我国冬季天然气日负荷的温度梯度分析-.pdf

2 01 4矩 第8 卷 第 4 期 天 然 气 技 术 与 经 济 Na t u r a l Ga s Te c h n o l o g y a n d Ec o n o my V0 l _ 8． No ． 4 Aug ． 2 01 4 d o i 1 0 ．3 9 6 9／ j ． i s s n ．2 0 9 5 1 1 3 2 ． 2 0 1 4 ． 0 4 ． O 1 8 我国冬季天然气 日负荷的温度梯度分析 陈进殿 张津铭 魏传博 郝迎鹏 沈鑫 1 ．中国石油天然气股份有限公司规划总院，北京1 0 0 0 8 3 ； 2 ．中国石油天然气股份有限公司天然气与管道分公司，北京1 0 0 1 0 1 摘要气温变化是影响冬季天然气用气负荷的重要因素之一。基于环渤海、长三角以及中南地区冬季气象和天 然 气 日负荷数据 ，采 用选取 相似 日的方法 ，对各省 市天然气 负荷 温度梯度进 行 了总体 和分段 线性回 归分析。研 究认 为总体上 气温与 天然气 负荷 呈 负相关关 系；天然 气 日负荷的温度梯度在 不同地 区、不 同温度节点处差别较 大，应高 度关注日负荷温度梯度较大省市的调峰问题；分析天然气的 日负荷温度梯度时应考虑气温滞后效应的影响。 关键词气温变化天然气负荷回归分析负荷温度梯度 文献标识码 B 文章编 号2 0 9 5 一 l 1 3 2 2 0 1 4 0 4 一 o 0 6 4 一 o 3 0 引言 随 着天 然气 管 道 的不 断扩 展 以及供 应 量 的增 加 ，我国天然气消费量快速增长 。天然气市场用气 量随月 、 13、时均在 发生变化 ，它 与气象条件 、用 户结构 以及节假 日等多种因素密切相关 ⋯，用气不 均匀性 日趋增 大给管道 调峰带来 了困难 。近年来冬 季长期低温、气温骤降等极端天气屡屡出现，北方 地 区 因气 温变 化 导致 的 日用 气 峰谷差 有扩 大 的趋 势。对 冬季天然 气用 气负荷特性进行研究 ，对于制 定科学的生产计 划 ，确保管 网的安全稳定运行有非 常重要的实际意义。 1 研究方法和流程 气象条件是冬季天然气负荷的重要影响因素之 一 ，其包含多种气象参数如温度 、平均湿度 、降水 量 、平 均风速等 ，其 中气温对天然气负荷 的影响最 为明显 。笔者根据 2 0 1 3 年 1 1 月 1 5日至 2 0 1 4 年 3 月 1 5日期间环渤海 、长三角及 中南地 区部分省市 的 气象数 据与天然气 日负荷数据 ，采用 总体和分段线 性 回归分析的方法 ，对天然气 日负荷 的温度梯度进 行分析。 基 于各 省市 冬 季气 象条 件及 天 然气 日负荷 数 据 ，以气温为 自变量选取标杆 日，参考标杆 目的其 他气象数据选取相似 日，分析气温变化对天然气 日 负荷 的影 响。相似 日的选取通过计算历史 日与预测 日影 响因素 不包括气温 差值 的二范数 ，当差值二 范数小 于某一设定值时 ，认为该历史 日与预测 日相 似。计算公式为 f∑ 一 卢 。 ≤ i I 式 中， 为预测 日影响因素组成的向量 ， 为某一历 史 日影响 因素组成 的向量 ；8 为设定值 ；n为影响 因 素个数 。总体和分段 回归分析研究流程如 图 1 所示。 采集 各省市 基础数 据 分 省 日负荷 、气 温、气 象数据 以温度 均值选 取标杆 目 各组标 杆 日的降水 、降雪 、风速 、 湿度 为基准， 在临 近 3 “C 区域 选 取2 0～ 3 0 个相似 日 分省 建立线 性 回归模型 求 导得 出负荷的 温度梯 度表达 式 采集 各省 市基础数 据 分 省 日负荷 、气温 、气象数 据 以1 0、一 5、0 、 5 、 1 0℃ 为 基 准 点选取标 杆 日 各组 标杆 日的降 水、降雪 、风速 、 湿度 为基准 ，在临 近 3 “C 区域 选取8 ～ 1 O 个相 似 日 分组 建立 分段线 性回归模 型 求 导得 出负荷 的温度梯 度表达 式 a 总体 回归分析流程图 b 分段回归分析流程图 图 1 天然 气负荷梯 度回归分析流程示意图 收稿 日期 2 0 I 40 6 2 8 作者简介 址峨 1 9 8 0 一 ，4 、 纵 I ‘ { j ，从 ‘J i- 人然 场 了 E - m a i l 【 _ I l t n j i n d i a l I 1 e h 1l l ． c 64／N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y a n d E c o n o m y 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4 6 期 天然气技术与经济 市场与价格 一 般来讲，天然气用气负荷与气温变化呈负相 关关系，气温升高则对应天然气 E t 负荷下降，气温 对天然 气 日负荷 的影 响具有滞 后效 应 。笔者基 于 各省市地区冬季天然气负荷数据 ，对 比分析了考虑 滞后效应前后天然气负荷温度梯度的变化 ，对该问 题进行了说明。 2 天然气负荷温度梯度总体回归分析 分别以环渤海地 区A市 、长三角地 区B省为例 ， 按 照 两地 区冬 季期 间的温 度平 均值 分别 选取 标 杆 日，根据选 取的相似 日对天然气 负荷温度梯度作 总 体 回归分析 ，并选定 2 d 作为滞后 时间对 比分析温度 对 天然气负荷影 响的滞后效应 。两地区冬季天然 气 负荷温度梯度 回归 曲线 如图 2 、图 3 所示 。其 中 ，q 为天然气 日用气量 ，l 0 4 m ／ d ；t 为温度 ，c C， 为线 性相关系数。 O 5 0 5 温 度／ ℃ a 不考虑滞后效应 l 0 5 0 5 1 0 温 度／ X 2 b 考虑滞后效应 图2 A市冬季天然气负荷温度梯度总体回归曲线图 a 不考虑滞后 效应 b考虑滞后效应 图3 B省冬季天然气 负荷温度梯度 总体 回归曲线图 从 图 2 、图 3中可以看 出，天然气 日负荷与气温 变化成 负相关关 系。由图2回归曲线可知 ，A市总体 天然气 负荷温度梯度为一 1 1 1 1 0 m ／d ／q C，即温度 下降 1 ℃，天然气 日负荷上升约 1 1 l x l 0 m ，考虑温度 对天然气 日负荷影 响的滞后效应 ，日负荷温度梯度 为一1 3 4 1 0 4 m ／d ／q C；B省 天然 气 负荷 温度 梯度 为一 4 1 0 m ／ d ／ o C ，考虑滞后效应后其温度梯度计 算值约为一 5 1 0 m ／d ／c I 。 同样 ，我们可 以得到其他各省市地 区考虑温度 滞后效应前后天然气负荷温度梯度值如表 1 所示 。 表1 各省市地区总体天然气负荷温度梯度表 1 0 4 m ／d ／℃ 从表 1 中可以看出 ，A市天然气负荷的温度梯度 绝 对 值 最 大 ，考 虑 温 度 影 响滞 后 效 应 ，为 一1 3 4 1 0 m 。 ／ d ／ ℃，环渤海地区天然气负荷温度梯度要 远高于长三角和中南地区负荷温度梯度值 ，这与该 地 区气象条件 、天然气用气规模 、用气结构 以及各 地区居民生活习惯等因素有关 。 3 天然气负荷温度梯度分段回归分析 考虑到负荷 的温度梯 度在不 同的温度节点附近 的数值有差异 ，以0 C 作为基点 ，气温变化5 ℃为节 点 ，根据各节点附近相似 日的天然气负荷数据，分 段回归分析天然气负荷温度梯度变化，A 2 省分析结 果如图4 所示 。 a 一 5 节点处负荷温度梯度 回归 b 0 C 节点处负荷温度梯度 回归 曲线图 曲线图 图4 A 2 省冬季天然气负荷温度梯度分段回归曲线 从 图4中可 以看 出，在 0 ℃节点处 ，A 2 省天然气 负荷温度梯度为一 8 1 1 0 m 。 ／ d ／℃，在一 5 c I 节点处 负荷温度梯度为一 1 8 1 0 m ／d ／c C 。考 虑温度影 响 的滞 后效应 前后 ，各省市 地区天然气负 荷温度梯度 值回归分析结果如表2 、表3 所示。 以A市为例 ，温度 每下降 1 o C，每 日所需调峰气 量就高达 2 0 4 x 1 0 m ，相 当于一条 7 ． 5 1 0 m。 ／a 管道 天然气技术与经济 ／ 65 茎 皇 ～ ㈣哪咖Ⅲ㈣哪㈣喜 i 枷Ⅲ。 E ． 0 【 ／ 悼畦 咖 湖 ㈣ 枷 瑚㈣。 目 【 ／ 禧 叮 襞 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第8 卷 陈进殿，等 我国冬季天然气 日负荷的温度梯度分析 第4 期 的输气能力，因此应高度关注 日负荷温度梯度较大 省市的调峰问题 。 表2 各省市分段天然气负荷温度梯度表 不考虑滞后效应 1 0 ％ ／d ／℃ 省市 不考虑滞后效应各温度节点温度梯度 5 O 5 1 0 表3 各省市分段天然气负荷温度梯度表 考虑滞后效应 1 0 m ／d ／℃ 省市 考虑滞后效应各温度节点温度梯度 5 O 5 1 0 注 表 2、表 3中邵分温度节点附近数据不足 ，未作回归分析。 4 结论 对 比分析得 到的 日负荷 温度梯度数据 ，可以得 出以下结论 1 总体上气温与天然气负荷总体呈负相关关 系 ，但 在不 同温 度点 附近 负荷 的 温度梯 度 变化较 鸣谢 中国石油天然气股份有 限公 司天然气与 管道分公 司 中国石油天然气股份有限公司西部管道分公司 中国石 油塔里木 油田公 司 中国石 油长庆油 田公 司 中国石 油吐哈油田公 司 中国石油川庆钻探公 司长庆钻 井总公 司 中国石油管道建设项 目经理部 大庆油 田有 限责 任公 司勘探 开发研 究院 海南中油深南石油技术开发公司 云南云天化股份 有限公司 成都液化天然气有限公司 重庆燃 气集团股份有限公 司 66／N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y a n d E c o n o my 大 ，分段分析更具有实际意义。 2 不考虑温度的滞后效应 时，在部分温度节点 处负荷温度梯度值出现大于零的情况 ，无法准确反 映气温对负荷的影响关系 ，这是 由于气温 累积效应 造成 的。另外 ，无论是总体线性 回归分析 还是分段 线性 回归分析 ，在考虑滞后效应影响后 ，线性相关 系数值均增大 ，拟合程度更 高 。由此天然气负荷成 因时 ，需要考虑气温变化对天然气负荷影 响的滞后 效应。 3 基于对部分省市2 0 1 3 2 0 1 4 年冬季期间的气 象 以及 天然气 日负荷数据进行 了分析 ，考虑到我 国 天然气市场正处于快速发展阶段 ，上述省市 的用气 规模 和用气结构会 随着 时间发生变化 ， 日负荷 的温 度梯度也会 随之变化 ，因此应滚动开展负荷 的温度 梯度分析工作 ，以更好地应用到生产 中。 参考文献 [ 1 ]张柏涛．城 市燃气用户用气负荷规律及其预测的研 究 [ D] ．上海 同济大学，2 0 0 5 ． [ 2 ]何春蕾，段言志，邬宗婧 ，等．基于气温的城市燃气短 期 日负荷预测模型以四川省成都地区为例[ J ] ．天然气 工业 ，2 0 1 3 ，3 3 4 1 3 1 1 3 4 ． [ 3 ]罗志鹏，牟军 ，伍渊．西安市冬季天然气用气负荷与气 温关系分析[ J ] ． 辽宁化工，2 0 1 2 ，4 1 3 2 7 6 2 7 8 ． [ 4 ]周冠杰，吴孟君．山东地区城市天然需求负荷与气温关 系研究[ J ] ．国际石油经济，2 0 0 9 3 5 5 5 8 ． [ 5 ]邹晓琴 ，胡梅 ，阮青珂，等．城市燃气短期负荷预测 中 的气温累积效应[ J ] ．天然气技术与经济，2 0 1 1 ，5 3 5 8 - 6 0 ． 编 辑 周娟 一- ～- _ _ 一 重庆燃气集团股份有限公司 中国石油川庆钻探公司长庆井下技术作业公 司 中国石油川庆钻探公 司长庆 固井公 司 四川泸天化股份有 限公司 中石油东南亚管道有限公司 中国石油化工股份有限公司天然气川气东送管道分公司 中国石油集 团东方地球物理勘探有 限责任公 司 中国石化集 团西南石油局 井下作业公司 中石化集团西南石油局四川钻井公司 中国石油吉林油田公司松原采气厂 中石化中原油田工程有限公司西南钻井公司 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m