1.1研究目的

当今社会的进步发展离不开能源，世界的工业革命之后，煤炭、石油等化石燃料作为我国主要的供应能源，然而在它为我国提供基本能源需求时，其带来的污染也日益严重。近几年，在国家和媒体的宣传之下，我们更加注重环境的保护，污染严重的化石燃料无法为我们所满足。而天然气价格低廉、污染较小，满足我国现代的需求，使用量日益增加。然而我国对天然气的需求量日益增加的同时，却也面临着天然气短缺、供应不足的问题。

本研究通过文献法，注重对相关、基础文献的阅读、研究了解我国天然气行业发展现状，并分析天然气冬季短缺原因，反应目前我国天然气行业发展现状及不足之处，并阅读国外相关文献，分析可借鉴之处，运用探索性研究、归纳、总结、对比等不同的方法，提出关于储气调峰、地下储库、天然气管网、政策等方面的应对措施，对我国进一步加强天然气行业的技术研究、完善相关制度、使用更为先进的技术等方面有参考作用，从而应对天然气短缺的现状。

1.2研究意义

目前环境污染越来越严重，目前我国煤炭为主要消耗能源，二氧化碳的排放导致温室效应越来越严重，环境问题刻不容缓。当前在工业燃料、城市燃气等行业, 天然气均为首选的替代能源，天然气的使用不仅可以摆脱我国依赖石油、煤等污染性化石能源的现状，也可以减少二氧化碳的排放，有助于缓解我国的环境问题，也有助于改变我国的经济发展模式，有利于我国进一步实现绿色发展。故我国着重于天然气管道的建设，为国民提供廉价、清洁、充足的天然气能源，我国的天然气消耗量以每年15%的速度剧增，日后天然气有望成为我国的主要供应能源。

当前，需求量剧增和供应量不足的矛盾尤为突出，在过去的几年，天然气供应面临巨大的挑战。冬季的天然气需求量为全年最旺，政府的“煤改气”的措施更是使天然气的使用量进一步增加，很多地区出现了供气不足的现象。供气不足为人民带来了诸多的生活不便，也相应带来了许多经济损失，负面影响非常严重。故当务之急便是分析天然气短缺原因，分析我国如今天然气行业的形式和短缺成为对当务之急，分析原因后提出应对措施对于保证天然气的顺利供应，推动天然气行业在我国的发展，促进我国的经济转型，进一步促进我国实现绿色发展有重要的意义。

1.3国内外研究现状分析

1.3.1调峰建设

我国天然气工业处于快速发展阶段,天然气供气调峰问题也日益凸显。对于城市燃气用户，由于各种因素的影响，天然气供气量呈规律性波动。而我国大部分地区都是四季分明，冬季冷，夏季热，呈现出城市燃气用户用量也是冬季多，夏季少，每周的节假日和工作日用气量也不同，而每日也存在早、中、晚高峰。由于供需量变化之大，所以需要进行调节^[1]。调峰方式包括：储罐储气调峰、低温液化储存调峰、高压管束储气调峰、高压管道储气调峰^[3]。在供气调峰方式的选择上,季调峰主要依靠地下储气库,必要时用LNG终端做补充;对于城市月高峰用气,大力采用LNG调峰设施、洞穴调峰设施等快采快注且外输量相对较大的方式;对于小时调峰,主要依靠季节调峰和日调峰的设施及管道末端储气、城市高压管网等共同完成^[4]。张国涛等针对仍采用7in生产套管如何提高地下储气库紧急调峰能力的问题进行了研究。最终形成了7in生产套管配套4.5in注采气油管的工艺形式, 使日安全供气能力达到了 (100～120) ×104 m³, 极大地提高了地下储气库的调峰能力^[6]。

世界天然气利用较发达的国家在调峰时，普遍采用用气量管理和供气调峰设施相结合的做法。而各国的调峰方式也存在差异：本国天然气资源相对丰富并以陆上管网（道）供气为主的地区或国家，例如北美、欧洲、前苏联等，通常综合考虑地下储气库、调峰型LNG装置，美国本土48个州共运行着415座地下储气库，总工作气量约1100亿立方米。对于国内天然气资源贫乏且用气量主要来自海上 LNG进口的国家，例如日本与韩国，其本身没有国家性输气管网，仅有局部管道连接海上 LNG 接收终端到附近的电厂或局域性用户，因此，几乎不存在供气管网所需解决的供气调峰问题。这些国家一般采用建设 LNG 储罐、增加短期及现货LNG贸易，并辅之以可中断供气、天然气峰价等用气量管理方法，以解决其用气量高峰时的矛盾^[4]。截至2016年, 日本已建接收站数目42座、储罐184个，总罐容达到115亿立方米、占消费量比重约9%;韩国已建接收站数目6座、储罐80个、总罐容达到76亿立方米、占消费量比重约17%^[7]。

1.3.2地下储气库

世界上典型的天然气地下储气库类型有4种:枯竭油气藏储气库、含水层储气库、盐穴储气库、废弃矿坑储气库，其中，枯竭油气藏储气库利用枯竭的气层或油层而建设，数量占地全球现有地下储气库总数的75%以上，其次为，含水层储气库、盐穴储气库^[7]。我国正在推进的天然气产供储销体系建设, 启动储备天然气用于发挥调节作用, 各大储气库持续满负荷采气, 采气量接近8000万立方米/日, 同比增长30%以上^[8]。我国地下储气库发展所面临的挑战:①建设明显滞后,调峰能力不足;②优质库源缺乏,建库地质条件复杂,建库成本高;③建设处于初级阶段,安全、科学运行管理经验不足④建设、管理、使用主体相对分离,难以最大限度地发挥作用;⑤未实行单独的核算,难以体现储气库的经济效益^[7]。截至2016年底, 中国每万平方千米陆地面积对应的管道里程约70km, 仅相当于美国的12%, 地下储气库形成工作气量64亿m³, 仅占消费量的3.1%, 远低于世界10%的平均水平^[10]。

北美地区是储气库开发建设最早的地区。截至 2010 年，北美地区共有天然气储气库 463 座，占全球储气库总量的 73.5％，最大工作气量 1 295.6×108 m³，占全球工作气量的 36.69％，日最高供气能力为 25.36×108 m³，占全球日供气能力的 32.99％。其中，枯竭型地下储气库 374 座，为储气库建设的主体类型；盐穴型储气库 46 座，主要分布在美国和加拿大境内；含水层构造储气库 43 座，全部位于美国境内。国外使用了“工艺审查”管理模式，先进的钻井技术，值得我国借鉴^[11]。

1.3.3天然气管网

我国已初步建成以陕京一线、陕京二线、陕京三线、西气东输一线、西气东输二线、西气东输三线、川气东送等为主干线，以冀宁线、淮武线、兰银线、中贵线等为联络线的国家主干管网，干线管网总输气能力超过2 000 × 108 m³／a。根据国家能源局油气司和思亚能源统计，截至2016年底，我国天然气长输管道约为6.8 × 104 km，其中，中国石油投资建设5.96 × 104 km，占总里程的88 %；中国石化投资建设0.75 × 104 km，占总里程的11 %；中海油投资建设900 km，占约总里程的1 %。此外，我国还有3条已投运的进口天然气管道，分别为管输能力510 ×108 m³／a 的中亚跨境天然气管道系统、管输能力为52 × 108 m³／a的中缅天然气管道以及管输能力为5.5× 108 m³／a的广汇哈萨克斯坦天然气管道。长输管道的运营主要实行运输加销售的捆绑式服务，使得管道运营企业拥有对下游市场的供气垄断权^[13]。陈正惠等人借鉴虚拟公共设施理念和中国石油现行油气调控管理模式, 通过搭建一个独立的权威平台——油气调控中心, 最终实现“资源总体受控、管道投资积极、信息公开透明、交易成本趋近于零”的目标, 让参与者公平享有基础设施使用权^[12]。美国天然气市场化改革破除了“运销捆绑”，创造了配售侧、交易市场等环节，增加了交易主体，形成了“放开两头，管住中间”的市场格局^[13]。