1、城市燃气管网的运行安全与供应保障摘要北京地区天然气管网的建设规模在全国大中城市中首屈一指，采用了多级压力管网分级供应，具有供气范围广、用户种类多、季节性负荷差异大的特点，且广泛应用于民用、工业、汽车、采暖、发电等多种领域，这对城市燃气管网的发展规划、运行调度以及安全管理工作要求较高，也为探讨城市燃气管网的发展模式提供了依据。 关键词 城市燃气管网 运行规模 供应保障 中图分类号：TU996.6+2 文献标识码： A 一、北京市天然气管网发展现状 1997 年北京市与中石油合资建设陕京线引入陕甘宁天然气，北京天然气消费量进入高速发展时期。经过近十年,特别是奥运筹备七年来，北京城市天然气系统作为城
2、市基础设施的重要组成部分，在设施建设与利用水平方面都取得了长足的发展，基本形成了以陕京一、二线和地下储气库为主的外部管道供应体系，及以北京三、四、五、六环为主的市内环网输配体系，天然气在城市能源结构中的比例达到 9%，位于全国首位，为打造现代化国际大都市、建立首善之区、改善首都环境创造了较好的条件。 北京市区已形成六环路高压 A（设计压力 4.0 兆帕） 、五环路以内高压 B（设计压力 2.5 兆帕） 、次高压 A（设计压力 1.0 兆帕） 、中压 A（设计压力 0.4 兆帕） 、低压（设计压力 0.05 兆帕）五级压力天然气输配管网。目前，城市天然气管网共有门站 6 座，储配站 4 座、调压
3、站 1000 余座，调压箱 10000 余个，管线敷设达 10000 余公里。 二、北京市天然气管网发展特点及存在问题分析 （一）管网运行规模过大增加了运行调度工作压力 随着负荷增长，管网建设规模也随着建设日趋增大，天然气输配管网的供应范围已经基本覆盖中心城，并向外围新城扩展，临近中心城的几个新城已经接引供气干线，如南至大兴、亦庄、房山，北至顺义、昌平，东至通州、西至门头沟。北京市天然气管网规模位于全国首位，而且其中次高压 A 级管网均相互连通，中压管网大部分连通，管网基本处于整体运行状态。 1、应对措施 为了实现庞大的天然气管网的运行管理，管理单位以“统一调度、属地管理”为原则设立了若干属地
4、管理公司进行分区域管理，同时建立调度指挥中心，通过数据监测、无线电系统建立了管理通信网络，对整体网络进行统一调度。 2、存在问题 北京市中心城区中压管网均相互连通，这对于停气、降压检修过程中的供气保障是十分有利的，但是从另一个角度来看，突发事故点的影响范围却扩大，例如发生超压送气事故，将同时大面积的管网设施，甚至波及整个管网；由于整个管网系统规模过大，要求划分为若干属地公司进行分区管理，这势必增加运行管理、运行维护、抢险抢修工作中与相邻单位配合的工作量。 目前，管网工况分析工作已是管网运行管理工作的重要内容,一般通过建立管网模型后，根据负荷预测或事故状态参数进行水力平差计算,对管网的输配能力进
5、行检验,预测管网的工况,为调度运行工作提供依据。而以北京现有天然气管网的规模和复杂，进行整体管网的建模，一次性需要输入大量的管网设施参数，同时对系统软硬件要求较高，工作周期较长，随着管网的不断更新对模型的更新修正工作也很繁重。 综上，燃气管网运行规模过大势必加大运行调度的难度，增加运行成本，并且不利于对事故影响控制。 （二）冬季采暖负荷大，季节峰谷差较大 北京市采暖用气负荷约占 50，使得冬季高峰日用气量大大高于年平均日用气量，增加了供气运行调度的难度。另外，夏季用户因缺少相关优惠政策发展缓慢，造成春、夏、秋三季供气负荷较低，季节负荷差大，2012 年月用气量的峰谷之比约为 5：1。 1、应对
6、措施 为了保证冬季供暖，尤其是近两年热电联产项目的用气需求，管理单位加快了基础设施建设，同时配合陕京系统的建设，逐步增加门站，提高接收能力，基本保障了冬季的用气需求。 2、存在问题 虽然今年来大型燃气基础设施建设持续开展，基本形成了以陕京一、二线和地下储气库为主的外部管道供应体系，及以北京三、四、五、六环为主的市内环网输配体系，共建设成了 6 座门站，但是按照历年管网运行工况数据来看，冬季负荷高峰期，无论是门站接收能力，还是城市管网输配能力均已经接近设计负荷，主力门站全部处于运行状态，没有任何备份保障能力，供气系统显得十分脆弱，一旦任何门站或主干输气管线发生停供事故，都将无法保障全市的正常供气
7、。另一方面，季节峰谷差较大，在增大了供气难度同时，也使得燃气设施利用率下降、效益降低。由于输配管网是按满足最大用气需求建设的，春、夏、秋三季绝大部分管网能力闲置，造成管网资源的浪费，使得燃气设施利用率下降、效益降低。另外，用气季节性地大幅波动使得上游供气调度困难，同时也加大了供气安全保障工作的难度。 三、对确保城市管网运行安全、供应保障的措施的探讨 结合对北京市天然气管网发展特点及存在的问题，对城市燃气管网的运行管理模式进行探讨进行探讨。 （一）合理控制管网运行规模 随着城市管网建设规模的扩大，应合理控制管网运行规模。如下图所示，中压管网 A 发展到一定规模时，可以考虑将其划分为 B 和 C
8、两个管网，关闭两个管网之间利用连通阀门，使两个管网均独立运行而不对相邻管网产生影响。 上述措施，考虑有如下的优点： 1、可以发挥属地管理功能，实现对大型管网的精细管理，同时减少调度、协调、配合的工作量，有效控制运营成本； 2、避免管网事故影响扩散，提高事故发生后的应急处置效率； 3、在对管网进行划分时，可以根据各区的供气负荷和上一级高压管网的输气能力，人为的分配各子管网中区域供气调压站的数。 （二）合理调配用气结构 通过北京市天然气季节性峰谷差给管网运行工作带来的问题进行分析，可以看出，在前期的规划发展工作中合理发展用户，科学的控制用气结构以及燃气在城市一次能源中的比例，对后期的管网运行管理工
9、作是至观重要的，因此将用气负荷发展规划与管网运行工作紧密衔接是十分必要的。 总体来讲，北京市的采暖负荷发展是首都环保建设工作的需求，也决定了天然气的供需矛盾将长期存在，需要从气源供应、城市输配、终端用户等各个环节共同努力，一方面要求供应方在生产、储运等环节作供应保障，另一方面则要求北京市方面进一步加强需求侧管理、优化用气结构，减少用气峰谷差。同时为了保证首都的用气需求，还需要国家有关部门从更大区域内实施供需平衡，在向北京供气的系统中增加可调节用户、调度协调用户用气，缓解系统供需矛盾，确保首都供气安全。 （三）建立城市应急保障气源 为了提高大中型城市管网的供应保障能力和抗风险能力,避免因突发事故
10、或气源供应不足的情况下，出现大面积供气紧张甚至停供事故，在气源、城市门站和管网输配能力满足日常供应的基础上，建立一定规模的城市应急储备系统也是十分必要的。 采用天然气的液化储存通常采用低温常压的储存方法，即将天然气冷冻至沸点(-162)以下，在其饱和蒸汽压接近于常压的情况下进行储存。目前，上海等地已经建立的用于事故应急供气的液化天然气设施，建设、运行和管理技术相对成熟，同时天然气也液化后体积与气态体积之比达到 1:600，可大大储气设施能力。 四、结论及对未来城市管网运行工作的展望 （一）科学控制管网规模，能够有效降低管网管理工作的难度，节省人力、物力，投入到对管网的精细管理，提高对供气运行稳定的保障；（二）合理的发展用户，有效控制负荷结构可以提高管网设施的使用效率，降低调峰工作投入和运行调度难度； （三）建立城市应急保障气源，提高管的供气安全保障能力，也是大型城市能源供应系统进一步完善的需要。 随着燃气在工业、热电冷联产等领域的广泛应用，未来城市管网供气的气质、压力等工况参数要求更加稳定；而调度指挥系统的完善，配合更精确的计算软件和自控系统，有可能实现的负荷的自主调节。
