浅析输气管道能耗统计分析与优化

高菽蔓

摘 要：近年来，随着社会经济的不断发展，对天然气的需求量也越来越大，进而大口径、长输天然气管道的建设规模也逐年扩大。天然气在输送过程中也会消耗大量的能源，从而造成能源浪费，为提高能源的有效利用率，须降低输气管道的能耗。本文通过对天然气输气管道的能耗进行统计分析，提出了一些优化天然气输气管道的措施，以期能有效地降低管道输气能耗。

关键词：输气管道；能耗；统计；优化

前言

天然气作为一种绿色的清洁能源，深受世界各国的青睐，近年来，随着社会经济的持续发展，各方对天然气的需求量逐年增加，越来越多的天然气资源被勘探开发出来。受天然气地缘限制，利用长输管道输送天然气已成为最为普遍的输送方式，但是采用输气管道输送天然气时，经常会出现不必要的能耗，为提高天然气资源的有效利用率，须对输气管道能耗进行统计分析，并结合实际情况，制定相应的降耗措施，这样才能全面有效提高输气管道的运输效率。

一、 国内外天然气输气管道现状分析

目前，全世界共有天然气长距离输气管道约150万公里，2005-2011年底，全球新投产长距离输气管道31条，总长度3.7万公里，占同期建成投产油气管道总长度的56%，在建输气管道10条，总长度约1.3万公里，占同期在建油气管道总长度的66%，规划及计划输气管道20条，占同期油气管道数据的80%，全球天然气管道建设必然保持一个较长时期的建设期。

截止2014年底，我国天然气长输管道已超过8万公里。整体呈现“横跨东西、纵贯南北、连通海外”的全国性输气管道。我国近期仍将处于天然气管道建设和投产高峰期，天然气市场范围进一步扩大。

二、天然气输气管道运行能耗

在我国，单位周转量综合能耗是能耗数据统计分析中普遍采用的重要指标。其计算公式为：Mqs=Eqs/Qq，其中Mqs表示天然气输气管道的单位周转量综合能耗，单位为吨标煤/（千万方·公里）；Eqs表示天然气输气管道生产能源消耗的总量，单位为吨标煤；Qq表示输气周转量，单位为千万方·公里。

《综合能耗计算通则》（GB/T2589-2008）中对综合能耗是这样定义的：用能单位在统计报告期内实际消耗的各种能源实物量，按规定的计算方法和单位分别折算后的总和。对企业，综合能耗是指统计报告期内，主要生产系统、辅助生产系统和附属生产系统的综合能耗总和。计算公式为：

E=∑n1（ei×pi）

E——综合能耗

n——消耗的能源品种数

ei——生产和服务活动中消耗的第i种能源实物量

pi——第i种能源的折算系数，按能量的当值或能源等价值折算

输送周转量：是反应管道输送天然气数量和输送距离的综合指标。计算公式为：输送周转量=输送量*管输里程-自用量*管输里程/2。

由于影响天然气输气管道能耗的因素有很多，如管径、管段长度、土壤传热系数等，为方便输气管道能耗统计分析，须建立相应的天然气运行能效评价体系，下面对此进行分析。

（一） 影响管网能耗的因素

对于天然气输气管道运行过程中的能耗，一般可以分为直接生产能耗、辅助生产能耗、生活能耗等几部分，具体见下图1。其中直接生产能耗主要包括空冷器、压缩机组等系统对能源的消耗；辅助生产能耗包括分输计量站、清管站等对能源的消耗；生活能耗包括日常办公及站内工作人员对能源的消耗。天然气输气管道在运行过程中，除了能耗以外，还存在损耗，而影响天然气管道运行能耗的因素有管道的直径、管道长度、管道的材质、管材保温情况、管道介质的物理性质、天然气输送量、输送地区的气候、土壤传热系数等。

图1 天然气管道能耗示意图

（二）天然气管道运行能耗统计分析体系

由于影响天然气输气管道运行能耗的因素有很多，因此，在构建输气管道能耗统计分析体系时应该从总体上将管道看做不同的设备组合，将整个天然气输气管道系统分成站场和管段两大类，本文结合大量的天然气输气管道运行能耗數据分析及统计，结合生产能耗、管道损耗、生活能耗，建立了天然气管道运行能耗统计分析体系，具体如下表所示。

在天然气管道运行能耗统计分析体系中，可以将各种指标分为可测参数指标和综合评价指标两种，其中可测参数指标能利用现场仪表直接获得，综合评价指标是根据可测参数指标计算得出的，主要用于对设备单元及管道整体进行综合评价。该评价指标能结合管道用能分项计量和实时监测使用，通过采集、监测管道用能情况，随时掌握管道系统中各个设备、各个站间管段的能耗情况，从而判断是否存在高能耗设备或者管段。

三、 优化天然气输气管道的重要性

对于天然气输气管道的优化，不仅能有效地提高天然气输气管道的运行安全，还能有效地减少天然气的运输成本，减少能源的不必要浪费，提高其有效利用率。在我国的天然气输气管网中，在输送管道中多设有压缩机装置，而压缩机装置会极大的增加电的消耗量。一般情况下，采用长输管道进行天然气输送时，天然气需要克服管道沿程的摩擦阻力，同时在输送过程中，有部分势能、热能会损失掉，由于天然气输送的能量都是由压缩机进行补充的，而压缩机在运行过程会消耗大量的电能，这不仅增加了天然气输送中的电能消耗，还极大的增加了天然气输送成本。在这种情况下，通过优化天然气输气管道，可以降低天然气输送与管壁之间的摩擦，减少压缩机装置的电能消耗，从而提高天然气输气管道的输气效率。因此，大力优化天然气输气管道的能耗对我国社会经济的可持续发展有十分重要的意义。

四、 降低输气管道能耗的措施

在新环境下，为确保天然气输气管道能够安全、稳定、经济、高效的运行，必须在满足市场需求的基础上，最大限度的降低天然气输气管道的运行能耗，降低天然气输气管道的运行成本，这样才能有效地提高天然气输气管网的经济效益。因此，在实际中，要结合影响天然气输气管道能耗的因素，制定科学、合理的降耗措施。常见的降耗措施有减少运输压降、改进运输工艺、仿制天然气泄露等，下面对此进行分析。

（一） 减少运输压降

在天然气输气管道运行过程中，降低局部的压降和沿程的压降是十分重要的，其中局部压降主要来源于压气站场的计量装置、阀门、三通管材、弯头等，在降低局部压降时，可以采用先进的科学技术进行，如对于大的孔板流量计，可以利用超声波流量计代替，对于阀门，可以采用全开型阀门，从而降低阀门的阻力。对于沿程压降，可以采用内涂技术进行降低，此外，还可以，在天然气输气管道投运前及运输过程中，对其进行清管作业，从而有效消除管段非常规压力损失。

（二） 改进管道输送工艺

目前，世界上很多国家采用高压输送技术来提高管道利用率，因为，高压输送技能确保天然气的密度，降低天然气与管道壁之间的摩擦，提高天然气的输送效率，达到降低能耗的目的。同时，高压输送技术能在保证天然气正常状态的情况下，减少增压站的使用，减少其他能源消耗。

（三） 输送过程中防止天然气泄露

当天然气输送过程中，发生泄露、火災和爆炸情况时，天然气泄漏量及抢险作业期间的放空量都计入天然气消耗，造成巨大的经济损失的同时还会对周围的生态环境造成污染，甚至是危害到周围群众的生命安全。因此，在运输天然气时，做好防泄漏工作是十分重要的。必须定期对天然气输气管道进行全面检查，发现管道腐蚀、设备缺陷等问题后，要及时进行检修，此外还要提高操作人员的技术水平，以此降低人为操作失误，提高输气管道的输气效率。

五、总结

管道输送技术是天然气输送的关键，由于在进行天然气管道输送时，天然气需要克服管道沿程的摩擦阻力，同时在输送过程中，有部分势能、热能会损失掉，从而造成能耗大的问题，因此，必须对输气管道能耗进行统计分析，并结合实际情况，制定高效的降耗措施，减少运输压降，改进管道输送工艺，在输送过程中防止天然气泄露，从而确保天然气输气管道的高效运行，提高天然气输气管道的输气效率，确保社会发展的正常用气。（作者单位：中国石化天然气分公司）

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