阅读说明：本技术 一种天然气储气调峰的综合能源利用体系及储气调峰方法 (Comprehensive energy utilization system for natural gas storage and peak regulation and storage and peak regulation method ) 是由 梁正兴 王颂秋 王�华 苏文戟 于 2020-05-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及天然气能源利用领域,特别涉及一种天然气储气调峰的综合能源利用体系及储气调峰方法,体系包括依次管道连接的原油库、天然气炼制单元、天然气储气库和天然气利用单元；所述天然气利用单元包括化工生产设备、城市天然气管网和电力转换单元。与现有技术相比,本发明通过对天然气气源储存、利用的统一设计,综合管理,实现了原油、天然气、电能、热能等多种能源的交换以及综合利用,提高了能源利用效率,为分布式能源系统设计提供新方案。(The invention relates to the field of natural gas energy utilization, in particular to a comprehensive energy utilization system for natural gas storage and peak regulation and a storage and peak regulation method, wherein the system comprises a crude oil storage, a natural gas refining unit, a natural gas storage and a natural gas utilization unit which are sequentially connected through pipelines; the natural gas utilization unit comprises chemical production equipment, an urban natural gas pipe network and a power conversion unit. Compared with the prior art, the invention realizes the exchange and comprehensive utilization of various energy sources such as crude oil, natural gas, electric energy, heat energy and the like through the unified design and comprehensive management of the storage and utilization of the natural gas source, improves the energy utilization efficiency and provides a new scheme for the design of a distributed energy system.)

一种天然气储气调峰的综合能源利用体系及储气调峰方法

技术领域

本发明涉及天然气能源利用领域，特别涉及一种天然气储气调峰的综合能源利用体系及储气调峰方法。

背景技术

天然气已成为我国的主体能源之一，其供应的安全性、稳定性和持续性关乎国家的能源安全。由于经济社会外部环境存在较大变数，当前及未来较长一段时间内，中国油气供应安全的整体形势存在较大的不确定性。为应对能源与环境、资源以及气候变化的挑战，我国政府正在研究推动能源消费、能源供给、能源技术和能源体制四方面的“革命”，提出了多元化、清洁化和高效化的能源发展战略，发展低碳经济和转变经济增长方式已成为我国实现科学发展的必然要求。天然气分布式能源技术，因综合能效高(70％以上)，CO₂排放低，近零污染排放，利于电网和天然气管网调峰的特点，已成为推进我国能源生产和消费革命的战略性备选技术。

从天然气气源结构来看，按照我国目前的天然气消费趋势，天然气对外依存度还将进一步提升。2018年中国消费天然气量2803×10⁸m³，对外依存度超过45％，且有进一步上升的趋势。预计到2025年，中国城市燃气用气量将占到总消费量的50％，达2250×10⁸m³，此时对外依存度若超过50％，国内城市燃气用气需要国外进口气做保障，将处于极不安全的状态，且城市燃气的供应保障对民生和社会稳定具有重大的影响；从天然气储存调峰设施来看，目前，全国地下储气库工作气量仅约占天然气消费量的3.0％，远低于12％～15％的世界平均水平。截至2018年，中国建成地下储气库26座，有效工作气量116×10⁸m³，难以达到国家2020年148×10⁸m³的建设规划。国际天然气联盟(IGU)的测算结果表明，当一国的天然气对外依存度达到30％时，则本国消费量的12％应该来自于地下储气库，而中国目前仅有4.1％；从天然气消费来看，2018年，中国的天然气进口量超过日本，成为全球第一大天然气进口国，对外依存度大幅攀升至45.3％。随着城市人口继续增长、天然气管网设施日趋完善、分布式能源系统快速发展、环境污染治理等利好，国内天然气市场需求量增长强劲。预计到2020年，中国的天然气消费量将达3300×10⁸m³，2025年进一步提升到4500×10⁸m³，2035年则预计达6000×10⁸m³。天然气需求量增长的主要推动将是城市燃气，预计2025年城市燃气消费量占比将超过50％。

从总体来看，天然气气源紧张，对外依存度大，同时天然气储气设施配套不足，最后天然气消耗量将逐年上升，市场逐步扩大。目前，天然气的气源主要通过天然气气田开采，通过管道直接向外输送，或者将天然气液化后，将液体天然气装运输送到较远地区。天然气气源比较单一，而城市天然气调峰储气站直接与城市天然气管网相连，调峰储气站进气是单一从城市天然气管网中获得，而出气也是单一的供给城市天然气管网。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种天然气储气调峰的综合能源利用体系及储气调峰方法，解决了如何实现天然气供给的动态平衡，天然气的合理分配利用，实现天然气利用效益最大化的问题。

本发明采用的技术方案如下：一种天然气储气调峰的综合能源利用体系，关键在于：包括依次管道连接的原油库、天然气炼制单元、天然气储气库和天然气利用单元；所述天然气利用单元包括化工生产设备、城市天然气管网和电力转换单元；所述天然气炼制单元包括原油精炼单元和有机物二次精炼单元，所述原油精炼单元分别与原油库和天然气储气库管道连接，所述有机物二次精炼单元分别与所述原油精炼单元和所述天然气储气库管道连接。以上方案的效果是根据天然气储气库的存气量，调节原油精炼单元、有机物二次精炼单元、化工生产设备、城市天然气管网和电力转换单元的工况，实现不同的天然气产量和利用量，实现天然气的储存以及城市天然气管网的调峰功能。

优选的，所述原油精炼单元包括蒸馏炼油设备、裂化炼油设备、重整炼油设备和第一油气多级分离设备，所述原油库和所述第一油气多级分离设备分别与蒸馏炼油设备、裂化炼油设备、重整炼油设备管道连接，所述第一油气多级分离设备与所述天然气储气库管道连接。该方案的效果是原油通过蒸馏炼油设备、裂化炼油设备和重整炼油进行精炼，收集其中的拔顶气及干气等富含甲烷的气体，通过多级油气分离设备分离后，作为天然气气源将合格的天然气输送天然气储气库中储存。

优选的，所述有机物二次精炼单元包括依次管道连接的精炼油气储备设施、有机物裂解设备和第二油气多级分离设备，所述精炼油气储备设施与所述第一油气多级分离设备管道连接，所述第二油气多级分离设备与所述天然气储气库管道连接。该方案的效果是合适的有机物产物输送到精炼油气储备设施中，再通过有机物裂解设备裂解有机物，获得甲烷等气体，经过油气多级分离设备分离后，作为天然气气源将合格的天然气输送天然气储气库中储存。

优选的，所述电力转换单元包括燃气轮机和输电网。该方案的效果是在燃气轮机工作时，向电网供电，实现天然气一次能源向二次能源的转化，还可以为城市居民提供冷、热两种能源，实现能源的分布式利用。

优选的，天然气储气库与城市天然气管网双向管道连接。该方案的效果是通过储气库与管网之间的双向连接，实现天然气的储存以及城市天然气管网的调峰功能。

优选的，所述天然气储气库与所述第二油气多级分离设备之间的管道上设有第一天然气门站，所述天然气储气库与化工生产设备之间的管道上设有第二天然气门站，所述天然气储气库与所述第一油气多级分离设备之间的管道上设有第三天然气门站，所述天然气储气库与所述燃气轮机之间的管道上设有第四天然气门站，所述天然气储气库与所述城市天然气管网之间的管道上设有第五天然气门站。该方案的效果是在极端情况下，可以通过各天然气门站分别切断天然气储气库与第一油气多级分离设备、第二油气多级分离设备、天然气利用设备、燃气轮机和城市天然气管网的连接。

优选的，还包括中央信息处理中心，所述中央信息处理中心与天然气炼制单元、天然气储气库和天然气利用单元通讯连接。该方案的效果是实时接收各处设施的天然气用气情况，合理分配利用天然气，实现天然气利用效益的最大化。

一种天然气储气调峰方法，关键在于包括以下步骤：

步骤一、将原油库的原油分别输送到蒸馏炼油设备、裂化炼油设备、重整炼油设备中去进行精炼，将精炼后的产品在第一油气多级分离设备中进行分离，然后将分离的甲烷经第三天然气门站调压后输送到天然气储气库中，部分未分离的有机物产物输送到精炼油气储备设施中存放；

步骤二、将精炼油气储备设施中的有机物依次输送至有机物裂解设备及第二油气多级分离设备中进行裂解和分离，分离后产生的甲烷经第一天然气门站调压后输送到天然气储气库中；

步骤三、根据城市天然气管网的天然气供气量情况，控制蒸馏炼油设备、裂化炼油设备、重整炼油设备和有机物裂解设备的甲烷产气量，调整城市天然气管网、化工生产设备和燃气轮机与天然气储气库之间供气情况，从而实现天然气产量、利用量、储存量以及城市天然气管网的调峰功能。

优选的，所述步骤三具体为：当城市天然气管网天然气供气量充足时，第一油气多级分离设备、第二油气多级分离设备和城市天然气管网均向天然气储气库正常供气，同时保持天然气储气库为化工生产设备和燃气轮机的正常供气量，使其以正常工况工作；

当城市天然气管网天然气供气量不足时，天然气储气库向城市天然气管网进行供气，改变蒸馏炼油设备、裂化炼油设备、重整炼油设备及有机物裂解设备中的工况，加大第一油气多级分离设备和第二油气多级分离设备向天然气储气库的供气量，同时减少天然气储气库对化工生产设备和燃气轮机的供气量；

当城市天然气管网天然气供气量过量时，城市天然气管网向天然气储气库供气，并根据需要调整蒸馏炼油设备、裂化炼油设备、重整炼油设备及有机物裂解设备的工况，减少或不改变第一油气多级分离设备和第二油气多级分离设备向天然气储气库的供气量，同时加大天然气储气库对化工生产设备和燃气轮机的供气量。

与现有技术相比，本发明的一种天然气储气调峰的综合能源利用体系及储气调峰方法，具有以下有益效果：

1、本发明利用原油精炼单元中原油炼制过程中产生的甲烷，以及在有机物二次精炼单元中有机物裂解过程中产生的甲烷作为天然气储气库的气源。同时，通过调节原油炼制以及化工工艺过程中的工况和原料实现对甲烷产气量的控制，科学的为天然气储气库供气；

2、本发明中的天然气储气库可以为燃气轮机，及化工生产设备提供天然气，可以实现过量天然气的消耗。燃气轮机及化工生产设备可以通过自身工况的调节，增加或减少天然气的用量，匹配天然气储气库中的天然气存量。

3、本发明中的天然气储气库，不仅与天然气的气源以及天然气利用设备相连接，同时还与城市天然气管网相连接，参加城市天然气的调峰工作；通过有计划的生产，科学的分配，合理的利用天然气，实现天然气的合理利用。

4、本发明中的天然气储气库与城市天然气管道是双向连接，不仅天然气储气库在城市供气量不足时，可以作为气源供气给城市天然气管道；同时，在城市供气充足时，天然气管道还可以向储气库供气。

5、本发明通过对天然气气源储存、利用的统一设计，综合管理，实现了原油、天然气、电能、热能等多种能源的交换以及综合利用，提高了能源利用效率，为分布式能源系统设计提供新方案。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

实施例1天然气储气调峰的综合能源利用体系

如图1中所示，一种天然气储气调峰的综合能源利用体系，包括依次管道连接的原油库1、天然气炼制单元、天然气储气库14和天然气利用单元；所述天然气利用单元包括化工生产设备13、城市天然气管网20和电力转换单元，所述天然气储气库14与化工生产设备13之间的管道上设有第二天然气门站12，天然气储气库14与城市天然气管网20双向管道连接，所述天然气储气库14与所述城市天然气管网20之间的管道上设有第五天然气门站19；

所述天然气炼制单元包括原油精炼单元和有机物二次精炼单元，所述原油精炼单元包括蒸馏炼油设备2、裂化炼油设备3、重整炼油设备4和第一油气多级分离设备5，所述原油库1和所述第一油气多级分离设备5分别与蒸馏炼油设备2、裂化炼油设备3、重整炼油设备4管道连接，所述天然气储气库14与所述第一油气多级分离设备5之间的管道上设有第三天然气门站15，所述有机物二次精炼单元包括依次管道连接的精炼油气储备设施7、有机物裂解设备8和第二油气多级分离设备9，所述精炼油气储备设施7与所述第一油气多级分离设备5管道连接，所述第二油气多级分离设备9与所述天然气储气库14管道连接，所述天然气储气库14与所述第二油气多级分离设备9之间的管道上设有第一天然气门站11；所述电力转换单元包括燃气轮机17和输电网18，所述天然气储气库14与所述燃气轮机17之间的管道上设有第四天然气门站16。

实施例2天然气储气调峰方法

步骤一、将原油库1的原油分别输送到蒸馏炼油设备2、裂化炼油设备3、重整炼油设备4中去进行精炼，将精炼后的产品在第一油气多级分离设备5中进行分离，然后将分离的甲烷经第三天然气门站15调压后输送到天然气储气库14中，部分未分离的有机物产物输送到精炼油气储备设施7中存放；

步骤二、将精炼油气储备设施7中的有机物依次输送至有机物裂解设备8及第二油气多级分离设备9中进行裂解，分离产生的甲烷经第一天然气门站11调压后输送到天然气储气库14中；

步骤三、当城市天然气管网20天然气供气量充足时，第一油气多级分离设备5、第二油气多级分离设备9和城市天然气管网20均向天然气储气库14正常供气，同时保持天然气储气库14为化工生产设备13和燃气轮机17的正常供气量，使其以正常工况工作；

当城市天然气管网20天然气供气量不足时，天然气储气库14向城市天然气管网20进行供气，改变蒸馏炼油设备2、裂化炼油设备3、重整炼油设备4及有机物裂解设备8的工况，加大第一油气多级分离设备5和第二油气多级分离设备9向天然气储气库14的供气量，同时减少天然气储气库14对化工生产设备13和燃气轮机17的供气量；

当城市天然气管网20天然气供气量过量时，城市天然气管网20向天然气储气库14供气，并根据需要调整蒸馏炼油设备2、裂化炼油设备3、重整炼油设备4及有机物裂解设备8的工况，减少或不改变第一油气多级分离设备5和第二油气多级分离设备9向天然气储气库14的供气量，同时加大天然气储气库14对化工生产设备13和燃气轮机17的供气量。

最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。