缓解天然气季节性供需失衡的一揽子构想

孔昭瑞

（长江大学机械工程学院，湖北荆州434023）

缓解天然气季节性供需失衡的一揽子构想

孔昭瑞

（长江大学机械工程学院，湖北荆州434023）

近年，由于气温较往年偏低，致使我国一些城市出现了天然气供应紧张的现象。导火索是因气温低导致了采暖用气量大增，主要原因则是由于调峰能力不足而造成了天然气供需之间的季节性失衡。关于天然气为什么需要调峰，调峰设施的种类、特点及用途，以及影响天然气供需失衡的因素等，作了较详细的阐述。在此基础上提出了缓解天然气季节性供需失衡的一揽子构想，即实施季差气价、制定《天然气储气规划》和大力推进储气库建设，并对构想内容作了进一步的解释。

天然气调峰；调峰设施；地下储气库；天然气储气规划；国家战略储气；季差气价

近年，由于气温较往年偏低，而且冬季来得早去得迟，致使我国一些城市出现了天然气供应紧张的现象，并被某些媒体形容为“气荒”。对于造成“气荒”的原因，媒体已作过不少的调查、分析及评论，概括起来是多种因素叠加的结果。笔者认为，就“气荒”来说，导火索是因气温低导致了采暖用气量大增，主要原因则是由于调峰能力不足而造成了天然气供需之间的季节性失衡，再就是一些地方的有关部门对此缺少恰当的应急预案。不过，这次“气荒”也向我们提出了一个警示，即：有关部门要及早制定切实可行的应急预案，国家的能源部门要统筹规划天然气调峰设施的类别与归属，各级天然气供销企业要根据分工要求加快调峰能力的建设。这样就可以防患于未然，以避免相同事件的再次发生。

一、天然气需要调峰的原因

任何商品在其产销过程中都存在调节供需平衡的问题。这是因为，商品的生产过程是连续的、产量基本上是恒定的，但销售过程却有淡季与旺季之分，淡季时商品供大于求，旺季时供不应求，故在产销链条中就必须有一个环节用来调节销售过程中的上述不均衡现象。这个环节对一般商品来说就是“库存”，即把淡季时卖不出去的商品储存起来留待旺季时出售，如此周而复始。对于天然气，这个环节通称为“调峰”。天然气是一种气态商品，而且是用管道送达终端用户的，即开即用，一般用户无法储存，所以上述不均衡现象尤为突出。为了实现供需平衡及提高运行效率，需要多种形式的调峰，如日调峰、周调峰、季调峰等，而且调峰成本也远大于煤炭及石油等固态或液态燃料。

二、天然气调峰设施的种类、特点及用途

天然气的产销链是由气田生产、管道运输、城市管网配气及独立用户专线等环节构成，原则上在每两个环节之间都需要设置调峰设施。调峰设施可分为两个大类，即储气库和调峰装置。此外，多气源的干线输气管网也可以起到一定的调峰作用，尤其适用于短期的应急供气。

储气库的容量是很大的，一个大型储气库群的储气能力可达数亿、乃至数十亿立方米，故都建于地下，而且是利用适合储气条件的地质构造改造而成的。可利用的地质构造，包括枯竭的油气藏、地下含水层、地下盐穴和废弃矿井等。建造地下储气库的难点是，适合储气条件的地质构造不是到处都有，建设投资巨大，建设周期长。其主要用途是季调峰和国家战略储气。

调峰装置泛指地下储气库之外的其他调峰设施，特点是容量相对较小但使用的灵活性较强，有的甚至是可移动的；不过，单位容积的建设成本和运行成本都要更高一些。其中包括，利用输气干管或城市管网的压力变化储气，高压管束储气，高、低压储气罐储气，LNG（即液化天然气，下同）方式储气和天然气水合物方式储气等。其主要用途是日调峰、周调峰和小范围内的应急供气，超大型的低温LNG储罐也可用于季调峰和国家战略储气［1］。

三、影响天然气供需失衡的因素

（一）调峰能力不足

天然气消费的不均衡性普遍存在于使用天然气的各个部门，其中最突出的是城市管网。

这是因为，城市管网的主要服务对象是居民生活、公用事业和中小企业用气，其主要用途是炊事、洗浴及采暖等，而且这些用户都不具备储存天然气的能力。所以，他们的天然气用量每时、每日、每月都不相同，不但峰谷差极大，而且还具有很强的一致性（即用气时段很难错开），故需要很大的调峰能力来进行供需之间的平衡。其中，日调峰是指对每天24小时内用气量不均衡的调节，就我国的中等以上城市而言，其调峰能力大概在日均需求量的25%～30%之间。周调峰是指对每周7天内用气量不均衡的调节，就我国的中等以上城市而言，其调峰能力大概在周均需求量的3%～5%之间。季调峰是指对一年中冬季与其余三季之间用气量不均衡的调节，由于我国各地区的冬季长短和采暖要求不同，所以对调峰能力的要求也就存在很大的差异。一般来说，黄河流域及其以北地区的季调峰能力大概为其年需求量的30%左右，长江流域约为其年需求量的10%左右，华南地区则仅在其年需求量的3%～5%之间，所以去冬的“气荒”基本上没有波及到华南的城市。就全国而言，季调峰能力大概应为年需求量的20%左右，在近期，即使冬季时段采取一些压缩工业和交通用气等应急举措，季调峰能力也应大于年需求量的10%。但我国目前的季调峰能力尚不到年需求量的3%，而且又主要集中于京津地区，故在一些城市出现了“气荒”。由此可见，造成这次“气荒”的主要原因是调峰能力不足，特别是季调峰能力不足。

（二）用气政策尚未得到完全落实

国家发改委于2007年就发布了《天然气利用政策》（以下简称《政策》）［2］。国家发布该《政策》的目的，是为了缓解天然气供需矛盾，优化天然气利用结构，推进节能减排，保障我国中长期的天然气供需平衡，促进天然气的科学利用及有序发展，以利于充分发挥天然气利用的社会效益、环保效益和经济效益。其核心是强化对天然气的需求管理，同时也指出了，天然气供需双方应明确彼此在调峰和安全供气方面所承担的责任。但由于某些原因，致使这个《政策》尚未能在全国范围内得到完全落实，从而导致在个别城市中发生了“气荒”。由此可见，在市场经济的大环境下一项政策的出台，还需要辅以切实可行且便于操作的经济调控手段及相关法规，才能取得事半功倍的效果。

（三）气价难题

天然气价格在我国是一个敏感的问题，但由于气价偏低而导致了需求的无序发展，并影响了天然气的利用效率，则是一个无可否认的现实。不调价，则上述矛盾难于理顺，也不利于《天然气利用政策》的完全落实；如果调价，幅度小了，弊大于利还不如不调，幅度大了又会带来一连串的副作用，最直接的危害就是可能再用煤炭来替代天然气，从而使我国降低污染、改善环境的难度进一步加大。因此，中央政府在气价调整问题上迟迟难于做出决断。（国家虽然对气价作了适当调整，但调价幅度较小，估计对缓解天然气季节性供需失衡的作用不是很大）。但是，为了让这种目前较为廉价易得的清洁能源在我国能够快速、有序地发展，气价问题又是我们必须面对和破解的一个难题，所以在气价问题上需要另辟蹊径。

四、缓解天然气季节性供需失衡的一揽子构想

（一）实施季差气价［1，3］

季差气价与峰谷电价的性质类似，是指冬季气价与其他三季的气价有所不同，即冬季气价高于其他三季的气价。这是经济发达国家常用的一种调控天然气供需平衡的手段，其好处是：一是有效地解决了在调峰和安全供气方面天然气供需双方的分工问题，有利于推动需求方（城市燃气公司和用气大户）建设储气设施的积极性和迫切性；二是为供气方解决了数目巨大的储气库建设资金的筹措问题，有助于其加快储气库的建设；三是可以有效地缩小天然气需求的季峰谷差，从而减小了冬季出现“气荒”的概率，并在一定程度上减轻了季调峰建设的压力。不足之处是，由于冬季气价上调低收入群体可能再用煤炭来替代天然气作为取暖和生活燃料，从而增加了污染。解决办法是对他们实施直接补贴。需要强调的是，因实施季差气价而使天然气供应方增加的收入必须专款专用，即：大部分留作他们建设储气库的资金；一部分转给城市燃气公司，作为对其建设储气设施的支持；一部分用于对低收入群体的补贴；若还有剩余则上缴国家，用作建设国家战略储气库的基金。

根据我国不同地区冬季气温与采暖时段的差别都比较大的具体情况，应采用不同的季差气价。黄河流域及其以北地区可算作“一类地区”，宜采用较高的季差气价；长江流域及季调峰量为其年需求量8%以上（含8%）的地区可算作“二类地区”，采用较低的季差气价；其他季调峰量小于其年需求量8%的地区算作“三类地区”，则采用更低一些的季差气价；少数民族集中地区如新疆及西藏等，暂不采用季差气价。

至于季差气价的气价差及计算时段，则应由国家的有关部门根据我国的国情并参考国外的经验，并广泛听取各方面的意见后确定。

（二）国家的有关部门应尽快地制定出《天然气储气规划》

《天然气储气规划》是保障国家用气安全及天然气工业健康、有序、快速发展的一个战略性规划，故需要由国家来制定。其内容涉及储气库（含其他储气设施）类别的划分、储气量的确定原则、储气库的选址范围、储气库建设及管理的归属及建设资金的筹措等。该《规划》为全国储气设施建设的指导性文件，她对加快我国储气设施的建设和保障国家用气安全，将会起到积极地推动作用。

（三）明确分工，大力推进储气设施的建设

储气设施（尤其是储气库）的建设是一项选址条件严格、建设资金巨大、建造周期长、技术含量高的重大工程项目。因此，首先要明确建设责任的归属及建设资金的筹措渠道等，继之是聘请有资质有经验的专业设计部门进行勘察、设计，在经过反复的技术与经济论证并报请主管部门批准后，方可进入建设阶段，以免交了不应该交的“学费”。所以，《天然气储气规划》的制定必须走在储气设施建设的前面。

五、对构想内容的进一步解释

（一）关于季差气价的分析

关于实施季差气价的好处与不足，克服不足的办法，以及季差气价的分级与用途等，已如上述。这里再着重解释一下气价季差的归属问题，以及这样做的好处。笔者建议，气价季差应归属于季调峰储气设施的建设与经营者（即输气干管的经营者，具体说就是中石油及中石化等下属的管道运输公司）。季差气价可以由城市管网经营者（即燃气公司）代为收取，但不允许城市管网经营者在向终端用户收费时再从中加价（因为他们不是季调峰储气设施的建设与经营者），不过可以收取少量的服务费。这样做的好处：一是城市管网经营者或专用支线的所有者从自身的经济利益出发，就会积极主动地建设一部分储气设施，从而把低气价时用不完的天然气储存起来留待高气价时出售或使用，以合理地赚取气价的季差或减少高气价时的开支；二是一些从城市管网买气用做燃料或原料的中小型工厂，既不具备自建储气设施的能力，又不愿意因购买高价气而增加生产成本，同时迫于环保的压力也不能用煤炭替代，就只能暂时减产或停产，从而在一定程度上减小了冬季的用气需求；三是某些城市中冬季用气量剧增的一个主要原因是燃气壁挂炉采暖装置的大量随意使用，实施季差气价之后，一些经济尚不十分宽裕的壁挂炉用户出于经济上的考虑，会主动地调低采暖温度或关闭一些房间的阀门，以节省燃料开支；四是一部分用压缩天然气为燃料的出租汽车也会因冬季气价上调而改烧油料，从而缓解了压气站前汽车排长龙的社会压力。这样，即使在季调峰能力建设尚未及时跟上的情况下，冬季用气的供需矛盾也会在较大程度上得到缓解。故笔者认为实施季差气价是一个值得考虑的应急办法，同时也可以为全面理顺气价提供时间上的缓冲。

（二）关于《天然气储气规划》中涉及的具体内容

储气设施从功能上划分，可分为如下4类。

1．战略储气库

预计到2020年我国天然气的年进口量将达到1 000～1 200亿立方米（其中管道气进口量约占60%），约占国内需求量的40%左右。在此情况下出于对用气安全的考虑，国家应建立应急用的战略储气库。战略储气库的建设资金应由国家筹措，战略储气的动用权归中央政府掌握。储气能力（可以动用的工作气量）可按60～90天的进口气量考虑，如果不把LNG的战略储备考虑在内，战略储气库的储气能力建设大概在100～180亿立方米之间。库址宜选在靠近国内进气首站的附近地区，考虑到优先选择枯竭油气藏型地下储气库，故西部库址可首先考虑克拉玛依油田，东北库址可首先考虑大庆油田，南部库址虽然应首先考虑滇黔桂油田，但如果没有合适的选点，就只能考虑选在川渝气田或选择其他类型的地下储气库了。

因进口LNG有多气源的特点并可以在国际市场上购买现货，故其战略储备量可按30～60天的进口量考虑。预计2020年我国LNG的年进口量将达到3 500万吨左右，故储备能力应在300～600万吨之间。由于LNG是液态的，常用的大量储存方式是储存于超大型的低温常压储罐中。依此考虑，建造50～100座单罐容积为16万立方米的低温常压LNG储罐就可解决问题。依照储气库的选址原则，库址可选择在进口LNG接卸港周边100km的范围内，如果按10个接卸港考虑，每个储备库建5～10座储罐就够了。

2．季调峰气库

它的功能是把春夏秋三季用不完的天然气储存起来补充冬季供气量的不足。由上述可知，季调峰气库的建设是当务之急，其建设、管理与建设资金的筹措等，应由天然气的生产方及长输干管的运营方负责，同时国家在政策和财税方面应给予足够的支持与鼓励。按照2020年我国天然气的年需求量将达到2 600亿立方米考虑，供季调峰用的有效储气能力（即工作气量）最少也要在250亿立方米以上，所以，按供应能力计算，中石油集团公司计划建设224亿立方米工作气量的储气库是合适的。因季调峰气库的储气能力都很大，故首选地下储气库并以枯竭油气藏型地下储气库为主。库址应选择在长输干线管网的供应中心地带及天然气消费量大的中心城市或地区的长输干管末端附近，如京津及环渤海地区库址就选在了大港及华北油田；东北地区可选辽河或吉林油田，中原地区可选中原油田，两湖地区可考虑江汉油田，西南地区可选川渝气田，西北地区可选长庆油田等。长江三角洲地带因合适的枯竭油气藏型地质构造不多（仅有江苏油田），故在常州市的金坛建设了地下盐穴储气库，并准备在安徽省的定远再建地下盐穴储气库。至于珠江三角洲地带，由于其季峰谷差较小，同时进口LNG接收终端又比较多，所以，如果找不到合适的建造地下储气库的地质构造，可在进口LNG接收终端多建几座LNG大型储罐用于季调峰。

3．周调峰及日调峰储气

它的主要功能是调节城镇居民及公用事业每日、每周的不同时段用气的不均衡性，同时也兼顾到中小企业生产用气需求的波动，故其储气设施的建设、管理与建设资金的筹措等，应由城市管网的运营方（即燃气公司）负责，国家在政策和财税方面应给予一定的支持与鼓励，供气方应在建设资金与技术方面予以帮助。由于周调峰及日调峰储气能力的建设规模一般都不是很大，故没有必要建造地下储气库，而应选择其他的储气设施，如管网储气、高压球罐、低压储气柜及高压管束等储气装置。调峰需求大的城市也可以根据自身的条件选择其他的储气方式，如储存天然气水合物、储存LNG以及用吸附法或吸收法储存天然气等。

4．商业储气库

从商业经营的角度看，它是为了应急或调整运行参数而设的，故其建设、管理与建设资金的筹措等，均应由天然气的生产方及长输干管的运营方负责。储气能力约为7～30天的供应量。由于我国天然气长输干线的全国性管网即将形成，同时又在积极地建设调峰气库，所以建设商业储气库并非当务之急。不过，规划还是要做的。

（三）关于储气设施的选择

1．地下储气库

在所有储气设施中地下储气库是可建库容最大的（一个库群的容积可达数亿乃至上百亿立方米），单位容积造价最低的（每立方米库容的造价仅为1至数元），也是占用地上面积最少的，建造周期约在1～10年之间，所以是建造季调峰气库和国家战略气库的首选类型。按照地质结构的不同，地下储气库分为枯竭油气藏型、盐穴型、含水层型和废弃矿坑型四种，枯竭油气藏型则是其中的首选。这是因为，这种地下储气库是利用枯竭油气藏改造而成，原有的一部分井口及其他地面设施都可以重复利用，只需增加一些注气井和压气机就可以投入使用了。所以，在地下储气库中它是可建库容最大、造价最低和建造周期最短的，故油气蕴藏量较大、开采历史较久的国家如美国和前苏联等，其地下储气库就绝大多数是枯竭油气藏型的。我国的油气开采情况与上述国家有许多相似之处，所以枯竭油气藏型地下储气库也应成为我们的首选。盐穴型地下储气库，是利用已开采过的或尚未开采的地下盐矿，采用溶腔法造成地下洞穴来储存天然气，溶解出的盐可加工成食盐或盐化工产品。其特点是，造穴的容积可由需求来决定，同时年周转次数可多达5～6次，这都是枯竭油气藏型做不到的；不足之处是，造价相对较高（约为油气藏型的两倍），且建造周期较长（5～10年）。所以，只有在找不到合适的枯竭油气藏时才选择它，我国已建的江苏金坛气库及计划建造的安徽定远、湖北应云和江西樟树气库等就属于这种类型。含水层型地下储气库，是向合适的地下含水层中注入天然气，并把水挤入四周的岩层孔隙中形成圈闭而成的。其造价和建造周期介于前二者之间，有利之处是地下含水层较易找到，但能够保证不漏气却是个难题。废弃矿坑虽然容易找到，但由于建造难度过大，故废弃矿坑型地下储气库极少采用。因此，我国目前应首选前两种。

2．LNG储存

由于LNG的体积仅为天然气的1／600，故可以在容器中储存大量的天然气。因此，它不仅可用于日调峰和月调峰，而且在有大量的LNG进口时也可以用为季调峰和国家战略储气的手段。与油气藏型地下储气库相比，大容积低温LNG储罐的建造周期相对较短，但单位天然气储存容积的造价却为它的10倍左右。

3．其他的储气设施

除了地下储气库和大容积低温LNG储罐之外，其他的储气设施包括利用干管末端储气、管网储气、高压管束储气、高压球罐和低压储气柜等。这些储气设施由于储存能力较小，单位储气容积造价较高，所以仅适用于日调峰及周调峰储气。其中，除了低压储气柜的造价更高之外（但已停用的人工煤气柜可以再利用），其他储气设施的造价是差不多的，故燃气公司和独立支线用户可根据自己的具体情况进行选择。

4．储气新技术

除了上述的储气方式之外，还有其他的一些储气方式，如天然气水合物储气、吸附法或吸收法储气及小规模的LNG方式储气等。但是，这些储气方式的运行都相当于一套小型的化工装置，运行成本较高，故选用时需要慎重。

总之，储气设施的选择虽然有其一定的规律，但也不是一成不变的，具体用户可根据自己的具体情况进行选择，故上述内容仅供参考。但由于任何一种储气方式的投资都是很大的，而且运行成本也各不相同，所以决策时一定要慎重、再慎重。

需要说明的是，上述构想只适用于缓解天然气的季节性供需失衡和调峰，并能在一定程度上提高天然气的利用效率。但要从根本上解决今后经济与社会发展中的天然气供需平衡，则需要依靠国家的《天然气利用政策》，大力开发国内的常规和非常规天然气资源，以及引进境外天然气和LNG了。

［1］徐文渊，蒋长安．天然气利用手册［M］．北京：中国石化出版社，2002．

［2］国家发展改革委员会．国家发展改革委关于印发天然气利用政策的通知［Z］．发改能源［2007］2155号，2007－08－30．

［3］丁国生，梁婧，任永胜，等．建设中国天然气调峰储备与应急系统的建议［J］．天然气工业，2009（5）．

责任编辑 胡号寰 E－mail：huhaohuan2＠126．com

F426．22

A

1673－1395（2011）02－0041－05

2010 -12 06

孔昭瑞（1932－），男，教授，山东济南人，主要从事石油装备、能源安全与节能减排研究。