上海市天然气高压主干管网调峰的动态模拟-研究

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1、同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。签名：M口5年≥月b日⑧第一章绪论1．1课题研究的背景长期发展缓慢的中国天然气工业即将进入迅速增长的阶段。扩大天然气作为替代能源的使用有助于解决空气污染问题，减少温室气体的排放。中国已经显露出大力发展天然气，用以替代煤和传统石油产品的

2、意图。中国有关规划部门提高天然气使用的主要出发点是其相对的环境效益。过去的五十年里，过分依赖煤炭使中国成了大气污染最严重的国家之一。由于环境污染对人类健康、农业产量和基础设施造成的影响，国家每年都要损失上百亿元人民币。发展天然气产业是减少环境破坏的～个重要步骤，也可以大大减轻温室气体的排放。长期以来上海的一次能源均以煤炭为主，煤炭的消耗量和消耗密度为全国城市之最。随着国民经济的进一步发展，上海城市能源消费量也将大幅度增长，届时应改变目前以煤炭为主的一次能源结构，否则将对城市造成难以承受的后果。上海市能源发展规划的目标是在本世纪初的几十年内控制煤炭年耗量在500

3、0万吨标煤以内，争取煤炭在全市～次能源中的比重到2010年下降到55％左右，2020年下降到45％～50％。扩大天然气的使用，以减少一次能源消费中的煤炭量。根据上海市城市总体规划和上海市天然气利用规划，到2010年上海天然气应用在全市一次能源消费中的比重将由目前的不到1％提高到10％～20％，估计到2020年将进一步提高到15％左右，届时上海市天然气应用在全市一次能源消费中的比重接近世界中等发达国家水平。鉴于环境保护、运输条件等综合因素，上海市将不再建造人工煤气厂。从人工煤气或液化石油气向天然气转换是世界城市燃气发展的趋势，也是上海城市燃气发展的方向。在上海城

4、市总体规划的指导下，结合《上海天然气主干网系统规划》的要求，上海近期以东海平湖天然气和“西气东输”天然气为主气源，结合中远期西湖凹陷天然气的开发和LNG接收站的建设，按照“统一规划、分步实施、以点布线、逐步成网”的原则，最终形成天然气主干管网系统，到2010年前形成东西5：31"，郊环、外环相辅相成，贯通南北的多气源供气网络，为上海国际大都市的安全、可靠供气提供切实保障。为此，在原有天然气管网基础上新建6．0Mpa、4．0MPa高压大I：3径输气管道232Km，1．6MPa高压输气管103Km，以及城市接收门站、⑧绪论高压调压站、阴极保护站等配套设施。1．2问

5、题的提出及其重点城市燃气一般用于以下四个方面。1)居民生活用气；2)商业用气，如行业、旅店、医院、学校、机关等：3)集中采暖用气；4)工业企业生产用气。其中前两项的用气量是随着每天生活时段的需求形成供气的峰谷，各月份之间的生活用气量虽略有不同，但差距不大，一般是冬季尤其是临近春节时的用气量较大。工业企业用气量主要是用作原料或燃料，其用气量一般比较均衡。集中采暖的用气量是最不均衡的，南北方不同地区不均衡性各异。由于以上原因，决定了城市燃气用户用气时间的不均匀性，而且差别很大。城市用户由于其自身特点，用气规律不均衡，这就要求供气方具有一定的调节能力，以保证城市用户

6、的用气需要。而气田的生产和长输管道的运输，要求均衡生产才能有效益，对气田及长输管道的调峰能力也有一定限制。天然气输送系统供气量和用气量的不均衡产生了调峰问题，对于以民用气为主的供气系统，这个问题更为严重。若输配气系统没有调峰设施，则系统必须按峰值要求进行设计。因气田在一定时期内的产气量是确定的，如果产量可以满足年输气量的需求，却不能满足高峰用气需求，则系统根本不可能按峰值要求进行设计。对于长输管道而言，在用气高峰时，管道满负荷运行，在用气低谷时，管道在低负荷下运行，从而增加了建设投资和运行成本。因此，配备合理的调峰设施，气田和长输管道都可按平均用气量进行设计。

7、以充分利用资源并节省大量投资。在城市天然气利用方案设计中，必然要考虑用户的储气调峰问题。燃气管网是一个输送和分配连续可压缩流体的大型网络。它是一个参数随时间不断变化的不稳定工况系统。随着技术的发展，输配系统变得越来越大，越来越复杂，从而给管网设计、改造、管理和自动控制造成困难。因此，有必要从理论上对不稳定下况下管网的T况做出详细的分析。⑧1．3论文的结构和思路本论文的组织结构如下：第二章主要介绍了燃气使用的不均匀性及影响燃气不均匀性的影响因素；第三章介绍了解决燃气不均匀性的主要措施，即燃气储气调峰的主要方法；第四章为燃气管网动态模拟的理论基础；第五章集中介绍上

8、海市天然气管网概况，上海市天然气气源及