杨兴兰 徐源 刘一函 秦传伟

（1.中国石油北京油气调控中心；2.中国石油天然气股份有限公司规划总院）

随着中国天然气管道工程的不断发展，大型天然气管网正逐步形成，各管道之间可以相互调剂，不再独立生产运行。管道运行方式可以选择联合运行或分列运行，天然气流向可以通过转供站场相互调整，压气站可以选择启运电驱机组或者燃驱机组等，这些方式的选择将直接影响到管道系统的能耗和成本。因此，在确保管道安全、平稳运行的同时，如何高效地完成输送任务，达到节能降耗、降低成本的目的，成为目前广泛关注的研究课题。国外主要注重基础理论和优化方法的研究［1-2］，中国纯理论方面的研究较少，主要通过对天然气管网调控运行案例的分析和总结，来编制各种运行方案［3-4］。

通过理论和实际生产经验的总结，对于复杂的大型天然气管网，其输送天然气的 3%～5%用于压气站的消耗［4］。因此，本文以涩北—西宁—兰州天然气管道（以下简称涩-宁-兰管道）为例，采用天然气仿真模拟软件进行建模，研究有压缩机站的管道的运行优化。

1 涩-宁-兰天然气管道

涩-宁-兰管道复线同已经运行的涩-宁-兰管道老线、兰州—银川天然气管道连接后，与西气东输管道和长宁输气管道相互调配气量，从而极大地提高了向青海、甘肃两省的供气能力和用气的安全可靠性。涩-宁-兰管道起自青海涩北，止于甘肃兰州，管道全长930km，管径660mm，全线设计压力为6.4MPa，设计输送能力33×108m3/a；涩-宁-兰管道复线起自涩-宁-兰管道涩北首站，止于甘肃兰州35#阀室，管道全长921km，管径660mm，全线设计压力6.4MPa。涩-宁-兰管道复线投产后，双线系统的输气能力为67×108m3/a。涩-宁-兰管道设有4座压气站，共9台燃驱机组，其中，涩北站3台，羊肠子沟站、乌兰站和湖东站各2台。

2 工况模拟

采用美国 Greggeng公司的稳态仿真模拟软件Winflow进行建模，对涩-宁-兰管道系统在相同输量下采用不同运行方式及不同压缩机启运情况的工况进行模拟，以能耗率或能耗成本最低的原则比选各种运行方案。能耗率为气体管道输送一定输量气体所消耗的自耗气量与该管道输量的比值，自耗气量指燃驱机组耗气量；能耗成本采用各地区燃气价格和所消耗的燃气量计算得出。

根据涩-宁-兰管道实际生产运行时气源的进气压力、管道的设计压力、管道输送能力及压缩机的性能参数等对模拟工况的参数进行设置。相同输量下，涩-宁-兰管道分列、联合运行工况的模拟结果见表1，能耗率对比见图1，能耗成本对比见图2。

表1 涩-宁-兰管道分列、联合运行工况模拟结果∗

由表1、图1、图2可以看出：一是，当涩-宁-兰管道系统输量低于750×104m3/d时，管道分列运行能耗率及能耗成本均低于联合运行，此时，选择管道分列运行较优；二是，当输量高于750×104m3/d时，管道联合运行能耗率及能耗成本均低于分列运行，此时，选择管道联合运行较优；三是，当输量低于800×104m3/d时，管道分列运行与管道联合运行能耗率及能耗成本相差均较小，机组的启运台数相同；四是，当输量在 800×104～1 100×104m3/d时，随着输量的增加，管道分列运行与管道联合运行能耗率及能耗成本差值相同，能耗增加趋势缓慢；五是，当输量大于1 100×104m3/d时，随着输量的增加，管道分列运行与管道联合运行能耗率及能耗成本差值大幅度增加，能耗增加趋势快速，此时，联合运行方式优势明显。

图2 涩-宁-兰管道分列、联合运行能耗成本对比曲线

3 结语

根据系统输量合理安排管道的运行方式，有利于降低系统的能耗及能耗成本，并且，管道的负荷率越高，联合运行的优势越明显。在复杂天然气管网的调控运行过程中，应充分利用管道联合运行的优势，减少压气站开机台数，从而减少整个天然气管网的运行能耗，优化管道运行。

[1] GOLTER MANN David S.Evaluating the Benefits of Power Optimization[J].Pipe Line Industry，1987，66(6)： 27-29.

[2] Kin S.Minimum Cost Fuel Consumption on Natural Gas Transmission Network Problem[D].USA Texas A& M University，College Station，1999.

[3] 刘武，张鹏，刘祎，等.天然气管网优化调度方法研究[J].西南石油大学学报（自然科学版），2009，31(3)： 146-149.

[4] 贺三，邹永莉，王欣，等.天然气管道的运行优化[J].油气储运，2009，28(6)： 1-3.