华北地区天然气调峰分析

王 铎

（中国石油北京油气调控中心，北京 100009）

0 引言

天然气优质、高效、清洁，近年来需求量快速增长，已成为我国部分城市燃气的主要气源［1］。华北地区对天然气的需求量较大，天然气用户种类繁多，且由于采暖导致冬季用气量较多，天然气保供压力巨大。因此有必要对华北地区的天然气用户特点和各种调峰方式进行深入研究，并结合华北地区多年的天然气调峰经验及时预见并解决各种问题，保障本地区天然气的安全稳定供应。

1 用户分析

1.1 用户特点分析

在华北地区，由于北京面临的雾霾治理压力巨大，政府推行“煤改气”的决心坚决，供气企业保供力度和居民收入水平都超过其他地区［2］。北京天然气消费量占比超过50%，2015-2016年的占比甚至超过了60%。从月度占比来看，冬季北京市用气占比较多，可以达到华北总用气量的近70%。而夏季只有不到60%。北京用气在冬季用气高峰时占比高，在用气低谷时用气少，调峰需求也更大。而天津及其他省在夏季用气占比较大，说明其除居民采暖外的其他用气需求也较多，可以在夏季有部分调峰作用。

从总量上看，华北地区2016年的总用气量增加到2 632×108m3。北京市用气量由2013年的99.2×108m3增加到2016年的1 606×108m3，增幅为62%。天津市用气量增幅为82.5%。相比之下其他省的用气量非但没有增加，反而降低了14.4%。近4年来，在华北地区天然气用气量增幅较大，但是地区间分布不均衡。

2016年北京、天津、河北、山西等省市的城市用气量占华北地区用气总量的74%。城市燃气是华北地区的用气主力，而且所占比例在逐步提高。而北京燃气超过90%的天然气需求都是采暖、发电和居民生活用气。所以工业、炼厂等化工用气在华北地区的占比相当小，绝大部分的用气量都是民用。

近4年来，北京燃气的用气量增幅较大，从总量上来说，北京燃气用气量增加量占总用气增量的84.4%。而河北燃气和山西燃气的用气量反而有所降低。究其原因一方面是为了保民生，压制了工业、商业用气需求，另一方面是其他省份的经济发展水平和居民收入水平较北京、天津低，煤改气等采暖用气需求增幅不大。随着国民经济发展，工商业用气需求潜力巨大。而且一旦政府出台优惠政策，天津、河北等省市的天然气供暖也有很大的前景，天然气用气量还会有较大的增幅。

1.2 用户用气不均匀性分析

2013年到2016年的月不均匀系数的曲线图走向基本一致。华北地区的月用气差异极大，每年的1月、2月、11月、12月是用气量高峰，用气量最大值一般出现在1月和12月，4-10月是用气量低谷。全年的月不均匀系数为0.48～1.9（图1）。将1月、2月、11月、12月4个用气高峰月的用气量进行累加，计算其占年度总用气量的比值可以得出4个用气高峰月的用气量约占全年总用气量的51%，且这个比例在持续提高，在2016年时达到了56%。

图1 2014-2016年华北地区月度不均匀系数图

因此整个华北地区对天然气调峰的需求极大，而且所需的调峰量还在不断增加（表1），给天然气安全稳定供应提出了相当高的要求。

2 华北地区天然气管道及调峰设施分析

华北地区用气量波动较大，对调峰的要求较高。季节调峰主要依靠LNG、地下储气库及上游资源调度等方式解决［3-5］。

华北地区历年供气量见表1，从表1可以看出，2014-2016年天然气销量逐年增加，但储气库采气量基本维持不变，2015年由于暖冬及需求不足的影响，储气库采气量还大幅下降。华北地区的天然气主要还是靠管道气来供应，储气库和LNG的总供气量占比不到天然气销量的20%。随着天然气销量的增加，储气库和LNG的供气量占比还在不断下降，由2014年占比19.7%降低到2016年17.1%。

表1 华北地区历年供气量 108m3

国外的主要调峰方式包括地下储气库调峰、LNG接收站调峰等。依照国际惯例，每年的天然气调峰储气规模应相当于该国年消费量的15%～25%，目前美国为17%，俄罗斯为15%，德国为22%。世界供气调峰应急储备能力平均约为10%［6-11］。虽然华北地区的储气库和LNG的供气量之和占总供气量之比接近20%。但华北地区调峰需求更强烈，且天然气需求量还在持续快速增加［12-13］。

华北地区调峰主要是通过储气库、LNG和天然气管道来实现的，在2016年的用气高峰月，储气库采气为64×108m3，LNG调峰气量为55×108m3，管道调峰气量为83×108m3。管道仍然是华北地区天然气调峰的重要手段。储气库和LNG的调峰量仍然不足。

华北地区各储气库的采气能力分别为大港220×108m3／d，华北储气库30 × 108m3／d，板南储气库、苏桥储气库合计50×108m3／d。储气库总采气能力约为300×108m3／d。但储气库容易受到地层压力、采气设备、处理设备、井口情况等因素的影响，从实际运行情况来看一般达不到最大采气能力，或不能长时间稳定在最大采气能力。华北地区储气库总的可外输库容约为210×108m3，按最大采气能力计算，可以外输70 d。

唐山LNG的最大外输能力为420×108m3／d，LNG的供气能力占总供气能力的26.3%，LNG是否能够足额稳定供应是保证用户用气的关键性因素。但LNG容易受到库存量大小、船期、设备、协议供气量等因素的影响。LNG的高峰月总供气能力达到了500×108m3，而2016年全年供应了约250×108m3LNG，还有较大的富余能力。唐山LNG目前拥有4座1.6×106m3容积的储罐，总的天然气储存能力约为38×108m3，可气化外输量更低。如果按420×108m3／d的最大外输能力来供气，只需不到9 d就能将所有库存天然气输完。而临时购买现货LNG则至少需要提前一个月计划。

储气库和LNG储罐的总储气能力只有约248×108m3，占2016年华北地区天然气总销量的9.4%，而随着天然气销量的不断增加，这个比例将越来越低。

3 结论与建议

1）华北地区天然气用气地区间分布不均衡，城市燃气用气量占比较高，工商业用气需求被压制，但天然气用气量还会有较大的增幅。由于冬季供暖需求较多，华北地区用气不均衡现象特别突出，因此整个华北地区对天然气调峰的需求极大。建议优先发展波谷用气量较大的可调峰用户，并在用气高峰时提前做好各类用户的气量分配计划及用气量压减计划。同时要积极与地方政府和用户进行沟通，鼓励其采用多种方式自备应急储气设施，分担上游供气企业的调峰压力。

2）储气库和LNG的供气量之和占总供气量之比接近20%，但管道仍然是华北地区天然气调峰的重要手段，储气库和LNG的调峰量仍然不足。目前中国石油天然气管道已经连接成网，并与中国石化、中海油等供气方有互联互通的站场。建议在冬季用气紧张时协调中国石化、中国海油等其他供气方的气源进入管网，通过管网气量调配满足热点地区的用气需求，做到全国管网一盘棋。

3）华北地区供气能力大，但应急储气能力不足。上游气田已满负荷生产，基本没有应急能力。建议继续加大天然气勘探开发力度，提高国内天然气供应能力，作为应急储气能力的一部分，以满足用气高峰时的供气需求。

4）作为应急储气的主力，储气库储气能力大，但最大采气能力却不高，建议继续发展建设储气库，提高应急储气能力，并加大储气库采气设施的建设，提高储气库应急采气能力。LNG供应能力较大，但储量不足，临时购买现货LNG最少需要提前一个月计划。一旦出现供气异常情况，华北地区可动用的应急气量不足。建议尽快增加LNG储气设施，加快LNG储罐的建设，以提高应急储气量。相比其他方式，LNG储罐不但建设速度快，而且造价低，能较快地发挥作用，是一种比较推荐的方法。