摘要：大牛地气田自2003年启动开发先导性试验项目以来，产能逐年提高，销售量日益增长，客户涉及民用、燃气、化肥等多个行业，遍布山东、河南、内蒙、北京等区域市场，然而在产销过程中存在冬夏峰谷差较大、生产不平稳等问题。本文针对大牛地气田天然气产销运行过程中面临的调峰问题。在分析该气田产销运行态势与市场需求特点、规律基础上，利用大系统分解协调原理构建了该气田产销运行多级调峰体系，提出了相应的对策和建议，为大牛地气田产销运行提供了新思路，也为我国天然气产销调度管理提供了借鉴。
关键词：大牛地气田；天然气；产销运行；多级调峰体系；大系统分解协同原理
中图分类号：F40722 文献标识码：A 文章编号：1004-0544(2011)01-0170-03
一、引言
中石化华北分公司大牛地气田位于鄂尔多斯盆地北部毛乌素沙漠腹地，自2003年启动开发先导性试验项目以来，随着产能逐年提高，销售量日益增长；现已有11家销售客户，涉及民用燃气、化工、化肥等多个行业，分布在山东、河南、内蒙以及北京四个区域市场内。产销过程经历了急剧上升阶段(2003-2006年)和稳步增长阶段(2007-2009年)，年销量保持在19×108m3左右，然而存在冬夏峰谷差较大、生产不平稳等问题。具体表现为2008年底到2009年初的天然气滞销，以及2009年入冬的“气荒”出现。目前该气田调峰手段主要通过调整市场内工业用户需求以及气田产量来应对天然气需求季节性波动。然而，气田放压调产易造成地层能量下降过快、气井出水、出砂、乃至停产等问题出现，…同时天然气需求季节性波动具有的时空不均衡性是客观存在的。∞由此可见，该气田调峰手段较为单一，调峰体系尚未完善，还不能有效缓解季节性调峰压力。
国内外学者从调峰手段(气田、管网、LNG、以及储气库调峰等)以及一体化管理角度对于天然气调峰进行了深入研究并提出了相应对策与建议，尽管对我国天然气产销运行具有很强指导性，但如何将其落实到调度操作层面尚未得到重视。天然气开发利用是由“产-供-销”构成的一个完整的水力学系统，涉及到上游油气企业、管输公司、总销售商、分销商以及下游终端用户等不同主体。本质上来说，天然气产销运行是由这些主体构成的一个复杂大系统，具有高危非线性、结构复杂、多层次以及多目标等特征。分解—协调原理是研究大系统问题的重要方法。其基本思路是：将大系统分解成相对独立的若干子系统，通过协调各子系统之间的冲突达到整体最优。产销运行过程中下游用户对天然气需求往往从自身利益出发做出的，不可避免出现冲突，这使得市场需求波动向上游传递，从而导致气田调峰压力增大。然而各用户不均匀需求在时、空上并非总是同步的，这为上游企业利用用户调峰提供了可能。因而，天然气调峰可以依据大系统分解协调原理对下游各用户需求进行有效协调，从而尽量降低气田调峰压力，达到产销平衡与有效运行。有鉴于此。在分析该气田产销运行态势与市场需求特点、规律基础上，利用大系统分解协调原理构建了天然气产销运行多级调峰体系，以期为大牛地气田天然气产销运行提供理论支持，为我国天然气产销调度管理提供借鉴。
二、大牛地气田天然气产销运行态势分析
目前大牛地气田市场内天然气消费结构工民比约为1.2.工业用户需求所占比例较小，市场需求仍以民用天然气为主，这使得气田面临较大调峰压力，尽管气田产量增长提高了市场供给能力(如图1.2所示)。进一步对山东、河南、河北、北京以及内蒙这四个市场进行分析，可以发现该气田产销运行面临如下几个方面的问题。
第一，民用燃气用户市场需求空间大，季节波动性有进一步加剧趋势。山东、河南市场虽然被视为燃气用户，但内部消费结构以工业为主，民用为辅。例如山东市场工业用气占36％，而民用占29％。
第二，价格优势不明显，市场面临竞争，需求不确定性增大。山东市场面临中石油管道天然气以及中海油LNC竞争；河南市场受到“西气东输”管道低价天然气冲击。例如郑州燃气既接受大牛地气田供气又接受“西气东输”管道气。由于前者气价(1-9686元/m3)高于后者(气价：1.24元/m3)，导致郑州燃气气源选择倾向于后者。
第三，管输限制加剧了产销不平衡矛盾，降低了调峰能力。大牛地气田向内蒙市场供气主要通过“大—杭管线”，然其输气能力(2～2.5×108m3/a)不能满足该市场进一步需求。北京市场需求则受制于中石油“陕京二线”代输容量。
三、产销运行特点与规律分析
1 大牛地气田供气能力与供气规律
2007-2009年大牛地气田核定产能为23×108m3左右。实际运行中1月、10月和11月为市场需求的高峰期，其需求均超过了气田生产能力，导致气田放压提产(如图3所示)。进一步对不均匀性分析发现，11与12月不均匀系数最大，而5、6两个月最小。其原因在于，市场地理位置基本属于北方，四季分明，冬夏温差大，目前市场用气结构基本以民用及采暖为主。冬夏需求量悬殊。同时随着产量基数的增加。峰谷差有扩大之势。
2 山东市场用气特点与规律分析
从该市场需求变化以及不均匀系数(如图4所示)可以看出：2007年最高1.70.低谷0.72；2008年最高1.32.低谷0.87；2009年最高1.35.低谷0.87。其中：高峰值出现在每年的11月、12月，为1.09-1.70；低谷值出现在每年的4月、5月、6月，为0.72-，0.92；高峰值与低谷值之比为2.36：1。由此可见：山东市场用气总量上升趋势明显，用气不均匀性减小，其原因在于市场内部工业和燃气用户数在逐步增加，工民结构比逐步优化；同时可以预见，随着市场内部工业用户逐步恢复生产，未来市场的用气需求量将猛增，其用气波动将对整个目标市场平稳运行带来较大压力。
3 河南市场用气特点与规律分析
河南市场用户包括郑州燃气、开封新奥、安阳华润、中原大化和绿能高科。其中，三气源用户是郑州燃气；双气源用户是中原大化和绿能高科；单气源用户是开封新奥和安阳华润。从图5可以看出：2007年最高2.68.低谷0.29；2008年最高2.24,低谷0.43；2009年最高1.11.低谷0.70。2007,2008年华北分公司初涉河南市场，因而其用气规律性较差。总体来说，中原大化、安阳华润内部工业用户用气量增加，使得豫北市场用气总量也在同步增长。中原大化作为豫北市场内部主要调峰用户，可以有效缓解整个市场用气的波动性；然而安阳华润用气异常对市场平稳运行造成较大压力。郑州燃气由于气价原因，逐步减少了对华北分公司用气的需求。
4 北京市场用气特点与规律分析
燕山石化是系统内重点工业用户，用气较稳定。用气