城市燃气工程规划及负荷预测与计算

城市燃气负荷预测与计算是城市燃气系统工程规划的首要任务，其主要内容有：确定城市燃气种类，选择供气对象和确定供应标准并预测和计算燃气负荷。以下规定主要依据《城镇燃气规划规范》GB/T 51098—2015。

（一）用气量预测

1.用户类型

城市燃气负荷根据用户性质不同可分为民用燃气负荷和工业燃气负荷两大类。民用燃气负荷又可分为居民生活用气负荷与公建用气负荷、采暖通风和空调用气负荷、燃气汽车用气负荷和未预见用气量。未预见用气量中主要包括两部分：一部分是管网的漏损量，另一部分是因发展过程中出现没有预见到的新情况而超出了原计算的设计供气量。

2.负荷预测

（1）负荷预测前，应根据下列要求合理选择用气负荷：

1）应优先保证居民生活用气，同时兼顾其他用气。

2）应根据气源条件及调峰能力，合理确定高峰用气负荷，包括采暖用气、电厂用气等。

3）应鼓励发展非高峰期用户，减小季节负荷差，优化年负荷曲线。

4）宜选择一定数量的可中断用户，合理确定小时负荷系数、日负荷系数。

5）不宜发展非节能建筑采暖用气。

（2）燃气负荷预测应包括下列内容：

1）燃气气化率包括：居民气化率、采暖气化率、制冷气化率、汽车气化率等。

2）年用气量及用气结构。

3）可中断用户用气量和非高峰期用户用气量。

4）年、周、日负荷曲线。

5）计算月平均日用气量，计算月高峰日用气量，高峰小时用气量。

6）负荷年增长率，负荷密度。

7）小时负荷系数和日负荷系数。

8）最大负荷利用小时数和最大负荷利用日数。

9）时调峰量，季（月、日）调峰量，应急储备量。

（3）总负荷的年、周、日负荷曲线应根据各类用户的年、周、日负荷曲线分别进行叠加后确定。

（4）燃气负荷预测可采用人均用气指标法、分类指标预测法、横向比较法、弹性系数法、回归分析法、增长率法等。

（5）总体规划阶段燃气总负荷的预测依据分项相加法和比例估算法。

3.规划指标

城镇总体规划阶段，当采用人均用气指标法或横向比较法预测总用气量时，规划人均综合用气量指标应符合表3-19的规定。

表3-19　规划人均综合用气量指标

注：1.城镇性质、人口规模、地理位置，经济社会发展水平、国内生产总值。
2.产业结构、能源结构、当地资源条件和气源供应条件。
3.居民生活习惯、现状用气水平。
4.节能措施等。

4.用气量

城镇燃气规划用气指标应按节能减排要求，在调查各类用户用能水平、分析用气发展趋势的基础上综合确定，并应符合下列规定：

（1）居民生活用气指标，应根据气候条件、居民生活水平及生活习惯、燃气用途等综合分析比较后确定。

（2）商业用气指标，应根据不同类型用户的实际燃料消耗量折算；也可根据当地经济发展情况、居民消费水平和生活习惯、公共服务设施完善程度，按其占城镇居民生活用气的适当比例确定。

（3）工业用气负荷分为落实的和远期规划的负荷，其预测应符合下列规定：

1）落实的负荷预测应按企业可被燃气替代的现用燃料量经过转换计算，或按生产规模及用气指标进行预测；

2）远期规划负荷预测，可按同行业单位产能（或产量）或单位建筑面积（或用地面积）用气指标估算。

（4）采暖通风及空调用气量预测，应符合下列规定：

1）应根据不同类型建筑的建筑面积、建筑能耗指标分别测算用气量；

2）用气指标应按《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50019—2015和《城镇供热管网设计规范》CJJ 34—2016确定；

3）无法获得分类建筑指标时，宜按当地建筑物耗热（冷）综合指标确定。

（5）燃气汽车、船舶用气量，应符合下列规定：

1）应根据各类汽车、船舶的用气指标、车辆数量和行驶里程确定用气量。

2）用气指标应根据车辆、船舶的燃料能耗水平、行驶规律综合分析确定。

（6）燃气冷热电联供系统及燃气电厂用气量应根据装机容量、运行规律、余热利用状况及相关政策等因素预测。

（7）不可预见用气及其他用气量可按总用气量的3%～5%估算。

（8）居民生活与公建用气量在日用气量与小时用气量的计算中，经常采用的是不均匀系数法。详细规划阶段燃气负荷的计算大多数采用不均匀系数法。

历年真题

详细规划阶段燃气用量预测的主要任务是确定（　）。［2017-27］

A.小时用气量和日用气量　B.日用气量和月用气量

C.月用气量和季度用气量　D.季用气量和年用气量

【答案】A

【解析】燃气的日用气量与小时用气量是确定燃气气源、输配设施和管网管径的主要依据。

（二）气源规划

1.气源选择

（1）气源种类选择原则。

1）燃气气源应符合《城镇燃气分类和基本特性》GB/T 13611—2018的规定，主要包括天然气、液化石油气和人工煤气。

2）燃气气源选择应遵循国家能源政策，坚持降低能耗、高效利用的原则；应与本地区的能源、资源条件相适应，满足资源节约、环境友好、安全可靠的要求。

3）燃气气源宜优先选择天然气、液化石油气和其他清洁燃料。当选择人工煤气作为气源时，应综合考虑原料运输、水资源因素及环境保护、节能减排要求。

4）燃气气源供气压力和高峰日供气量，应能满足燃气管网的输配要求。

（2）气源工程的规划布局。

气源点的布局、规模、数量等应根据上游来气方向、交接点位置、交接压力、高峰日供气量、季节调峰措施等因素，经技术经济比较确定。门站负荷率宜取50%～80%。

中心城区规划人口大于100万人的城镇输配管网，宜选择2个及以上的气源点。气源选择时应考虑不同种类气源的互换性。

2.气源设施规模确定

气源设施是指天然气门站、煤气制气厂、液化石油气站等设施。

（1）天然气门站。天然气门站是长输管线终点配气站，也是城市接收站，具有净化、调压、储存功能。天然气门站规模依据区域天然气规划确定。

（2）人工煤气制气厂。在国内大多数城市中，人工煤气制气厂仍然是主气源。人工煤气制气厂有炼焦制气厂、直立炉制气厂、水煤气厂等，生产调节能力较差，规模宜按一般月平均日的燃气负荷确定。

（3）液化石油气站。液化石油气气源包括储配站、储存站、灌瓶站、气化站和混气站等。其规模主要指站内液化石油气储存容量。目前，我国各城市液化石油气储存天数多在35～60d，规划时应根据具体情况确定。对于液化石油气气化站和混气站，当其直接由液化石油气生产厂供气时，其储罐设计容量应根据供气规模、运输方式和运距等因素确定；由液化石油气供应基地供气时，其储罐设计容量可按计算月平均日用气量的2～3倍计算。

规划液化石油气供应站的用地见表3-20。

表3-20　液化石油气供应站主要技术指标及用地

液化石油气混气站的用地根据混气规模不同一般为3500～7000m2，布局气化站、混气站时，除满足自身用地外，主要还应考虑与站外建筑的防火间距（见表3-21）。液化石油气气化站的用地根据规模不同一般为1000～3000m2（见表3-22）。

表3-21　混气站规模及占地

表3-22　液化石油气气化站规模及占地

3.气源设施用地选址

（1）一般规定。

1）燃气厂站的布局和选址，应符合下列规定：①应符合城市、镇总体规划的要求；②应具有适宜的交通、供电、给排水、通信及工程地质条件，并应满足耕地保护、环境保护、防洪、防台风和抗震等方面的要求；③应根据负荷分布、站内工艺、管网布置、气源条件，合理配置厂站数量和用地规模；④应避开地震断裂带、地基沉陷、滑坡等不良地质构造地段；⑤应节约、集约用地，且结合城镇燃气远景发展规划适当留有发展空间。

2）燃气指挥调度中心、维修抢修站、客户服务网点等燃气系统配套设施的规划应符合下列规定：①应与城镇燃气设施规模相匹配；②应与城镇燃气设施同步规划。

（2）天然气厂站。

1）门站站址应根据长输管道走向、负荷分布、城镇布局等因素确定，宜设在规划城市或镇建设用地边缘。规划有2个及以上门站时，宜均衡布置。

2）储配站站址应根据负荷分布、管网布局、调峰需求等因素确定，宜设在城镇主干管网附近。

3）门站和储配站用地，应符合《城镇燃气设计规范》GB 50028—2006的要求。

4）当城镇有2个及以上门站时，储配站宜与门站合建；但当城镇只有1个门站时，储配站宜根据输配系统具体情况与门站均衡布置。

5）液化天然气、压缩天然气厂站设置，应符合下列规定：①站址选择应考虑交通便利及与规划城镇燃气管网衔接等因素；②供应和储存规模应根据用户类别、用气负荷、调峰需求、运输方式、运输距离等因素，经技术经济比较确定；③液化天然气或压缩天然气作为临时或过渡气源时，厂站出线应与管网远期规划相衔接。

6）门站与民用建筑之间的防火间距，不应小于25.0m，距重要的公共建筑不宜小于50m。

7）门站的控制用地一般为1000～5000m2。

（3）液化石油气厂站。

1）液化石油气厂站的供应和储存规模，应根据气源情况、用户类型、用气负荷、运输方式和运输距离，经技术经济比较确定。

2）液化石油气供应站的站址选择应符合下列规定：①应选择在全年最小频率风向的上风侧；②应选择在地势平坦、开阔，不易积存液化石油气的地段。

3）液化石油气供应站内铁路引入线和铁路槽车装卸线的布置，应符合《Ⅲ、Ⅳ级铁路设计规范》GB 50012—2012的规定。

4）液化石油气气化、混气、瓶装站的选址，应结合供应方式和供应半径确定，且宜靠近负荷中心。

（4）汽车加气站。

1）汽车加气站气源及数量，应根据城市、镇总体规划、资源条件、汽车数量、运营规律，以及经济发展、环保要求等因素，经技术经济比较后确定。

2）汽车加气站站址宜靠近气源或输气管线，方便进气、加气，且便于交通组织。

3）汽车加气站规模、选址应符合《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156—2012、《液化天然气（LNG）汽车加气站技术规范》NB/T 1001—2011等的规定。

4）汽车加气站建设应避免影响城镇燃气的正常供应，并宜符合下列规定：①常规加气站宜建在中压燃气管道附近；②加气母站宜建在高压燃气厂站或靠近高压燃气管道的地方。

5）压缩天然气常规加气站和加气子站、液化天然气加气站、液化石油气加气站可与加油站或其他燃气厂站合建，各类天然气加气站也可联合建站。

（5）人工煤气厂站。

1）人工煤气厂站的设计规模和工艺，应根据制气原料来源、原料种类、用气负荷、供气需求等，经技术经济比较确定。

2）人工煤气厂站应布置在该地区全年最小频率风向的上风侧。

3）人工煤气厂站的粉尘、废水、废气、灰渣、噪声等污染物排放浓度，应符合国家现行环保标准的规定。

4）人工煤气储配站站址应根据负荷分布、管网布局、调峰需求等因素确定，宜设在城镇主干管网附近。人工煤气储配站宜与人工煤气厂对置布置。

（三）输配系统规划

城市输配系统指从气源到用户间的所有的输送和分配储存设施与管网的总称，包括管网、储配站、调压站、液化石油气瓶装供应站等。

1.压力级制

（1）城市燃气输配管道的压力可分为四级（见表3-23）。

表3-23　城市燃气输配管压力分级(www.xing528.com)

（2）燃气管网系统的压力级制选择应符合下列规定：

1）应简化压力级制，减少调压层级，优化网络结构。

2）输配系统的压力级制应通过技术经济比较确定。

3）最高压力级制的设计压力，应充分利用门站前输气系统压能，并结合用户用气压力、负荷量和调峰量等综合确定；其他压力级制的设计压力应根据城市或镇规划布局、负荷分布、用户用气压力等因素确定。

（3）燃气管网系统宜结合城镇远期规划，优先选择较高压力级制管网，提高供气压力。

2.长输管线

天然气和人工燃气可通过长距离管线输送至城市或其他用气地区。长输管线一般采用钢管。天然气长输管线的压力可分为3级，一级：P≤1.6MPa，二级：1.6＜P＜4.0MPa，三级：P≥4.0MPa。

长输管线线路选择的原则为：线路尽量通过开阔地带和地势平坦地区，立求取直，转折角不应小于120。线路避免穿越矿藏区、风景名胜区、历史保护区、需要灌溉的种植园。选择有利地形，避免不良工矿地质阶段。

（1）输气管网。城市燃气管网按布局方式分，有环状管网和枝状管网系统。环状管网系统可靠性高。城市燃气管网按不同的压力级制分类，分为一级管网系统、二级管网系统、三级管网系统和混合管网系统等四类。

1）一级管网系统。只有一个压力级制的城市燃气管网系统称为一级管网系统。低压一级管网系统供气安全可靠，节省电能和维护费用，但管道一次投资费用高，燃烧效率低，只适用于供气范围为2～3km的较小的城市和地区。中压一级管网系统管道投资节省，燃烧效率高，但供气安全性差，易发生漏气事故，适用于新城区或安全距离可以保证的地区。

2）二级管网系统。具有中压和低压两个压力级制的城市地下管网系统称为二级管网系统。供气安全性高，安全距离易保证，但增加管道长度，投资费用高。其中天然气中压B二级管网适用于城市中街道狭窄、房屋密集的地区。

3）三级管网系统。具有高、中、低三个压力级制的城市地下管网系统称为三级管网系统。其供气可靠性高，管网中还可储存一定数量的燃气，但系统复杂，投资大。

4）混合管网系统。在一个城市管网系统中，一、二、三级管网系统同时存在两种以上系统的称为混合管网系统。

后两个系统适用于情况复杂的大、中城市。燃气管网系统的分类如表3-24所示。

表3-24　燃气管网系统的分类

（2）城市燃气管网形制的选择。在选择输配管网的形制时，主要考虑管网形制本身的优、缺点和城市的综合条件等。

1）供气可靠性。供气可靠性取决于管网系统的干线布局，环状管网的可靠性大于枝状管网。

2）供气的安全性。管网的压力高、低影响到管网的安全性，尤其是庭院管网的压力不宜过高。

3）供气适用性。供气适用性主要由用户至调压器之间管道的长度决定，用户至调压设备远近不同会导致用户压力的不同，中压一级管网的供气能够保证大多数用户压力相同，有较好的供气适用性。

4）供气的经济性。供气经济性取决于管网长度、管径大小、管材费用、寿命以及管网的维护管理费用。

5）气源的类型。对天然气气源和加压气化气源，可以采用中压A或中压B一级管网以节省投资。对人工常压制气气源，尽可能采用中压B一级或中、低压二级管网系统。

6）城市的规模。小城市可以采用一、二级混合系统，其输气压力可以低些。

7）市政和住宅的条件。街道宽阔、新居住区较多的地区，可选用一级管网系统。

8）城市的自然条件。对于南方河流水域很多的城市，一级系统的穿、跨越工程量将比二级系统多，如何选用，应进行技术经济比较后确定。

9）城市的发展规划。对于新发展地区选用一级管网系统，采用较高的设计压力。近期工程的管网系统，可以降低压力运行，远期负荷提高时，可将运行压力提高，即可满足需要。

3.城市燃气管网的布置

（1）城市燃气管网布置的一般原则有：

1）燃气主干管网应沿城镇规划道路敷设，减少穿跨越河流、铁路及其他不宜穿越的地区；

2）应减少对城镇用地的分割和限制，同时方便管道的巡视、抢修和管理；

3）应避免与高压电缆、电气化铁路、城市轨道等设施平行敷设；

4）中心城区规划人口大于100万人的城市，燃气主干管应选择环状管网；

5）长输管道应布置在规划城镇区域外围；

6）长输管道和城镇高压燃气管道的走廊，应在城市、镇总体规划编制时进行预留，并与公路、城镇道路、铁路、河流、绿化带及其他管廊等的布局相结合。

（2）城镇高压燃气管道布线应符合下列规定：

1）高压燃气管道不应通过军事设施、易燃易爆仓库、历史文物保护区、飞机场、火车站、港口码头等地区。当受条件限制，确需在本款所列区域内通过时，应采取有效的安全防护措施。

2）高压管道走廊应避开居民区和商业密集区。

3）多级高压燃气管网系统间应均衡布置联通管线，并设调压设施。

4）大型集中负荷应采用较高压力燃气管道直接供给。

5）高压燃气管道进入城镇四级地区时，应符合《城镇燃气设计规范》GB 50028—2006的有关规定。

（3）城镇中压燃气管道布线宜符合下列规定：

1）宜沿道路布置，一般敷设在道路绿化带、非机动车道或人行步道下。

2）宜靠近用气负荷，提高供气可靠性。

3）当为单一气源供气时，连接气源与城镇环网的主干管线宜采用双线布置。

4）中压环线的边长一般为2～3km。

（4）城镇低压燃气管道不应在市政道路上敷设。低压燃气干管网络的边长以300m左右为宜。

4.燃气储配站

为平衡燃气负荷的日不均匀性和小时不均匀性，满足各类用户的用气需要，必须在城市燃气输配系统中设置储配站。燃气储配站主要有三个功能：①储存必要的燃气量以调峰；②使多种燃气混合，达到适合的热值等燃气质量指标；③将燃气加压，保证输配管网内适当的压力。

对于供气规模较小的城市，燃气储配站一般设一座即可，并可与气源厂合设。储配站站址选择还应符合防火规范的要求，并应远离居民稠密区、大型公共建筑、重要物资仓库以及通信和交通枢纽等重要设施；并有较好的交通、煤电、供水和供热条件；储配站应少占农田、节约用地并应注意与城市景观等协调；储配站的用地一般与罐容和储罐的类型有关，占地0.6～4.8hm2。

5.调压站

（1）燃气输配管压力。

城市燃气有多种压力级制，各种压力级制间的转换必须通过调压站来实现。调压站是燃气输配管网中稳压与调压的重要设施，其主要功能是按运行要求将上一级输气压力降至下一级压力。当系统负荷发生变化时，通过流量调节，将压力稳定在设计要求的范围内。

（2）燃气调压站分类。

1）调压站按性质分为区域调压站、用户调压站和专用调压站。区域调压站是指连接压力不同的城市输配管网的调压站；用户调压站主要指与中压或低压管网连接，直接向居民用户供气的调压站；专用调压站指与较高压力管网连接，向用气量较大的工业企业和大型公共建筑供气的调压站。

2）调压站还可按调节压力范围分为高-中压调压站、高-低压调压站和中-低压调压站。按建筑形式分为地上调压站、地下调压站和箱式调压站。调压站自身占地面积很小，只有十几平方米，箱式调压器甚至可以安装在建筑外墙上，但对一般地上调压站和地下调压站来说，应满足一定的安全防护距离要求。

（3）调压站（箱）设置应符合下列规定：

1）按供应方式与用户类型，调压站（箱）可分为区域调压站（箱）与专供调压站（箱）。

2）调压站（箱）的规模应根据负荷分布、压力级制、环境影响、水文地质等因素，经技术经济比较后确定。调压站（箱）的负荷率宜控制在50%～75%。

3）调压站（箱）的布局，应根据管网布置、进出站压力、设计流量、负荷率等因素，经技术经济比较确定。

4）调压站（箱）的设置应与环境协调，运行噪声应符合《声环境质量标准》GB 3096—2008的有关规定。

5）集中负荷应设专供调压站（箱）。高中压调压站不宜设置在居住区和商业区内；居住区及商业区内的中低压调压设施，宜采用调压箱。

（4）调压站布置原则。

1）调压站供气半径以0.5km为宜，当用户分布较散或供气区域狭长时，可考虑适当加大供气半径。

2）调压站应尽量布置在负荷中心。

3）调压站应避开人流量大的地区，并尽量减少对景观环境的影响。

4）调压站布局时应保证必要的防护距离。

6.液化石油气瓶装供应站

在条件允许时，液化石油气应尽量实行区域管道供应，输配方式为液化石油气供应基地一站（或混气站）一用户。但在条件不允许的情况下（如居民密集的城市旧区），只能采用液化气的瓶装供应方式，此时需要设置液化石油气的瓶装供应站。瓶装供应站的主要功能是储存一定数量的空瓶与实瓶，为用户提供换瓶服务。瓶装供应站主要为居民用户和小型公建服务，供气规模以5000～7000户为宜，一般不超过10000户。当供应站较多时，几个供应站中可设一管理所（中心站）。

供应站的实瓶储存量一般按计算月平均日销售量的1.5倍计；空瓶储存量按计算月平均日销售量的1倍计；供应站的液化石油气总储量一般不超过10m3。

瓶装供应站的站址选址有以下要求：瓶装供应站的站址应选择在供应区域的中心，以便于居民换气。供应半径一般不宜超过0.5～1.0km。瓶装供应站的瓶库与站外建（构）筑物的防火间距应符合规范要求。有便于运瓶汽车出入的道路。液化石油气瓶装供应站的用地面积一般在500～600m2。而管理所（中心站）面积略大，约为600～700m2。

历年真题

1.关于城市燃气规划的表述，下列哪项是正确的？（　）［2018-28］

A.液化石油气储配站应邻近城市集中居民区

B.特大城市燃气管网应采取一级管网系统

C.城市气源应尽可能选择单一气源

D.燃气调压站应尽量布置在负荷中心

【答案】D

【解析】液化石油气储配站有爆炸危险，不应邻近城市集中居住区，A选项错误。特大城市燃气管网应采取三级管网或混合管网，B选项错误。为保证城市燃气的供应稳定性，应尽量避免单一气源，C选项错误。燃气调压站应尽量布置在负荷中心，方便供应和控制，D选项正确。

2.下列关于城市燃气规划内容的表述，哪项是正确的？（　）［2014-27］、［2013-29］、［2011-29］

A.液化石油气储配站应尽量靠近居民区　B.小城镇应采用高压三级管网系统

C.城市气源应尽可能选择单一气源　D.燃气调压站应尽可能布置在负荷中心

【答案】D

【解析】液化石油气储配站站址应选择在城市边缘，与服务站之间的平均距离不宜超过10km，A选项错误。三级管网适用于特大城市，B选项错误。中心城区规划人口大于100万人的城镇输配管网，宜选择2个及以上的气源点。气源选择时应考虑不同种类气源的互换性，C选项错误。

3.下列关于城市燃气规划的表述，哪项是错误的？（　）［2012-29］

A.液化石油气储备站应远离集中居民区

B.特大城市燃气管网应采取一级管网系统

C.城市气源应尽可能选择多种气源

D.燃气调压站应尽量布置在负荷中心

【答案】B

【解析】特大城市需要多压力级制的管网，而一级压力级制不适用于特大城市。

4.城市燃气管网按不同的压力级制数量进行分类，可分为四类，下列错误的选项是（　）。［2010-14］

A.一级管网系统　B.二级管网系统　C.三级管网系统　D.四级管网系统

【答案】D

【解析】城市燃气管网按不同压力级制数量分为：一级管网系统、二级管网系统、三级管网系统和混合管网系统四类。

5.以下不符合高压、中压A管网布线原则的一项是（　）。［2010-15］

A.宜布置在城市的边缘或规划道路上，高压管网应避开居民点

B.对高压、中压A管道直接供气的大用户，应尽量缩短用户支管长度

C.连接气源厂（或配气站）与城市环网的枝状干管，一般应考虑双线，可近期敷设一条，远期再敷设一条

D.长输高压管线可以连接任意用户

【答案】D

【解析】高压、中压A管网布线原则：①为保证应有的安全距离，高压、中压A管网宜布置在城市的边缘或规划道路上，高压管网应避开居民点；②对高压、中压A管道直接供气的大用户，应尽量缩短用户支管的长度；③连接气源厂（或配气站）与城市环网的枝状干管，一般应考虑双线，可近期敷设一条，远期再敷设一条；④长输高压管线一般不得连接用气量很小的用户。

6.城市燃气调压站具有（　）功能。［2010-79］

A.调峰　B.混合

C.加压　D.调压

E.加气

【答案】CD

【解析】城市燃气有多种压力级制，各种压力级制间的转换必须通过调压站来实现。调压站是燃气输配管网中稳压与调压的重要设施，其主要功能是按运行要求将上一级输气压力降至下一级压力。当系统负荷发生变化时，通过流量调节，将压力稳定在设计要求的范围内。