LNG接收站罐容與季調(diào)峰計算

LNG接收站罐容與季調(diào)峰計算摘要：本文介紹了季調(diào)峰的概念及常規(guī)的季調(diào)峰是怎樣的原理和解決的方式。由于LNG產(chǎn)業(yè)鏈的特殊性，要考慮LNG運輸以及接收站的接卸能力，LNG接收站曜容就成為設計中最關鍵的參數(shù)之一，從經(jīng)濟合理的角度考慮，LNG接收站必須承擔市場用氣的季調(diào)峰。廣東LNG、福建LNG、上海LNG接收站是由SOFREGAZ 設計的，本文分析SZ設計和TGE設計，兩種方法對曜容的計算原則及存在的差異。同時分析曜容計算與市場用氣的關系，可以得出結論，SZ設計的曜容的計算與市場的用氣曲線不存在相關性，上海是SZ在國內(nèi)設計的最后一個LNG項目，因此雖然其曜容的計算引入了安全系數(shù)，增大了曜容的計算結果，但仍然與市場用氣曲線，特別是季調(diào)峰沒有聯(lián)系，因此針對國內(nèi)的調(diào)峰接收站的設計，SOFREGAZ 的計算公式有待斟酌。浙江LNG接收站一期設計規(guī)模為300萬噸/年，二期為600萬噸/年。其接收站由TGE承擔FEED設計，本文同時介紹了TGE的曜容計算原則，分別以預測的浙江第一版市場數(shù)據(jù)和第二版市場數(shù)據(jù)為例，分析了此計算方法與市場用氣曲線的聯(lián)系，能較好解決調(diào)峰問題。但對浙江第二版市場數(shù)據(jù)，應用TGE的計算原則，計算所得曜容偏小，分析出其不合理性，并從新角度出發(fā)，對TGE的計算的原理進行改進，找出新的季調(diào)峰系數(shù)的確定方式，從而得出一個合理的計算結果。關鍵詞：LNG接收站、季調(diào)峰、曜容計算LNG接收站的季調(diào)峰在對城市及電廠供氣系統(tǒng)中，LNG的下游用戶主要為LNG調(diào)峰電廠和城市用戶。調(diào)峰電廠晝夜用氣變化較大，但總的來說小時用氣量變化不大，而城市用戶小時用氣量變化較大。因此總用氣量每時都在發(fā)生變化，而氣源供氣不可能完全按照用戶用氣量的變化而隨時間變化。為了保證按用戶需求不間斷地供氣，必須解決供氣與城市及電廠用氣的平衡問題。對于城市燃氣的小時及日不均勻變化，可以通過省管網(wǎng)及城市衛(wèi)星站，LPG調(diào)峰站等多種手段來解決，但是對于占用氣絕大部分比例的電廠來說，電廠小時，日調(diào)峰只能用大型儲氣庫調(diào)峰來解決。由于每日用氣差異的累積，在一年里累積的月不均勻性表現(xiàn)出在幾個月里是用氣的高峰期，在其他幾個月里是用氣的低谷期，常規(guī)下這種季節(jié)的峰谷是靠大型儲氣庫（如地下儲氣庫）來調(diào)節(jié)的。這種調(diào)峰方式常用于本國天然氣資源相對豐富并以陸上管網(wǎng)（道）供氣為主的地區(qū)或國家，例如北美、歐洲、前蘇聯(lián)等。地下儲氣庫是天然氣長輸管線供氣系統(tǒng)中不可缺少的部分，對解決季節(jié)用氣高峰或供氣系統(tǒng)發(fā)生事故時保證連續(xù)供氣有著重要作用。地下儲氣庫的類型主要有：含水層地下儲氣庫，鹽穴地下儲氣庫，枯竭油、氣田地下儲氣庫。經(jīng)濟分析資料表明，幾種儲存方式中，建設地下儲氣庫最經(jīng)濟、成本最低，可以用較少的投資來改善對用戶的供氣需要。針對國內(nèi)現(xiàn)在引進的幾個LNG項目，采用地下儲氣庫的方式由于受到地理條件的限制，在近期實現(xiàn)可能性比較渺茫，季節(jié)性調(diào)峰的任務就落在了LNG接收站的儲曜上。由于LNG產(chǎn)業(yè)鏈的特殊性，要考慮LNG運輸以及接收站的接卸能力，LNG接收站曜容就成為設計中最關鍵的參數(shù)之一。LNG接收站扮演著地下儲氣庫的角色，從經(jīng)濟合理的角度考慮，承擔季調(diào)峰任務是最為經(jīng)濟的。LNG碓容常規(guī)計算方法LNG接收站曜容的計算公式，有幾種型式，其中下面一種最為常見，Vs=[Vt+（nXQ）-（tXq）]/k其中：Vs——所需的最小曜容Vt——從LNG船所卸的最大容量（m3）n 最大不可作業(yè)天數(shù)（一般按5天計算）Q——接收站LNG最大輸出量（包括干線的輸出和槽車）t——卸船時間（一般可按14個小時）q——接收站LNG的最小輸出量k——曜容的安全系數(shù)由公式可以看出，此計算結果保證了接卸LNG船時所需的最大曜容，曜容的計算中與市場的用氣曲線及市場的總用氣量沒有任何關聯(lián)，沒有考慮市場用氣的調(diào)峰，所謂的最大和最小輸出量是基荷型接收站的最大、最小流量，其計算結果并不適用于LNG接收站調(diào)峰的設計。這種計算適用于歐洲LNG接收站的設計模式，即市場用氣的調(diào)峰是用地下儲氣庫來滿足的，LNG接收站并不承擔季調(diào)峰的任務，LNG接收站的輸出是比較均勻一致的，不存在調(diào)峰的問題。TGE罐容計算方法日本的接收站多是以承擔調(diào)峰任務為主的，在調(diào)峰問題研究上有成熟的經(jīng)驗。以東京瓦斯(TokyoGasEngineering)給浙江設計的LNG接收站為例，對曜容的計算進行分析。其計算公式為：V=V1+V2+V3+V4——接收站LNG儲曜曜容；m3——LNG船裝卸有效船容(145，000m3)；V2——備用量，考慮最大不可作業(yè)期間的備用量，一般按5天的平均備用量考慮(年需求量/365x5);m3V3—一季調(diào)峰存儲量m3；(V3二年需求量x季調(diào)峰系數(shù))，V4——呆滯存儲量，可按曜容的3%考慮；m3LNG密度可按0.448來考慮。由以上公式可以看出，對于一個LNG進口量和船運規(guī)模確定的LNG接收站，其曜容計算的關鍵在于V3-季調(diào)峰存儲量，即季調(diào)峰系數(shù)的確定。按年300萬噸LNG需求量設計，預測的第一版市場用氣曲線如下：表1第一版市場數(shù)據(jù)月不均勻系數(shù)餐sr旺騷e豎uffiiCMT-<T-H9CMoT-<6979OJ00oLQCQT-<ZT-<9T-<g6LQOCQT-<6寸O00寸008o6T-<oCMT-<皿2折OCM(折o-o^isr旺SB豎—SRi廁皿CMT-<CQt-H皿T-H寸6O皿oT-<9ZO皿666O皿00皿gT-<皿90000O皿LQ皿寸皿8皿CM皿1-(8T-<皿2010^用氣曲踐由上圖可知，最大波峰值為11月到次年1月的量為2.6%，最大波谷為4月份到6月份，其值為2.76%，我們先用原TGE的方法來確認季調(diào)峰系數(shù)，取大值即為2.76%。計算結果經(jīng)驗證表明，按此思路確定季調(diào)峰系數(shù)偏小，由此計算的曜容也偏小，不滿足調(diào)峰要求。現(xiàn)換個角度，改進一下TGE季調(diào)峰系數(shù)的確定方法，從為滿足季調(diào)峰供氣系統(tǒng)，需要儲存的氣量的常規(guī)思維入手，考慮到由于LNG是按月均勻供應的，我們把上表2中不均勻系數(shù)轉(zhuǎn)化成用氣量的百分比，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)如下：表3第二版市場數(shù)據(jù)用氣及儲氣量月分析（2010年）月份123456789101112月不均勻系數(shù)1.0470.8791.0190.8480.)130.9081.141.1350.9790.8671.0261.>39當月用氣量%8.737.338.497.077.617.579.59.468.167.238.5510.33當月供8.338.338.338.338.338.338.338.338.338.338.338.33

氣量%當月儲氣量%-0.41-0.161.260.720.76-1.17-1.130.171.1-0.22-2累計儲氣量％-0.40.60.441.72.423.182.010.881.052.151.93-0.07計算結果分析圖表如下:圖3利用第二版市場數(shù)據(jù)所得儲氣罐工作曲線: A/ 、，■、 心_/ \、丁'/ E \//r點 a 5_E T 8 9 10 11 技月份供氣系統(tǒng)的累計儲氣量為負值時，就意味著是必須預先儲存的量；正值是需要的存儲的量，我們不難理解，季調(diào)峰系數(shù)就是負的最大值與正的最大值的迭加，即為|-0.4%|+3.18%=3.58% 。計算結果與按TGE方法計算的結果2.76%有較大的出入。我們再按表1的市場數(shù)據(jù)來驗算一下上述改進計算方法，計算如下：表4第一版市場數(shù)據(jù)用氣及儲氣量月分析（2010年）月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月月不均勻系數(shù)1.31.0741.0370.7850.8650.881.051.1890.990.760.941.13當月用氣量10.838.958.646.547.217.338.759.918.256.337.839.42當月供氣量8.338.338.338.338.338.338.338.338.338.338.338.33當月儲氣量-2.5-0.62-0.311.791.121-0.42-1.580.0820.5-1.09累積儲氣量-2.5-3.12-3.43-1.64-0.520.480.06-1.52-1.440.561.06-0.03由表4可知，季調(diào)峰系數(shù)為1.06%+|-3.43%|=4.49% ，與TGE對第一版市場數(shù)據(jù)計算結果4.5%基本吻合。同樣用TGE的計算方法，為什么會有這樣的差異呢？我們先來分析一下TGE的計算，TGE的計算是選取最大的波峰和波谷的最大值，來確定季調(diào)峰系數(shù)，其意義就在高峰用氣期和低谷期取LNG儲曜液位最大的變化范圍。這樣對于波峰波谷相繼的情況是適用的，如在用氣波谷時，儲曜儲存一定量LNG，接著到供氣波峰時，儲曜可將原儲存的LNG外輸。但是當兩個波峰（波谷）之間只有一個較小的波谷（波峰），即波峰波谷界限不明顯時，LNG儲曜的液位在第一個供氣波峰期降低后，在緊接的供氣波谷期液位并沒有出現(xiàn)大幅的上漲，而在第二個波峰期儲曜的液位又開始大幅度降低，所以儲曜的容量應考慮兩次或兩次以上的這種波峰（波谷）對曜容計算產(chǎn)生的影響，如果單純考慮一個波峰或波谷，計算的結果肯定與實際結果有出入。對于曜容的計算，只是一個理論的分析過程，實際上曜容的確定還應考慮市場落實