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城镇燃气多点多气源供气互换性和经济性
摘 要：以B市城镇燃气输配系统多点多气源供气模式为例，采用高华白数法和韦弗指数法验证B气源、C气源、D气源与初始A气源的互换性，探讨城镇燃气多点多气源供气经济性，提出建议。
关键词：多点多气源供气；输配系统；燃气互换性
参考文献示例：
袁亮，杨小伟. 城镇燃气多点多气源供气互换性和经济性［J］. 煤气与热力，2024，44（10）：B05-B07.
多气源接驳方案在城镇燃气需求侧产生的效益：一是，城镇燃气输配系统多点多气源接驳布局是城镇燃气市场发展的最优解。国内大部分城镇燃气从最初的单一气源发展到两点甚至多点多气源的供气模式。2022年全国城市燃气普及率达98.1%，随着天然气的普及，天然气市场需求将不断扩大，快速增长的天然气市场导致最初的单一气源已不再满足各类天然气用户的发展需求，天然气的市场缺口一定程度上制约了城镇燃气的发展，此阶段能够接驳第二气源或更多气源成为城镇燃气企业解决市场供应不足的最终途径。二是，目前大多数城镇燃气价格执行基准门站价格和市场形成价格［1］的双轨制政策，实现自主多点多气源接驳后，城镇燃气企业可选择优质的天然气资源，同时节省了经营成本，实现营销增收。三是，既有输配系统管径、供气压力等因素限制了市场的开发和管网的通达，解决该问题的最优途径是输配系统实现多点多气源供气。
多点多气源供气在城镇燃气需求侧发挥着重要作用，也存在一些问题：一是，多点多气源接驳后，各类气源的物性参数不尽相同，一般的城镇燃气用户在一定的范围内可接受，但一些特殊工业用户对热值比较敏感。二是，多点多气源供气增加了管网运维的协调性和复杂性。
B市城镇燃气已发展近20 a，城区范围内天然气管网长度约1 800 km。近些年，城镇燃气迎来了快速发展，随着天然气市场开发范围不断延伸，气源已由初期唯一接驳的A气源逐步发展到接驳B气源，后续接驳了C气源和D气源，形成了多点多气源的供气模式。燃气输配系统形成了高压A/B管网输气、中压和低压管网配气的布局，系统中包含4个气源的9个接驳点。
4个气源物性参数见表1。表1中数据使用的标准参比条件是101.325 kPa，15 ℃。依据GB/T 13611—2018《城镇燃气分类和基本特性》，气源的类别为12T。
目前行业内常用的判定方法主要有高华白数法、A.G.A（美国燃气协会）指数判定法、韦弗指数法、德尔布法和燃烧特性判定法［2］。结合现有基础资料及各种方法的优缺点，本文采用高华白数法和韦弗指数法验证B气源、C气源、D气源与A气源的互换性。
① 高华白数法验证气源互换性
依据GB/T 33440—2021《天然气互换性一般要求》第4.1条，天然气互换性指标要求如下。
a.高华白数变化范围为42.34~53.80 MJ/m3。
b.相对密度为0.55~0.70。
c.高华白数波动范围小于或等于5%。
以A气源作为B市城镇燃气基准气，通过计算验证各气源的互换性。高华白数法验证气源互换性计算结果见表2。
依据表2，分别从高华白数变化范围、相对密度、高华白数波动范围进行比对，B气源、C气源、D气源与A气源相比，满足天然气互换性指标要求，具备气源互换性。
② 韦弗指数法验证气源互换性
考虑到高华白数法的局限性，采用韦弗指数法［3］进一步验证。依据热负荷因素JH、引射因素JA、回火指数JF、脱火指数JL、CO生成指数JI、黄焰指数JY进行判定，这些指标均满足要求时，才可以确定气源具有互换性。天然气互换性判定指标见表3。韦弗指数法验证气源互换性计算结果见表4。
将表4数据依据表3进行判定，可以看出B气源、C气源、D气源与A气源相比，满足天然气互换性判定指标要求，具备气源互换性。
综上，采用高华白数法和韦弗指数法验证后，B气源、C气源、D气源均具备气源互换性。
早在2017年6月，国家发改委、国家能源局等出台了《加快推进天然气利用的意见》［4］，明确“建立用户自主选择资源和供气路径的机制”。城镇燃气多点多气源供气模式一方面对城镇供气的安全性和稳定性起到积极的促进作用，另一方面多点多气源模式也是城镇燃气企业议价的前置条件。只有具备了多点多气源的接驳条件，才能在精准预估城镇实际用气需求的前提下锚定多个资源方进行议价，加强优质资源的获取能力，改变传统气源供需的观念，实现自主选择。
城镇燃气用气最突出的特点是季节性用气不均匀，尤其是冬、夏两季峰谷差异大。城镇燃气企业在面对上游多点多气源局面时，一方面具备了更多气源自主选择的权利，另一方面也面临更高的运行和策划要求。主要体现在以下几个方面：一是受季节影响，峰谷差需求，城镇燃气企业要尽早开展辖区范围需求负荷预测及用气特性的研究工作，可有效规避高峰用气时段非管制气的需求成本。二是多气源供应条件下，综合考虑各气源方的气价与供应能力，在满足城镇燃气保供和控制成本最低的目标下，科学配置最优化的多气源采购方案，降低采购成本。三是以准确预测城镇各个区域或大用户用气需求为基础，依托精准的实际用气统计数据来指导气源的申报和年度合同的签订工作，最大程度实现资源优化配置和配气路径合理选择，实现用优质的资源、便捷的路径为用户提供供气服务，进而实现营销增收。
随着近年来长输天然气管网建设不断完善，各地区城镇燃气也逐步引入了新气源。我国目前天然气行业广泛实施的体积计量法虽然较为成熟，但由于天然气管网涉及气源种类繁多，且不同类型的天然气组成各不相同，热值相差较大，无法适应多点多气源供气。相对于体积计量，能量计量更能充分体现天然气作为燃料的价值，也是降低天然气供销差率的有效手段。
① 随着城镇燃气气源市场化进程的推进，城镇燃气企业自主选择资源和供气路径将逐步成为主流发展趋势，但由于各类气源物性参数不尽相同，在接驳新气源时一方面应高度关注天然气品质，另一方面应重点研判新气源与既有气源的互换性。
② 城镇燃气企业在开发市场期间，对于燃气电厂或特殊精密工业用户，应认真细致地调研该类用户对于气质的特殊需求，以保障供气安全。
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