣率高、應(yīng)用方便、能耗低的特點，對于提高城市天然氣儲備能力有很大作用。建設(shè)LNG設(shè)施不受氣源遠(yuǎn)近、天然氣容量高低、選址環(huán)境的影響，一旦發(fā)生故障，維修起來也較為便利，實用性強(qiáng)。LNG儲氣設(shè)施需要在低溫、常壓下運(yùn)行，對于城市日、小時的用氣矛盾能夠做到有效調(diào)節(jié)，能夠作為應(yīng)急設(shè)施對城市天然氣輸配系統(tǒng)起到維護(hù)作用，能保障天然氣的輸送平穩(wěn)、安全，提高城市天然氣輸配管網(wǎng)的可靠性。

2.1.4 儲氣罐

儲氣罐有兩種，分別是高壓罐與低壓罐。

①低壓罐有濕式罐、干式罐兩種：濕式罐通過水槽內(nèi)鐘罩與塔節(jié)的升降系統(tǒng)來實現(xiàn)對內(nèi)部天然氣的阻斷與儲存；干式罐有多種類型，例如可隆型、阿曼阿恩型、威金斯型等，主要結(jié)構(gòu)由外筒、外筒活塞、頂板、底板所構(gòu)成。

②高壓儲氣罐有臥式圓筒形罐、立式圓筒形罐、球罐集中類型，通過調(diào)節(jié)壓力來實現(xiàn)對天然氣的儲存，也被稱作定容儲罐。儲氣罐能夠適應(yīng)于調(diào)節(jié)小時、晝夜間的用氣不均勻問題。高壓圓筒形儲罐相對而言，比球形高壓儲氣罐具有更多優(yōu)點，占地小、受力好、造價低，目前在世界上應(yīng)用的較為廣泛。

2.1.5 高壓管束

高壓管束其實是一種管式的高壓儲氣罐，這種管式的儲氣罐采用直徑在DN400～DNl500 mm范圍內(nèi)的鋼制管道，具備較高的承受壓力。通常采取一組或幾組的設(shè)置方案，形成高壓管束群，通過壓縮氣體的體積來實現(xiàn)儲氣功能，增加儲氣量。高壓管束的占地面積較大，但設(shè)備方便靈活調(diào)度，也具備一定的使用優(yōu)勢。

2.2 通過調(diào)節(jié)用氣量來調(diào)峰

2.2.1 增加緩沖用戶的數(shù)量

對于一些不涉及國計民生的企業(yè)，可以將其發(fā)展為緩沖用戶，以此來調(diào)節(jié)城市用氣量。當(dāng)用氣峰值低時，緩沖用戶正常使用天然氣作為生產(chǎn)能源；當(dāng)用氣峰值高時，緩沖用戶停止使用天然氣，改用其他燃料作為生產(chǎn)能源，并不影響生產(chǎn)。因此，大力發(fā)展城市內(nèi)的緩沖用戶，能夠?qū)崿F(xiàn)合理的調(diào)峰。

2.2.2 發(fā)展天然氣作為常用電器的能源

夏季是用電高峰期，但卻是天然氣用氣低峰期，如果將天然氣作為空調(diào)的能源，不但能削弱電能峰值，還能填補(bǔ)天然氣峰值低谷，既節(jié)省了電能，又提高了天然氣的利用率?？梢姡l(fā)展天然氣作為常用電器的能源，能夠?qū)崿F(xiàn)城市天然氣輸配系統(tǒng)與電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)峰功能。

2.2.3 中斷高負(fù)荷用戶的供氣，推行峰谷氣價

目前，世界上普遍利用終端高負(fù)荷用戶的供氣方案來實現(xiàn)短期調(diào)峰。對于天然氣使用負(fù)荷超標(biāo)的大型用戶，應(yīng)有選擇性地中斷供氣，在天然氣供應(yīng)緊張時期令其改用其他燃料與能源。對于高負(fù)荷用戶還能及時調(diào)整用氣價格，限制其用氣量，督促其采用更好的能源使用方案，盡量采用多種能源來實現(xiàn)生產(chǎn)和運(yùn)作，不要占據(jù)太大的天然氣供氣份額。

總之，無論采用哪種方式進(jìn)行調(diào)峰，都需要結(jié)合該城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、用戶需求，綜合多方面的因素，選擇最具有性價比和適用性的方案，優(yōu)化調(diào)峰方式。

3 安全應(yīng)急方案與調(diào)峰方式的有機(jī)結(jié)合

當(dāng)城市天然氣輸配管網(wǎng)發(fā)生故障或氣源供應(yīng)不足時，城市的天然氣應(yīng)急儲備就要發(fā)揮應(yīng)有的作用，及時補(bǔ)充天然氣用量，避免對居民的生活用氣帶來影響。

在制定安全應(yīng)急方案時，需要結(jié)合當(dāng)?shù)鼐用裼脷馇闆r、重要用戶的天然氣需求量、地質(zhì)條件、氣候環(huán)境，選擇最優(yōu)的應(yīng)急方案，建造最合適的應(yīng)急儲氣設(shè)施。應(yīng)急儲氣設(shè)施的重要作用在于，當(dāng)氣源或主管道因為不可抗力無法持續(xù)供氣時，確保城市內(nèi)的大部分天然氣用戶能夠正常用氣。這個過程中，應(yīng)優(yōu)先滿足重點用戶、居民用氣，中斷超負(fù)荷用戶的供氣。

LNG儲氣站能夠適應(yīng)于大部分城市的安全應(yīng)急需求，目前在大型城市中使用較為廣泛。因為LNG儲氣方式具有儲氣量大、儲運(yùn)靈活、經(jīng)濟(jì)實用、機(jī)動性高的特點，對于那些不適合修建地下儲氣庫的大型用氣城市尤為合適。但LNG儲氣站也存在自身的一些缺陷，例如設(shè)備利用率低、盈利水平低、運(yùn)行時間短等，有時不能發(fā)揮出應(yīng)有的功能。而且因為LNG儲氣站作為城市安全應(yīng)急設(shè)施存在，平時不經(jīng)常運(yùn)行，其裝置和設(shè)備隱患隱藏的很深，等到需要使用時卻容易發(fā)生故障，導(dǎo)致應(yīng)急供氣系統(tǒng)無法正常運(yùn)作。

為了杜絕這個弊端，有必要將城市原有的LNG儲氣設(shè)施與調(diào)峰系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起，構(gòu)成天然氣事故應(yīng)急體系，通過優(yōu)化配置，合理整合，確立一套既能在平時調(diào)峰，又能在關(guān)鍵時刻及時解決氣源難題的應(yīng)急氣源系統(tǒng)。城市需要建設(shè)幾個LNG儲氣站，LNG儲氣站又通過那條輸氣管道線影響調(diào)峰值，需要結(jié)合城市天然氣的需求情況來確定。當(dāng)應(yīng)急儲備氣源開始運(yùn)行，高壓輸氣管道就會把儲氣設(shè)備中的天然氣輸送到至分部調(diào)壓站，實現(xiàn)補(bǔ)充事故發(fā)生地的氣源的目的。

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