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1、山东建筑大学,天然气发展面临的形形势与问题,田贯三,一、天然气的发展概况,1、城市能源天然气化发展背景与趋势2、21世纪我国天然气化发展进程3、城市燃气面临的形势和机遇4、我国发展天然气的优势5、液化天然气的发展6、压缩天然气的发展7、信息技术的发展与需求8、面临的问题,1、城市能源天然气化发展背景与趋势,（1）环境保护解决SO2、NOx排放产生的酸雨问题减少CO2的排放量，减轻温室效应减轻城镇烟尘排放量减轻燃煤产生的煤粉和煤渣对环境的污染,图1 酸雨沉降超临界分布图,酸雨问题,煤炭在我国能源消费中的比例高达70%以上（比世界平均水平高出52个百分点），造成的酸雨覆盖面积已扩大到100万平方公
2、里，每年直接经济损失数百亿元人民币,天然气是一种最清洁的矿物燃料，消耗同样数量的能源，产生CO2比,煤少41%（56%）比重油少28%比燃料油少24% 根据京都协议（Kyoto Protocol）的说法，如果到2010年燃气份额能提高2%，就可以减少CO2排放的四分之一。 中国大气中90SO2、85 CO2、 67NOx来自煤。,（2） 天然气作为城镇能源的优点,清洁：天然气造成的污染大体为石油的1/40，为煤炭的1/800。经济：按照相同热值计算，国际天然气价格仅为石油的7080%左右,热效率高,节约能源。方便：不管从储运还是从使用上来讲，管输天然气比石油都更为方便。用途广泛：天然气可广泛应
3、用于化工、发电、工业和城市商业、民用、汽车等各个方面。,（3）国际上天然气的发展趋势,从1992到2004年，天然气领域的投资以年均12%的速度增长，高于对石油开发投资的增幅。 据国际天然气联盟1997年10月的一项调查，1995年全世界的天然气消耗量约为20000亿立方米，到2030年，世界天然气的年消耗量几乎增加一倍，达到41000亿立方米。 国际各权威机构预测20102020年间天然气在能源结构中的比例将达到3540%，天然气将成为第一能源。,(4)我国能源的基本现状,1) 能源开采情况2003年：商品能源总量16.78亿吨标准煤，其中煤炭占67.1%，原油消费量2.67亿吨，进口量达到
4、9700万吨，占35%。2004年：商品能源总量18.45亿吨标准煤，增长15%，其中煤炭19.56亿吨，原油产量1.75亿吨，进口1.44亿吨，占总量的45.2%，天然气产量408亿m3。2004年：电力装机容量达到4.4亿千瓦，比2003年增长13%。,2) 存在问题（）能源供应总量不足，人均占有量很低,煤炭储量占世界储量量11，人均煤炭储量仅为世界平均量的42.5。 原油储量占世界储量的2.4，人均石油储量仅为世界平均量的17.1 。天然气储量占世界储量的1.2，人均天然气仅为世界平均量的13.2 。,我国对进口石油的依存度不断加大；对外的依存度2003年为35%，2004年为45.2%
5、石油领域的竞争已经大大超过了一般商业范畴,由此石油安全成为重大课题。 （）石油供应紧缺和能源安全问题突出2000年单位产值能耗比世界平均水平高2.5倍，比日本高8.7倍，比美国高2.5倍，比印度高认0.43倍单位产品能源电力钢铁等8个行业产品单位能源比国际先进水平高40,（）石油供应紧缺和能源安全问题突出,我国的能源消费中80是原煤直接燃烧,由此造成的环境污染问题，已经影响到国民经济的可持续发展和人民群众的身体健康。中国的烟尘和二氧化硫的排放量其中70和90是由燃煤产生的。从我国面前的煤炭生产和消费来看，均难以适应环境保护和可持续发展的要求，这是一个很大的矛盾。,（）能源发展与环境保护的矛盾更
6、加突出,（5）我国发展天然气的政策,我国发展城镇燃气的政策是：大力发展天然气，积极发展液化石油气，多种气源并举，节约能源。 已确定把开发利用天然气作为调整能源结构、改善大气环境的一项重要举措。,2、 21世纪我国天然气化发展进程,(1)、我国燃气的基本情况（近20年） 第一阶段：八十年代，以焦炉煤气、油制气、气化煤气和化肥厂释放气为主； 第二阶段：九十年代初期和中期，液化石油气飞速发展； 第三阶段：九十年代末期开始，天然气的利用和发展拉开序幕。,十年来我国城镇燃气发展概况,2004年全国城市燃气年供应总量为：,2004年我国天然气产量408亿m3,2005年全国城市燃气年供应总量为：,人工煤气
7、232亿立方米。天然气销售320亿立方米,天然气产量408亿m3 。液化石油气1200万吨。 城镇人口用气普及率达84.02%.,近年来石油、天然气产量,天然气探明可采资源量,世界天然气探明可采储量179.531012m3，储采比66.7。中国储量占世界1.2%，储采比54.66。但我国天然气勘探程度低，天然气储量仍保持较高增长速度。,（2）天然气的来源,1）常规天然气 能源机构预测：1761012m3 国际煤气联盟：2571012m32）煤层气 全世界平均：25m3/吨煤 共有：2331012m33）地质紧密结构中的天然气 地质紧密结构：渗透1% 美国：13.41012m3 全世界：1141
8、012m3,4）压力溶水天然气 162001012m35）天然气水化物 pp公司预测：90001012m3 200001012m3 我国的南海 700亿吨油当量，水化物相当于油当量的1/26）非生物产生的生成气,（3）我国天然气储量,陆地：川渝、陕甘宁、新疆、青海四大气区外，华北、内蒙也发现天然气近海：南海、渤海、东海等海域建成了一批重要的海上天然气生产基地据统计，19901998年间，我国新增天然气探明储量是1990年以前历年探明储量总和的1.7倍，而目前已探明的天然气储量仅占所有资源量的7%左右,我国常规天然气的储量约为55万亿立方米，其中陆地储量约为38万亿立方米。天然气产量年均增长率也
9、达4.9%，高于同期原油产量的增长速度。,世界探明可采天然气排名,世界天然气生产,天然气资源分布,国内陆上四大气区：塔里木气区鄂尔多斯气区柴达木气区四川气区,国内海上气田：渤海湾盆地东海盆地莺歌海盆地,中国天然气资源量55亿立方米需求量： 2005年天然气供应量500亿立方米/年 2010年天然气供应量1000亿立方米/年 2020年天然气供应量2000亿立方米/年,柴达木盆地2万亿,鄂尔多斯盆地10.7万亿,塔里木盆2.1万亿,四川盆地7.5万亿,松辽盆地1.9万亿,渤海湾盆地2.67万亿,东海盆地3.8万亿,莺歌盆地5万亿,全国天然气资源量为55万亿立方米东部：4.9亿占8.9%中西部：3
10、1.3亿占46.7%南方：3.2亿占5.8亿%海上：15.8亿占28.6%,国内天然气资源分布状况,（4）目前我国天然气年生产能力,2005年天然气生产能力达到500108m3/年。其中四川盆地是我国较大的已开发天然气产区，年产气76108m3。陕甘宁盆地中部气田是我国目前探明储量最大的气田，已开始进入生产阶段。海上天然气资源开发进展较快：南海已发现崖131、东方11等大型气田，已经或正在陆续投入生产开发；东海的天然气田正在开发建设；渤海的锦202凝析气田也已经全面开发。,国内天然气长长输管线,陕京一线：1997年建成，管径DN660,设计压力6.4兆帕，全长860公里，设计输气能力为年33亿
11、立方米陕京二线：2005年建成，管径DN1000,设计压力10兆帕，全长900公里，设计输气能力为年120亿立方米西气东输管线：2004年建成，全长4000公里，设计输气能力为年120亿立方米,2002年国内天然气管线分布,2020年国内天然气规划,陕京二线管线走向,（5）、 21世纪我国天然气化发展进程国家“西气东输”为重中之重的工程，其一期投资将达约1200亿元，初期年供气量120亿立方米。初步规划分三步实施天然气东输工程：第一步先把四川富余的天然气输送到武汉，然后把陕甘宁的天然气连接起来输送到上海等长江下游地区，年输气能力达到40108m3。同时，将青海的天然气输送到兰州。第二步，建设兰
12、州至西安的输气管道，形成柴达木、陕甘宁、川渝三大气区向长江中下游联合供气的格局。第三步，塔里木的天然气参与东输，到2010年向长江下游的总供气能力达到200108m3/a。,忠武线陕京二线设计输气能力为年120亿立方米东南沿海进口液化天然气（LNG）川沪线，上海20亿中亚输气管线 250亿俄罗斯东西伯利亚输气管线250亿煤层气开发 天然气占一次能源比例将由目前3%增长到10% (2015年),中国未来15年天然气的产量与需求预测（亿m3）,(6)、城市燃气面临的形势和机遇1)中国的能源结构目前中国世界第二位能源生产大国 世界第二位能源消费大国 煤炭产量居世界第1位 原油产量居世界第5位 天然气
13、产量居世界第19位,4、我国发展燃气的优势 (1)遵循多种气源、多种途径、因地制宜、合理利用的发展方针； (2)大气污染防治法的颁布实施，对我国城市燃气的发展起到促进作用。 (3)加快小城镇建设，提高城市化水平，增加城市基础设施建设。 (4)我国市政公用企业改革到了攻坚时期，市场化进程将大大加快。 (5)中国加入WTO对城市燃气的发展既是挑战也是机遇。,山东省天然气概况,山东省已经形成中原油田、胜利油田、中海油、鄂尔多斯“四气并举”的新格局.我省目前中石化已经建成的天然气主管线包括:中原油田到青岛、东平到济南、安平到济南、淄博到莱芜、胶州到莱州五条线，管线总长度已经超过公里。 05年3.2亿m
14、3，06年预计4.6亿m3,中石油已建成沧淄线设计10亿立方米/年 05年3.1亿立方米，06年预计3.4-3.6亿立方米冀宁线管径DN1000，设计压力10MPa, 06年预计1.2亿立方米胜利油田商品气4.1亿立方米中海油06年预计2.2亿立方米,5、液化天然气的发展,国际上液化天然气(LNG)的生产和应用已有久远的历史。LNG贸易是天然气国际贸易的一个重要方面。近10年来LNG产量以年20速度增长。LNG工业将是未来天然气工业重要组成部分。我国尚处于起步阶段，中原油田建成一座日处理15万m3天然气的液化工厂。新疆广惠建成一座日处理150万m3天然气的液化工厂。 LNG在我国的应用必将开始
15、一个新的阶段。,LNG是液化天然气的简称，常压下将天然气冷冻到-162左右，可使其变为液体即液化天然气(LNG)。它是天然气经过净化(脱水、脱烃、脱酸性气体)后，采用节流，膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体而形成的。LNG的体积约为其气态体积的l620。LNG利用是一项投资巨大、上下游各环节联系十分紧密的链状系统工程，由天然气开采、天然气液化、LNG运输、LNG接收与气化、天然气外输管线、天然气最终用户等6个环节组成。,由于天然气液化后，体积缩小620倍，因此便于经济可靠的运输。用LNG船代替深海和地下长距离管道，可节省大量风险性管道投资，降低运输成本。从输气经济性推算，陆上管道气在300
16、0km左右运距最为经济，超过4000km后，船运液化天然气就占了优势，具有比管道气更好的经济性。LNG对调剂世界天然气供应起着巨大的作用，可以解决一个国家能源的短缺，使没有气源的国家和气源衰竭的国家供气得到保证，对有气源的国家则可以起到调峰及补充的作用，不仅使天然气来源多元化，而且有很大的经济价值。,LNG作为城市气化调峰之用比用地下储气库有许多优点,例如：它选址不受地理位置、地质结构、距离远近、容量大小等限制，而且占地少、造价低、工期短、维修方便。在没有气田、盐穴水层的城市，难以建地下储气库，而需要设置LNG调峰。这项技术在国外已比较成熟，如美国、英国和加拿大的部分地区采用LNG调峰。我国也
17、正在引进这项技术。,汽车压缩天然气输配工艺流程,6、压缩天然气的发展,天然气加气站,天然气加气站是指以压缩天然气（CNG）形式向天然气汽车（NGV）和大型CNG子站车提供燃料的场所。天然气管线中的气体一般先经过前置净化处理，除去气体中的硫份和水份，再由压缩机组将压力由0.1-1.0Mpa压缩到25Mpa，最后通过售气机给车辆加气。,天然气加气站的分类,分为常规站、母站和子站常规站常规站是建在有天然气管线能过的地方，从天然气管线直接取气，天然气经过脱硫、脱水等工艺，进入压缩机进行压缩，然后进入储气瓶组储存或通过售气机给车辆加气。通常常规加气量在600-10003h之间。,母站是建在临天然气气管线
18、的地方，从天然气线管线直接取气，经过脱硫、脱水等工艺，进入压缩机压缩，然后进入储气瓶组储存或通过售气机给子站中或 母站的加量在2500-4000m3/h之间。,母站,子站是建在加气站周围没有天然气管线的地方，通过子站运转车从母站运来的天然气给天然气汽车加气，一般还需配小型压缩机和储气瓶组。为提高运转车的取气率，用压缩机将运转车内的低压气体升压后，转存在储气瓶组内或直接给天然气车加气。,子站,天然气加气站的特点,常规站: 没有储气管，加气能力大，占地面积大，受管网供气能力限制，取气压力低。无需CNG运输车母站：设在门站内或郊区高压管道附近，取气压力高节能，可避开高峰取气，需CNG运输车。子站：设
19、备少，站地面积少，脱离实际管网，灵活，有储罐，需CNG运输车子母站有投资省，灵活，效益好的优势,7、信息技术的发展与需求,主要有：城市燃气设计、运行数据库的建设及软件开发、自动查表和收费系统、SCADA和GIS系统等目的：通过先进的手段与开发实用软件，提高企业的管理水平，为设计、施工、运行和防灾服务，取得明显的效益，避免决策中的盲目性和与行业技术进步不协调的倾向。,2022/12/8,GIS在燃气业中的运用情况,1997年上海市GIS,1998年北京市燃气集团GIS,2022/12/8,GIS在燃气行业运用中的不足,运用深度不够功能简单,运用力度不够只有少数的几个企业在运用GIS,运用范围太窄
20、只有供气企业在运用GIS市政管理部门、规划部门和能源部门还没有行动,地理信息系统概述,GIS的定义 GIS的组成 GIS的工作机理 GIS的基本功能 GIS的应用领域,GIS的定义,地理信息系统简称GIS（Geographical Information System），是以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。,GIS的组成,计算机硬件设备,地理空间数据,计算机软件系统,组织管理人员,GIS的工作机理,地理参考系统,矢量
21、和栅格模式,栅格图,矢量图,真实世界,GIS的基本功能,数据输入功能数据显示功能查询功能分析功能统计功能,辅助设计功能编辑功能输出功能系统管理功能网络发布功能,2022/12/8,数据输入功能,地图载入,地图矢量化,属性数据录入或导入,数据动态采集,各种数据格式之间的转换,数据显示功能,查询功能,条件查询区域查询空间数据和属性数据相互联动查询,分析功能,缓冲区分析网络分析叠置分析连通性分析最短路径分析,统计功能,输出功能,括图形输出属性信息统计分析报表输出地图、专题图输出,输出功能,括图形输出属性信息统计分析报表输出地图、专题图输出,GIS的应用领域,Emergency Services Fi
22、re & Police Environmental Monitoring & ModelingBusiness Site Location, Delivery SystemsIndustry Transportation, Communication, Mining, Pipelines, HealthcareGovernment Local, State, Military,GIS在燃气行业中的综合运用,三个运用层次:信息管理管理燃气行业中的管网信息、设备信息、用户信息、经济信息和环境信息，传统的热网管理属于信息管理这一层次的运用辅助决策燃气管网分析、现状诊断、动态监控和优化调度、项目选址、
23、能源方案选择、方案经济分析模拟与仿真水力计算、方案模拟和安全评价,信息管理的功能,辅助决策,管网分析爆管分析关阀分析现状诊断供气分区布局的不合理性压力分布的不合理性整个城市管网结构布局的不合理性动态监控和优化调度监控温度、流量、压力等项目选址各种场站,辅助决策,方案经济分析初投资运行费,方案选择距离周围的能源资源,环境评价,模拟与仿真,方案模拟,城市基础地理空间数据要素分类,燃气行业数据库包含的内容,1、气源源图形数据和属性数据；2、输配网图形数据和属性数据；3、用户图形数据和属性数据；4、设备属性数据；5、城市经济数据；6、环境气象数据。,系统体系结构,系统功能,管网,基于GIS的城市燃气管
24、网规划与改造,城市能源系统的基本特征：城市燃气系统与各种用气负荷之间之间相互联系；城市燃气系统具有动态特性。在此基础上引入对象和层的概念，建立对象模型、层模型和燃气供应系统三维矩阵模型。,8、面临的问题,1煤制气阶段积累的经验不能满足天然气来到后的需要。计划经济时期积累的经验不能满足市场经济的需要。2大规模天然气利用刚开始，技术空白很多。3技术水平与发达国家相比差距大。安全、经济和设备国产化成为当前的关键问题。输配系统的经济性、安全性和可靠性差，寿命期短。调峰、贮气和应急环节薄弱。设备国产化率低。科技投入不足，回循守旧，缺乏创新能力。规范体系与国际不接轨。设计、施工、管理粗放。经济效益差。,4、价格问题 对天然气涨价准备不足 定价方法不科学，不能调节供需关系5、天然气应用效率不高6、采暖负荷过高,谢 谢！,请各位领导和专家指正,
