动力分布式技术在燃气输配系统中应用探讨

翟梦娴

摘要：基于动力分布式技术，与燃气输配系统相结合，对两者进行了介绍，根据其特点提出了动力分布式燃气输配系统，并对动力分布式技术在燃气输配系统的应用做了可行性分析。

关键词：动力分布式技术；燃气输配系统；调压设备

中图分类号：TU996

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）18017803

1引言

21世纪以来，随着我国经济的快速发展以及工业化、城镇化的加快，促进了我国能源事业的不断发展壮大。城市燃气是城市的重要能源之一，经过全行业的努力，截至2014年底，我国城市燃气供气总量达到1254亿m3，其中，天然气为1057亿m3，占供气总量的84%，天然气逐渐成为主导气源。我国城市燃气行业处于快速成长期，形成了以五大跨区经营的燃气公司为主导市场格局，天然气成为燃气行业里的主导能源＼[1＼]。针对调压设备耗能、达不到资用压头，通过相关学者的不断钻研和研究，一些新型节能措施和系统方案也油然而生。

其中，动力分布式技术因其显著的节能、环保、经济和低碳的优势在我国广泛推广，进入逐步应用状态。本文结合动力分布式技术和燃气输配系统特性提出动力分布式燃气输配系统理念，希望能为我国能源行业的低炭环保出一份力。

2动力分布式技术

2.1动力分布式系统的定义

动力分布式技术是指在输配系统中，用户处分别设置与用气设备相串联的用户二级调压器的系统被称为动力分布式输配系统，为了保证下游用气量的不间断和降低水力失调、水力耦合发生概率，气源处，用户处均采用一用一备并联监控调压工作方式。

2.2动力分布式系统的原理

传统系统的动力设备安装在近用户端，为整个系统流动提供了動力。随着时代的变迁，社会的发展，城市供气规模越来越大，长输管线阀门节流能耗逐步增大，为达到节能目的降低这部分能耗，越来越多的专家学者们致力于对动力分布式系统的研究。动力分布式系统是将整个系统的动力装置分别设置于气源处和近用户处，两部分循环动力串联运行，使得两方共同承担系统压力＼[2＼]。

2.3动力分布式系统的优点

动力分布式理念是国家鼓励的节能改造项目之一，并且具有很高的示范和应用价值，符合《中华人民共和国节能法》和“十三五”等重点节能工程项目的精神，对于推进我国建设资源节约型社会起到了积极的促进作用，其优点如下。

（1）显著的节能性。由于动力分布式系统将集中的动力由主调压器和多个分调压器共同承担，气源处、用户处均采用一用一备并联监控调压工作方式，管网提供的能量正好满足用户需求，减少了系统的无效能耗，尤其在非满负荷运行时，节能优势更显著。

（2）精确地按需供应。动力分布式系统是在用户处设置了用户分循环调压器并采用一用一备并联监控调压工作方式，取代了传统系统的流量调节阀，系统根据用户用气需求、室外气温变化等通过变频控制设备来调节调压器的运行。以改变流量，使用户实现按需供气，从而达到节能，便于运行调节的目的。

（3）提高远端用户的供气质量。传统燃气输配系统随着供气半径的增大，输送管道长，阻力大，流速降低，会出现远端用户流量不足的情况而造成气量损失，最为明显的现象就是用气设备无法点燃。然而在动力分布式系统中，调压器以接力的形式来输送动力，克服管道的阻力，加快流量的输送，减少了气量损失。

（4）经济效益好。动力分布式系统运行较灵活，从一定程度上避免了由于局部加压而将整个管网的流量及压力增大。从而降低输配能耗和运行成本，提高经济效益。

（5）系统稳定性高。传统燃气输配系统运行时，当减少用户侧气量，气压增加效率降低，调压器的工作点的偏移会造成系统的不稳定，管网总气量变化导致用户侧气量发生剧烈变化，易发生水力耦合、水力失调。而动力分布式系统采用零压差点调节，能有效改善系统稳定性。

（6）增强了管网运行的安全性。动力分布式系统的主循环调压器只承担气源内部到零压差点之前的循环动力，主循环调压器的压力降低，从而降低了气源管道所承担的压力，提高了其运行的安全性。

3燃气输配系统

3.1燃气输配系统的供需平衡

由于城市燃气系统较为复杂，受到用户使用时间、频率等因素限制，其特殊性决定了需用工况的不均匀性。但是，一般情况下，燃气气源的供应量是均匀的，不可能完全依据需用工况而发生调整。为了解决均匀供气和不均匀耗气之间的矛盾，达到按需供气，保证各类燃气用户有足够流量和正常压力，必须采取合适的方法使燃气输配系统供需平衡。

3.1.1调整气源的生产能力和引入机动气源

通过调整气源的生产能力和引入机动气源，须将气源运转能力、停止和调整难易程度、气源生产能力负荷变化的可能性和变化幅度考虑其中。同时，应将供气的安全可靠和技术经济合理性加入研究之内。

3.1.2发挥调度和设置缓冲用户

城市燃气供应的缓冲用户可以是一些大型的工业企业、锅炉房等。用气低峰时，把余气供给它们利用，而高峰时，改烧固体燃料或液体燃料作为这些缓冲用户的主要依靠体。用此方法平衡季节不均匀用气及一部分日不均匀用气。

除此之外，还可以采纳计划调配用气的方法。根据掌握的工业企业、居民用户以及公共建筑的用气情况，来制定调度计划，通过调度计划来调整供气量＼[3＼]。

3.1.3利用储气设施

针对用气高峰期，常常出现供不应求，可利用储气设施增加输配气量。针对用气低谷期，常常出现供大于求，可通过利用储气设施增加储气气量。

3.2燃气管网系统的压力分类

燃气管道之所以要根据输气压力来分级，主要原因如下：

与其他流体管道相比，燃气易燃易爆的特殊性决定了管道的气密性有特别严格的要求；endprint

漏气可能导致火灾、爆炸、中毒甚至更为严重事故；

管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性随着燃气管道中的压力升高而增加；

当管道内燃气的压力不同时，管道材质、安装质量、检验标准和运行管理的要求也随之变化。

3.3燃气管网系统的水力工况

相比于液态流体输配管网，燃由于燃气介质密度低，输配管道为压力管道，其特殊性决定了其水力特性。动力分布式燃气输配系统水力计算与传统燃气输配系统水力计算区别如表1。

4动力分布式燃气输配系统

4.1动力分布式燃气输配系统理念

社会经济依赖能源发展，同时能源也是制约社会发展的主要因素之一。近期，我国能源生产总量和能源消费总量同比呈现迅猛增长的趋势，然而能源消耗远远大于能源生产，而导致我国能源结构形势面临着严峻的挑战。而燃气是不可再生能源，因此对燃气输配系统进行系统优化设计或改善是必要的。目前我国城镇燃气输配系统缺乏分布式动力输配系统，无法实现按需供气，导致系统能耗增加，不利于节能减排。下面对这种系统进行详细介绍。

4.2动力分布式燃气输配系统

动力分布式燃气输配系统可以理解为将动力分布式技术和燃气输配系统相互结合起来，可理解为将动力分布式技术应用在燃气输配系统中。因此，动力分布式燃气输配系统可以看作是由两个重要部分组成，二者缺一不可。基于燃气输配系统的几种主要应用形式，可将动力分布式燃气输配系统分为一次网系统和二次网系统。传统的燃气输配系统中调压器选择是根据最不利环路的末端用户压力来确定的，需要且仅需要满足最不利环路的压力降，其他支路如存在压力富裕则通常采用增加阀门阻力的方式来消耗，最常见方法就是通过阀门节流来调节，以达到目的。在传统燃气输配系统中，由于一次管网输送距离远，在末端缺乏有力的调节手段，极易出现近端用户流量过大，远端用户流量不足＼[4＼]。通常调压设备采用集中控制方式，极易出现各用户气量压力不均衡，且不论用户是否需要节流控制，调压设备只要开启，每个支路用户就会有满管流燃气冲入，这就造成能量不必要的浪费。

传统的燃气输配系统普遍存在“大马拉小车”问题。为了保证按需供气和减少能量损失，引入动力分布式燃气输配系统。此系统以调压器代替阀门，通过主调压器和支路的二次调压器来克服系统总阻力，这种系统不仅使动力分布式系统的能耗降低且可调性好＼[5＼]。主调压器只承担气源到零压差点之间的动力。二次调压设备仅用来克服各个支路的能量损失。需要注意的是主调压设备和二次调压设备均采用变频控制的形式。图1为动力分布式燃气输配系统示意图。

4.3动力分布式燃气输配系统优势

（1）节能效益更为显著。节能、低炭和环保主要可以体现在两个方面：①各类调压设备机组节能。与传统燃气输配系统相比由于调壓设备只承担管网系统中部分能耗，所以节能效果很显著。②由于动力分布式系统将集中的动力由主调压设备和多个分调压设备共同承担，调压设备采用变频控制，管网提供的能量正好满足用户需求，减少了系统的无效能耗，尤其在非满负荷运行时，节能优势更显著。

（2）精确地按需供气。动力分布式燃气输配系统在用户处分别设置用户调压设备和二次调压设备并全部采用变频控制，取代了传统系统的流量调节阀控制，系统根据室外气温变化或用户需求等通过变频控制来调节调压设备的运行，以改变气量，使用户实现按需供气，从而达到节能，便于运行调节的目的。

（3）保护调压设备。动力分布式燃气输配系统的主调压设备只承担气源内部到零压差点之前的循环动力，主调压设备的压力降低，从而大幅度地降低了气源设备所承担的压力。

5结语

本文基于对动力分布式技术，结合燃气输配系统的特点进行了描述讨论。提出了动力分布式技术新的应用形式——动力分布式燃气输配系统，希望此系统的提出能够为社会提供高效的服务。

参考文献：

[1]

刘勇，赵忠德.我国燃气行业天然气利用现状与展望＼[J＼].天然气，2014.

＼[2＼]袁丽娟.不同形式的动力分布式系统的适用性研究＼[D＼]. 西安：西安工程大学，2016.

＼[3＼]李海梁.北方地区燃气输配系统形式的选择＼[J＼].煤气与热力，1999，19（4）.

＼[4＼]赵鹏飞，吴志湘，韩惠奇，等.基于某地热供暖工程结合动力分布式系统的分析研究＼[J＼].住宅与房地产，2016（11）.

＼[5＼]江亿.用变速泵和变速风机代替调节用风阀水阀＼[J＼].暖通空调，1997，27（2）.

Discussion on Application of Power Distribution Technology in Gas Transmission and Distribution System

Zhai Mengxian

（Xian Design and Research Institute of Non-ferrous Metallurgy， Xian 710001， China）

Abstract： The paper introduced the power distributed technology and gas transmission system. According to characteristics， it put forward power distributed gas transmission system. It also analyzed the power distributed technology and gas transmission system.

Key words： power distributed technology； gas transmission system； pressure regulating equipmentendprint