输气管道调峰与仿真讲述.ppt

输气管道供气调峰与动态模拟 吴长春 中国石油大学（北京） 1、供气调峰问题概述 2、输气管道非稳态工况产生的原因 3、输气管道非稳态工况物理过程分析 4、输气管道动态模拟的数学模型 5、慢瞬变流问题的隐式中心差分法 6、快瞬变流问题的显式特征差分法 7、输气管道仿真软件简介 抓吉 霍尔果斯 瑞丽 吐鲁番 红柳 中卫 韶关 永清 轮南 大连LNG 唐山LNG 江苏LNG 深圳LNG 南部 贵阳 南宁 泰安 中卫-贵阳 西二线东段 中缅管道 涩宁兰管道 平顶山 樟树 湘潭 龙岩 上海 格尔木 兰州 沈阳 拉萨 银川 敦煌 沈阳-哈尔滨 大庆 大连-沈阳 喀纳斯达坂 西二线西段 揭阳 忠武线 陕京四线 陕京一二线 图 例 已建管线 “十二五”新建管线 在建LNG接收站 “十二五” 新建LNG接收站 西四线 喀纳斯达坂-哈密-靖边 厦门 温州 金华 福州 吉安 台北 东莞 秦皇岛-沈阳 陕京三线 西三线 霍尔果斯-福州 套州 连云港 山东管网 南昌 中石油的天然气管网布局 唐山LNG外输管道 江苏LNG外输管道 深圳LNG外输管道 哈尔滨 长春 西一线 靖边 榆林 西五线 伊宁-鄯善段 1.1 基本概念 调峰（peak-shaving）天然气用户的用气流量一般随 时间变化，而管道输气流量通常比较稳定。为此需要 采取措施解决均衡供气与不均衡用气的矛盾，这些措 施称为调峰措施，而实施调峰措施的过程称为调峰。 调峰是输气管道设计与运行管理过程中需要重点考虑 的问题。 调峰周期: 指调峰问题针对的时间段，可以是一年、 一个季度、一个月、一周或一天，也可以是某特定 时间段（如采暖期/季）。 1、供气调峰问题概述 2003年北京市高峰周用气流量与管道输气能力的差额 1.2 调峰的类型 按周期划分： 中长期调峰（季节性调峰）:调峰周期?1个月 短期调峰：调峰周期＜1个月 月调峰、日调峰、周调峰、小时调峰…（2种理解） 调峰周期越长，调峰的难度和代价越大。 注意：不同调峰周期可重叠。某个时间段可能既属于一个中长期调峰周期，又属于一个短期调峰周期。 调峰分类的参考依据 Flanigan Orin: Underground Gas Storage Facilities Design and Implementation Peaking: Facilities that require less than 30 days to empty at the rated deliverability. Mid-range: Facilities that require 31 to 80 days to empty the working gas at the rated deliverability. Base load: Facilities that require more than 80 days to empty the working gas at the rated deliverability. 按调峰周期内供需平衡程度划分： 总量平衡型： 总供气能力=总需求气量 总量欠平衡型：总供气能力?总需求气量 总量超平衡型：总供气能力?总需求气量 注意：由于很难准确预测用气量，因而总量 平衡型调峰问题往往只具有理论意义。 1.3 调峰措施 供气方（supplier）：调整气源供应量、调整输气管道 运行方案、管道末段储气、储气罐或高压储气管束、 地下储气库、调峰型LNG厂、LNG/CNG/LPG辅助气源… 用气方（user）：选择一些可切换燃料的大型企业 （如电厂）作为缓冲/可中断用户interruptible user)、 要求居民用户配置备用加热装置（如电加热装置） … 短期调峰措施 输气管道末段储气：最有效、最方便、最经济。 储气罐：经济性差，新建天然气供气系统基本上不采用。 地下高压管束。 地下储气库 各类LNG/CNG/LPG设施 中长期调峰措施 地下储气库 各类LNG设施 LPG设施 (掺混空气) 1.4 管道末段储气 末段：从管道最末一个压气站到管道终点的管段。如果 一条输气管道只在其起点设有一个压气站，或者全线没 有压气站，则应该将整条管线看成末段。 最佳短期调峰手段：这种措施一般只能适应用气流量在 短时间内（如一昼夜）周期性波动。如果在设计输气管 道时对末段储气能力有所要求，则在布压气站之前必须 先进行末段设计，包括确定末段的长度、管径与壁厚。 基本原理：利用末段中气体压力的变化及气体的压缩性 改变其中的气体充装量。 气体充装量（Line pack）：某时刻一个输气管段实际 容纳的气体数量，也叫管存（量）。 最大气体充装量：对应管段的最高压力状态。 末段最小气体充装量：管道终