国外地下储气库发展概况

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1、 国 外 续 电尸 下 储 礴 毛 月 卜 发 展 书 死x 吴长春 ( 石油大字，裴 Y ) 叫丝 下 储 气 库 是 大 型 天 然 气 供 气 系 统 中 的 重 要 组 成 部 分 ， 是 保 障 供 气 的 有 丝 技术手段，其在大型天然气供气系统的规划、设计及运行管理中占有十分重要 的地位。与各类地上储气设施相比，地下储气库具有容量大、功能全、适应性 强、 经 济性 好、 安 全 度高 丁占 地 面 积少 、 环 境影 响 小等 一 系 列 优点几 ) 一 仁. 一 在世界上天然气供气系统发达的国家和地区， 例如北美和欧洲，地下储气 库 体 系己 发展 得 相当 完善 ，己 经能

2、够 满 足 或基 本上能 够 满足 大型 供气 系统 的 运 行要求。在我国，由于跨地区的大型天然气供气系统尚处于前期发展阶段，故 迄今为止尚未建成一座工业规模的地下储气库。但随着我国天然气供气系统的 发展，地下储气库的规划、设计、建造及运行管理工作也将逐步提上议事日 程。 吮 、矛 因此，掌握地下储气库规划、设计 和吸收国外地下储气库的发展经验 建造及运行管理的基本方法和技术、了解 必将对我国地下储气库以及天然气供气系 统的发展具有重要的促 一、 地下储气库的用途 地下储气库的基本功能是储存天然气，从这一基本功能出发，人们己经开 发出了它的多种用途，其中最主要的用途是供气调峰，以下列出了地下

3、储气库 的各种用途: ( 1 )供气系统调峰。在天然气供气系统中，供气量与用气量往往在时间分 布上是不平衡的。例如，法国一年内的高峰日 用气量为低谷日 用气量的 8倍。 为了在各种情况下及时满足用户的 用气需求，需要对供气系统采取各种技术的 或非技术的措施，所有这些措施就称为调峰措施，而采取各种调峰措施强制性 地使供气系统的供气量与用气量达到平衡的过程称为调峰。调峰是供气系统设 计和运行管理工作中的一项非常重要的内容，在设计任何一个用气负荷随时间 变化的供气系统时都不能回避调峰问 题。 可用于供气系统调峰的措施很多，其中地下储气库是一种最有效、适用范 围最广、而且在许多情况下也是最经济的调峰措

4、施。地下储气库调峰的基本原 理是所谓 “ 削峰填谷” ，即当供气量大于用气量时，多余的天然气进入与输气管 线相连的地下储气库中 储存起来， 而当 用气量大于供气量时，不足的供气量由 与输气管线相连的地下储气库来补充。为了使地下储气库能及时对用气量的变 化作出反应，用于调峰的地下储气库通常建在用气中心附近。特别是当供气不 足是由于输气管线的输气能力限制而非气源 ( 如气田)的供气能力限制时，地 下储气库必须建在输气管线末端附近才能正常发挥作用。如果供气不足不是由 于输气管线的输气能力不够，而是由于气源供气能力的限制，则地下储气库的 位置不一定要靠近输气管线末端。 在所有各类调峰措施中，地下储气库

5、的适应性最广。它既适用于长期的季 节性调峰，也适用于中、短期的月、周、日调峰。但在大多数情况下，调峰型 地下储气库主要还是用于中、长期调峰，即用于调节因季节变化或气候变化引 起的供气负荷与用气负荷的不平衡，而短期调峰 ( 如一日内的调峰) 可由其它 手段 ( 如干线管道末段储气、地上储气罐等)来完成。在美国的北方地区，每 年由地下储气库提供的气量约占 年销售总量的 2 0 9 6 ，特别是在寒冷的日子里， $ 地下储气库提供的气量可达日 销售量的 5 0 % 到 7 0 % 。在加拿大东部地区，其高峰 日用气量的一半来自地下储气库。在法国，历史上最大日 供气量的 6 0 % 是由地 下储气库提

6、供的。 ( 2 ) 供气系统的整体优化。 地下 储气库在这方面的作用实际上是与 其调峰 作用密切相关的。如果在输气管线末端附近设置一个足够容量的地下储气库， 则供气与用气之间的不平衡可通过该储气库的巨大 “ 吞吐能力”来调节，因而 在供气系统上游的生产设施 ( 如气田)的供气能力及输气干线的输气能力均可 以按年平均用气流量设计，而不必按全年的最大用气流量或高于平均用气流量 的某个流量值设计，这样就降低了生产设施和输气干线的投资。另一方面。生 产设施与输气千线在达到或接近其设计能力的状态下长期稳定运行可以使供气 系统始终维持较高的运行效率，从而使供气系统的运行费用较低。 虽然地下储 气库本身也需

7、要相当大的投资和运行费用，但在一般情况下要远远少于因为建 地下储气库而节省的生产设施和输气干线的投资和运行费用。前苏联的统计资 料表明:建地下储气库可使输气管线的投资节省 2 0 % 到 3 0 % ，压气站的压缩机安 装功率减少 1 5 % ，气田的采气井数减少 1 5 % ;对于长度为 1 0 0 0 K m 、日输气能力 为 1 0 V 的天然气管道，建地下储气库的投资仅为建库后可节省的供气系统投 资的十分之一左右。 在其它情况下， 这个比 例约为1 / 8 - 1 / 1 0 . ( 3 )为配气系统提供应急气源。在供气系统上游的气源因各种原因 ( 如地 震、洪灾、事故等)停产或部分停

8、产、千线输气管道事故 ( 如管线断裂)停输 或因故障 ( 如压气站故障停运、水合物堵塞管道等)而不得不降量输送的情况 下，位于用气区附近的地下储气库可以作为应急气源向配气系统供气。从这个 意义上说，地下储气库大大提高了 供气系统的供气可靠性。 ( 4 ) 天然气战略储备。由于地下储气库的储气容量大，因而可以作为国家、 地区或企业的天然气战略储备基地，用于在正常气源较长时间内不能供气的情 况下维持对配气系统的供气。对于某些依赖进口天然气的国家或企业，其供气 保障程度难免要受到供气国的制约，因而建立天然气战略储备基地犹为重要。 在供气国发生战争、政治骚乱、自 然灾害以及供气国与进口国发生冲突或摩擦

9、 等不测事件等情况下，供气国有可能停止向进口国供气。为了在一定程度上摆 脱天然气出口国的制约，某些需要进口天然气的国家或企业就建立了作为战略 后备气源的地下储气库。一般来说，一个国家的天然气战略储备量在很大程度 上取决于该国对进口 气源的依赖程度。例如象法国这样的国家，其本国没有多 少气田，所消耗的天然气主要依靠进口，故必须拥有足够的战略储备气量，以 应付因各种原因可能造成的供气中断现象。目 前，法国的天然气战略储备量相 当于其全国 1 1 0 天的平均耗气量。而英国的天然气自给率较高，它只有 1 7 天的 库存备用量。自 从前苏联解体和阿尔及利亚发生政治冲突以来，世界上一些天 然气进口国加强

10、了在战略储备方面的工作，利用地下储气库进行战略储备的活 动越来越普遍。例如，由于欧洲对进口 气源的依赖性日益增强，因此各国政府 都在计划建设战略性地下储气库。目前，西欧的地下储气能力可以代替主要外 部气源保证至少6 个月的供气。 由于战略储备型储气库的容量巨大，其对地质条件的要求高，因而不一定 建在消费区附近， 但应该尽可能靠近已 有的输气管网，以便降低供气系统的投 资与运行费用。 ( 5 )天然气贸易和价格套利。由于地下储气库容量巨大，因而可以在地区 乃至国际天然气贸易中扮演重要角色。在美国，自 1 9 8 4年逐步放松对天然气市 3 场的管制以 来，特别是自1 9 9 3 年 1 1 月

11、I日实施联邦能源管理委员会 ( F E R O 的 6 3 6号法令以 来，地下储气库在天然气贸易中的作用越来越大。随 着供气竞 争和现货市场的出现，天然气价格越来越受到市场供需情况的影响，因而储气 库就成了占领现货市场及价格套利的工具。 所谓价格套利是指利用不同时间 ( 例 如冬季和夏季)的价格差异套取天然气买卖的差价收入。另一方面，在市场开 放的条件下，地下储气库的储气活动反过来还可影响天然气的市场价格。如果 一个国家或地区具有足够大的地下储气库容量，则这个国家或地区的气田就可 以提高产量，从而有可能造成气价降低。例如加拿大的阿尔伯塔省就曾发生过 这样的情况。该地区地下储气库的发展促使在

12、1 9 9 2年到 1 9 9 4年期间在该地区 的气田打了许多新气井，从而导致气价下跌。另一种情况是:如果在采暖季末 期的库存气量不能满足突然大幅度增加的用气量 ( 例如出现寒流的情况) ，则现 货市场的天然气价格可能会上扬。 ( 6 ) 储气库租赁。由于供气系统的一体化、国际化趋势日 趋增强以及地区 性、国际性天然气贸易日 趋活跃，天然气市场对地下储气库的需求越来越多而 且需求形式趋于多样化。在这种背景下，一种新的业务形式地下储气库租 赁应运而生。在美国，一些地方配气公司和独立的储气公司都可以提供这项业 务。此外，国际性的储气库租赁业务也已获得了较大发展。例如，由俄罗斯向 西欧供气需经过几

13、个中转国家 ( 如乌克兰、波兰、罗马尼亚等) ，为保障供气的 可靠性，俄罗斯己经向乌克兰租赁了地下储气库。可以预计，这些中转国将在 地下储气库租赁方面进一步发挥重要作用.此外，由于各国的地质条件不同， 有的国家 ( 如瑞士) 或地区找不到建地下储气库的地质构造。而地质条件好的 国家可大力发展储气服务系统，将富余的储气能力租赁给别国使用。例如乌克 兰和法国 就是这样的国家，而奥地利、斯洛伐克很快也会这样做。法国煤气公 司的E t r e z 储气库同时租赁给了瑞士、娜威和西班牙。 二、 地下储气库的类型 地下储气库的类型划分取决于所采用的划分标准，以下将介绍两种主要的 分类方法，一种是按照储气库

14、的基本用途来划分，另一种是按照储气库的地下 构造来划分。 1 . 根据基本用途划分 地下储气库的两个基本技术指标是工作气容量 ( w o r k i n g g a s c a p a c i t y ， 或 称为有效储气容量)和额定采气速率 ( d e l i v e r a b i l i t y r a t i n g ) ，它们共同决 定了以额定采气速率采出储气库的全部工作气量所需的天数。关于额定采气速 率这个概念，目前国际上还没有一个统一的定义，有些文献上将其定义为最大 采气速率，而有些文献上则将其定义为在采出全部工作气量期间最后一个时刻 的采气速率，这里采用后一个定义。显然，按照该

15、定义计算的采出全部工作气 量的天数偏于保守。 根据以 额定采气速率采出 储气库的全部工作气量所需的天数，可以将地下 储气库划分为两种基本类型:短期调峰型储气库和季节性储气库。也可以划分 为三种类型，即:短期调峰型储气库、中期调峰型储气库、季节性储气库。这 里只考虑前一种划分方法。 值得指出的是，以下给出的划分短期调峰型储气库和季节性储气库的定量 标准并不是绝对的，而且也没有必要给出一个很明确的划分标准。此外，在储 气库的采气速率能够保证的情况下，季节性储气库也可以履行中、短期调峰储 加 气库的职能;而在库存气量能够保证供应的情况下，短期调峰型储气库也可以 在短时间内履行季节性储气库的职能。事实

16、上，由于国外一些短期调峰型储气 库的自动化程度高，可以方便地进行注、采气作业之间的转换，因而供气系统 的调度人员往往在初冬季节将这种储气库临时当作季节性储气库使用。 ( 1 )短期调峰型储气库 短期调峰型储气库的工作气容量一般为 5 - 2 5 天的额定日 采气量，即以额定 采气速率采出全部工作气量需要 5 - 2 5 天的时间。以盐穴、岩洞或废弃矿井作为 储气空间的地下储气库通常就属于这种类型。这类储气库的突出特点是单井产 量高 ( 可达到孔隙型储气库单井产量的2 至4 倍) 、周转速度快，因而特别适合 于在短期内补充突然增长的用气量。例如，在冬季寒流期间，单靠季节性储气 库可能满足不了用气需求，此时短期调峰型储气库可以及时提供补充气量。 由于这类储气库的周转速度快，因而也适合于天然气现货贸易和价格套利。 近年来，由于美国政府放宽了 对天然气市场的管制 ( d e r e g u l a t i o n )， 其国内的 天然气贸易相当活跃，己经有相当一部分盐穴储气库被用于天然气现货交易， 而且正在兴建一批新的盐穴储气库。 ( 2 )季节性储气库 季节性储气库的工作气