珠海市西區(qū)天然氣利用工程系統(tǒng)優(yōu)化的研究

吉 程 支 煥 朱凱敏

(1.中國市政工程西南設(shè)計研究總院有限公司，四川 成都 610000； 2.珠海港興管道天然氣有限公司，廣東 珠海 519060)

1 概述

珠海市西區(qū)天然氣利用工程總體建設(shè)內(nèi)容為：3座城市門站，3座高中壓調(diào)壓站、高壓管道45.7 km、中壓管道599 km及用戶調(diào)壓設(shè)施932臺。規(guī)劃在2015年前建設(shè)3座城市門站、高壓管道22.1 km，中壓管道257.1 km，用戶調(diào)壓設(shè)施216臺。規(guī)劃在2015年天然氣供氣規(guī)模為17 227萬標方/年，總投資為8.24億元。規(guī)劃在2020年供氣規(guī)模為58 785萬標方/年，總投資為15.40億元。供氣對象為居民、公建及商業(yè)、工業(yè)、燃氣汽車、燃氣空調(diào)、分布式能源等。

由于高壓管道經(jīng)營權(quán)的轉(zhuǎn)移及燃氣汽車、燃氣空調(diào)、分布式能源發(fā)展的滯后，發(fā)現(xiàn)實際用氣市場和規(guī)劃存在較大差距。基于此，通過運營單位四年來實際運營數(shù)據(jù)及對未來市場的預(yù)測，同時參考周邊城市的用氣數(shù)據(jù)，對珠海市西區(qū)天然氣利用工程未建項目的建設(shè)規(guī)模進行合理優(yōu)化。

2 建設(shè)現(xiàn)狀及存在問題

2.1 建設(shè)現(xiàn)狀

截至2017年6月，運營單位在珠海市西區(qū)已完成建設(shè)：金灣門站及109 km中壓燃氣管道(管徑基本都為De355)及4座臨時LNG供氣站。

2.2 用氣市場

規(guī)劃到2015年，年用氣量為17 227萬標方/年；到2020年，年用氣量為58 785萬標方/年。運營單位實際運營數(shù)據(jù)為：2015年年用氣量1 818萬標方，2016年年用氣量2 200萬標方，2017年預(yù)計2 800萬標方，同時根據(jù)運營單位對用氣市場的預(yù)測，到2020年，年用氣量約為 6 600萬標方，達產(chǎn)后實際用氣量約為規(guī)模用氣量的1/9。

2.3 存在的問題

從運營單位四年多實際運營數(shù)據(jù)可見，存在實際用氣規(guī)模完全達不到規(guī)劃用氣規(guī)模，但實際建設(shè)規(guī)模仍按規(guī)劃建設(shè)的問題。為了達到投資合理，降低建設(shè)成本的目的，對規(guī)劃中未建設(shè)的其他內(nèi)容，需以運營單位往年運營數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，加之客觀的對未來用

氣市場的預(yù)測，重新優(yōu)化整個天然氣系統(tǒng)。

3 優(yōu)化方案

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算

3.1.1居民、工商業(yè)用戶用氣不均勻系數(shù)

通過2015年和2016年的實際用氣統(tǒng)計數(shù)據(jù)來計算以下三個高峰系數(shù)，見表1，圖1。

表1 2015/2016年用氣量統(tǒng)計數(shù)據(jù)

當(dāng)年用氣最高月份出現(xiàn)在12月，同時結(jié)合運營單位的每日生產(chǎn)報表，2015年當(dāng)月用氣最高日為12月20日，用氣量為56 057 m3；2016年當(dāng)月用氣最高日為12月18日，用氣量為71 872 m3，分別計算高峰系數(shù)，由于高峰小時數(shù)據(jù)無法采集，小時高峰系數(shù)還是沿用原規(guī)劃數(shù)據(jù)。

1)月高峰系數(shù)。2015年計算得:K月=1.25;2016年計算得:K月=1.27。

2)日高峰系數(shù)。2014年計算得：K日=1.13；2015年計算得：K日=1.13。

3)小時高峰系數(shù)。珠海市屬于中等工業(yè)城市，時不均勻性較大，2015/2016年沿用原可研取K時=2.70。

三個高峰小時按大取值，分別為K月=1.27，K日=1.13，K時=2.70。

3.1.2高峰小時流量

高峰小時流量=(年用氣量/8 760)×K月×K日×K時。

高峰小時流量=(80 000 000/8 760)× 1.27×1.13×2.7=35 386 m3/h。

3.1.3供氣規(guī)模

各片區(qū)在整個供氣規(guī)模中所占的比例參考規(guī)劃中所提供的數(shù)據(jù)，總供氣規(guī)模按8 000萬m3/年計算，最終預(yù)測結(jié)果見表2。

表2 2020年各片區(qū)年用氣規(guī)模

3.2 管網(wǎng)水力計算

計算結(jié)果顯示管網(wǎng)管徑在優(yōu)化后，可以保證管網(wǎng)最不利點壓力大于0.1 MPa。同時，如管網(wǎng)能保證其完整性，該系統(tǒng)可僅靠已建的金灣門站對管網(wǎng)進行供氣，管網(wǎng)配氣極限是5.9萬m3/h，年用氣量為1.33億m3，說明優(yōu)化后的方案還有進一步優(yōu)化的空間(因為用氣量為預(yù)估值，管網(wǎng)水力計算的目的僅想說明實際指導(dǎo)投資建設(shè)的話，規(guī)劃的建設(shè)規(guī)模仍有很大空間可以壓縮)。

3.3 場站總體布局和功能優(yōu)化

先將珠海西區(qū)從地域上一分為二，斗門城區(qū)、金灣城區(qū)、三灶片區(qū)屬于一個大區(qū)，富山片區(qū)、平沙新區(qū)、高欄片區(qū)屬于另一大區(qū)，然后在各大區(qū)分別建設(shè)一座管輸氣站和城市應(yīng)急調(diào)峰站，斗門門站(含應(yīng)急站)負責(zé)富山片區(qū)、平沙新區(qū)、高欄片區(qū)；金灣門站和三灶調(diào)壓站(僅做應(yīng)急部分)負責(zé)斗門城區(qū)、金灣城區(qū)、三灶片區(qū)。當(dāng)然各片區(qū)的廠站不單單僅負責(zé)該片區(qū)，因為燃氣管道在各片區(qū)是相互貫通的，所以兩大片區(qū)的各個場站在未來是互為備用的。這種場站布局從水力計算角度考慮，完全可以保障整個管網(wǎng)運行的完整性，同時從建設(shè)現(xiàn)狀考慮，金灣門站已建成，三灶調(diào)壓站已基本完成前期建設(shè)手續(xù)，現(xiàn)只需加快斗門門站的前期建設(shè)手續(xù)的辦理。

目前已建的金灣門站設(shè)計出站流量為29 500萬標方/h，還不能滿足預(yù)估的整個西區(qū)高峰小時35 386萬標方/h要求，但就目前

實際用氣量和對未來的預(yù)判來看，金灣門站目前及未來幾年內(nèi)完全可以滿足整個西區(qū)用氣量的需求，但是為了保障供氣的穩(wěn)定性，須在臨時氣站全部拆除前解決斗門片區(qū)的氣源問題。因為三灶調(diào)壓站(應(yīng)急調(diào)峰部分)和金灣門站屬于一個片區(qū)，如金灣連接斗門的管道發(fā)生意外，那么無論是金灣門站的管道氣還是三灶調(diào)壓站(應(yīng)急調(diào)峰部分)的氣都是到不了斗門。所以斗門門站因放在近期建設(shè)計劃內(nèi)，優(yōu)先建設(shè)管輸氣部分，因為斗門門站和金灣門站接氣的上游屬于兩個不用氣源，一般情況下，總有一個門站能保障管輸氣的供應(yīng)，從而向管網(wǎng)供氣。至于斗門和三灶應(yīng)急站的建設(shè)，如果管網(wǎng)覆蓋相對到位的話，認為LNG更重要的起到一個價格調(diào)節(jié)的作用。

其他像臨港門站、平沙調(diào)壓站、井岸調(diào)壓站、三灶調(diào)壓站(管輸氣部分)就計算角度和對未來用氣預(yù)判角度考慮，完全可用作其他用途。

4 投資對比

方案是在規(guī)劃基礎(chǔ)上，對管網(wǎng)管徑進行了優(yōu)化，同時優(yōu)化了場站的數(shù)量和功能。管網(wǎng)部分與規(guī)劃中的中壓管道工程量進行對比，其中鋼管因工程量較小、中壓支管規(guī)格本身就不大，方案未對該部分進行優(yōu)化，所以投資對比也不包含此部分內(nèi)容，結(jié)果如表3，表4所示。

表3 管網(wǎng)投資對比

從表3看出，中壓干管(PE管)以402.36 km作為總工程量，綜合單價按市場價計算，原綜合成本需48 786.5萬元，優(yōu)化后綜合成本為43 948.8萬元，管線部分節(jié)省約4 837.7萬元。

表4 場站投資對比

方案優(yōu)化后，管線和場站兩部分總投資減少約15 148.7萬元。

5 結(jié)語

1)通過對珠海市西區(qū)天然氣利用工程系統(tǒng)優(yōu)化后可見，系統(tǒng)完整性保證不變，同時大大降低投資規(guī)模。

2)城市燃氣行業(yè)一般投資期限較長，建議定期對項目進行投資評價，根據(jù)公司銷售來源中關(guān)鍵數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和對政策及市場的分析和判斷，評價已建項目的經(jīng)濟性，最終合理調(diào)整未建項目的投資規(guī)模和建設(shè)順序，盡可能的控制投資風(fēng)險，提高投資收益。