城市高压管道储气能力分析

城市高压管道储气能力分析

多个长距离输气管线工程的建设，推动了中国天然气下游市场的蓬勃发展。目前，我国多个城市周边均有长输管线敷设，且以管线供气作为城市主要气源，而天然气作为各大城市生活及生产的主要能源供应，其消费总量持续攀升，给上游供气区造成一定压力，同时使得城市内部供需矛盾不断加大。

因此，为更好解决这一矛盾，实现资源的合理优化配置，充分利用上游供气压力，可利用城市高压管道首末压差，承担部分储气功能。城市高压输气管道，也可看作长输气管线末端的延伸，该管段内气体流动受末端用户用气规律变化为不稳定流动，且具有输气和储气的双重功能。

本文就高压管道的不稳定流动做了定性分析，并提出了以每个小时的稳态计算近似替代不稳定计算的准动态计算方法。同时，以某市城市高压管线工程为例，分别采用准动态分析、SPS软件仿真模拟和TGNET软件仿真模拟三种算法，对高压管道内的不稳定工况进行了模拟计算分析比较。

此外，文中对高压管道和高压球罐这两种调峰方法进行了技术经济比较，通过建立管道储气量与金属耗量的计算关系式，提出在给定调峰比例的情况下，优化天然气高压外环网设计模型。通过以上计算结果表明：高压管道内气体流动为不稳定流动，三种算法所得24小时内节点压力值与SCADA系统采集数据实测值基本吻合，且误差均在工程允许范围之内。

其中，准动态分析法是在已知初始条件的情况下预测下一时刻节点压力，并计算该时刻管内天然气存储量。由准动态计算法所得节点压力值与实测值误差最大，计算管道储气能力最小；TGNET软件模拟计算节点压力值与实测值最接近，误差仅0.19%，更接近实际工况，计算所得管内储气能力最大。

同时，高压管道末端压力和管内储气量均受到用气负荷规律的影响，即当用气量减少时，管段末端压力增加，管内储气量增加，反之则均减少，但最大终点压力和最大储气量出现的时间均要比最小用气负荷出现的时间有所延迟。由灰色关联度分析可知，对已建成的城市高压管道，其储气能力受末端流量变化规律的影响程度要大于起点压力波动。

当末端流量增大，管网的调峰能力会大幅下降。通过建立管道储气量与金属耗量的计算关系式，得出当高压管道起终点压力比为2时，钢材耗量最低，管网模型设计最优化。