淺談天然氣區(qū)域管網(wǎng)規(guī)劃的設(shè)計理論

王振凱

摘 要：天然氣區(qū)域管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計符合我國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，為我國人們的生活帶來極大的便利。本文將主要分析天然氣區(qū)域管網(wǎng)規(guī)劃的設(shè)計理論，以便促進(jìn)我國天然氣管道的發(fā)展。

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

前言：天然氣與煤氣相比，對空氣的污染程度小，而且在輸送的過程中，能源損耗比較低，燃燒的利用率較高，現(xiàn)被我國廣泛使用。天然氣區(qū)域管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計，對我國經(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)展符合我國對資源的可持續(xù)利用的要求。

1我國天然氣管網(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)計的重要理論依據(jù)?，F(xiàn)階段，我國城市基礎(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)劃利用天然氣的時候，需要相對應(yīng)的天然氣輸配管網(wǎng)決策理論進(jìn)行支持。目前，我國的天然氣輸配管網(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)化理論是目前我國天然管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中應(yīng)用的最為廣泛的一個理論，以此理論為依據(jù)進(jìn)行的天然氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計取得了一些技術(shù)成果。目前為止，我國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)最初是有一個個的天然氣輸送地點(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，天然氣區(qū)域管網(wǎng)的不斷發(fā)展能夠?qū)崿F(xiàn)我國天然氣事業(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)計理論

3.1天然氣區(qū)域管網(wǎng)儲氣設(shè)計理論

天然氣區(qū)域管道的設(shè)計要使天然氣管道具有一定的儲氣能力。天然氣管道儲氣的設(shè)計理論來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地區(qū)輸氣站的輸配管道進(jìn)行連接，當(dāng)管道的進(jìn)來的天然氣含量和出去的天然氣含量在固定的時間內(nèi)達(dá)到一個平衡狀態(tài)時，但是各個時刻的進(jìn)氣量與出氣量的數(shù)值不相同，管道內(nèi)的儲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)計和規(guī)劃時，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相對平穩(wěn)的狀態(tài)，以此保障天然氣區(qū)域管網(wǎng)的儲氣功能。根據(jù)天然氣區(qū)域管道儲氣設(shè)計理論規(guī)劃的天然氣管網(wǎng)要具有以下幾個特征：第一，所設(shè)計的管道要具有輸送氣體的功能，若沒有輸氣功能，那么管道只是作為一種儲藏氣體的容器，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)計的天然氣區(qū)域管網(wǎng)不具有調(diào)峰作用，管道內(nèi)儲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)計的天然氣區(qū)域管網(wǎng)就沒有很大的工程價值。

3.2天然氣區(qū)域管網(wǎng)流動性設(shè)計理論

天然氣區(qū)域管網(wǎng)流動性的設(shè)計要建立在區(qū)域管道的流動理論的基礎(chǔ)上，還要遵循天然氣流動的基本理論，而天然氣的流動基本理論可以描述為天然氣的損耗能量克服流動阻力的過程。天然氣的管道內(nèi)的流動性理論包含了很多物理學(xué)上的理論知識，除了質(zhì)量守恒定律，還要動量守恒、能量守恒和熱力學(xué)定律，天然氣流動的動力是源于一種機(jī)械能，這種機(jī)械能來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)行流動時，就實(shí)現(xiàn)了天然氣管道流動性設(shè)計的目的。在設(shè)計師進(jìn)行流動性設(shè)計的同時，要以天然氣管道流動基本方程為基礎(chǔ)，當(dāng)促進(jìn)天然氣流動的壓能不足時，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訅?。一般情況而言，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較弱，因此，在設(shè)計的過程中要重點(diǎn)考慮管道接氣點(diǎn)的壓能問題[3]。

4天然氣區(qū)域管網(wǎng)的功能設(shè)計

4.1共性功能設(shè)計

天然氣區(qū)域管網(wǎng)的規(guī)劃和設(shè)計要使天然氣管網(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)氐捻搸r氣等，在規(guī)劃天然氣區(qū)域管網(wǎng)的過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)量要滿足國家制定的天然氣氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此在設(shè)計天然氣掛管網(wǎng)的時候要注意管道的調(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、小時調(diào)峰氣量。

4.2特殊功能設(shè)計

天然氣區(qū)域管網(wǎng)的設(shè)計要體現(xiàn)天然氣區(qū)域管網(wǎng)的特有功能，首先，設(shè)計或者規(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，同時將匯集、整合而來的天然氣輸送到各個城市或者鄉(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)計者要充分考慮城鎮(zhèn)以及中小城市天然氣管道的儲氣能力，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，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，強(qiáng)化天然氣管網(wǎng)的規(guī)劃逐漸成為了我國城市總體規(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：對天然氣區(qū)域管網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計理論的研究，加快我國大型天然氣輸氣管網(wǎng)的形成進(jìn)度。但是，我國天然氣區(qū)域管網(wǎng)是規(guī)劃技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國家相比還存在一定的差距，因此，相關(guān)人員要加大對天然氣區(qū)域管網(wǎng)設(shè)計理論的研究力度，讓天然氣區(qū)域管網(wǎng)促進(jìn)我國地區(qū)之間的能源調(diào)動，提高人們的生活水平。

參考文獻(xiàn)：

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