摘 要

本文以解决冬季天然气气荒为目标，从供应链角度分析气荒原因，以省级管网向国家主干网反输天然气为例，进行综合评估，提出储备天然气调配方案，最后提出对中游设施滞后改进的方案。

通过本文研究产生气荒是多方面造成的。既有外部原因，也有内部原因。首先国家推行“煤改气”政策，国外气源气量比往年少，储气设施建设滞后，调峰能力严重不足，天然气市场监管力度不够，比较混乱，国家对用户天然气需求量严重低估，造成本次气荒。

“南气北输”工程首次由省级管网向国家主干网反输天然气 ，并且非常成功，本次天然气调配是一个成功的范例，给我们很多启示，也加快了国家管网联通的进程

天然气单一气源现在并不能满足市场了，多气源才是发展的趋势。各区域城市天然气公司应该根据自身管网布局现实状况以及多气源天然气供应的特点，选出并采用最合理且最适应公司发展现状的多气源调配方案。

天然气基础设施滞后是天然气领域一个短板，对管网优化是势在必行的工作。应利用计算机建立模型对管路分析，求得最优解。储气设施应采用“三化”方案，提高储气效率。

关键词：天然气；气荒；反输；多气源；调配；基础设施；管网改进

Abstract

Aiming at solving the problem of natural gas shortage in winter, this paper analyses the causes of natural gas shortage from the perspective of supply chain, evaluates comprehensively the reverse transmission of natural gas from provincial pipeline network to national trunk network, puts forward the plan of reserve natural gas allocation, and finally puts forward the plan of lagging improvement of facilities in the middle reaches.

Through this study, the gas shortage is caused in many ways. There are both external and internal reasons. Firstly, the State implements the policy of "coal to gas". The amount of foreign gas is less than in previous years, the construction of gas storage facilities is lagging behind, the peak shaving capacity is seriously insufficient, the supervision of natural gas market is insufficient, and the demand for natural gas for users is seriously underestimated, resulting in this gas shortage.

The project of "South-to-North Gas Transmission" first transported natural gas from provincial pipeline network to national backbone network, and it was very successful. This natural gas allocation is a successful example, which gives us a lot of inspiration and speeds up the process of national pipeline network interconnection.

Single natural gas source can not satisfy the market now, and multi-gas source is the trend of development. According to the actual situation of pipeline network layout and the characteristics of multi-source natural gas supply, each regional city natural gas company should select and adopt the most reasonable and most suitable multi-source allocation scheme for the development of the company.

The lag of natural gas infrastructure is a short board in the field of natural gas, and it is imperative to optimize the pipeline network. The computer should be used to establish a model for pipeline analysis to obtain the optimal solution. Gas storage facilities should adopt the "three modernizations" scheme to improve gas storage efficiency.

Keywords: Natural gas; Gas shortage; Reverse transfusion; Multi-source ;allocation; Infrastructure; Pipeline network improvement;

目录

第一章 绪论 1

1.1我国的天然气发展概述 1

1.2研究课题的提出 1

1.3研究现状 2

1.3.1 国内天然气储备与输送发展现状 2

1.3.2国外天然气储备与输送发展现状 3

1.4.本文的主要工作 5

第二章 气荒原因分析 6

2.1政策的影响 6

2.2上游供给侧的原因 6

2.3下游需求侧的原因 6

2.4中游基础设施建设滞后 6

2.5其他原因 7

第三章 天然气调配评估 8

3.1 “南气北输”工程首次由省级管网向国家主干网反输天然气过程 8

3.2技术措施 9

3.3气源点 10

3.3.1海上资源(3个) 10

3.3.2 LNG接收站(8个) 10

3.3.3陆地资源(4个) 10

3.4评估 10

第四章 天然气调配 11

4.1多气源混合调配的存在的困难和问题分析 11

4.2 多气源混合调配的基础路线和方法 11

4.2.1综合分析多气源混合的气质组分 11

4.2.2 尽量控制好多气源混合的比例 12

4.2.3 尽量分片区、分用户供应气质稳定气源 12

4.2.4用户用气设备技术升级改造或更新适应气源变化 12

4.2.5调峰 12

4.3解决方案 13

第五章 天然气基础设施改进 14

5.1 天然气基础设施存在的问题 14

5.1.1基础设施建设滞后，不能满足快速增长的市场需求 14

5.1.2天然气基础设施高度一体化，制约了下游市场的发展 14

5.1.3投资准入尚未完全放开，项目审批周期长，新建基础设施难 14

5.1.4基础设施互联互通程度不够，第三方公平开放落实困难 15

5.1.5不同基础设施因其自身特性存在一些特殊的问题 15

5.2.管网发展趋势 15

5.2.1长距离输送 15

5.2.2 大口径管线应用 16

5.2.3集输系统网络化 16

5.2.4新型管道材料的使用 16

5.2.5科技化管理 16

5.3改进方案 16

5.3.1.政策建议 16

5.2.2 长输管网优化 19

5.2.3省管网改进 19

5.2.4储气设施改进 20

第六章 结论 22

参考文献 23

致谢 24

第一章 绪论

1.1我国的天然气发展概述

天然气是碳氢化合物和非碳氢化合物气体的混合物，天然存储在地层中。天然气的主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，易于完全燃烧。而且，它含有很少的硫和氮元素。与煤和石油相比较而言，天然气燃烧过程主要产生二氧化碳和水，二氧化硫，氮氧化物等影响人体呼吸系统的物质。健康物质很少，煤炭产生的只有约40％是二氧化碳。而且，天然气在常温常压下是气态的。燃烧后没有有害物质。从有关资料可以看到，天然气燃烧的热值略低于油的热值，但高于煤的热值。总的来说，和煤、石油相比，天然气是一种相对环保和优质的能源。它有热值高，易于储存和运输，绿色环保等优点。它在安全，高效和环保方面具有显著的优势。1963年，巴县至重庆天然气管道建成，这也是中国第一条长距离天然气管道。随着2001年西气东输管道建设的完成，也标志着中国天然气管道大规模建设的开始。据统计，截至2012年底，中国已建成约5.6万公里的天然气管道，包括西气东输系统，陕京线系统和川气东送系统。这些天然气管道水平交叉，垂直连接，甚至连接到海外。“西气东输，海气联合，近东供气”供应格局基本形成，天然气管网的供气能力已基本形成。它已达到每年1500亿平方米，并在中国许多地区区域形成了一个较完善的天然气供应网络。

1.2研究课题的提出

从2013年颁布的《大气污染防治行动计划》出发，各地区先后出台了“煤改气”政策。2016年原环境保护部发布了《京津冀大气污染防治强化措施(2016－2017年)》，明确规定松散煤的更换工作在限定时间内完成。不久，国家发展和改革委员会等10个部委联合发布了《北方地区冬季清洁取暖规划(2017－2021年)》，指出各种清洁采暖措施，如天然气煤，电力煤和洁净煤将成为北部地区的主要供暖方式。[1] 2017年是空气污染行动计划的结束年份（国发[2013] 37号）。由于国家能源结构调整推动“煤改气”政策，液化天然气市场普遍回暖，环保工作进一步加大。自2017年冬季以来，中国许多省份的天然气供应紧张，液化天然气（LNG）价格大幅上涨。在这块土地上，甚至出现了居民关闭天然气的现象，严重影响了社会生产和生活。居民的取暖得不到保障，工业生产也无法正常进行。

1.3研究现状

1.3.1 国内天然气储备与输送发展现状

（1）地下储气库建设

1999年，随着陕京管道的建设，为了保障京津冀地区冬季调峰及安全稳定供气，我国开始建设国内第一座调峰储气库大张坨储气库。2005年，西气东输第一座盐穴储气库——金坛储气库开始建设，为长三角地区调峰保供发挥了重要作用。2011年，第一批商业储气库开工建设，并在2013－2014年陆续投入运行，部分储气库已发挥调峰作用。“十一五”以来，随着国内主干管网的建成投产，为满足全国八大地区天然气市场迅速增长的需求，中国政府积极推进地下储气库建设，并取得良好的进展。截止2017年，全国已建成地下储气库25座，2014年储气库调峰量30亿立方米，占天然气年消费量的1.7%。目前国内储气库运营商只有中石油和中石化两家，其中中石油已建成24座，现已全部投运；中石化建成油气藏型储气库1座。目前，国内已投运的储气库在环渤海、长三角、西南、中西部、西北、东北和中南地区均有分布，其中24座分布在长江以北地区。^[3]

（2） LNG储备设施建设

截至2015年底，国内已建成LNG接收站11座，分布在辽宁、河北、天津、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、海南等沿海省市，接收能力达到3850×10⁴ t/a（525×10⁸m³/a），储罐能力为534×10⁴m³，每天供气能力为18.6×10⁴ t，2006-2015年接收规模年均增长32％；在建LNG接收站5座，接收能力总计1500×10⁴t/a（205×10⁸m³/a），储罐能力为272×10⁴m³。中国LNG接收站地理位置的分布情况：除广西北海LNG接收站正在建设外，沿海11个省市均建有LNG接收站。^[4]

（3）中小型LNG接转储运中心

随着大量LNG接受能力投产，可在现货LNG低价时吸纳、高价时释放的商业储备有较大发展空间。尤其是中小型接收储运接转中心，年接收能力较小，审判流程较为简单。如果项目与已有LNG接收站接驳，也不涉及进口审批，因此受到广泛关注。2013年前我国只有上海五号沟和东莞九丰两个中小型接转储运中心，现在在建和建成有十余个。^[5]

（4）城市LNG设备

随着我国LNG进口量增加和LNG在天然气供应中所占比例上升，城市利用LNG储备进行调峰非常必要。目前，我国LNG储备进行调峰能力仍然较低，除了LNG接受站配套建设的储存装置，城市燃气企业正成为LNG储备的中坚力量。北京、上海、长沙、武汉、西安、成都等多个城市已经建成一定量的LNG储备站，规模在几百立方米至十几万立方米之间。^[5]

（5）天然气管网现状

1）长输管网现状

中国初步建立了陕京一线，陕京二线，陕京三线，西气东输一线，西气东输二线，西气东输三线，川气东送等主干线，国家主干管网以冀宁线、淮武线、兰银线、中贵线等国家主干管网，总输气能力超过2 000×10⁸ m³/a。根据国家能源局石油天然气司和思亚能源统计，到2016年底，中国天然气长输管道约6.8×10⁴ km，其中，中国石油投资建设为5.96×10⁴ km，占总里程的88%;中石化投资建设为0.75×10⁴ km，占总里程的11％;中海油投资为900公里，约占总里程的1％。此外，中国还有三条进口天然气管道，即中亚跨境天然气管道系统，管道容量为510×10⁸m³/a，中缅天然气管道，管道容量为52×10⁸m³/a。广汇哈萨克斯坦天然气管道容量为5.5×10⁸m³/a。长输管道的运营主要实现运输和销售的捆绑服务，使得管道运营企业具有向下游市场供气的垄断权。

2）省管网现状

与长距离管道一样，省级管道网络是一条区域性天然气管道，由点对点的大管直径高压管道和支管组成。省级管理网络在省（市）内建设城市分输线，构建区域输气干线框架。根据新航能源统计，截至2015年，中国已建成2.5×10⁴ km的省（市）区域管网。不同省份的管网建设存在巨大差异。江苏省支线长度为1400km。浙江省已有3条干线和部分支线投入运营，广东省天然气管道长度为2400km。
目前，已有十多个省（市）建立了省级天然气管网公司，负责全省长距离天然气管道的规划，建设和运营管理。与长输管道一样，省网运营主要以“捆绑销售”为主，负责上游天然气资源的采购，向城市管网和大用户运输和销售天然气。

1.3.2国外天然气储备与输送发展现状

美国、俄罗斯以及主要依靠进口来满足消费的日本等天然气产消费大国，在几十年的发展过程中都积累了非常多的天然气储备设施建设经验。

（1）美国天然气储备状况

美国是世界第一天然气生产大国，也是最大的天然气消费国。2015年，美国天然气产量8174亿立方米，消费量7633亿立方米。美国天然气储备以生产储备为主，目的是应对季节调峰和紧急事件，1981年至今。随着美国天然气市场经过快速发展阶段进入成熟期后，天然气集输管网日趋完善，管道建设开始处于平稳发展状态，储气库建设也相应进入平稳发展阶段。截止2013年，美国有地下储气库411座，其中枯竭油气藏型储气库331座，含水岩层储气库43座，盐穴储气库37座，总库容超过2500亿立方米，工作气量1200亿立方米，达到美国当年天然气消费量的17.36 %。

美国储气库经营商是天然气产业链的独立环节，经营天然气储备的公司包括州际管道公司、地方配气公司、州内管道公司和独立的储气库服务器。州际管道公司拥有的储气库，主要为其经营长输管道进行生产调峰，剩余储气能力根据联邦能源管理委员会（FREC）第636号令向第三方开放，储气价格受联邦能源管理委员会管制。州内管道公司利用储气库为其经营的管道提供生产调峰，城市燃气公司则利用储气库中的天然气为最终用户提供保障。根据美国天然气行业管理体制，州内管道公司和城市燃气公司属于州公用事业管理委员会管理。独立储气库运营商可以为天然气市场所有市场主体提供储气服务，包括生产商、运输商、城市燃气企业、天然气营销商，以及下游大工业用户。独立储气商也可以成为天然气营销商，储备和销售天然气。

（2）俄罗斯天然气储备状况

俄罗斯是天然气生产、消费和出口大国。2015年，俄罗斯天然产量为6330亿立方米，比上年减少1.1%，占世界天然气生产总量的17.3%，居世界第二位；天然气消费量 为4133亿立方米，比上年年减少2%占世界天然气消费量的11.9%，占本国一次能源消费总量54%；净出口天然气2722亿立方米，占其天然气生产总量的43%。

俄罗斯的天然气储备方式主要是分布在天然气消费区的地下储气库。俄罗斯统一供气系统及配套地下储气库全部归Gazprom 所有,地下储气库的原有投资是前苏联国家直接划拨的。地下储气库按地区设立了13个天然气运输子公司，有关的地下储气库原则上附属于相应的天然气运输子公司，各子公司建设储气库的资金完全由Gazprom 筹措。俄罗斯在建设储气设施时没有明确提出战略储备的概念，但部分地下储气库早就具有战略储备的职能。目前，俄罗斯有关研究机构已经提出了建设天然气战略储备问题,要求由国家来支付相应的投资，并建议由Gazprom 来运营管理。

（3）日本天然气储备状况