大港LNG调峰应急站储气调峰方案分析

刘继明

摘要：分析天津市LNG应急调峰方案，结合大港LNG调峰应急站现状，对现有方案提出分析探讨。

1、概述

天津市应急调峰方案简介，调峰站简介

自19世纪初期天然气商业化正式开启后，天然气产业不断革新成熟，上世纪世界天然气配气系统更新换代，各国间天然气资源进一步合作，21世纪开始，新型天然气产业的初现，使得作为清洁能源的天然气大规模应用，成为大势所趋。

随天然气在各个产业的大规模应用，用气范围、用气量、用气户逐年增加，城市用气有月、日、时的不均衡性，而气源的生产一般是均衡的。为了解决均匀供气与不均匀用气之间的矛盾，并保证各类用户总能得到足够流量和正常压力的燃气供应，必须采取有效的调峰手段使燃气输配系统供需平衡。近年来天津市一度出现天然气供应紧张的局面，暴露出在天然气生产、供应、储备、销售等环节还存在一些不足。为坚决贯彻落实党中央、国务院关于做好天然气产供储销体系建设的相关决策部署，天津市从多个方面协调解决相关突出问题，推动天然气安全稳定供应工作，其中一环就是加快开工建设了一批储调项目，推进了一批管网联通，天津大港LNG调峰应急站应时而建。

天津市津燃热电有限公司于2012年8月开始进行大港LNG调峰应急站一期工程建设。具有天然气液化、气化功能，运行系统主要由LNG的液化、储存、气化、BOG回收、LNG汽车加注等系统组成。辅助系统包括消防系统、供电系统、仪表空气单元、热水循环单元、出站调压计量系统等。本站拥有2台5000m³储罐、2台9500m³储罐，气化能力为400万Nm³/日，液化能力为30万Nm³/日。本站液态LNG总贮存量达到29000m³，储存量折合气态约1800万Nm³。一旦上游长输管线发生故障，供气量骤减，或遇到恶劣天气，天然气需求激增时，可迅速启动，向天津市区高、次高压管网应急供气。LNG气化后分高低压两路供应城市燃气管网，一路低压部分（0.3～0.8MPa）经调压、计量、加溴后向北进入“45km”城市燃气管道供应，一路高压部分（3.3～4.0MPa）经调压、计量、加溴后向DN600高压燃气管道输气。

2、调峰方案分析

城市燃气调峰的主要方式包括两大类：一是通过建设调峰储气设施来满足调峰需求，主要包括高压管束和管道、储气罐、LNG与LPG、地下储气库等；另一类是通过实行峰谷气价或对用户中断供气来满足调峰需求。本次主要讨论大港LNG调峰应急站所使用的LNG调峰方式。调峰站在LNG不能直接从管网进行液化补充的前提下，也是一个天然气供应的机动气源，即在用气高峰时，当管网压力降低到某一程度，站内气化设备工作，启动气化器，将LNG气化后送入管网；在用气低谷时，调峰站气化站不工作，管网的天然气也不通过液化进入调峰站，LNG是通过另外途径补充的。

LNG具有气液体积比大，便于存储和运输的特点，应用范围非常广泛，LNG的全产业链一般包括：开采、液化、储运、下游分销等步骤（图3-2）。我国LNG来源于沿海LNG船运进口和国内LNG工厂自行生产两个方面，2019年，我国LNG进口量达6134.75万吨，全部靠沿海22座LNG接收站完成；LNG工厂产能达到12500万方/日，全年LNG供应总量1119万吨，利用LNG进行储气调峰有非常良好的气源保障。而LNG用于储气调峰离不开两种方式，一是建设有超大型储罐的LNG接收站，二是建设有中小型储罐LNG卫星站。利用LNG储气调峰是高效便捷的方式之一，且可利用槽车循环运输，不受管道气源的影响。2021年度大港LNG调峰应急站共计卸液635车，5月14日至5月16日卸液15车，共计310.86吨，8月19月至9月26日卸液620车，共计12402.07吨，合气量为17983001.5m3，全厂4个储罐均达到了最大储液量，进液工作昼夜连续进行，卸液期间项目部24小时值班值守，组织对相关方案进行审核，进液前后进行安全检查，并为冬季气化外输工作做好各项准备，大港LNG项目部在2021年10月气化调峰试运,根据调度指令气化外输约154709m3天然气，对站内气化设施设备安全运行问题及防寒防冻工作立即着手解决，现具备一旦上游长输管线发生故障、遇到恶劣天气、天然气需求激增等情况时,能够迅速启动,向天津市区高、次高压管网应急供气的能力。

2015—2021年中国天然气“消费最高月份”消费量增长了近200亿立方米，而“消费最低月份”天然气消费量增长了约120亿立方米。以2021年逐月消费量为例，上半年消费量与上年同期增长305亿立方米，同比增幅为21%;下半年增速呈现回落态势，同比增长87亿立方米，同比增幅为5%左右。2021年中国天然气市场呈现“淡季不淡，旺季更旺”的现象。2021年高月用气量为390亿立方米(12月)，低月用气量为254亿立方米(9月)，高月天然气消费量是低月的1.5倍。

根据中国天然气消费以及稳定供气平衡关系(月度消费-全年月均消费)，测算不同年份的季节调峰气量。以2021年为例，季节调峰气量为203亿立方米，占总消费量的5.7%，较2020年下降了1个百分点。峰谷差的减少多数情况下依赖于需求侧的调节，利用用户的特性降低峰值，或通过需求侧优化，包括需求侧的多元化应用方式以及可协调的用户方式来降低峰谷差。若上述方式无法实现峰谷差明显的变化，则建议通过调峰方式的优化及上下游协同发展的手段来降低调峰成本，提升调峰积极性，进而应对峰谷差较大带来的调峰问题。

随着国家“绿水青山”政策的实施和扩大，“煤改气”迅猛发展，在冬季用气高峰期全国出现了大范围的“气荒”现象，我国气源紧张的局面将会长期且大范围的存在，如何在用气高峰期有效地储气调峰，保证天然气供应安全是我们必须要研究和解决的问题。

天然气供应的气源侧、需求侧、输配侧三个环节研究储气调峰技术，气源侧调峰主要是气源生产和气源互换，需求侧调峰主要依靠调峰气价发展调峰用户，输配侧主要是利用各种储气调峰设施来保证供应安全；然后重点研究输配侧储气调

峰技术，用净年值法来计算地下储气库、LNG接收站、LNG卫星站、CNG场站的单位成本净年值，运用结果对不同规模的储气调峰技术进行比较得出最优解，并对国家、地区、城镇不同层面的储气调峰方案提出一些优化建议。

3、建议、研究

LNG在我国城镇燃气发展过程中发挥着越来越重要的作用。LNG调峰站既可作为城镇燃气主要气源，在以天然气长输干管（支管）为气源供气时，又具有调峰和应急保障作用。而大港LNG调峰应急站，作为一项新的调峰手段，在“煤改燃”工程完工后，将在天津市天然气输配系统中发挥应有的作用。

LNG气化站作为临时气源。在管输天然气成为南雄市主气源的情况下，若能充分利用LNG气化站功能，发挥其机动性强的优势，使其承担部分小时（日）调峰任务，就能减少输气管道储气压力，降低项目成本。

总的来说，LNG调峰的主要优点有：

（1）快速灵活。调峰站的负荷调整方便快捷，可以根据管网压力或管网调峰需求实时调整运行负荷，实现系统管网的自动和动态调峰；

（2）高安全性。与储气库调峰不同，调峰站不仅可以调峰，而且是一个稳定的气源，参与系统管网调峰时，可以增加系统的供气源，直接提高管网运行的可靠性和安全性；

（3）降低项目成本。输气管道的储气任务减少，使得其设计管径变小，节省管道建设投资。

LNG产业链的上下游高度一体性及其独特的运输方式，都会影响LNG气化站的调峰功能。其影响因素主要有：

（1）调峰站的设计规模、内部设备匹配(储罐储存能力、输送气化能力、接卸能力)直接决定了调峰能力；

（2）调峰时必须保证城市燃气用户的用气需求，因此，下游天然气用户的构成及用气性质也将影响接收站的调峰能力；

（3）LNG运输槽车的规格不同，LNG的卸料间隔也会不同，对调峰能力有影响；

（4）天气条件的影响。不利的天气可能影响LNG槽车作业；

（5）季节的影响。不同季节下游用户的用气需求也有变化，这种用气不均匀性致使调峰能力也会随季节变化。

4、结论

本文对天津大港LNG调峰应急站进行了简要介绍，并对调峰方案分析、经济性比较。由此得出：大港LNG调峰应急站模式适用于天津市燃气工作，是对天津市燃气安全供应的补充。