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中国天然气市场急需技术革新

2016/1/23 15:33:48??????点击:

1月18日,广州市“十三五”能源发展规划进行环境影响评价第一次公示,根据公示,到2020年,广州天然气年消费量力争达到60亿立方米,管道燃气覆盖率达到80%以上。

在我国,天然气行业正处于高速发展时期。天然气消费量与日俱增,国家对于天然气资源加快开发利用,并加大了天然气的进口力度。然而,目前天然气在我国能源消费结构中比重依然较低,2014年的统计数据显示我国天然气消费仅占总的能源消费的5.6%。

限制天然气消费的一个重要因素是运力不足。我国的油气田主要集中在西部和东北,管道进口气也多从俄罗斯、中亚的一些国家运输而来,而天然气的消费主力集中在东南部,管道的运输能力成为制约天然气生产消费的一个关键。解决运力不足的问题,一是需要进一步扩大输气基础设施的建设,二是对天然气的运输和调度进行合理的规划。

天然气的业务链要求生产、运输与销售紧密衔接,协调一致,供气量取决于市场需求,我国天然气市场的性质要求企业保证用户的用气需求,因此在进行天然气业务规划时,需要生产、运输、销售整体优化,协调发展,这使得天然气的输气规划变得困难。

过去,工程师们采用传统的人工计算,在保证末端用户的用气量的基础上,综合考虑运力与气量平衡,来规划每年各条管道的输气量。如今,天然气气源多样化,天然气输气管道增多,逐渐形成了网络状的布局,规划的工作量急剧增加,用人工计算的方法已经无法在有限时间内完成规划的工作。此外,在天然气消费量增长的前提下,各供气企业需要考虑自身的经济效益,对天然气管道运输规划的优化成为研究的热点。

目前,国际上对天然气运输优化已有一定的研究,并且已推出商业化的天然气优化App。但中国的天然气运输有其特殊之处,一是管道数量众多并已形成网状结构,管网比较复杂;二是运输距离远,地形地势变化大,地表的温度变化大,在天然气运输过程中需考虑地势起伏以及气温变化对天然气状态的影响;三是用户的用气量按季节不均匀分布,峰谷值差异较大,需考虑储气以调节峰谷差异。

针对我国国情,在天然气的运输方面科学家已进行了一些技术创新。清华大学工业工程系的研究团队在已有的用于解决管网中天然气运输规划问题的混合整数规划模型的基础上,将很多以往的研究中尚未考虑的实际因素纳入模型,例如管段的地势变化,同一根输气管道上的温度变化,对管段或天然气的某些物理参数的精确估计,储气库的储气问题等,并在模型中做出了相应的改进。该研究团队还针对模型研发出了两套算法,结合了商业的优化引擎,用以高效或者精确求解模型。

在未来的“十三五”规划中,天然气市场的“以产定销”格局将被进一步打破,中国的能源市场急需技术革新,对天然气运输的规划和调度进行优化是一个良好的尝试。对天然气的运输进行优化,配合底层调度的优化,将提高天然气市场的效率,为天然气全面走进工业生产,走进百姓生活做铺垫,也为国家发展“绿色经济”提供保障。(编辑系清华大学工业工程系副教授)

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