基于水合物媒介的LNG调峰技术
发布时间：2021-11-28 02:48
随着我国经济的持续发展以及环保力度的推进,我国天然气需求量不断增长,而多元的天然气供给结构和丰富的储存调峰设施是保障天然气供需平衡的重要手段。但目前大力推广使用的地下储气库和液化天然气（LNG）调峰等方式由于地质结构受限以及高成本等因素无法完全满足调峰的需求,因此需要进一步开发新型高效的调峰方式作为补充。天然气水合物（NGH）是一种水分子与甲烷等分子结合形成的笼形晶体,因其储气率高储存条件温和得到了在储气领域中的广泛关注和研究。因此,本文主要开展了基于水合物为媒介的LNG调峰工艺的初步概念设计。（1）针对水合物生成速率低的问题,本章利用对水合物生成促进效果良好的表面活性剂中的功能基团以及金属粒子的高导热性,合成了Ag&-SO3-@PSNS纳米球促进剂。恒容水合物实验表明该促进剂能够在100min左右实现水合物的快速生成,同时也解决了在表面活性剂类中水合物分解时的起泡问题。而提高负载于促进剂表面的Ag粒子浓度以及促进剂纳米球的粒径能够提高水合物生成速率使得在恒压下水合物的诱导期和生长期在60min内即可完成。高压（6MPa）和低压（5MPa）水合物生成对比实...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各地区天然气调峰量需求分布
基于水合物媒介的LNG调峰技术4图1-2三种常用地下储气库类型Fig1-2Threetypesofundergroundgasstoragecommonlyused目前地下储气库类型主要包括枯竭油气藏储气库、含水层储气库以及盐穴储气库等三种形式[8]，如图1-2。枯竭油气藏储气库是利用地下枯竭油藏或气藏建设的储气库，是目前应用最广泛的地下储气库方式；含水层储气库是利用含水层中的孔隙，注气后将水压走、抽气后水再返回，从而形成的人工气田；盐穴储气库则是利用地下盐层中经过水溶解盐而形成的空穴，直接储存天然气。表1-1为不同储气库优缺点的对比表1-1不同类型储气库的优缺点Table1-1Advantagesanddisadvantagesofdifferenttypesofundergroundgasstorage类型优点缺点枯竭油气藏储气库储气容量大；可以回收再利用目前废旧的油气藏。垫底气不可回收；注气采气速率低。含水层储气库储气容量大。需要持续的环境监测；垫底气只有部分可回收盐穴储气库注入采出速率高，灵活；相对其他方式垫底气量小，可回收。成本高；存在溶漓以及蠕变等技术难题；储气量小[9]地下储气库相比其他地上储气方式，其储存容量大、调峰范围广、耐用性久、后续储存成本低以及安全性高，但是其投资规模巨大、建设周期长（7-10年）、受限于地质条件、同时需要高比例的垫底气用于维持储气库压力而无法回收利用[10,11]。上述不利条件导致地下储气库只适合部分地质结构地区，目前我国各类地下储气库总计只有25座，因此不利于各地区大范围推广。从我国实际情况看，在众多不利因素中地下储气库对于地质结构的要求以及建设周期长尤其严重限制着该技术的推广。我国可建设地下储气库的地质资源相对于欧美国家以及俄罗斯等国极度奇缺且长达7-10年的建设周期根本无法满足我国近期储气调峰保供的迫切?
青岛科技大学研究生学位论文5图1-3各国天然气对外依存度与地下储气库工作气量占比关系Fig1-3Countries"gasimportsofandworkinggascapacityoftotalconsumption图1-3为各国天然气对外依存度与地下储气库工作气量占比关系，横坐标为天然气对外依存度，纵坐标为地下储气库工作气量占总消耗量的比例。从图中可以看出，我国地下储气库占比总消耗量约为3%，远低于国际平均水平12-15%，目前全球地下储气库工作气量的66%都集中于北美和欧盟等发达国际地区。同时应该注意到一个地区的地下储气库工作气量对耗气总量的占比不是越大越好，这需要根据当地的天然气消费结构、管网的建设以及互通水平结合来调整。例如在欧美等发达国家，已建设管网里程长、互联互通程度高。同时其天然气的消费结构中，燃气发电以及工业用气占比大部分，该部分天然气的需求波动在一年周期内不大，因而可以与上游供气主体签订长期低价供气合同，从而保证上游供气和调峰储气企业能够在低储气/耗气比下仍能够满足调峰需求[12]。这一方面能够降低上游供气企业对于地下储气库的维护成本，同时也能够降低下游用气用户的用气成本。但是在我国的用气结构中，不可中断的城市燃气占比高（40%左右）而化工用气、发电用气以及工业用气低，同时我国管网长度以及互联互通水平远远没有跟上对于天然气的需求。这导致即使在同样的天然气消耗量中，我国对于上游储气调峰企业的储气/耗气比要求要远远高于国际发达国家，从而增大了上下游企业的成本。同时在我国采暖季，由于往往出现较高的居民用气波峰，对于工业用气企业只能实行错峰供应或者停供，这导致上下游企业根本无法进行长期供气协议的确定，导致上游调峰供气企业、下游工业用气企业以及下游居民用户都面临着供气用气成本高甚至无气可用的局面
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of nanoparticles on the nucleation and agglomeration rates of hydrate growth using THF-water clathrates[J]. Syed Y.Nahri,James L.Nielsen,Yuanhang Chen. Petroleum Science. 2020(02)
[2]中国储气库投资建设与运营管理的政策沿革及研究进展[J]. 徐东,唐国强. 油气储运. 2020(05)
[3]日本天然气供应安全政策与应急保障[J]. 吕淼. 能源. 2020(01)
[4]储气库可靠性一体化分析方法研究[J]. 乔长青. 化工管理. 2019(36)
[5]盐穴储气库表征渗透率研究[J]. 王元刚,薛雨,李心凯. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2019(06)
[6]中国地下储气库地质理论与应用[J]. 魏国齐,郑雅丽,邱小松,孙军昌,石磊,赖欣. 石油学报. 2019(12)
[7]天然气市场发展消费特点及调峰方式分析[J]. 张金冬,谭羽非,于克成,王雪梅. 煤气与热力. 2019(10)
[8]LNG储气调峰站BOG再液化工艺探讨[J]. 吴海峰. 中国石油和化工标准与质量. 2019(13)
[9]美国天然气管网基础设施运营与监管经验[J]. 吕淼. 能源. 2019(07)
[10]地下储气库发展现状与安全事故原因综述[J]. 王者超,李崴,刘杰,郭家繁,张宇鹏. 隧道与地下工程灾害防治. 2019(02)
硕士论文
[1]天然气的液化工艺和储运安全性分析[D]. 杜鹏.东北石油大学 2015
本文编号：3523549
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各地区天然气调峰量需求分布
基于水合物媒介的LNG调峰技术4图1-2三种常用地下储气库类型Fig1-2Threetypesofundergroundgasstoragecommonlyused目前地下储气库类型主要包括枯竭油气藏储气库、含水层储气库以及盐穴储气库等三种形式[8]，如图1-2。枯竭油气藏储气库是利用地下枯竭油藏或气藏建设的储气库，是目前应用最广泛的地下储气库方式；含水层储气库是利用含水层中的孔隙，注气后将水压走、抽气后水再返回，从而形成的人工气田；盐穴储气库则是利用地下盐层中经过水溶解盐而形成的空穴，直接储存天然气。表1-1为不同储气库优缺点的对比表1-1不同类型储气库的优缺点Table1-1Advantagesanddisadvantagesofdifferenttypesofundergroundgasstorage类型优点缺点枯竭油气藏储气库储气容量大；可以回收再利用目前废旧的油气藏。垫底气不可回收；注气采气速率低。含水层储气库储气容量大。需要持续的环境监测；垫底气只有部分可回收盐穴储气库注入采出速率高，灵活；相对其他方式垫底气量小，可回收。成本高；存在溶漓以及蠕变等技术难题；储气量小[9]地下储气库相比其他地上储气方式，其储存容量大、调峰范围广、耐用性久、后续储存成本低以及安全性高，但是其投资规模巨大、建设周期长（7-10年）、受限于地质条件、同时需要高比例的垫底气用于维持储气库压力而无法回收利用[10,11]。上述不利条件导致地下储气库只适合部分地质结构地区，目前我国各类地下储气库总计只有25座，因此不利于各地区大范围推广。从我国实际情况看，在众多不利因素中地下储气库对于地质结构的要求以及建设周期长尤其严重限制着该技术的推广。我国可建设地下储气库的地质资源相对于欧美国家以及俄罗斯等国极度奇缺且长达7-10年的建设周期根本无法满足我国近期储气调峰保供的迫切?
青岛科技大学研究生学位论文5图1-3各国天然气对外依存度与地下储气库工作气量占比关系Fig1-3Countries"gasimportsofandworkinggascapacityoftotalconsumption图1-3为各国天然气对外依存度与地下储气库工作气量占比关系，横坐标为天然气对外依存度，纵坐标为地下储气库工作气量占总消耗量的比例。从图中可以看出，我国地下储气库占比总消耗量约为3%，远低于国际平均水平12-15%，目前全球地下储气库工作气量的66%都集中于北美和欧盟等发达国际地区。同时应该注意到一个地区的地下储气库工作气量对耗气总量的占比不是越大越好，这需要根据当地的天然气消费结构、管网的建设以及互通水平结合来调整。例如在欧美等发达国家，已建设管网里程长、互联互通程度高。同时其天然气的消费结构中，燃气发电以及工业用气占比大部分，该部分天然气的需求波动在一年周期内不大，因而可以与上游供气主体签订长期低价供气合同，从而保证上游供气和调峰储气企业能够在低储气/耗气比下仍能够满足调峰需求[12]。这一方面能够降低上游供气企业对于地下储气库的维护成本，同时也能够降低下游用气用户的用气成本。但是在我国的用气结构中，不可中断的城市燃气占比高（40%左右）而化工用气、发电用气以及工业用气低，同时我国管网长度以及互联互通水平远远没有跟上对于天然气的需求。这导致即使在同样的天然气消耗量中，我国对于上游储气调峰企业的储气/耗气比要求要远远高于国际发达国家，从而增大了上下游企业的成本。同时在我国采暖季，由于往往出现较高的居民用气波峰，对于工业用气企业只能实行错峰供应或者停供，这导致上下游企业根本无法进行长期供气协议的确定，导致上游调峰供气企业、下游工业用气企业以及下游居民用户都面临着供气用气成本高甚至无气可用的局面
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of nanoparticles on the nucleation and agglomeration rates of hydrate growth using THF-water clathrates[J]. Syed Y.Nahri,James L.Nielsen,Yuanhang Chen. Petroleum Science. 2020(02)
[2]中国储气库投资建设与运营管理的政策沿革及研究进展[J]. 徐东,唐国强. 油气储运. 2020(05)
[3]日本天然气供应安全政策与应急保障[J]. 吕淼. 能源. 2020(01)
[4]储气库可靠性一体化分析方法研究[J]. 乔长青. 化工管理. 2019(36)
[5]盐穴储气库表征渗透率研究[J]. 王元刚,薛雨,李心凯. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2019(06)
[6]中国地下储气库地质理论与应用[J]. 魏国齐,郑雅丽,邱小松,孙军昌,石磊,赖欣. 石油学报. 2019(12)
[7]天然气市场发展消费特点及调峰方式分析[J]. 张金冬,谭羽非,于克成,王雪梅. 煤气与热力. 2019(10)
[8]LNG储气调峰站BOG再液化工艺探讨[J]. 吴海峰. 中国石油和化工标准与质量. 2019(13)
[9]美国天然气管网基础设施运营与监管经验[J]. 吕淼. 能源. 2019(07)
[10]地下储气库发展现状与安全事故原因综述[J]. 王者超,李崴,刘杰,郭家繁,张宇鹏. 隧道与地下工程灾害防治. 2019(02)
硕士论文
[1]天然气的液化工艺和储运安全性分析[D]. 杜鹏.东北石油大学 2015
本文编号：3523549
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