中俄东线智能化工艺运行基础与实现的思考

随着数字化、智能化等技术的发展,油气管道运行管理模式将发生根本性转变,形成以智能管道、智慧管网为核心的发展理念。从管道运行工艺角度对中国智能管道建设的基础及实现条件进行了分析:①从智能管道的定义、国内外智能管道的发展现状以及油气管道智能运行的物联网基础与技术准备3个方面论述了智能管道建设的基础及所需实现的功能,指出智能管道在油气生产过程中的应用性是智能管道建设的核心问题;②探讨了天然气管网数据、建模及计算复杂性的根源,明确了智能管道、智慧管网的建设思路;③以中俄东线天然气管道为例,阐述了中俄东线智能运行的目标、基础以及工艺运行智能化组成的设想,其中工艺运行智能化组成包括管道工艺仿真系统建设、基于管道数据的数字孪生体构建以及综合运行调度和可靠性评价。最后,针对智能管道技术发展与应用面临的形势与挑战,给出几点认识及建议。     

天然气管网稳态运行优化技术现状与展望

随着管输天然气集中调控与网络化运行的不断深入,天然气管网稳态运行优化技术将在提升管网运行效率和节能减排等方面发挥重要作用。基于此,调研了国内外天然气管网稳态运行优化技术发展现状,分析了国内外优化软件产品的特点与适用范围,阐述了主流非线性天然气管网稳态运行优化模型求解方法。针对天然气管网稳态运行优化技术工程应用效果的制约因素,提出了几点展望,对天然气管网运行优化技术发展具有一定的指导意义。     

油气管网仿真技术在智能管网建设中的应用及展望

智能管网建设需要准确描述管网特性和行为，随着智能管网的快速发展和应用，仿真技术成为智能管网建设中不可或缺的一部分。梳理了国内外油气管网仿真技术在理论研究、工程应用及仿真软件研发方面的发展现状，明确了智能管网建设对油气管网仿真技术和仿真平台的需求，从规划与设计、投产、运行维护等不同阶段，阐述了油气管网仿真技术在智能管网建设中的应用场景，并从通用性、高效性、智能化等方面对油气管网仿真技术的发展进行了展望，以期更好地发挥油气管网仿真技术在智能管网建设中的作用。（图2，参42）     

大型天然气管网可靠性评价方法研究进展

天然气管网是连接资源与市场的纽带,确保天然气管网安全运行与平稳供气是油气储运界的重要课题。当前,对天然气管网运行与供气可靠性的研究尚处于起步阶段,经典可靠性理论不能满足现实需要。论述了经典可靠性理论在天然气管网单元可靠性评价的适用性与在管网系统运行及其供气可靠性评价方面的局限,指出了天然气管网可靠性研究的关键问题,分析了国内外在该领域的研究现状和发展方向,总结了相近领域可供借鉴的研究成果。目前,评价天然气管网可靠性需要解决的主要问题包括:构造全方位、多维度的评价指标体系;整合现有理论与方法,将工程方法与经典理论相统一,建立完善的单元与系统可靠性评价方法;针对天然气管网的运行特点和用户需求构造基于可靠性的优化模型等。     

我国天然气管网系统可靠性评价技术现状

为了保障天然气管网系统的运行安全,可以采用可靠性方法从系统层面定量评价与分析天然气管网的物理安全水平及整体供气水平,然而,我国在此方面的研究尚处于起步阶段。总结了我国天然气管网系统可靠性评价技术研究现状,从生产安全和供气安全两方面阐述了管网系统常用可靠性指标的概念和算法,分别探讨了长输管道和站场两个系统单元及整个管网系统的结构可靠度评估方法,以及系统供应可靠度和目标可靠度的确定方法,指出了管网系统可靠性评价技术的重要作用及发展方向。     

中国西南天然气战略储备中心建设的思路与途径

为加快中国天然气战略储备建设,有必要率先布局区域性战略储备中心。在分析川渝地区战略储备需求、储备资源及区位优势等基础上,提出了中国西南天然气战略储备中心的建设思路,设计了基于天然气全产业链视觉的储备中心系统架构,并从储备设施布局、动力机制、技术政策保障等方面提出推进建设的主要途径。研究结果表明:川渝地区是建设区域性天然气战略储备中心的首选;基于全产业链视觉的区域性战略储备中心系统架构具有顶层设计的功能,是储备中心建设与运营的指导框架;加快打造中国西南天然气战略储备中心,应该从川渝地区天然气储备整体规划布局、市场化机制推动、健全管网体系及争取政策支持等方面积极推进。     

全球油气管道建设现状及发展趋势

全球油气资源产量继续保持稳定增长,海上油气田、页岩气和油砂等非常规油气资源产量迅速增长,各地区油气资源产消形势不断变化,促进油气输送通道与区域配送管网的快速发展。通过分析全球油气资源产消和贸易情况,总结全球在役油气管道现状和新建管道建设情况,并探讨了油气管道建设发展趋势。未来油气管道建设将继续向拓展能源进出口通道、完善油气资源配送管网、优化输送网络的方向发展,天然气管网建设、海底管道和跨国管道将会是未来全球油气管道建设的重点方向。     

“双碳”愿景下管网多介质灵活输运与智能化高效利用发展战略思考

“双碳”战略下，管道作为能源领域和现代运输体系重要基础设施，需加快适应“能源生产低碳转型、能源传输格局重塑、能源消费灵活多样”的发展新要求，统筹解决安全高效、绿色智能、价值提升的协同问题。通过分析国家和行业发展需求，回溯了油气储运多年来取得的丰硕技术成果，借力管网改革和储运技术积淀优势，分析了未来发展多介质灵活输运和智能化高效利用的战略需求和建设目标，提出了加快推进“油气+新能源”和“储运+数智化”融合创新步伐以及储运技术重心由“钢制管道+流体力学”向“智慧管网+系统工程”演进扩展的探索性思考。深入剖析了原油管道超弹性改性输送、天然气管道减阻增输、管网仿真优化与智能控制、管体微小缺陷检测评价、纯氢/掺氢管道输运、超临界/密相二氧化碳管输、管网智能化与能源互联等关键技术发展新需求，从构建国家能源管道数据平台、完善新能源管输体系顶层设计、发挥企业科技创新主体作用、面向基础-前沿-应用全链条深化创新、打造中国管道战略科技力量等多个方面进行了建设性思考，以期为新型能源体系下管网发展提供需求参考和技术支撑。（参27）     

基于回归分析法的离心式压缩机性能模型

建立准确的压缩机性能曲线模型,是天然气长输管网优化运行的关键。受风机定律启发,分析了风机中流量、转速以及多变能量头的关系,将其应用于天然气长输管道压气站场的离心式压缩机,建立了压缩机特性曲线模型。假设一种线性化的压缩机特性曲线关系,采用偏最小二乘法对该特性曲线关系进行回归分析,得出压缩机特性曲线回归模型,并利用多年积累的现场数据将其应用于压气站工艺气流量虚拟测量。研究结果表明:该模型计算准确度较高,工艺气虚拟测量结果误差较小,能够较好地反映离心式压缩机组实际运行特性,为管网优化运行及实时掌握机组运行情况提供了技术保障。     

我国车用天然气业务发展现状与展望

汽车尾气污染和化石能源的不断消耗,迫切要求人类寻找新能源替代传统车用燃料,天然气作为车用燃料应运而生.对国内外车用天然气业务现状进行了梳理和论述,对我国车用天然气业务所面临的形势和竞争势态进行了分析,指出:我国车用天然气需求潜力巨大,LNG汽车将成为天然气汽车发展的亮点,油气合建站将成为建站的新模式.与此同时,车用天然气业务还应在建立健全相关法规、提高安全生产意识、重视重要设备国产化以及保障供应避免气荒等方面继续努力.     

混氢天然气管道输送技术研究进展

氢能是公认的清洁能源,将氢气掺入天然气管道进行输送,是大规模输送氢气的有效途径。氢气的物性与天然气差异大,天然气中掺入氢气后天然气气质会发生改变。综述了世界各国在天然气管输系统混氢输送过程中混氢天然气的互换性、天然气管道混氢工艺系统适应性、管道设备安全性等研究进展。结合中国输气管网的实际情况,建议:(1)研究不同地区、不同类型燃具对混氢天然气燃气互换性的要求,评估混氢天然气对民用、工业用户等终端用户的潜在影响;(2)分析不同输量、季节、混氢量下管道运行参数,并探讨不同型号压缩机工况点变化规律及燃气轮机的适应性;(3)考虑含氢量、氢气-甲烷分层流等因素,改进气体组分在线/离线色谱分析系统;(4)结合CFD模拟及实验等方法,开展计量设备修正研究;(5)揭示混氢天然气泄漏扩散特性规律,针对不同泄漏场景优化燃气泄漏检测设备空间布置及安装方式,完善应急预案;(6)开展高钢级管道混氢输送适应性分析,保障管道本体安全。     

混氢天然气在终端管网中应用的研究进展

氢能是碳中和目标下新能源重要发展方向之一。中国对于天然气长输管道混氢输送的适应性研究较多，但在终端管网中应用尚缺乏全面系统的分析。调研了国内外混氢天然气在终端应用的互换性、设备材料适配性、安全性等方面的研究现状，结果表明：混氢天然气对民用燃具、终端管道材料有较好的适配性，但面向终端用户使用还需要在互换性、介质分层、泄漏检测、加臭、计量等方面进一步开展研究。根据终端管网特点及供气需求，提出相关建议：(1)结合具体天然气组分、燃具工况，对混氢天然气进行互换性分析；(2)提高输送压力，消除高层建筑物立管附加压力的影响，并开展极限工况下介质分层研究；(3)对连接件密封性能进行全面分析，结合氢气泄漏扩散特性，优化泄漏检测设备及加臭剂的布置；(4)亟待建立终端混氢天然气计量标准体系；(5)加快终端管网氢气分离装置及技术的适应性调整。研究结果可为混氢天然气在终端管网中的应用及氢能产业链的发展提供参考。（参70）     

碳中和背景下“十四·五”时期燃气行业发展趋势

随着天然气利用规模不断扩大,中国燃气行业发展迅猛,输配系统日益完善、燃气普及率稳步提升,但也出现了行业格局碎片化、经营管理水平良莠不齐、配气成本管控难以全面落地等难题。在碳中和背景下,燃气行业面临着可再生能源替代的机遇和挑战。通过梳理中国燃气行业发展概况,并结合碳中和背景下天然气产业整体发展趋势,分析了燃气行业发展环境及前景,提出了碳中和背景下燃气行业“十四·五”时期在管理提升、产业拓展、低碳转型等方面的对策及建议：(1)全面推行完整性管理,切实提升安全管控水平;(2)顺应能源结构转型趋势,加快综合能源转型步伐;(3)充分发挥数据效力,加速构建智慧燃气企业;(4)因地制宜引导行业规模化整合,奠定均衡化服务与成本管控的基础;(5)借鉴油气管网独立运营的成功经验,逐步推进燃气行业配售分离;(6)积极把握天然气产业链的投资机遇,实现协同发展。该研究成果可为燃气行业“十四·五”时期的大力发展及低碳转型提供参考。（图3,表1,参22）     

大型天然气管网运行方案多目标决策优化

基于多目标决策优化技术理论,开展了天然气管网运行优化研究。确定了大型天然气管网运行方案多目标决策优化系统的架构,指出了建立综合评价指标体系的基本原则和具体步骤,提出了对模拟运行方案进行评价的标准模式,明确了采用兼容度法对评价方法进行再评价。以"西气东输-陕京一、二线-冀宁线"天然气管网为例,构造了5套管网运行方案,运用大型天然气管网运行方案多目标决策优化技术对运行方案进行优选,初步验证了该技术思路和方法的科学性、可行性,其中:模糊综合评价法最适合所建立的天然气管网运行优化方案评价体系。     

天然气管网可靠性评价方法研究现状

随着我国管道事业的蓬勃发展,以及清洁能源的不断推广,天然气的需求量及供气要求进一步提高,天然气管网的可靠性显得尤为重要。分析了现有管道完整性管理与管道可靠性的关系,总结了部分国家天然气管网可靠性评价的发展概况,对比了部分具有明确代表性的天然气长输管道可靠性设计方法及标准规范,评述了我国天然气管网可靠性评价的发展历程。结合当前主流天然气管网可靠性评价方法与原理,初步探讨了当前可用的天然气管网可靠性评价方法的可行性与难点,为深入开展天然气管网可靠性评价方法的理论研究和实践应用提供了参考。     

天然气管网运行最优化探讨

随着天然气管网规模不断增大以及运行条件日益复杂,对管网集中调控提出了更高的要求,仅凭调度员经验难以全面应对管网运行问题,亟需高效的优化工具辅助制订运行方案,调整日常工况。将最优化技术应用于天然气管网运行中,分别以管道水力热力计算校核、压气站负荷分配、单条输气管道运行方案、复杂输气管网运行方案为优化对象,建立了相应的最优化模型,并提出了求解方法。最优化技术是解决天然气管网生产实际问题的有效方法,但仍需突破精准优化模型建立、优化模型高效求解以及优化结果分析利用等技术瓶颈。最后,展望了最优化技术在非稳态优化、控制系统优化以及全生命周期优化方面的应用前景。     

电力灵活性需求视角下中国气电产业的发展空间

【目的】随着中国加快建设新型能源体系,天然气发电对未来天然气产业及电力系统的支撑作用凸显,但天然气发电的未来发展空间仍缺乏行业共识。合理评估天然气发电的发展空间,将有利于中国新型电力系统建设,以及天然气发电政策的制定。【方法】在分析天然气发电、煤电灵活性改造、抽水蓄能、新型储能、智能电网等不同灵活性调峰措施优劣势的基础上,明确了天然气发电产业未来主要作为电源侧灵活性资源、承担调峰作用这一发展定位。综合利用特尔菲法、学习曲线法等定性、定量方法,分情景预测中国可再生能源发电装机规模,得出对电力灵活性资源的总体需求,进一步研判煤电灵活性改造、抽水蓄能、新型储能等技术未来能够提供的灵活调峰能力,最终计算中国天然气发电装机未来需求空间。【结果】预测结果显示,2030年、2040年、2060年中国电力系统需要电力灵活性资源分别为14×10⁸ kW、27×10⁸～28×10⁸ kW、37×10⁸～40×10⁸ kW,天然气发电作为电力灵活性资源之一,其需求空间将逐步扩大,2025年、2030...     

欧盟天然气保供策略对中国天然气供应安全的启示

当前中国天然气供应存在供应结构不平衡、供需矛盾加剧、储气设施不足、运输和配送网络不完善等问题，严重威胁天然气供应安全。欧盟国家与中国在天然气行业体制方面有很多相似的特征，其保供策略对保障中国天然气供应安全具有重要借鉴和启示价值。为此，在分析欧盟国家应对天然气供应危机时所采取的提高天然气供应源多元化程度、加强天然气储备与管网基础设施建设、加大可替代能源投入、健全天然气供应安全法规建设等策略基础上，从提高天然气多元化供应水平、加强天然气管网基础设施建设、建立统一天然气调度平台、加快相关法规制度建设等方面提出保障中国天然气供应安全的建议，以期提升中国天然气供应保障能力。（图1，表1，参37）     

全球油气管道发展现状及未来趋势

目前全球经济整体增速放缓,油气行业发展受供需失衡及国际政治经济博弈影响,油价大幅下落,行业发展步入低谷,高成本油气勘探开发项目投资逐步减少。通过分析能源结构发展趋势及区域能源发展战略,总结全球在役油气管道运行现状和新建管道建设情况,关注重点管道的建设动态,从而全面把握全新国际油气行业发展形势下全球油气管道发展现状及趋势。结果表明:未来油气管道建设将呈现出拓展能源进出口通道,减少高成本风险投资,管道建设投资整体下降以及天然气管道建设保持稳定增长的发展态势。据此,深入探讨了全球油气管道建设情况及未来的发展趋势对中国油气管道发展的影响。     

陕京天然气管网系统的节能措施

为降低天然气物流能耗,以陕京天然气管网系统为例,针对天然气储运体系展开分析,根据天然气运输管道、压气站、分输站和储气库运行特征和能耗情况,运用能源流动热平衡、能量梯阶利用和热力学值等分析方法,结合生产中电力和天然气能耗情况,进行不同角度的节能措施研究。指出可通过余热利用,差压发电和储气库改造等进行节能,并分析了各种节能措施的可行性：天然气管网中燃气压缩机组尾气温度较高,该部分余热具有较强的回收利用潜力和价值;以管网分输站差压能为基础,进行压差、焓值和内能计算,并通过炯值分析原理进行换算,所得结果表明其具有较高的能源利用价值;结合相关地质条件,指出可采用燃气机组尾气,惰性气体或CO2替代天然气作为储气库垫底气,该措施可削减50％以上生产用能。该研究结果可为天然气物流企业改进生产工艺,降低能耗提供参考。