華北地區(qū)天然氣調(diào)峰分析

王 鐸

（中國(guó)石油北京油氣調(diào)控中心，北京 100009）

0 引言

天然氣優(yōu)質(zhì)、高效、清潔，近年來(lái)需求量快速增長(zhǎng)，已成為我國(guó)部分城市燃?xì)獾闹饕獨(dú)庠矗?］。華北地區(qū)對(duì)天然氣的需求量較大，天然氣用戶種類繁多，且由于采暖導(dǎo)致冬季用氣量較多，天然氣保供壓力巨大。因此有必要對(duì)華北地區(qū)的天然氣用戶特點(diǎn)和各種調(diào)峰方式進(jìn)行深入研究，并結(jié)合華北地區(qū)多年的天然氣調(diào)峰經(jīng)驗(yàn)及時(shí)預(yù)見(jiàn)并解決各種問(wèn)題，保障本地區(qū)天然氣的安全穩(wěn)定供應(yīng)。

1 用戶分析

1.1 用戶特點(diǎn)分析

在華北地區(qū)，由于北京面臨的霧霾治理壓力巨大，政府推行“煤改氣”的決心堅(jiān)決，供氣企業(yè)保供力度和居民收入水平都超過(guò)其他地區(qū)［2］。北京天然氣消費(fèi)量占比超過(guò)50%，2015-2016年的占比甚至超過(guò)了60%。從月度占比來(lái)看，冬季北京市用氣占比較多，可以達(dá)到華北總用氣量的近70%。而夏季只有不到60%。北京用氣在冬季用氣高峰時(shí)占比高，在用氣低谷時(shí)用氣少，調(diào)峰需求也更大。而天津及其他省在夏季用氣占比較大，說(shuō)明其除居民采暖外的其他用氣需求也較多，可以在夏季有部分調(diào)峰作用。

從總量上看，華北地區(qū)2016年的總用氣量增加到2 632×108m3。北京市用氣量由2013年的99.2×108m3增加到2016年的1 606×108m3，增幅為62%。天津市用氣量增幅為82.5%。相比之下其他省的用氣量非但沒(méi)有增加，反而降低了14.4%。近4年來(lái)，在華北地區(qū)天然氣用氣量增幅較大，但是地區(qū)間分布不均衡。

2016年北京、天津、河北、山西等省市的城市用氣量占華北地區(qū)用氣總量的74%。城市燃?xì)馐侨A北地區(qū)的用氣主力，而且所占比例在逐步提高。而北京燃?xì)獬^(guò)90%的天然氣需求都是采暖、發(fā)電和居民生活用氣。所以工業(yè)、煉廠等化工用氣在華北地區(qū)的占比相當(dāng)小，絕大部分的用氣量都是民用。

近4年來(lái)，北京燃?xì)獾挠脷饬吭龇^大，從總量上來(lái)說(shuō)，北京燃?xì)庥脷饬吭黾恿空伎傆脷庠隽康?4.4%。而河北燃?xì)夂蜕轿魅細(xì)獾挠脷饬糠炊兴档?。究其原因一方面是為了保民生，壓制了工業(yè)、商業(yè)用氣需求，另一方面是其他省份的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和居民收入水平較北京、天津低，煤改氣等采暖用氣需求增幅不大。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工商業(yè)用氣需求潛力巨大。而且一旦政府出臺(tái)優(yōu)惠政策，天津、河北等省市的天然氣供暖也有很大的前景，天然氣用氣量還會(huì)有較大的增幅。

1.2 用戶用氣不均勻性分析

2013年到2016年的月不均勻系數(shù)的曲線圖走向基本一致。華北地區(qū)的月用氣差異極大，每年的1月、2月、11月、12月是用氣量高峰，用氣量最大值一般出現(xiàn)在1月和12月，4-10月是用氣量低谷。全年的月不均勻系數(shù)為0.48～1.9（圖1）。將1月、2月、11月、12月4個(gè)用氣高峰月的用氣量進(jìn)行累加，計(jì)算其占年度總用氣量的比值可以得出4個(gè)用氣高峰月的用氣量約占全年總用氣量的51%，且這個(gè)比例在持續(xù)提高，在2016年時(shí)達(dá)到了56%。

圖1 2014-2016年華北地區(qū)月度不均勻系數(shù)圖

因此整個(gè)華北地區(qū)對(duì)天然氣調(diào)峰的需求極大，而且所需的調(diào)峰量還在不斷增加（表1），給天然氣安全穩(wěn)定供應(yīng)提出了相當(dāng)高的要求。

2 華北地區(qū)天然氣管道及調(diào)峰設(shè)施分析

華北地區(qū)用氣量波動(dòng)較大，對(duì)調(diào)峰的要求較高。季節(jié)調(diào)峰主要依靠LNG、地下儲(chǔ)氣庫(kù)及上游資源調(diào)度等方式解決［3-5］。

華北地區(qū)歷年供氣量見(jiàn)表1，從表1可以看出，2014-2016年天然氣銷量逐年增加，但儲(chǔ)氣庫(kù)采氣量基本維持不變，2015年由于暖冬及需求不足的影響，儲(chǔ)氣庫(kù)采氣量還大幅下降。華北地區(qū)的天然氣主要還是靠管道氣來(lái)供應(yīng)，儲(chǔ)氣庫(kù)和LNG的總供氣量占比不到天然氣銷量的20%。隨著天然氣銷量的增加，儲(chǔ)氣庫(kù)和LNG的供氣量占比還在不斷下降，由2014年占比19.7%降低到2016年17.1%。

表1 華北地區(qū)歷年供氣量 108m3

國(guó)外的主要調(diào)峰方式包括地下儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)峰、LNG接收站調(diào)峰等。依照國(guó)際慣例，每年的天然氣調(diào)峰儲(chǔ)氣規(guī)模應(yīng)相當(dāng)于該國(guó)年消費(fèi)量的15%～25%，目前美國(guó)為17%，俄羅斯為15%，德國(guó)為22%。世界供氣調(diào)峰應(yīng)急儲(chǔ)備能力平均約為10%［6-11］。雖然華北地區(qū)的儲(chǔ)氣庫(kù)和LNG的供氣量之和占總供氣量之比接近20%。但華北地區(qū)調(diào)峰需求更強(qiáng)烈，且天然氣需求量還在持續(xù)快速增加［12-13］。

華北地區(qū)調(diào)峰主要是通過(guò)儲(chǔ)氣庫(kù)、LNG和天然氣管道來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在2016年的用氣高峰月，儲(chǔ)氣庫(kù)采氣為64×108m3，LNG調(diào)峰氣量為55×108m3，管道調(diào)峰氣量為83×108m3。管道仍然是華北地區(qū)天然氣調(diào)峰的重要手段。儲(chǔ)氣庫(kù)和LNG的調(diào)峰量仍然不足。

華北地區(qū)各儲(chǔ)氣庫(kù)的采氣能力分別為大港220×108m3／d，華北儲(chǔ)氣庫(kù)30 × 108m3／d，板南儲(chǔ)氣庫(kù)、蘇橋儲(chǔ)氣庫(kù)合計(jì)50×108m3／d。儲(chǔ)氣庫(kù)總采氣能力約為300×108m3／d。但儲(chǔ)氣庫(kù)容易受到地層壓力、采氣設(shè)備、處理設(shè)備、井口情況等因素的影響，從實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看一般達(dá)不到最大采氣能力，或不能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定在最大采氣能力。華北地區(qū)儲(chǔ)氣庫(kù)總的可外輸庫(kù)容約為210×108m3，按最大采氣能力計(jì)算，可以外輸70 d。

唐山LNG的最大外輸能力為420×108m3／d，LNG的供氣能力占總供氣能力的26.3%，LNG是否能夠足額穩(wěn)定供應(yīng)是保證用戶用氣的關(guān)鍵性因素。但LNG容易受到庫(kù)存量大小、船期、設(shè)備、協(xié)議供氣量等因素的影響。LNG的高峰月總供氣能力達(dá)到了500×108m3，而2016年全年供應(yīng)了約250×108m3LNG，還有較大的富余能力。唐山LNG目前擁有4座1.6×106m3容積的儲(chǔ)罐，總的天然氣儲(chǔ)存能力約為38×108m3，可氣化外輸量更低。如果按420×108m3／d的最大外輸能力來(lái)供氣，只需不到9 d就能將所有庫(kù)存天然氣輸完。而臨時(shí)購(gòu)買現(xiàn)貨LNG則至少需要提前一個(gè)月計(jì)劃。

儲(chǔ)氣庫(kù)和LNG儲(chǔ)罐的總儲(chǔ)氣能力只有約248×108m3，占2016年華北地區(qū)天然氣總銷量的9.4%，而隨著天然氣銷量的不斷增加，這個(gè)比例將越來(lái)越低。

3 結(jié)論與建議

1）華北地區(qū)天然氣用氣地區(qū)間分布不均衡，城市燃?xì)庥脷饬空急容^高，工商業(yè)用氣需求被壓制，但天然氣用氣量還會(huì)有較大的增幅。由于冬季供暖需求較多，華北地區(qū)用氣不均衡現(xiàn)象特別突出，因此整個(gè)華北地區(qū)對(duì)天然氣調(diào)峰的需求極大。建議優(yōu)先發(fā)展波谷用氣量較大的可調(diào)峰用戶，并在用氣高峰時(shí)提前做好各類用戶的氣量分配計(jì)劃及用氣量壓減計(jì)劃。同時(shí)要積極與地方政府和用戶進(jìn)行溝通，鼓勵(lì)其采用多種方式自備應(yīng)急儲(chǔ)氣設(shè)施，分擔(dān)上游供氣企業(yè)的調(diào)峰壓力。

2）儲(chǔ)氣庫(kù)和LNG的供氣量之和占總供氣量之比接近20%，但管道仍然是華北地區(qū)天然氣調(diào)峰的重要手段，儲(chǔ)氣庫(kù)和LNG的調(diào)峰量仍然不足。目前中國(guó)石油天然氣管道已經(jīng)連接成網(wǎng)，并與中國(guó)石化、中海油等供氣方有互聯(lián)互通的站場(chǎng)。建議在冬季用氣緊張時(shí)協(xié)調(diào)中國(guó)石化、中國(guó)海油等其他供氣方的氣源進(jìn)入管網(wǎng)，通過(guò)管網(wǎng)氣量調(diào)配滿足熱點(diǎn)地區(qū)的用氣需求，做到全國(guó)管網(wǎng)一盤(pán)棋。

3）華北地區(qū)供氣能力大，但應(yīng)急儲(chǔ)氣能力不足。上游氣田已滿負(fù)荷生產(chǎn)，基本沒(méi)有應(yīng)急能力。建議繼續(xù)加大天然氣勘探開(kāi)發(fā)力度，提高國(guó)內(nèi)天然氣供應(yīng)能力，作為應(yīng)急儲(chǔ)氣能力的一部分，以滿足用氣高峰時(shí)的供氣需求。

4）作為應(yīng)急儲(chǔ)氣的主力，儲(chǔ)氣庫(kù)儲(chǔ)氣能力大，但最大采氣能力卻不高，建議繼續(xù)發(fā)展建設(shè)儲(chǔ)氣庫(kù)，提高應(yīng)急儲(chǔ)氣能力，并加大儲(chǔ)氣庫(kù)采氣設(shè)施的建設(shè)，提高儲(chǔ)氣庫(kù)應(yīng)急采氣能力。LNG供應(yīng)能力較大，但儲(chǔ)量不足，臨時(shí)購(gòu)買現(xiàn)貨LNG最少需要提前一個(gè)月計(jì)劃。一旦出現(xiàn)供氣異常情況，華北地區(qū)可動(dòng)用的應(yīng)急氣量不足。建議盡快增加LNG儲(chǔ)氣設(shè)施，加快LNG儲(chǔ)罐的建設(shè)，以提高應(yīng)急儲(chǔ)氣量。相比其他方式，LNG儲(chǔ)罐不但建設(shè)速度快，而且造價(jià)低，能較快地發(fā)揮作用，是一種比較推薦的方法。