我国LNG应急调峰站的发展及建议

上海燃气工程设计研究有限公司 钟怡

随着我国城市天然气利用深入，国内LNG应急调峰站进入成熟发展期，许多省市的重要城市为提高应对气源风险能力，将建设LNG应急调峰站纳入议程，为促进国内相关 LNG应急设施的有序建设，故进行相关介绍。

1 工艺路线

LNG应急调峰站须在平时储存LNG，在管网高峰用气时实现气化外输，故常规配置有低温储罐、低温泵、气化器、BOG压缩机等，部分站还设有液化装置，依靠周边高压输气管网，将平谷时的管网天然气液化，待高峰时气化调峰外输，其余站则依靠公路槽车供液，槽车来自LNG液化工厂或LNG沿海接收站。

1.1 低温储罐

储存规模较大时，可采用大型立式圆筒平底罐或者子母罐，储存规模较小时，可采用多联小型立式罐。

1.2 低温泵

低温泵分为罐内低压泵和罐外高压泵两类，罐内低压泵将储罐内 LNG输送至气化器，部分高压气化器还须罐外高压泵进行二次泵送，以达到外输压力。

1.3 气化器

按换热工质差异，气化器分为空温式和水浴式两类。而水浴式气化器中，浸没燃烧气化器(简称SCV)应用较多，靠近水源时还可选择开架式(简称ORV)，以节省能耗。

1.4 BOG压缩机

将站内LNG储罐自然蒸发产生及低压气化器后的BOG输送至站外管网。

1.5 液化装置

液化装置的种类很多，常规LNG应急调峰站可选择混合制冷剂(简称MRC)或氮膨胀液化工艺，部分还利用高压管网压差以实现甲烷膨胀液化工艺。

2 国内发展概况

LNG应急调峰站均位于人口稠密的综合性大城市。大城市民用用户数量较多，用气时段差异很大，且综合性城市的用户类别较多，如发电厂和大工业、中小型工业等，北方城市还有大量的供热采暖需求，这些不同类别用户又有各自用气规律，因而造成巨大的用气峰谷差。如何在兼顾管网输气经济性的同时，又保障高峰用气量，成为摆在国内大多数城市面前的难题。

当前国内天然气用气需求节节攀升，气井产能、长输管道及其规划配套储气库仅仅能满足季节调峰和月调峰，日和小时调峰必须依靠中下游管网自己解决，而省和下辖市的管网受到设计输气管径限制，储气量一般不能满足全部调峰需求。城市管网发展起步阶段的天然气用量较低时，且由于市政管网一般先于用户敷设配套，故尚能满足调峰，但随用户增加，调峰需求上升，而管网储气规模相对增幅较小或静止不变，就造成管网调峰运行的失衡，而这种失衡往往是在城市天然气发展3~5年后产生的，这也就是许多国内城市应用天然气后的几年才匆匆上马LNG应急调峰站项目的原因，部分城市还随着调峰量增加不断对既有LNG应急调峰站进行扩改建——如上海、杭州、南京等。

目前，已建和在建的 LNG应急调峰站的省份和城市有上海市、北京市、天津市、陕西的西安和延安、河南郑州、湖北的武汉和荆州、湖南长沙、安徽合肥、江苏的南京和宜兴及苏州、浙江的杭州和绍兴、四川成都、广东深圳等，数量近20个。

表1 国内的LNG应急调峰站一览表

3 典型项目

3.1 上海五号沟LNG事故备用站

上海五号沟LNG事故备用站位于浦东新区五号沟，一期始建于 1999年，是东海平湖天然气登陆配套工程，为浦东供气提供 10天的应急储备，站内设置一套日处理能力10万m3的液化装置，以及1个2万m3的全容储罐。2007年二期扩建2个5万m3的全容储罐(见图1)，并同步配套小型LNG船舶接收码头，使之具备全市供气3天以上的应急储备能力。

随着上海市天然气用气规模的增加，目前正在做三期扩建准备，预计再增加2个10万m3的全容储罐。

图1 上海五号沟LNG事故储备站

3.2 延安华油安塞天然气液化项目

安塞天然气液化项目是中石油和长庆油田支援延安老区的重点工程，位于陕西省延安市安塞县化子坪镇，2009年开工建设，预计2012年底前可投产。

设置一套最大日处理能力215万m3的液化装置，以及1个3万m3的全容储罐。项目不仅将承担长庆油田输气管线的产能调峰作用，还将为气化陕西，服务于沿线规划和在建的LNG长途货运加注站服务。

3.3 杭州LNG应急调峰站

杭州将在东西南北各建一座LNG应急调峰站，其中，西部站位于西湖区三墩镇，已于 2011年底投运，储存规模4 950 m3(含3×150 m3小立罐)，主要用于杭州市区用气高峰时段的调峰，也是上中游供气不足或中断时的应急气源，见图 2。西部站可满足平时段3天应急量(峰时段1.5天)。拟建东部站的储存规模为1万m3，位于下沙。江南站和北部站的储存规模各约为5 000 m3，目前选址中。四座应急调峰站全部建成后，总储量2.5万m3，折合气态天然气1 500万m3，可以满足上中游供气中断状态下主城区15天应急量。

图2 杭州市西部LNG应急调峰站

4 发展建议

4.1 应确定合理的储备规模

LNG应急调峰站须承担调峰和应急储备两个功能，其中调峰能力应根据各类用户的最大峰谷用气差以及管网设施的储气能力等因素确定，并配置相应规模的气化外输设施；应急能力须按事故工况确定罐容，储气需求取近、远期的最大不利工况值。

以华东某省为例。其近期规划有4路管道气源，包括川气、西一线、西二线和东海气，远期再增 2路，包括1处煤制气和1处近海气田，各路气源的年供气能力不同，从安全性出发，事故工况应考虑最大单路气源的中断；该省的供气用户主要包括民用(居民和公建)、工业和发电等三大类，事故工况还须区分各类用户供气保障的优先级及其应急保障时间的长短。

表2 某省的天然气气源规划单位：亿m3/a

表3 某省的天然气市场需求单位：亿m3/a

根据上述气源及市场需求，该省的事故工况定义如下。

工况1：近期：单路最大供气量管道中断3天(川气60亿m3/a)；远期：单路最大供气量管道中断3天(煤制气100亿m3/a)。

工况2：近期：保障民用的用气量7天；远期：保障民用的用气量15天。

工况3：近期：保障民用、50%工业的用气量3天；远期：保障民用、50%工业的用气量7天。

工况4：近期：保障民用、20%工业的用气量3天，发电1天；远期：保障民用、20%工业的用气量7天，发电1天。

表4 各种事故工况的储气需求单位：万m3

由此得出该省 LNG应急需求近期和远期分别为9.2万m3和52.0万m3，故近期拟新建一座LNG应急储配站，储量规模为10万m3，设1个10万m3罐(或2个5万m3罐)，远期再建2座LNG应急储配站，新增储量为40万m3，储罐按4个10万m3罐考虑。

4.2 应建立明确的设施分级

LNG应急调峰设施应根据功能定位明确分级，分为国家级、省级、市级和区级四大类，以更有效地服务于特定需求。

国家级指LNG沿海大型接收站，一般有数十万 m3罐容，可为上游跨省域长输管线提供应急调峰，其承担季节调峰和月调峰，如西气东输管道与配套的江苏如东LNG接收站等。

LNG应急调峰站含盖省级和市级范畴。省级是为中游省输气管网应急调峰配套，目前已有陕西和江西两省以及上海、北京、天津等三直辖市设置省级LNG应急调峰站，一般罐容为数万m3，可满足中游省级管网的日调峰及上游气源中断数日内的应急供气；市级一般位于较大的省会或地级市，满足该城市下游管网小时调峰和短期事故应急，罐容由数千到上万m3。

区级泛指满足区域性应急调峰需求的LNG设施，也称LNG区域卫星站，主要位于县级市及下辖经济开发区、工业园区等，绝大多数采用多组单罐50~150 m3小型立式罐，总罐容在2千m3以下，符合《城镇燃气设计规范》(GB 50028—2006)第9.1.1条规定。

由图4可见，LNG应急调峰站(包括省级和市级，加粗框)在整个供气网络体系中起到积极强化上、下游输气和储气设施间联系的作用，一方面，各级LNG应急调峰设施的LNG资源自上而下形成调配链，另一方面，各级LNG应急调峰设施又与各级输配气管网形成多重交叉其中，这种紧密的多元供气网络体系将最大程度保障末端管网和用户的供气安全。

图4 LNG设施与输气管网组成的多级供气保障

5 结束语

近年来LNG应急调峰站如雨后春笋般不断建成，较大程度缓解了部分省区及城市天然气调峰应急的矛盾，可以期盼，今后我国的LNG应急调峰站还会不断增加，将成为各级天然气输配系统中的常规配置。