徐孝軒 黃 輝 陳從磊 陳 燕

（中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100191）

0 引言

川氣東送管道是國(guó)家“十一五”重點(diǎn)建設(shè)工程之一，已于2010年正式投產(chǎn)供氣。川氣東送管道西起川東北普光首站，向東途經(jīng)四川、重慶、湖北、安徽、江蘇、浙江，終點(diǎn)為上海末站，主干線長(zhǎng)約1 702 km，其氣源來(lái)自普光氣田。目前普光氣田主體建成105×108m3的年混合氣產(chǎn)能，川氣東送外輸商品氣量約80×108m3。2015年及以后，川氣東送預(yù)計(jì)可外供的商品氣量將超過(guò)100×108m3／a。隨著川氣東送市場(chǎng)開發(fā)及銷售規(guī)模的不斷擴(kuò)大，今后冬季的調(diào)峰氣量要求會(huì)越來(lái)越大，僅僅依靠氣田放大產(chǎn)量和壓減內(nèi)部企業(yè)用戶的措施已經(jīng)不能保證市場(chǎng)的平穩(wěn)供氣。因此，為保障川氣東送安全平穩(wěn)供氣，滿足季節(jié)調(diào)峰和事故應(yīng)急的需要，加快構(gòu)建切實(shí)可行的上中下游的多層次調(diào)峰體系已迫在眉睫。

1 目標(biāo)市場(chǎng)用氣特征

1.1 用氣不均勻性

1）用戶用氣類型。川氣東送管道工程重點(diǎn)用戶超過(guò)20多家，涉及城市燃?xì)狻⒄{(diào)峰電廠、工業(yè)用戶等多種用戶類型。由于用戶用氣的類型和用氣特點(diǎn)不同，其對(duì)干線應(yīng)急調(diào)峰的影響也不盡相同。① 城市燃?xì)?。由于川氣東送下游市場(chǎng)地處長(zhǎng)江中下游地區(qū)，冬夏季溫差相對(duì)北方城市略小，城市燃?xì)獾脑虏痪鶆蛐允軞夂虻挠绊懴鄬?duì)較小，但最近一段時(shí)間冬季采暖用氣量呈逐步上升的態(tài)勢(shì)。對(duì)于城市燃?xì)庑枨螅粌H需要解決季節(jié)調(diào)峰，還需要滿足城市用戶的日和小時(shí)調(diào)峰。② 發(fā)電用戶。川氣東送沿線目前有浙江蕭山、國(guó)華等3座大型天然氣發(fā)電廠，天然氣發(fā)電用氣需求量大，年需求量約15×108m3。發(fā)電廠為季節(jié)調(diào)峰電廠，可作為中斷用戶，但運(yùn)行時(shí)需解決小時(shí)調(diào)峰。③ 工業(yè)用戶。工業(yè)燃料用戶的不均勻性主要與其生產(chǎn)工藝有關(guān)，大多數(shù)用戶用氣比較穩(wěn)定?；び脩粽Ｉa(chǎn)時(shí)，因是連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，因此用氣波動(dòng)性較小，基本不需要調(diào)峰。川氣東送管道沿線包括達(dá)州、川維、湖北化肥，武漢、揚(yáng)子、金陵石化、儀征化纖、上海石化、高橋石化、鎮(zhèn)海石化等中國(guó)石化內(nèi)部煉化企業(yè)。這些企業(yè)需求量大，預(yù)計(jì)2015年需求量達(dá)到60×108m3以上，需求彈性也很大，大部分是可計(jì)劃中斷供氣用戶。對(duì)此類用戶可要求其合理安排檢修時(shí)間，緩解冬季的調(diào)峰壓力。

2）用氣不均性。根據(jù)2010年川氣東送沿線市場(chǎng)調(diào)研，川氣東送目標(biāo)市場(chǎng)用戶的綜合用氣月不均勻系數(shù)大致如圖1所示。天然氣作為原料的工業(yè)用戶用氣月不均勻系數(shù)為1.0，作為燃料的工業(yè)用戶用氣月高峰系數(shù)為1.1；沿線城市燃?xì)庥脩舸蠖鄶?shù)的用氣月高峰系數(shù)為1.3，天然氣發(fā)電廠用氣月不均勻系數(shù)曲線呈現(xiàn)“雙高峰”現(xiàn)象，用氣月高峰系數(shù)為1.4。

圖1 2010年川氣東送各類用戶用氣月不均勻系數(shù)曲線圖

對(duì)于川氣東送目標(biāo)市場(chǎng)，目前中國(guó)石化還沒有建成調(diào)峰儲(chǔ)氣設(shè)施，冬季期間只能采取氣田放產(chǎn)、壓縮工業(yè)用戶等措施，基本保證了市場(chǎng)的平穩(wěn)供應(yīng)。普光氣田的放產(chǎn)嚴(yán)重影響了穩(wěn)產(chǎn)年限和氣田的高效、科學(xué)開發(fā)；冬季壓減工業(yè)用戶不僅影響下游用戶對(duì)中國(guó)石化資源的信心，并且在與兄弟公司的競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位。尤其是內(nèi)部企業(yè)，在冬季用氣高峰時(shí)期，甚至被迫停氣，嚴(yán)重影響了裝置的正常生產(chǎn)，造成經(jīng)濟(jì)效益的大幅下滑。

1.2 事故不可預(yù)測(cè)性

川氣東送管道工程干線、支線全長(zhǎng)約2 400 km，目標(biāo)市場(chǎng)覆蓋川、渝、鄂、皖、蘇、浙、滬等沿線7個(gè)省市和多家內(nèi)部煉化企業(yè)，市場(chǎng)覆蓋面廣，供氣系統(tǒng)涉及到管線、站場(chǎng)、增壓設(shè)備及下游用戶，是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。由于天然氣廣泛應(yīng)用于各大城市，涉及千家萬(wàn)戶，屬于公共事業(yè)。同時(shí)天然氣輸送的便利性又遠(yuǎn)不及煤炭、石油等能源。

國(guó)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及西氣東輸?shù)裙艿赖膶?shí)際運(yùn)行情況表明，一旦出現(xiàn)供應(yīng)中斷，應(yīng)急保障問(wèn)題就會(huì)十分突出。

川氣東送管道2010年起投產(chǎn)試運(yùn)營(yíng)，相關(guān)配套的儲(chǔ)氣庫(kù)沒有建成，應(yīng)對(duì)天然氣季節(jié)調(diào)峰和突發(fā)事件的能力較弱。在造成管道供氣中斷的工況下，如管道泄漏、站場(chǎng)或天然氣凈化廠等維修和技術(shù)流程改造施工，或無(wú)法抗拒等因素而引起的非正常停、限氣，都將直接影響下游的供氣可靠性。

2 川氣東送應(yīng)急調(diào)峰體系建設(shè)

制定切實(shí)可行的調(diào)峰應(yīng)急預(yù)案，加快構(gòu)建川氣東送多層次調(diào)峰體系已經(jīng)迫在眉睫。根據(jù)目標(biāo)市場(chǎng)用氣規(guī)律，應(yīng)當(dāng)建立上中下游的多層次調(diào)峰體系，具體應(yīng)具備以下幾種調(diào)峰手段（見表1）。

2.1 通過(guò)調(diào)整上游氣田產(chǎn)能調(diào)峰

目前，由于川氣東送管道沒有建成儲(chǔ)氣庫(kù)設(shè)施，季節(jié)調(diào)峰需求只能依靠管道自身或者調(diào)整上游產(chǎn)量來(lái)滿足。

通常，采用氣田生產(chǎn)量調(diào)節(jié)解決季節(jié)性調(diào)峰僅限于管道投產(chǎn)初期。川氣東送單一氣源——普光氣田，具備105×108m3／a的生產(chǎn)能力。普光凈化廠6列聯(lián)合裝置，生產(chǎn)負(fù)荷為60%～110%，當(dāng)川氣東送供氣不均勻系數(shù)為1.1時(shí)，上游氣田和凈化廠產(chǎn)能完全可以解決川氣東送管道的季節(jié)調(diào)峰。

表1 川氣東送管道多層次應(yīng)急調(diào)峰體系構(gòu)建表

采用普光氣田調(diào)峰，充分利用普光凈化廠、川氣東送管道在供氣初期時(shí)的富余輸氣能力，是保障目標(biāo)市場(chǎng)正常用氣的較好選擇，同時(shí)也是確保管道輸送任務(wù)的完成，實(shí)現(xiàn)較好效益的較為現(xiàn)實(shí)可行的方法。利用普光氣田資源和產(chǎn)能解決川氣東送管道投產(chǎn)初期季節(jié)性調(diào)峰，在技術(shù)上是可行的。

2.2 通過(guò)加快建設(shè)中游儲(chǔ)輸氣設(shè)施調(diào)峰

1）積極開展金壇、黃場(chǎng)儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)，重點(diǎn)滿足季節(jié)和事故應(yīng)急。儲(chǔ)氣調(diào)峰是天然氣發(fā)展利用過(guò)程中必須解決的問(wèn)題。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，歐美國(guó)家的天然氣儲(chǔ)氣庫(kù)年工作氣規(guī)?；旧舷喈?dāng)于年消費(fèi)量的15%～25%，其中美國(guó)約17%，俄羅斯約15%，德國(guó)22%，法國(guó)30%［1］?？紤]到川氣東送下游用戶主要位于長(zhǎng)三角地區(qū)，以工業(yè)用戶為主，受氣候變化因素影響較小，川氣東送儲(chǔ)氣庫(kù)的工作氣規(guī)模應(yīng)為10%～15%。按照目前產(chǎn)能及外輸商品氣量80×108m3測(cè)算，儲(chǔ)氣庫(kù)工作氣量為（8～12）×108m3／a。隨著目標(biāo)市場(chǎng)的培育以及金壇和黃場(chǎng)儲(chǔ)氣庫(kù)的開工建設(shè)，應(yīng)逐步采用地下儲(chǔ)氣庫(kù)進(jìn)行川氣東送季節(jié)性調(diào)峰。地下儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)應(yīng)積極做好江蘇金壇鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)（設(shè)計(jì)工作氣量約7.2×108m3）、江漢油田黃場(chǎng)鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)（設(shè)計(jì)工作氣量約2.5×108m3）論證和建設(shè)準(zhǔn)備工作，力爭(zhēng)“十二五”前期能夠形成一定的儲(chǔ)氣調(diào)配能力，作為保障川氣東送的事故應(yīng)急氣量?jī)?chǔ)備，滿足近期普光氣田產(chǎn)能安全外輸?shù)囊蟆?/p>

2）加快推進(jìn)管道聯(lián)網(wǎng)，互為應(yīng)急保安。目前，中國(guó)石化兩大跨區(qū)域管道——川氣東送和榆濟(jì)青線尚未聯(lián)網(wǎng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)兩大氣源之間資源的相互調(diào)配。因此，應(yīng)加快推進(jìn)管道建設(shè)聯(lián)網(wǎng)，積極推進(jìn)川氣東送與榆濟(jì)線、山東LNG聯(lián)絡(luò)線的建設(shè)。

2.3 通過(guò)干線分輸站壓力能回收利用生產(chǎn)LNG調(diào)峰

根據(jù)川氣東送管道工程的設(shè)計(jì)，到達(dá)上海末站壓力為4 MPa，中間分輸站壓力一般在7 MPa左右，城市用戶壓力大多在1 MPa左右。這樣就需要設(shè)置調(diào)壓裝置進(jìn)行減壓。減壓過(guò)程會(huì)導(dǎo)致壓力能的損失，并且在節(jié)流過(guò)程中氣體溫度會(huì)降低（J-T效應(yīng)）。

利用分輸站節(jié)流制冷特性來(lái)生產(chǎn)LNG，在國(guó)外都有實(shí)例，生產(chǎn)的LNG可以用作調(diào)峰儲(chǔ)備，也可以用作LNG汽車燃料。LNG產(chǎn)量與可獲得的壓比（膨脹機(jī)進(jìn)口壓力比出口壓力）直接相關(guān)，壓比越大，液化率越高，在通常的分輸站壓比條件下，可以獲得10～30%的液化率。在借鑒國(guó)外研究、應(yīng)用的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)正在積極開展輸配氣過(guò)程中壓力能回收利用的初期研究工作，主要用于生產(chǎn)LNG或天然氣水合物NGH進(jìn)行城市燃?xì)夤芫W(wǎng)調(diào)峰和輕烴回收［2-3］。

由于LNG儲(chǔ)氣調(diào)峰站在城市調(diào)峰供氣上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)隨著我國(guó)天然氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)和天然氣利用水平的提高，LNG的需求將不斷上升。在分輸站生產(chǎn)LNG不受發(fā)電或制冷所需的利用條件的限制，具有投資省、無(wú)能耗、操作簡(jiǎn)單、靠近用戶等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，具有良好的推廣前景。

因此，在川氣東送管道沿線，選擇壓力降較大、規(guī)模適中的分輸站，采用膨脹機(jī)或渦流管技術(shù)生產(chǎn)LNG。尤其在一些特大或大型城市的附近，適當(dāng)建立必要的安全應(yīng)急戰(zhàn)略儲(chǔ)備的小型LNG站，是緩解城市天然氣安全供氣的重要途徑，對(duì)城市日調(diào)峰能起到關(guān)鍵性的作用［4］。

2.4 通過(guò)管道末端儲(chǔ)氣日／時(shí)調(diào)峰

川氣東送管線距離長(zhǎng)、管徑大、輸送壓力較高，具有一定的儲(chǔ)氣能力。通常，長(zhǎng)輸管線中間設(shè)有加壓站時(shí)，要按最末一個(gè)加壓站至城市分輸站的管段計(jì)算其儲(chǔ)氣能力；沒有中間加壓站的長(zhǎng)輸管線，可按全線計(jì)算其儲(chǔ)氣能力。

川氣東送輸氣管道的最后一座壓氣站位于潛江，潛江壓氣站至上海末站間的輸氣管道都將參與末段儲(chǔ)氣。末段管道中的氣體流動(dòng)是隨時(shí)變化的不穩(wěn)定流動(dòng)，在城市用氣低峰時(shí)段，用氣量小于管道輸量，多余的氣體就積存在末段管道中；在城市用氣高峰時(shí)段，用氣量大于管道輸量，不足的氣量就由積存在末段管道中的氣體補(bǔ)充。經(jīng)測(cè)算，在保證上海末站最低壓力4 MPa的前提下，潛江增壓站至上海末站管道儲(chǔ)氣能力約300×104m3。管道末段儲(chǔ)氣，可以參與下游用戶的小時(shí)調(diào)峰和日調(diào)峰，但難以滿足川氣東送目標(biāo)市場(chǎng)季節(jié)性調(diào)峰的需要。

2.5 通過(guò)下游重點(diǎn)工業(yè)用戶管理以調(diào)峰

1）中國(guó)石化內(nèi)部重點(diǎn)煉化企業(yè)產(chǎn)能調(diào)峰。在川氣東送投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期間，可以選擇安排中國(guó)石化達(dá)州化肥、湖北化肥等內(nèi)部企業(yè)用戶作為調(diào)峰用戶，可以選擇進(jìn)行用氣減量或者安排用氣高峰月檢修，便于進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)節(jié)，并滿足川氣東送管道季節(jié)調(diào)峰的需要，以保障川氣東送管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行。對(duì)重點(diǎn)調(diào)峰用戶（達(dá)州化肥、玖源化工、達(dá)興能源、匯鑫能源、川維、湖北化肥等）可安排檢修、減供計(jì)劃，以解決部分調(diào)峰問(wèn)題，以保障川氣東送管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

管道沿線其他中國(guó)石化內(nèi)部具有雙燃料系統(tǒng)的用氣裝置的煉化企業(yè)，亦可選擇作為第二梯隊(duì)的調(diào)峰用戶，如鎮(zhèn)海煉化、揚(yáng)子石化。

2）建立與外部重點(diǎn)工業(yè)大用戶的供銷協(xié)調(diào)機(jī)制。選擇一定比例用氣具有操作彈性的大工業(yè)用戶以減輕調(diào)峰壓力，確保管道安全的平穩(wěn)運(yùn)行。例如，浙江蕭山、國(guó)華等3座燃?xì)怆姀S，天然氣需求量為每年15×108m3，具有一定的操作彈性，爭(zhēng)取與這些大工業(yè)用戶建立有條件的進(jìn)入和退出機(jī)制，可作為重點(diǎn)調(diào)峰用戶，統(tǒng)籌考慮“移峰填谷”，保障供氣平穩(wěn)。

3）以價(jià)格政策引導(dǎo)用氣結(jié)構(gòu)性調(diào)峰。不同類型用戶價(jià)格隨季節(jié)浮動(dòng)。例如，美國(guó)的夏季發(fā)電用氣價(jià)比冬季低，因而發(fā)電用戶夏季用氣量比冬季多。在發(fā)達(dá)國(guó)家，峰谷電價(jià)比一般為10倍，峰谷氣價(jià)比一般為2倍。川氣東送管道沿線各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，用戶的價(jià)格承受能力也不一樣，因此應(yīng)采取靈活的定價(jià)機(jī)制。對(duì)于直供用戶和分銷用戶、不可中斷用戶和可中斷用戶以及不同的用戶結(jié)構(gòu)，可采取差異定價(jià)，即實(shí)行結(jié)構(gòu)氣價(jià)。對(duì)于一些臨時(shí)可中斷的發(fā)電用戶，實(shí)行季節(jié)差價(jià)，引導(dǎo)用戶避峰用氣，起到消峰填谷作用。

2.6 強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，在共贏中求安全

應(yīng)主動(dòng)與中石油、中海油等供應(yīng)商合作，選擇“競(jìng)爭(zhēng)中合作，共贏中發(fā)展”［5］這樣更加適合中國(guó)石化天然氣發(fā)展的模式，以實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)、儲(chǔ)氣庫(kù)等資源的優(yōu)化配置和合理利用，避免重復(fù)建設(shè)，提高輸氣效益。加強(qiáng)公司間管網(wǎng)的互聯(lián)互通，建立應(yīng)急協(xié)調(diào)機(jī)制，保障川氣東送供氣安全。

積極做好川氣東送與西氣東輸、忠武線連通管道建設(shè)，作為相互應(yīng)急的保障。川氣東送管道規(guī)劃在湖北省境內(nèi)的潛江與忠武線連通；在江蘇省境內(nèi)，川氣東送在南京、金壇與西氣東輸連通。

另外，可以考慮利用湖北省天然氣公司建設(shè)的黃大線，通過(guò)中間用戶實(shí)現(xiàn)川氣東送管道與西二線連通。

3 結(jié)束語(yǔ)

1）川氣東送應(yīng)急保障供氣方式應(yīng)采取上游氣田產(chǎn)能調(diào)峰、中游儲(chǔ)氣庫(kù)和LNG站調(diào)峰以及下游用戶調(diào)峰等多種方式。重點(diǎn)以地下儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)峰為主，LNG站調(diào)峰也是發(fā)展的重要方向，建議不參與短期和臨時(shí)的日／時(shí)城市燃?xì)庹{(diào)峰。

2）川氣東送沿線金壇、黃場(chǎng)儲(chǔ)氣庫(kù)的年工作氣量合計(jì)約9.7×108m3／a，基本能夠滿足近期普光氣田混合氣產(chǎn)能105×108m3／a外輸?shù)囊蟆?/p>

3）由于川氣東送管道線路長(zhǎng)，供氣范圍廣，應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)、管道（分輸站）、用戶結(jié)構(gòu)合理布局LNG站建設(shè)的位置，確保在任何突發(fā)事件下均能保障安全供氣和調(diào)峰。

［1］丁國(guó)生，李文陽(yáng).國(guó)內(nèi)外地下儲(chǔ)氣庫(kù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］. 國(guó)際石油經(jīng)濟(jì)，2002（6）：23-26.

［2］鄭志，王樹立.天然氣管網(wǎng)壓力能用于NGH儲(chǔ)氣調(diào)峰的設(shè)想［J］. 油氣儲(chǔ)運(yùn)，2009，28（10）：47-51.

［3］陳紹凱，李自力.高壓天然氣管道壓力能的回收與利用技術(shù)［J］. 油氣儲(chǔ)運(yùn)，2009，28（2）：51-54.

［4］顧安忠.迎向“十二五”中國(guó)LNG 的新發(fā)展［J］.天然氣工業(yè)，2011，31（6）：1-11.

［5］汪鑫，徐孝軒，徐正斌，等.中國(guó)石化天然氣市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)分析及發(fā)展策略建議［J］.天然氣工業(yè)，2010，30（8）：90-94.