1月18日，廣州市“十三五”能源發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)第一次公示，根據(jù)公示，到2020年，廣州天然氣年消費(fèi)量力爭(zhēng)達(dá)到60億立方米，管道燃?xì)飧采w率達(dá)到80%以上。
在我國(guó)，天然氣行業(yè)正處于高速發(fā)展時(shí)期。天然氣消費(fèi)量與日俱增，國(guó)家對(duì)于天然氣資源加快開(kāi)發(fā)利用，并加大了天然氣的進(jìn)口力度。然而，目前天然氣在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中比重依然較低，2014年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示我國(guó)天然氣消費(fèi)僅占總的能源消費(fèi)的5.6%。
限制天然氣消費(fèi)的一個(gè)重要因素是運(yùn)力不足。我國(guó)的油氣田主要集中在西部和東北，管道進(jìn)口氣也多從俄羅斯、中亞的一些國(guó)家運(yùn)輸而來(lái)，而天然氣的消費(fèi)主力集中在東南部，管道的運(yùn)輸能力成為制約天然氣生產(chǎn)消費(fèi)的一個(gè)關(guān)鍵。解決運(yùn)力不足的問(wèn)題，一是需要進(jìn)一步擴(kuò)大輸氣基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，二是對(duì)天然氣的運(yùn)輸和調(diào)度進(jìn)行合理的規(guī)劃。
天然氣的業(yè)務(wù)鏈要求生產(chǎn)、運(yùn)輸與銷(xiāo)售緊密銜接，協(xié)調(diào)一致，供氣量取決于市場(chǎng)需求，我國(guó)天然氣市場(chǎng)的性質(zhì)要求企業(yè)保證用戶(hù)的用氣需求，因此在進(jìn)行天然氣業(yè)務(wù)規(guī)劃時(shí)，需要生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷(xiāo)售整體優(yōu)化，協(xié)調(diào)發(fā)展，這使得天然氣的輸氣規(guī)劃變得困難。
過(guò)去，工程師們采用傳統(tǒng)的人工計(jì)算，在保證末端用戶(hù)的用氣量的基礎(chǔ)上，綜合考慮運(yùn)力與氣量平衡，來(lái)規(guī)劃每年各條管道的輸氣量。如今，天然氣氣源多樣化，天然氣輸氣管道增多，逐漸形成了網(wǎng)絡(luò)狀的布局，規(guī)劃的工作量急劇增加，用人工計(jì)算的方法已經(jīng)無(wú)法在有限時(shí)間內(nèi)完成規(guī)劃的工作。此外，在天然氣消費(fèi)量增長(zhǎng)的前提下，各供氣公司需要考慮自身的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)天然氣管道運(yùn)輸規(guī)劃的優(yōu)化成為研究的熱點(diǎn)。
目前，國(guó)際上對(duì)天然氣運(yùn)輸優(yōu)化已有一定的研究，并且已推出商業(yè)化的天然氣優(yōu)化軟件。但中國(guó)的天然氣運(yùn)輸有其特殊之處，一是管道數(shù)量眾多并已形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，管網(wǎng)比較復(fù)雜;二是運(yùn)輸距離遠(yuǎn)，地形地勢(shì)變化大，地表的溫度變化大，在天然氣運(yùn)輸過(guò)程中需考慮地勢(shì)起伏以及氣溫變化對(duì)天然氣狀態(tài)的影響;三是用戶(hù)的用氣量按季節(jié)不均勻分布，峰谷值差異較大，需考慮儲(chǔ)氣以調(diào)節(jié)峰谷差異。
針對(duì)我國(guó)國(guó)情，在天然氣的運(yùn)輸方面科學(xué)家已進(jìn)行了一些技術(shù)創(chuàng)新。清華大學(xué)工業(yè)工程系的研究團(tuán)隊(duì)在已有的用于解決管網(wǎng)中天然氣運(yùn)輸規(guī)劃問(wèn)題的混合整數(shù)規(guī)劃模型的基礎(chǔ)上，將很多以往的研究中尚未考慮的實(shí)際因素納入模型，例如管段的地勢(shì)變化，同一根輸氣管道上的溫度變化，對(duì)管段或天然氣的某些物理參數(shù)的精確估計(jì)，儲(chǔ)氣庫(kù)的儲(chǔ)氣問(wèn)題等，并在模型中做出了相應(yīng)的改進(jìn)。該研究團(tuán)隊(duì)還針對(duì)模型研發(fā)出了兩套算法，結(jié)合了商業(yè)的優(yōu)化引擎，用以高效或者精確求解模型。
在未來(lái)的“十三五”規(guī)劃中，天然氣市場(chǎng)的“以產(chǎn)定銷(xiāo)”格局將被進(jìn)一步打破，中國(guó)的能源市場(chǎng)急需技術(shù)革新，對(duì)天然氣運(yùn)輸?shù)囊?guī)劃和調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化是一個(gè)良好的嘗試。對(duì)天然氣的運(yùn)輸進(jìn)行優(yōu)化，配合底層調(diào)度的優(yōu)化，將提高天然氣市場(chǎng)的效率，為天然氣全面走進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)，走進(jìn)百姓生活做鋪墊，也為國(guó)家發(fā)展“綠色經(jīng)濟(jì)”提供保障。(作者系清華大學(xué)工業(yè)工程系副教授)
