我国天然气调峰现状及应对策略.pdf
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1、第43 卷第8 期2023年8 月燃气输配与储运煤气与热力GAS&HEATVol.43 No.8Aug.2023我国天然气调峰现状及应对策略李孟锦12,万嗣泽12,焦文玲12(1.哈尔滨工业大学建筑学院,黑龙江哈尔滨15 0 0 0 6;2.寒地城乡人居环境科学与技术工业和信息化部重点实验室,黑龙江哈尔滨15 0 0 0 6)摘要:阐述我国面临挑战的3 种调峰需求(供暖季节调峰需求、应急事故调峰需求、战略储备需求),对天然气调峰中问题进行分析探讨,提出应对策略及建议。关键词:天然气;调峰;用户侧;储气设施中图分类号:TU996.61概述随着国家清洁供暖和“双碳”目标提出,天然气作为安全高效的优
2、质清洁能源得以快速发展。由于我国天然气资源的空间分布不均及供需不对等,为保证天然气安全可靠供应,大力推进天然气储备能力建设,促进储气能力快速提升,是国家刻不容缓的首要任务。特别是城市天然气的季节调峰、应急调峰和战略调峰,关系到国家的能源安全和能源战略发展,具有十分重要的作用。2天然气调峰需求城市天然气用气量受到不同因素的影响而表现出不同的规律性,从而产生不同的调峰需求。时调峰、日调峰普遍存在但量级较小,基本可凭借现有调峰手段移峰填谷。目前我国调峰挑战主要在以下3方面。2.1住供暖季节调峰需求在“双碳”目标下,天然气清洁低碳的特性加快推进了以气代煤、以气代油的进程 。供暖期北方地区存在大量的天然
3、气供暖用户,且随着大型燃气电厂、燃气锅炉房、燃气供暖热水炉供暖等需求增多,冬季天然气用量迅猛增长。以北京市为例,供暖期用气量占年用气量的比例达7 6%左右 2 ;南方供文献标志码:A暖用气需求没有北方强烈,但为了追求热舒适性而使用燃气供暖热水炉和燃气地面辐射供暖的比例也在稳步增长。供暖与季节调峰叠加,使调峰难度更大,且增加了调峰成本。目前绿色清洁能源如风能、水能、生物质能等技术水平不成熟,无法安全稳定运行,且分布不均,经济性不足,无法与能源需求无缝对接,因此预计未来天然气在能源消费中占比会更高,所带来的调峰问题会日趋严重。2.2 应应急事故调峰需求我国天然气消费量庞大,当因设备故障、管网损坏或
4、其他因素导致无法正常供气时,造成的影响范围大,后果很严重。应急事故调峰可以在一定程度上减少下游用户损失,保证安全平稳度过事故期。我国在应急事故调峰方面存在着较大的缺陷。我国当前只有应急事故调峰方面的一些指导意见,而缺少类似美国的15 U.S.C.717天然气法(Nat-ural Gas Act of 1938)和15 U.S.C.60天然气政策法(Natural Gas Policy Act of 1978)3 等切实的法律来监督天然气系统的建设和运行管理。目前我国仅有部分城市有相关调峰措施,且建设规模与国外相比仍差距明显。上海作为我国最大的经济中心城文章编号:10 0 0-4416(2 0
5、2 3)0 8-0 B01-04第一作者简介:李孟锦,女,硕士生,研究方向为城市燃气供应保障技术。通信作者简介:焦文玲,女,教授,博士,主要从事城市燃气供应及综合能源智能技术研究。收稿日期:2 0 2 3-0 2-0 1;修回日期:2 0 2 3-0 4-15 B 01 第43 卷第8 期市,应急事故调峰能力国内领先。2 0 世纪末期着手建设的五号沟LNG事故储备站,储存总量约5.4104t液化天然气 4。当发生应急事故时,上海市应急储备量大约可满足10 d用气需求;同时洋山LNG接收站也具有3 0 0 10 4t/a的接收能力。上述措施均为上海安全稳定供气提供必要保证。美国仅LNG储备量就可
6、满足全国2 8 h应急所需,日本立法明确国家可承担3 0 d的应急储备,与美国、日本相比,我国应急储备仍有较大提升空间。2.3战略储备需求近年来国际贸易争端频发,我国天然气稳定安全供应受到威胁。为了保障我国能源安全,维持供气稳定,我国对内实行天然气战略储备的能源战略 5-6 ,通过大量储备应对动荡局势下的能源紧缺。国外对战略储备十分重视。截至2 0 2 0 年底,美国有3 8 8 座地下储气库,战略储备占比约为年天然气消费量的12%。欧盟早在2 0 世纪中期就要求将进口气量的10%作为储备气量 7 。目前欧盟已先后建成10 8 座不同种类储气库,总工作气量达到7 8 510m,相当于45 d的
7、消费量,且还建有多座 LNG接收站,来满足其余调峰需求。我国当前储气库总调峰能力低于世界平均水平,未达到之前国家发改委所提天然气销售方应建设与销售量配套10%的调峰能力的要求。在2 0 2 0年冬季用气高峰期,出现5 0 0 10 4m以上的调峰缺口。为保障能源安全,国际燃气联盟认为,当国家对外部能源依存度超过3 0%时,储气库工作气量要占全年消费量的12%以上 8 ,但我国截至2 0 2 1年底,已完成建设的储气库有效工作气量仅占当年天然气消费量的4.4%9,和国家要求的目标10%以及国际平均水平12%15%相去甚远。3存在问题分析综上所述,目前我国天然气供应受季节因素影响,峰谷差距急速增加
8、,供暖季节调峰在调峰总需求中占比较大;同时我国应急事故调峰能力严重不足,在战略储备方面,我国有效储备量低于国际平均水平。存在的问题主要有以下4方面。3.1相关法律法规及保障措施不完善美国在储气库规划建设初期,同时进行了与之匹配的经济评价、能源利用、安全环保等方面法律法规体系的建设。15 U.S.C.717天然气法(NaturalGas Act of 1938)、15 U.S.C.6 0 天然气政策法煤气与热力(Na t u r a lG a s Po lic y A c t o f 197 8)等既激励了各类资本投人储气调峰设施建设,又防止行业垄断,促进了市场竞争。英国也出台了一系列法规和标准
9、以维护现有储气设施的运行。例如针对储气运输系统安全性进行评估的BSEN14161-2003石油和天然气工业一管道输送系统(Petroleumandnaturalgas in-dustries-Pipeline transportation systems),用来预防因储气事故造成危害的理事会指令9 6/8 2/EC重大事故危害控制(Control of Major AccidentHaz-ards)。与国外相比,我国关于天然气调峰储备方面的法律法规就相对匮乏,缺少针对天然气产业、天然气储备的专门立法。目前存在的一些涉及储气调峰的规定,多为各个部委颁布,内容分散未形成体系。且由于行政规章的立法层
10、级较低,法律效力不足,其制定过程也缺少严格的程序规范,会造成调节力度不够、政策落实效果不佳等问题 10 国外在储气库建设方面采取不少激励措施保证投资方有足够的利润空间,我国则缺少类似的储气调峰激励制度,导致企业对于建设天然气储气设施的积极性不足,同样不利于国家天然气储备能力的提升。3.2峰谷差距持续拉大,季节调峰压力增加近年来受到碳达峰、碳中和背景下煤改气政策及大气污染治理强制推动,加上部分地区的能耗总量和强度双控政策影响,全年天然气消费量保持较高水平同时仍有上升趋势,天然气的日消费峰谷差、月消费峰谷差更加明显。其中,气温对天然气消费量的影响居于首位。气温因素可控性低,不确定性大,突如其来的极
11、寒天气可能给管网运行造成极大压力。目前虽然一些绿色新能源在一定程度上降低了含碳能源使用,但能源总量远远不足,完全无法满足我国庞大的能源需求,且应用技术尚在发展,仍不完善,受到外部限制因素较多 ,经济性、实用性、普适性都有待验证。因此未来一段时间内,对于燃气能源的依赖只会增加。用户基数持续增长、政策方面的推动、不可控影响因素及储气量的严重不足都加剧了调峰的压力。3.3管网架构不完善,安全风险高近期国内外突发事件频发,而全国性天然气管网架构仍不完善,安全风险高。如果因自然灾害或人为破坏导致任何一条跨国或跨境长输管道供气中 B 断,仅靠我国现有调峰储气设施远无法满足需求,会造成大范围、长时间的供气中
12、断。过于依赖进口能源在国际局势不稳定的当下,严重威胁我国能源供给稳定安全。例如2 0 2 2 年发生的北溪管道被破坏事件 12 ,严重威胁到德国能源供应的稳定性。而近段时间俄美欧三方之间的博奔关系,也使欧洲等高度依赖天然气进口的地区能源供应受制,无法平稳维持生产生活。我国目前使用的LNG调峰方式也受到国际LNG市场供应能力限制,当国际形势对我国不利时,我国能源供给必将受到重重阻碍。3.4?地质条件不利,空间分布不均我国的地质结构复杂多变导致储气库建设、快速达容达产难度大。我国天然气消费市场可以按经济状况、人口发展等因素综合划分为8 个地区,其中对储气库需求最强烈的地区为东北地区、长三角地区、环
13、渤海地区,最低需求为6 3 10 8 2 10 m,但当地供气远无法满足需求。截至2 0 2 1年底,我国建成地下储气库2 8 座,主要分布在有油气田的中西、西北、西南等地区,形成工作气量2 6 110 8mm13),,而这些地区的天然气消费量仅占总消费量的28%,产气量却占市场需求的8 5%14。由此可以看出,我国储气库供需分离,且高端天然气消费区地质条件复杂、勘探程度低,选择建库目标难度大,造成储气库地域分布不均衡,增加了调峰难度。4应对策略及建议4.1完善配套法律体系,推出支持政策从我国目前已有的法律法规来看,考虑天然气调峰特殊性的法律法规较为缺失,且分散交错,不成体系,无法对我国的调峰
14、发展起到规范指导作用。参考国外在调峰方面的相关法律,可在如下方面作出补充优化。应加强在调峰建设以及运营过程中的监管,建立专门的监管体系部门,将行业管理权力集中,能够行使国家层面的监管义务,来维持调峰建设与运营的市场化,防止垄断发生。同时制定一系列法律效力较强且更稳定具有针对性的法律法规来对整个调峰系统进行限制,使调峰建设有法可依。国家可推出对天然气储备的支持政策。包括调峰储备设施建设的财政支持、优惠贷款和税收减免政策,促进企业积极参与,拓宽思路,吸引更多投资。目前我国在这方面只有指导性的建议,而没有落实到实际行动上,缺少实际的补偿标准以及具李孟锦,等:我国天然气调峰现状及应对策略体可行的方案。
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