1、提高城市燃气输配调度管理水平的对策第 1 章 前言进入 21 世纪以后，中国的城市燃气事业依然是煤制气、液化石油气和天然气等多种气源并存。截止 2000 年底，全国 665 个城市人工煤气供应量为 152亿 m3，天然气年供应量为 82 亿 m3，液化石油气供应量为 850.7 万吨，城市居民用气普及率达到 84.1%，用气人 1.76 亿，其中有人工煤气约占 23%，天然气约占 13%，液化石油气约占 63%。中国在由计划经济向市场经济的转变及加入世贸组织的过程中，能源价格将逐步向国际价格靠拢，同时也发生了各种能源、资源的相互替代关系。尤其是近十年来，液化石油气的大量进口和对燃气事业的发展起
2、到了显著的推动作用。而煤制气则因其成本高、污染环境等原因导致了与国际上相同的衰落情况。天然气作为保护大气环境的最理想的燃料在得到快速发展的同时也为人们带来了全新的观念。为了更好地发展低碳经济、保障民生，国家着力调整优化我国能源结构，大力推广和发展清洁能源经济，增加天然气在一次能源消费的比例已经成为我国能源战略重要组成部分。天然气输配网络管理水平的提高则是提高燃气企业运营管理水平、提高燃气运行安全性、可靠性、提高企业经济效益的必然要求。随着天然气产业发展，我国城市燃气输配管网也发展为多气源供气、多压力等级管网构成纵横交错庞大复杂的网络体系。燃气输配与调度信息化管理系统是各燃气公司解决燃气输配安全
3、与高效应用必然手段，国内燃气输配管理信息化系统建设起步晚、起点低、总体水平还不高，但近几年随着国家大力发展天然气产业，对燃气企业燃气输配管理信息化要求越来越高，因此，提高城市燃气输配调度管理水平就非常必要了。本文针对当前城市燃气调度管理存在问题，提出几点建设性意见。第 2 章 城市燃气输配系统概述天然气来到之后，城市燃气公司的业务相当于国外的配气公司，其主要工作是配置和发展各类用户，按市场经济规律，制定不同用户的气价，扩大用气范围，使用气的负荷特性尽可能的均匀，以提高管道和设备的利用率，降低配气成本。其各部分主要内容如下：2.1 气源方面气源方面包括三个部分：城市门站(或市边站)，储气设施和补
4、充气源。2.1.1 城市门站是中、下游天然气的交接点。主要包括清洗、加热、计量和加臭几个部分。内设两套计量站，一套属长输公司管理，一套属城市燃气公司管理，计量精度双方认同，每日统计按计划的燃气销售盈余量，按月或按季按“照付不议”的原则结算。2.1.2 储气设施是确保安全供气的不可缺少部分，包括地下储气库、高压储罐和液化天然气储站等。2.1.3 补充气源，常作为季节调峰的补充和应急气源。有液化石油气 (丙烷)空气混气站，流动液化天然气供气站和以油或煤为原料的代用天然气厂等。2.1.4 日调峰量由长输管道的储气量解决，不足量可再建城市公用输气管线或选择其它方式。在我国目前的体制下，这是中、下游特别
5、需要协调的地方。2.2 输配方面2.2.1 在以人工煤气向天然气过渡时，根据燃气的互换特性，还存在燃气的转换问题。国际上把燃气的转换看成一项重大工程，需要相当长的时间才能完成，且要花费一定的转换费用。如果天然气的长期发展计划前景不明朗，或成本很高，供气范围难以扩大，则应在转换费用和改质费用之间进行经济比较。如果转换费用高于改质费用，则可将天然气改制成人工气，以减少燃气的转换投资。2.2.2 根据城市不同用气地区的特点，制定不同等级压力的安全规程(不限于安全距离，还包括设施要求等)和充分利用天然气的压力，选择合理的压降以减小管径。2.2.3 采用先进的施工，维修和换管技术。如不开挖路面铺管，带气
6、连接，路面检漏，翻转内衬，热收缩管，管内插管等。在管材的应用中严格遵守标准，如钢管的防腐，柔性接口球铁管的延伸率要求，以及聚乙烯的贮存，运输，施工中的管底质量等，防止野蛮施工，保证质量要求。管道的埋设深度应按不同路面和交通承载量进行强度计算。管底的支撑和锚固应有明确的规定。2.2.4 城市的管网系统应根据规模和用气量逐步实行计算机自动控制，由数据采集和监控系统逐步发展到管网模拟系统。建立数据库。对采集的数据进行统计分析和用气量的预测，保证在执行“照付不议” 原则中减少损失，为管网的发展和改造提供科学依据，为管网运行、调度，调峰设施和运行和确定漏气事故地点作出准确的判断。用气量的预测、预报和数据
7、分析直接影响到上、中和下游供配气系统的经济性。2.3 应用方面燃气的生产与输配，最终的目的在于应用，燃气的优越性只有通过广泛而有效的应用才能体现出来，天然气来到之后，燃气的应用技术已不限于家庭的炊事和热水，而应逐步扩大到采暖，制冷，汽车燃料和各种工业领域。节能量的提高和污染物排放量的降低也只有靠先进的应用技术才能实现。由于我国在住宅建筑设计中缺乏全面的考虑排烟设施，多层和高层建筑的排烟问题尤其严重，因此屡有事故发生，在推行烟道式、平衡式、强排式等热水器过程中，排烟的畅通仍是主要 I 司题，且容易导致燃烧效率的降低。当天然气用于采暖领域后，应特别注意选择先进的采暖机组，而不是烧煤锅炉的简单改烧天
8、然气，燃气制冷、燃气汽车将是今后的重点发展方向之一，但必须注意与其它替代能源的比价关系，健全加气站等配套设施，逐步发展。工业燃具有广阔的发展前途，但必须与工艺的特点密切的配合。21 世纪世界燃气用具的发展将以减少排放量，解决环境问题作为重点。城市燃气与国外科学技术的接轨首先应反映在各类规范、标准法规和法令的建设上使之能真正反映世界先进的技术水平和管理水平。城镇燃气科技进步所取得的成果最终应以与先进国家相比能取得相类似的经济效益来衡量。第 3 章 城市燃气输配调度管理系统燃气输配调度管理系统为燃气企业对燃气生产、产销、管网运行状态、设备资产管理、用气安全管理等提供现代化的管理手段。它对提高燃气管
9、网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现燃气输配调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。 燃气输配调度管理系统由 SCADA 系统、GIS 系统、GPS 系统、安防系统、辅助决策支持系统（管网仿真系统、负荷预测系统、泄露检测定位）等子系统组成，各子系统提高了燃气企业生产管理、设备管理、安全管理、急抢修管理、辅助支持等五大部分管理手段和效率.输配调度各子系统具有以下功能：3.1SCADA 系统SCADA 系统融合了先进的计算机技术、现场总线技术、网络通信技术、数据库技术、HMI 技术、控制技术等，实现对燃气管网系统的进气、计量、输配、调压全过程的监控、管
10、理和调度，能实现生产信息、管网状况的自动化收集、分类、传送、整理、分析和存储，为其他信息化系统提供基础数据。SCADA 系统主要实时监测管网运行数据、动态显示管网运行流程图、显示采集采集的历史/实时趋势、下达调度和操作命令、报警和事件管理、网络监视和管理、生成各种数据报表等功能模块组成。功能模块见图 1：3.2GIS 系统GIS 系统为用户提供一套管理燃气输配管网空间及属性信息、实现数据的综合查询、统计及输出、可以有效进行紧急事故处理、并可与 SCADA 系统、客户信息系统集成使用的管理系统。GIS 系统主要由图形基本操作模块、管网设施管理模块（设备台账管理）、管网制图系统、管网综合查询系统模
11、块、管网综合统计模块、抢修辅助决策系统模块、系统维护管理模块、WEB GIS 子系统、移动 GIS 子系统（PDA）等组成。功能模块见图 3：3.3 应急抢修系统应急抢修系统利用 GIS 系统、客户服务系统、SCADA 系统及 GPS 系统分析事故原因，针对不同管网事故模式自动生成相应的科学、合理的应急预案，为抢修部门提供决策支持。应急抢修系统根据 SCADA 系统、客户服务系统获取事故报警信息，利用客户服务系统提供的用户信息，分析出影响到用户数量及范围，根据应急预案等级划分标准，系统自动识别需要启用哪级预案。通过 GIS 系统自动对抢修点进行定位、显示相关阀门、调压器、管线、用户信息并提供最
12、优关阀方案。利用 GPS 系统自动调度离事故现场最近的抢修车辆和人员到现场抢修，将事故影响限制在最小范围内。应急抢修系统由应急预案等级划分模块、应急过程管理模块、应急信息发布模块、道路封锁管理模块、风险评估系统模块、短信群发功能模块、与 GPS 系统集成、与 GIS 系统集成、与 CIS 系统集成、与 SCADA 系统集成模块等组成。功能模块结构见图 43.4GPS 系统GPS 系统是综合 GPS、GIS、GPRS（或 CDMA1X 并容合 GSM）无线通信技术，为燃气用户提供各种运输车辆的调度管理的系统软件。提供了对公司车辆进行高效和科学化的管理手段。GPS 系统主要功能有车辆实时定位、车辆
13、监视控制、车辆调度管理、车辆报警处置、短信语音通信等。功能结构见图 5：3.5 辅助决策系统辅助决策系统用于解决和优化城市燃气复杂管网、多气源燃气输配调度管理系统，建立管网实时运行模型，分析 SCADA 系统采集的管网实时数据，对管网的异常运行工况进行分析，模拟分析计算用气高峰期管线上的压力分布，分析高峰期每日运行的管道系统的输送和储气性能。分析历史数据，利用管网仿真系统对管网未来用气状况和负荷进行预测，根据预测结果提前制定用气计划，保护用气安全；对管线的泄漏情况进行分析以及时发现泄漏点，减少泄漏损失；对管网的安全运行进行风险评估以合理优化设备维修更新计划。辅助决策系统一办包含管网仿真系统、负
14、荷预测系统、泄露检测定位系统、安全评估系统等系统组成，辅助决策系统结构见图 6：第 4 章 城市燃气输配调度管理现状随着信息化建设和燃气管网地理信息系统以及燃气管网监控高度指挥系统（SCADA）的引进开发和利用，一些地方的燃气公司的调度管理得到显著提高，但是输配网络的现状和调度管理水平与同行业先进水平相比仍存在一定差距，调度的权威性、准确性及高效性没有得到充分体现。主要表现在如下几个方面：4.1 管网布局存在不合理。随着城镇化建设经济社会发展，以深圳市为例，全市天燃气市场需求按 12%以上的比例逐年增加，天燃气供应客观存在缺口，用气峰谷差无增大。平稳生产组织难度增大。主城区现在部分供气管线的布
15、局因历史遗留与目前市场用气需求逐年呈现不相适应的局面。部分供气管线呈放射性枝状布局，客观造成部分末端用户用气压力偏低。4.2SCADA 系统功能没有充分发挥。SCADA 系统应用的前提是必须有完善、齐全、可靠、准确的基础信息。否则先进水平难于体现，目前集团公司虽能对输配系统的主要运行参数实现遥测，并能显示、打印、报警、但由于基础性工作不健全和不完整，由此高层次、高难度、高水平的预测、分析和运行优化调度功能没充分开发利用，无法实现预测和优化调度，先进功能没有得到充分应用。因此，调度计划的编制仍然靠传统的人工和经验编制。43 调试人员的业务素质和各项技能还有待进一步提高。调度中心既是个生产部门，又
16、是个管理部门，因此对调度人员的专业素质要求比较高，同时必须要具有信息化的相关技能。目前一些现有调度人员的业务水平与先进水平相比，有一定差距，这是制约调度管理水平上个台阶的原因。4.4 自动化程度仍需提高。主城区供气系统中的自动化系统建设已具有一定规模，但各区县的供气系统自动化程度较低，技术、设备还比较落后，在自动化系统的建设和应用方面还应加大力度。第 5 章 提高城市燃气输配调度管理水平的措施燃气的安全管理不仅是防止易燃、易爆气体漏泄所造成的事故，更重要的是应保证整个供、配气系统能不间断的供气，因此，在城市燃气项目实施的不同阶段，安全管理也有不同的内容。在工程的前期，必须结合当地的情况做好论证
17、工作。在天然气的供应系统中，尤其对供气质量和“照付不议” 的合同要求要做好论证工作，避免因燃气质量的波动和用气量测算不准所造成的供气不安全或经济上的损失。在工程的实施阶段，尤其要落实好各种调峰措施、确保设备质量以及施工和验收标准的贯彻。在投产、运行阶段，因燃气的易燃、易爆特性，必须在运行环节上有健全的安全保障体系。安全体系包含主动的和被动的两个部分。主动的措施立足于防止不安全因素的发生：被动的措施则立足于一旦发生事故，其影响面应控制在最小的范围之内。5.1 加强城市天燃气管网和设施的建设与改造。政府和相关部门应加强城市天燃气管网和设施的建设与改造，完善输配系统，进一步提高天燃气供应系统的能力和
18、安全可靠性。深圳燃气集团公司从 2004 年起就已加快建设深圳天燃气安全供应保障体系，在实施“主城区天然气系统工程”建设的同时，结合市场情况大力建设区域气源管网，同时每年加大对老旧、隐患管网的改造，有交提高供气能力和效率，实现安全平稳供气。目前，深圳市主城区天燃气中环，内环管网已基本建成、支状的供气管网已形成，进一步提高了天燃气供应的安全可靠和保障。5.2 进一步完善生产信息化系统，提高调度效率。随着市场计算技术、自动控制技术等相关应用技术在务行业的广泛应用研究，信息系统在企业经营管理和社会经济生活中所起的作用越来越重要，信息化、数字化的概念也不断深入到燃气行业的技术应用中。随着燃气事业在中国
19、的快速发展，输配系统管理的 SCADA 系统的应用获得了很高的重视和应用研究。目前，集团公司已完成了 SCADA 系统的一期建设，但应用范围狭窄，存在系统稳定性不强、系统扩展性不好，采集数据后期处理与分析研究不够等问题。有待进一步完善。同时，作为燃气管网地理信息系统的城市燃气管道 GIS 也同样成为城市行业管理的重要一部分，GIS 系统虽然在城市燃气企业中起步较晚，但发展迅速，目前已有很多企业正在实施将管线管网信息在基本地形基础上图形化、数字化的工作，并取得了一定成绩。集团公司也正在建设该系统，将 SCADA 系统提供的管网运行状况监测数据、GIS 系统提供的管网相关资料和数据有机地统一起来，
20、并对全市天燃气管网进行模拟仿真计算，为管网的调峰、抢修处理和优化设计等提供强大的技术支持，从而在安全运行的基础上，通过优化供气方案、降低运行成本等，增强抢险维护的及时性、准确性。5.3 加强调度管理、提高管理水平。5.3.1 完善调度管理机构的职能职责、强化调度的权威性和统一性。完善调度管理机构的职能职责，强化调度的权威性和统一性 生产调度的管理职能与作用 调度管理具有组织、指挥、控制、协调的职能，称之为系统性综合性职能。 组织职能与作用 就是建立合理的调度管理组织体系，把生产经营活动的各个要素和各个环节有机的组织起来，按照确 定的生产经营计划组织工作，使生产经营活动有效进行。 指挥职能与作用
21、 就是在生产经营活动中随时收集信息和掌握进度与情况的基础上，及时有效地处理各种问题，同时， 在组织实施生产经营活动中进行有效交流，从而使各级各类人员按照生产经营目标协调配合。 控制职能与作用 就是按照既定目标和标准对生产经营活动进行的监督和检查，掌握信息，发现偏差，找出原因，采取 措施，加以调整纠正，保证预期目标和标准的活动。 协调职能与作用 协调是调度的四大基本职能之一。生产经营系统化管理过程中，动态平衡是规律，协调就是维护动态 平衡，保证生产经营系统内部各个环节的畅通，保证所有生产经营组成部分同步运行。这就是调度所发挥 的中心作用。协调分为内部协调和外部协调 调度中心负责生产调度工作，必须
22、统一指挥各级生产调度部门，控制、协调生产活动；燃气输、储、 配和管网设施运行、维护、抢险全过程的生产运行管理；组织建立调度工作制度，召开调度会议，督促、 检查调度会议、指令的执行；参与燃气管网设施大型抢险、检修、碰口方案的制定、实施和指挥工作，对 各单位抢险、维护、碰口工作进行指导与监督。5.3.2 做好科学的气源平衡和气量平衡工作 输配管网压力分布均匀合理是优化调度制度的一项重要内容。在燃气中压管网运行中，分析时、日、 月所具有的特性，根据不同负荷和气源的分布，配合上游公司各加压站调整管网压力，利用 LNG 站进 行进行管网平衡，使输配系统压力更适宜，均衡供气更可靠。5.3.3 做到科学的负
23、荷预测、分析和需求侧管理，切实做好精细化的调度管理。天然气需求量井喷式发展， 使得所需的天然气调峰量绝对值增大， 天然气调峰问题日益突出。 负荷预测是调度人员安排生产、燃气存储、调峰的重要依据，只有建立科学准确的负荷预测 才能使气源既能满足需求又不至于与实际负荷差距太大。调度人员应根据历史数据，建立相 应的数学模型和数列模型，通过建立气温与负荷，季节与负荷，星期与负荷，节假日与负荷等关系曲线以及年耗气量增长率，特殊情况对负荷的影响等关系，还要对一些重点客户、大 户要进行动态跟踪，随时了解他们的生产情况和实际用气情况，建立重点用户预报数据与用 气通报制度，基本就能做到科学的负荷预测和分析的准确性
24、。调度人员可据此分析各类天然 气用户的负荷特性，根据客户的需求量，确定城市天然气需求侧负荷曲线；根据供需平衡， 天然气供应侧供气曲线为需求侧负荷曲线，并选取所要进行调峰分析的部分供气负荷曲线。 同时做好日负荷调配计划，积极与上游积极协调，根据各条管网瞬时流量的用气情况对比前 几日的用气变化趋势合理调配，安排好各条管网高峰、低谷供气，达到各条管网都能充足平 稳的状况下运行，用好用足供气指标。5.4 加强调度人员业务素质和技能培养4.4.1 营造有利于调度人员的成才氛围。理论是工作的先导，要建设学习型的调度人才队伍，迫切 需要调度系统自己的人事教育理念，用理念创新推动制度创新、机制创新和政策创新。
25、在提 高调度队伍专业技能上下功夫。通过发挥调度人才优势，燃气调度工作出现新局面，调度工 作水平和效率得到进一步提。5.4.2 建立人尽其才的灵活用人机制。作为一名调度工作者，一是培养团结协作，荣辱与共的精神，二是培养勤快务实的精神，要做到扎扎实实、兢兢业业地工作，高标准、严要求，把自己的工作干出成绩、干出水平。要善于挖掘人才，从关注学历、职称向关注人才的综合素质拓展。改变传统的用人观念，创新用人机制。当今社会人才竞争激励，调度人员要想在激励的人才争夺中取得优势，就要创新、改变传统的用人观念。5.5 优化工业、工商用户用气时段，解决供气与调峰间的矛盾5.5.1 针对工业用户及其工商用户建立用户侧
26、制度，了解用户用气性质和用气规律。5.5.2 对于部分大工业用户实行机动气价，将用气淡季及其夜间的售气价格适当降低。5.5.3 根据各工业用户的用气性质不同，协商决定用气时段，以确保均衡稳定供气。 5.5.4 根据各类用户在各个时段的用气量，计算最大高峰小时用气叠加总量.适当限制部分用户高峰时 段用气量，做好调峰准备。第 6 章 结论综上所述，本文对城市燃气输配调度管理系统作了具体的分析，然后在其系统基础上，结合现实，分析城市燃气输配调度管理方面存在的主要问题。对如何提高城市燃气输配调度管理提出几点有一定针对性意见：一是加强城市天燃气管网和设施的建设与改造，二是进一步完善生产信息化系统，提高调
27、度效率，三是加强调度的科学管理、提高管理水平，四是要加强调度人员业务素质和技能培养，优化工业、工商用户用气时段，解决供气与调峰间的矛盾。总之，在城市燃气输配供应安全管理上，只有不断更新管理观念，采用科学的管理模式。不断引进先进的技术，运用先进技术手段，提高员工的安全意识和能力。建立健全各种管理制度，严格执行各项操作规程责任到人，形成严密科学的管理体系，增强职工的责任心和使命感，常抓不懈，以确保燃气输配管网安全运行。参考文献1 李颜强.我国近年城市燃气的技术发展C中国土木工程学会城市燃气分会第九届理事会第一次会议论文集.上海：中国土木工程学会城市燃气分会，2006：（5）2 吴永远.重庆燃气集团发展战略与面临的形势和任务J.城市燃气，2009(10)3牟乃夏，杨亮沽，张灵先.燃气管网综合调度管理系统的研究J.煤气与热力，2005，25(3)4 肖文晖，刘亚斌，王思存.城市燃气管网 SCADA 系统的开发J.煤气与热力，2003，23(1) 5 韩冰，李芬华.GPRS 技术在 SCADA 系统中的应用J.电力系统通信，2003，(7)6 邵华.GPRS 技术在燃气 SCADA 系统的应用J.煤气与热力，2007，27(2)：7李猷嘉.燃气输配系统的设计与实践M ，北京：中国建筑工业出版社， 2007
