输气管道季节调峰措施

范云鹏 毛平平 朱 明 刘少山 中国石油天然气管道工程有限公司

输气管道季节调峰措施

范云鹏 毛平平 朱 明 刘少山 中国石油天然气管道工程有限公司

通过对输气管道季节调峰分析方法及步骤的探讨，结合实际工程的应用可知，准确计算各用户的调峰总需求是输气管道调峰分析的前提和基础，根据储气库有效工作气量来统筹系统的调峰任务是模拟计算的关键。由输气规模冬季工况Da—Shen线、Qin—Shen线、Ha—Shen线联网运行工艺计算结果可知，在冬季典型月，Daq和shuangy储气库按最大日采气能力进行采气，通过减少向华北转供气量，sheny联络站的压力为6.01 MPa，此时Da—Shen、Qin—Shen和Ha—Shen3条管道沿线各站分输压力均能够满足用户用气压力和调峰的需求。

天然气管网；季节调峰；储气库；不均匀系数；模拟计算

1 输气管道季节调峰分析原则

承担下游用户的季节调峰是天然气管道系统的重要功能，管道系统季节调峰能力的强弱直接关系到系统的平稳运行和下游用户的用气安全。输气管道调峰以安全平稳供气为目标，以下游用户用气安全为原则，综合利用地下储气库调峰、管网调峰等多种方式，统筹管道与管道之间、管道与储气库之间联合调峰，最大限度地增强系统的供气和调峰能力。

2 调峰分析方法及步骤

2.1 确定各用户用气的月不均匀系数

充分调研下游用户逐年用气需求量、接气压力等参数，根据各用户现有用气的不均匀特点，确定各用户用气的月不均匀系数Km。月不均匀系数体现一年中各月用气的不均匀情况。

影响用户的月不均匀性主要因素是各季节气候变化。我国北方地区冬季的月不均匀系数较大，夏季的月不均匀系数较小；南方地区与之相反。

2.2 计算下游用户季节调峰需求量

根据各用户月不均匀系数和逐年用气总量计算全部用户每月的实际用气量，月实际用气量与月平均用气量之差即为每月管网系统的调峰平衡量Q

若计算出的调峰平衡量Q＞0（即Q为正值），表明管道供气量大于用户用气量，因此，此阶段为储气库注气阶段；反之，Q＜0则表示储气库为采气阶段。通过对全年365天（或12个月）的调峰平衡量进行分析，得出全年储气库最大的注气量Qmax和最大采气量Qmin（负值），两值之差即为管网系统的总调峰需求量Qtotal

2.3 计算下游用户应急保安需求量

管道系统依据全部用户最大日不可中断用气量，一般按3天（72小时）保证安全供气时间计算应急需求量Qsafe

2.4 确定下游用户所需调峰库容要求

下游用户总调峰需求量与应急保证安全供气量需求量之和即为所需调峰库容要求Qeff

根据储气库与管网之间的位置关系，统筹储气库的调峰能力，合理确定具体的调峰方案；利用模拟软件，对确定的调峰方案进行模拟计算，确保管网系统和储气库设施在正常和应急工况下的平稳安全运行及用户的用气安全。

3 Ha—shen管道调峰

3.1 各用户月不均匀系数的确定

根据前期对各用户用气量和用气不均匀性特点的调研，首先确定管道各用户的月不均匀系数。由于东北地区冬季采暖，Ha—Shen管道除工业用户以外，大多数民用燃气用户的月不均匀系数在0.7～1.4之间变化，波动范围较大，必然给上游管道带来巨大的季节调峰压力。

3.2 计算管道下游用户的季节调峰需求

基于各用户年分输量及月不均匀系数，以输气规模工况为例，根据管网系统的调峰平衡量Q计算方法，Ha—Shen管道沿线用户季节调峰需求计算中，平衡量为负数的月份表示需要从储气库采气，平衡量为正数的月份表示需要向储气库注气，采气量之和或注气量之和即为所需的调峰总量。通过计算，输气规模工况下Ha—Shen管道所需季节调峰量为9.5×108m3，其他年份所需季节调峰量如表1所示。

表1Ha—Shen管道各年所需季节调峰量108m3

3.3 计算下游用户应急保安需求量

根据调研各用户的用气需求量，以2020年输气规模为例，Ha—Shen管道最大用气月份（1月份）沿线各用户总用气量为3 685.5×104m3/d，保证安全供气量时间按3天（72小时）考虑，Ha—Shen管道所需应急气量为1.11×108m3，其他年份所需应急气量同理可得，见表2。

表2Ha—Shen管道应急保证安全供气量108m3

3.4 下游用户的需求总库容分析

通过以上计算可知，输气规模工况下Ha—Shen管道沿线用户所需最大调峰库容为10.61×108m3，其他年份所需最大调峰库容同理可得，见表3。

表3Ha—Shen管道所需储气库库容分析108m3

3.5 模拟计算

Ha—Shen管道是东北天然气管网的组成部分，该管道与附近管线相连形成一个水力系统，因此，开展联网模拟水利系统分析。以输气规模工况为例，结合Ha—Shen线、Da—Shen线和Qin—Shen线沿线各用户分输量和储气库的最大日注采能力，在满足各用户最低压力需求的前提条件下，利用SPS水力模拟软件对整个系统在冬季和夏季典型月联网进行计算。联网计算所得各管道压力—流量曲线见图1、图2、图3。

根据联网计算结果可知，在冬季典型月，Daqing和Shuangy储气库按最大日采气能力进行采气，通过减少向华北转供气量，Sheny联络站的压力为6.01 MPa，此时Da—Shen、Qin—Shen和Ha—Shen 3条管道沿线各站分输压力均能够满足用户用气压力和调峰需求。

图1 Ha—Shen管道压力流量曲线

图2 Da—Shen线压力流量曲线

图3 Qin—Shen线压力流量曲线

4 结语

（1）分析可知，准确计算各用户的调峰总需求是输气管道调峰分析的前提和基础，根据储气库有效工作气量来统筹系统的调峰任务是模拟计算的关键。

（2）考虑到储气库构造本身的特点，需要结合储气库的最大日注采能力进行应急调峰分析，以进一步确定保安措施。

（3）在管网系统设计中，应综合考虑各管道间的连接，充分利用管道间的调配气功能，统筹沿线储气库参与管网系统的联合调峰，优化调峰和设计方案，保障各用户在正常及应急工况下的用气安全。

（4）利用该调峰分析方法完成的Ha—Shen管道可行性研究报告和初步设计报告已得到中石油集团公司的批复，目前正在进行施工图设计工作。该分析方法同样适用于单条管道的季节调峰研究。

（栏目主持李艳秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.5.005