摘要：對(duì)城市天然氣調(diào)峰儲(chǔ)氣需求進(jìn)行分析，比較了高壓儲(chǔ)氣罐、高壓管道和地下儲(chǔ)氣井三種天然氣儲(chǔ)存方式，提出了推薦方案。
　　關(guān)鍵詞：儲(chǔ)氣調(diào)峰；高壓儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣；高壓管道儲(chǔ)氣；地下儲(chǔ)氣井儲(chǔ)氣
　　
　　1引言
　　城市天然氣輸配系統(tǒng)中，各類用戶的燃?xì)庑栌昧渴遣粩嘧兓�的，用氣工況是不均勻的，隨月、日、時(shí)而變化。而一般情況下，由于受天然氣長輸管道輸送能力的限制，天然氣供應(yīng)是相對(duì)均勻的，不可能完全按照用氣量的變化而隨時(shí)變化。這就造成了夏季供氣過剩，冬季供氣不足；白天用氣高峰不能滿足用戶用氣需求，夜間又用不出去。當(dāng)城市采用天然氣做氣源時(shí)，平衡城市燃?xì)庵鹪�、逐日的用氣不均勻性，主要由上游供氣方統(tǒng)籌調(diào)度解決。但城市輸配系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)能依靠天然氣儲(chǔ)存設(shè)施來解決平衡日、時(shí)的用氣不均勻性。本文以鄭州地區(qū)天然氣輸配系統(tǒng)規(guī)劃為例，對(duì)儲(chǔ)氣調(diào)峰方式的選擇進(jìn)行探討。
　　2調(diào)峰儲(chǔ)氣需求與能力分析
　　2.1調(diào)峰儲(chǔ)氣量預(yù)測(cè)
　　根據(jù)鄭州市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)規(guī)劃對(duì)中心城區(qū)用氣量的預(yù)測(cè)，在近期（2010年）、中期（2015年）、遠(yuǎn)期（2020年）市區(qū)用氣量如下表所示：

                              
　　　城市燃?xì)庹{(diào)峰與各類用戶不同的用氣規(guī)律有關(guān)系，根據(jù)鄭州市計(jì)算月燃?xì)庀�耗的周�?008年1月18日～2月24日）不均衡工況計(jì)算，現(xiàn)階段的調(diào)峰量為23.9×104m3，占計(jì)算月平均日用氣量的14.5%。在考慮現(xiàn)狀計(jì)算儲(chǔ)氣系數(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合遠(yuǎn)期用戶發(fā)展的規(guī)劃，確定鄭州市今后的儲(chǔ)氣系數(shù)為25％，即按計(jì)算月平均日用氣量的25％預(yù)測(cè)所需調(diào)峰儲(chǔ)氣量，詳見下表：

                            
　　　　2.2儲(chǔ)氣設(shè)施能力分析
　　（1）現(xiàn)有儲(chǔ)氣設(shè)施能力
　　鄭州市現(xiàn)有1座10萬4Nm3低壓干式儲(chǔ)氣柜；2座5萬4Nm3低壓干式儲(chǔ)氣柜；4座2000Nm3天然氣高壓球罐；2座1750m3液化天然氣子母罐。由于液化天然氣主要作為應(yīng)急儲(chǔ)備氣源，不用做日常的調(diào)峰，因此可以用作日常調(diào)峰的三個(gè)儲(chǔ)配站總儲(chǔ)氣量共計(jì)23×104Nm3。
　　已建成西、南四環(huán)高壓管道50公里，管徑D508×9.5，設(shè)計(jì)壓力3.3MPa。該管道同時(shí)肩負(fù)著輸氣和儲(chǔ)氣的功能，在保證現(xiàn)階段輸氣能力的前提下，其起點(diǎn)壓力不能低于1.0MPa，按管道正常運(yùn)行壓力為3.0MPa計(jì)算，實(shí)際最大儲(chǔ)氣能力約為16.5萬Nm3，但在管網(wǎng)運(yùn)行過程中，由于趙家莊門站的溫降問題無法得到有效地解決，為避免冰堵、凍脹等對(duì)門站設(shè)備造成的危害，門站的出站壓力通常保持在2.0MPa以上，在此情況下西、南四環(huán)高壓管道的儲(chǔ)氣能力只能發(fā)揮出為9萬Nm3。
　　綜上所述，目前鄭州市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)現(xiàn)有儲(chǔ)氣設(shè)施的可利用調(diào)峰儲(chǔ)氣量約為32萬Nm3。
　�。�2）四環(huán)高壓管道預(yù)計(jì)儲(chǔ)氣能力分析
　　鄭州市的四環(huán)高壓管道規(guī)劃建設(shè)113.2公里，計(jì)劃于2012年以前建成。該高壓環(huán)線既肩負(fù)著通過各調(diào)壓站向中心城區(qū)供氣的功能，又承擔(dān)著儲(chǔ)氣的功能，因此在計(jì)算其儲(chǔ)氣能力的時(shí)候要以保證其輸氣能力為基礎(chǔ)，確定高壓管道的最低起點(diǎn)壓力。
　　按照四環(huán)高壓管道正常工作壓力3.0MPa，最低起點(diǎn)壓力滿足輸氣要求，計(jì)算四環(huán)高壓管道的儲(chǔ)氣能力如下表所示：

                         
　　　由上表對(duì)比可知，如果新建的北四環(huán)、東四環(huán)四環(huán)高壓管道仍采用與已建成管段一樣的管徑，在全線建設(shè)完成后鄭州市全部儲(chǔ)氣設(shè)施（含現(xiàn)有儲(chǔ)配站和四環(huán)高壓管道）的儲(chǔ)氣量將不能滿足2020年鄭州市的調(diào)峰需求。必須采用新建儲(chǔ)配站或擴(kuò)大四環(huán)高壓管道管徑的方式來解決。
　　3調(diào)峰儲(chǔ)氣方式的選擇
　　3.1天然氣儲(chǔ)存方式
　　目前國內(nèi)調(diào)節(jié)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)日、時(shí)峰的方法主要有高壓儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存、高壓管道儲(chǔ)存、地下儲(chǔ)氣井儲(chǔ)存等幾種方式。
　　（1）高壓儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣
　　高壓儲(chǔ)氣罐又稱為定容儲(chǔ)罐，其幾何容積固定不變，而是靠改變其中燃?xì)獾膲毫��?chǔ)存燃?xì)�，是國�?nèi)外較為普遍和常用的儲(chǔ)氣方式。
　　優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)比較成熟，已被國內(nèi)外眾多天然氣輸配工程所證實(shí)。
　　缺點(diǎn)：裸露地面，占地面積大；檢測(cè)維護(hù)費(fèi)用高(除銹、刷漆及年檢)；受自然環(huán)境(氣溫及日曬雨淋)和社會(huì)環(huán)境(突發(fā)事件及人為破壞)的影響；爆炸事故發(fā)生時(shí)，地面沖擊波的輻射范圍大、強(qiáng)度破壞力大；在規(guī)劃選址時(shí)，還要受消防間距和風(fēng)向影響的限制。
　�。�2）地下儲(chǔ)氣井儲(chǔ)氣
　　將儲(chǔ)氣井、井口控制裝置及配套管道連接即可組成小型地下儲(chǔ)氣庫，它是根據(jù)配套管道所能承受的壓力，利用壓縮機(jī)將需儲(chǔ)存的氣體儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣井內(nèi)。
　　優(yōu)點(diǎn)：占有土地量少；不受環(huán)境污染、不受人為影響；即使發(fā)生爆炸，其地層吸收其轟烈沖擊和能量，在地面只有輕微感覺，不會(huì)造成大的損失和危害；運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)量極少等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)儲(chǔ)氣井儲(chǔ)氣還可以與加氣母站合建，發(fā)揮給CNG汽車、槽車加氣的功能。
　　缺點(diǎn)：要利用壓縮機(jī)將需儲(chǔ)存的氣體壓入儲(chǔ)氣井，運(yùn)行成本及能耗比較高。
　�。�3）高壓管道儲(chǔ)氣
　　利用氣體的可壓縮性建設(shè)高壓管道進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)滿足輸氣和儲(chǔ)氣的需要。
　　該方式具有占有土地量少；不受環(huán)境污染、不受人為影響；即使發(fā)生爆炸，其地層吸收其轟烈沖擊和能量，在地面只有輕微感覺，不會(huì)造成大的損失和危害；運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)量極少等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)幾乎沒有日常運(yùn)行費(fèi)用。
　　3.2經(jīng)濟(jì)性分析
　　（1）高壓球罐
　　目前國內(nèi)高壓球罐儲(chǔ)氣方式的建設(shè)成本約為220～230元/Nm3，根據(jù)前文的對(duì)比分析，在不對(duì)高壓管道進(jìn)行擴(kuò)徑的情況下，2020年儲(chǔ)氣量缺口約有38.86×104Nm3，儲(chǔ)配站建設(shè)規(guī)模按40×104Nm3考慮，總投資約為8800～9200萬元。
　�。�2）地下儲(chǔ)氣井
　　根據(jù)《高壓氣地下儲(chǔ)氣井》SY/T6535-2002，高壓儲(chǔ)氣井最大幾何容積是10m3，其單井最大儲(chǔ)氣量約為2500m3，目前單井的主材及施工安裝費(fèi)用約為55萬元。按照儲(chǔ)氣量缺口約有38.86×104Nm3考慮，需建設(shè)儲(chǔ)氣井156口，直接投資約為8580萬元。
　　（3）高壓管道
　　四環(huán)新建63.2公里高壓管道全線按照4.0MPa設(shè)計(jì)，其材料及施工費(fèi)用投資估算如下表：
　                               　　
　　3.3儲(chǔ)氣方式的比較
　　從技術(shù)上看，高壓球罐占地面積大，地下儲(chǔ)氣井運(yùn)行壓力高，兩種儲(chǔ)氣方式的自動(dòng)化控制以及消防等輔助設(shè)施造價(jià)高，而且須定期檢查，運(yùn)行管理比較復(fù)雜。而高壓管道儲(chǔ)氣不占地，無配套設(shè)施，運(yùn)行管理簡單方便，從技術(shù)上優(yōu)于高壓球罐和地下儲(chǔ)氣井儲(chǔ)氣方式。
　　從投資來看，三種天然氣儲(chǔ)存方式的投資基本一致。但是高壓管道只需人員常規(guī)巡檢即可，而高壓球罐和地下儲(chǔ)氣井的日常檢查和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高
　　經(jīng)綜合比較，推薦采用管道儲(chǔ)氣的方式解決調(diào)峰能力不足的問題，即擴(kuò)大擬建高壓管道的管徑，管徑選用D813×12.7可滿足中、遠(yuǎn)期調(diào)峰儲(chǔ)氣量的需求。
　　4結(jié)束語
　�。�1）調(diào)峰儲(chǔ)氣應(yīng)進(jìn)行多方案選擇，在供氣壓力較高、管道較長的情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮采用管道管道儲(chǔ)氣方案。
　�。�2）在天然氣輸配系統(tǒng)規(guī)劃中，應(yīng)根據(jù)各項(xiàng)條件進(jìn)行綜合比較，做到高壓管道的參數(shù)確定不僅利于系統(tǒng)的優(yōu)化，而且使儲(chǔ)氣的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步提高。