天然气管网与电力网络的比较和启示上

天然气管网与电力网络的比较和启示（上）

高鹏 赵忠德 沈珏

? 2012-10-08 15:12:26 来源：《国际石油经济》2012年第8期

摘要：天然气管网系统与电网系统较为类似。我国电网系统起步较早，发展也更为完善、成熟，值得天然气管网系统学习和借鉴。通过对两者在网络规模和连通性、压力等级、调度运营管理、调峰和安全运行、法律法规体系和合同条款、网络建设规划管理等多方面、多角度的比较分析，为天然气管网发展提供了有益的参考，主要包括：加强联络线和枢纽站建设，扩大管网连通度和网络规模；经济合理地确定管网压力等级；加强系统建设，进一步提升管网调度和管理水平；积极进行调峰管理，建设并完善应急体系；加深负荷预测研究，为市场管理和管网建设提供基础条件；完善法律法规体系和合同条款，明确各方权、责、利；管网建设规划应紧密跟随资源、市场和经济的发展；天然气气质要求、可大规模储存是电网与管网的一个重要差异；天然气发电是管网与电网之间的重要联系纽带。

关键词：天然气管网，电网，压力等级，管网调度，调峰管理，管网规划，需求，预测，天然气发电

当前，我国天然气管网建设方兴未艾。在大量管道投入运营后，天然气的生产、运输、储存、销售各环节势必会产生一些新的问题，相关企业需要探索更好的解决方案。

天然气管网系统与电力网络系统非常相似，上游的气田处理厂以及LNG接收

站类似于电厂，中游的天然气管网类似于电网，下游面对各种不同类型的用户，储气库类似于抽水蓄能电站。两者均有上中下游一体化运营、调峰和应急抢险等要求。我国电网系统起步早，体系健全，管理先进，发展成熟，有很多先进经验值得天然气管网系统借鉴和参考。

一、加强联络线和枢纽站建设，扩大管网连通度和网络规模

我国电网的发展经历了由小到大，从分散孤立到全国联网的过程，目前已形成覆盖全国、相互连通、不同电压等级齐全的网络体系。随着电网规模的扩大和连通程度的增加，新增电力在电网总电力中的比例不断减小，机组投产带来的电力增长台阶和电力过剩越来越不明显。同时，由于我国幅员辽阔、气候多样，不同地区负荷特性差别较大，电网联网减少了用电峰谷差，大大提高了电网的抗风险能力和安全性能。

目前，我国天然气管网规模仍然较小，连通度不够，应借鉴电网经验，加强天然气管网联络线建设，扩大连通度和网络规模。天然气联络线的压力等级应与所衔接的主干管网一致，并可通过压力控制实现双向调气。欧洲的天然气管网中就有不少管道具有双向输送功能，英国东南沿海的Bacton地区有两条海底管道分别与比利时和荷兰的管网连接，天然气的流向由管道两端的气价、资源、市场和应急需求等因素决定。

随着西气东输一线、二线、三线，陕京一线、二线、三线等众多全国骨干管道的相继投运，中卫、靖边、贵阳等一些重要站点的枢纽联络功能将会格外凸显，需要加强规划建设和运行管理，以确保天然气管网的整体运行安全，向下游市场平稳供气。

二、经济合理地确定管网压力等级

我国电网经历了从中压、高压到超高压的发展，目前形成了交流直流覆盖全国的高压、超高压电网，正在向特高压的方向发展。压力等级系列是否规范合理，对电网和管网建设都至关重要。电网电压等级主要根据输送功率和输送距离确定，输送功率越大、输送距离越长，电压就越高。但电压等级过多会带来设备制造和调度管理方面的困难，相邻电压级差太小还会造成电网结构复杂、运行不经济、网损大等弊端，因此，合理简化电压等级系列已成趋势。目前，电力系统额定电压等级已形成国家标准，主要有3千伏、6千伏、10千伏、35千伏、63千伏、110千伏、220千伏、330千伏、500千伏、750千伏等，相邻两级电压之比一般为1.73.5。但实践证明，63千伏和220千伏与相邻等级差别过小，加大了电网的复杂性，增加了运营管理难度，这个教训值得汲取。

目前我国天然气管网尚未形成规范的压力等级系列。政府部门和相关企业应参考电网和国外成熟的天然气管网管理经验，超前研究，合理确定天然气管道压力等级(包括压力等级、管径、功能、地位、作用)，制定相应的管材和气质标准。管网压力等级也不宜过多，要形成适合我国国情的国家标准。压力等级的制定主要考虑如下因素[1]：1)各级压力管道的可靠性、相互匹配性以及对整个系统可靠性的影响；2)各压力等级技术上的可行性；3)今后1020年冶金工业和制管工艺水平。管道压力等级可初步分为4个等级：12兆帕(跨国管线、西部—中部)、10兆帕(主干线)、6.3兆帕(支干线)和4.0兆帕(支线、配气管网)；具有较大输气规模的管道管径可设508711毫米，8131016毫米，10161219毫米等几个级别，建议尽量不采用914毫米和1067毫米管径。

三、加强系统建设，进一步提升管网调度和管理水平

我国大多数地区的电网主要由国家电网公司运行，实行一体化统一调度、分级(分国调、网调、省调、地调和县调五级)、分区(按行政区划)管理，上游发电和下游用电均服从电网公司的调度和管理。各级调度单位负责各自区域内的用电平衡，电量盈余部分由上一级调度负责调剂，国调负责直接调度东北-华北联网系统、华北-华中联网系统、华中-华东直流联网系统、华中-西北联网系统、国网-南方直流联网系统等大区域电网和三峡电厂、阳城电厂等大型发电厂及其送出系统。经过几十年的发展，电力系统生产运行管理和调度的信息化和自动化程度很高，拥有自主研发的信息采集、处理和电力优化调度软件系统，以此为平台实行以节能为目标的优化调度。

根据电力系统的发展规律和经验，我国天然气管网也可由目前按单条管道管理的线状管理方式逐步过渡到按区域管理的网状管理方式，实现一体化统一调度，分级、分区管理。可考虑设立总调控中心和区域调控中心两级管理体系(区域划分可与销售市场的分区一致)。总调控中心负责上游、主干管网和区域间联络线调控以及各区域调控中心数据的采集和处理。各区域调控中心负责本区域管网和市场供应的调控。这种管理调度方式目前已在国外应用。例如，英国的NationalGrid是一家集电力和天然气输送为一体的网络化运输公司，是英国最大的天然气运输公司。该公司拥有两级调控中心。第一级是国家系统调控中心，主要负责经营和平衡国家高压干线输送管网；第二级是多个地区调控中心，主要负责次一级的区域天然气管网管理和调度。

我国的天然气管网系统还可以借鉴电力系统的现成软件，加强信息化建设，建立系统化的上中下游实时数据采集、传输和处理系统以及调度指令传输系统，

应用优化调度软件，实现实时、自动和优化调度。

四、积极进行调峰管理，建设并完善应急体系

电力的实时传输和较低的备用成本使电网主要依靠备用容量来满足调峰和应急要求，少部分调峰和应急需求依靠抽水蓄能电站和需求侧管理(减少不合理需求、错峰等)来满足。备用容量包括负荷备用容量、事故备用容量、检修备用容量，电网的总备用容量不宜低于最大发电负荷的20%。当用电需求超过最大发电能力时，则采取拉闸限电措施。此外，电网公司还采取了其他多种保障措施。一是确保调度系统的可靠性。电网公司规定，地区以上调度中心必须在异地设置备用中心；信号传输必须采用独立网络，对外实行物理隔离，对内实行安全认证，传输途径必须在两路以上；关键软硬件必须国产或国产化。二是依托各级调控中心建立应急抢险体系。各级应急抢险机构负责相应调度职责范围内(不同电压等级和不同区域)的应急抢险。三是电网规划设计采用N-1原则。即假设在电网中任一单元(线路、机组、变压器等)由于故障而停用的情况下，仍能保证电网正常供电；重点地区和用户甚至采用N-2原则。

天然气消费与电力消费一样，容易受气温、季节等的影响而发生变化，在天然气生产、输配和消费过程中都有优化潜力[2]。借鉴电网经验，天然气管网应留足备用产能，加强储气库建设，做好需求侧管理，依托各级调控中心完善应急抢险体系，尤其要加大开发可中断用户的力度，并用合同条款具体规定断供条件。

在供应侧管理方面，虽然天然气可以存储，用气负荷变化可以通过改变管道流量和动用储气库来解决，但气田必须有足够的备用产能以预防进口气量减少和意外事故发生，气田备用产能加上储气库的调节量应大于总供应量的20%。同时，

应加强调度自动化建设，积极推进软硬件系统的国产化进程，建立独立安全的调度管理体系(例如物理隔离、双路信息传送、N-1原则等)。对于调度系统的国产化问题，可以先考虑只引进关键设备，待消化吸收后，再逐步实现所有设备国产化。

在需求侧管理方面，借鉴电力需求侧管理的成功经验，将电力需求侧管理中可中断用户管理、峰谷分时电价管理等方式引入天然气调峰管理。对城市燃气公司等天然气终端用户采取有效的激励措施，强化用户可中断管理，促使用户改变用气时间，优化用气方式，引导用户自觉避峰，进而改变天然气消费在时序上的分布；利用价格杠杆，实施峰谷差价，鼓励用户参与管网“移峰填谷”，尽可能少用高峰高价气，多用低谷低价气，各方一起努力提高用气效率，有效缓解“气荒”，解决调峰问题[2]。

（作者单位：中国石油规划总院）

应加强调度自动化建设，积极推进软硬件系统的国产化进程，建立独立安全的调度管理体系(例如物理隔离、双路信息传送、N-1原则等)。对于调度系统的国产化问题，可以先考虑只引进关键设备，待消化吸收后，再逐步实现所有设备国产化。

在需求侧管理方面，借鉴电力需求侧管理的成功经验，将电力需求侧管理中可中断用户管理、峰谷分时电价管理等方式引入天然气调峰管理。对城市燃气公司等天然气终端用户采取有效的激励措施，强化用户可中断管理，促使用户改变用气时间，优化用气方式，引导用户自觉避峰，进而改变天然气消费在时序上的分布；利用价格杠杆，实施峰谷差价，鼓励用户参与管网“移峰填谷”，尽可能少用高峰高价气，多用低谷低价气，各方一起努力提高用气效率，有效缓解“气荒”，解决调峰问题[2]。

（作者单位：中国石油规划总院）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ewr8.html