天然气管网系统风险评估

1、天然气管网系统风险评估 引言 纵观我国现状，天然气的分布难以达到均匀性，同时，广大 用户间也未做到统一性， 之前所构建的输气管网与储运设施已与 现阶段的要求不相符， 在我国持续提高的天然气开发力度下， 用 于天然气输送的管道正一步步的朝着复杂繁琐的网络系统方向 迈进，为了保证天然气管网可以安全稳定的运行，因此，需要做 好天然气管网系统的风险评估问题。 1、国内天然气管网现状 在我国社会经济的不断发展下， 人民群众的能源需求量越来 越大，构建高效的用于天然气输送的管网已成为必然， 当前我国 共构建了三种类型的区域性管网线，即川渝区域中的环形管网、 陕甘宁气区中的放射形管网以及各油田中使用的部分区

2、域性管 网，随着这些管网投人到实际中使用， 不仅对国内能源消费结构 予以了良好的改善， 而且还大大推动了国民经济的发展， 更增强 了国内天然气的输送水平。 川渝区域的天然气运输业是我国相同 行业中发展最好的一个企业， 从二十世纪七十年代开始， 在戚成 线、消戚线、卧渝线形成后， 1989 年构建了由渠县出发一直到 成都的半环输气干线。 这一重大举措的实施将意味着四川天然气 环形管网逐渐现形， 是国内首次形成区域性环形管网系统， 具备 了稳定安全的供气能力， 随着时间的流逝和持续的改进完善， 川 渝区域中的天然气管网的基础设施配套现已有符合自身情况的 供应网络，迄今为止，共涵盖了连接四川、重庆等

3、地区的输气管 道约6500km,在整个国家天然气管线整体长度中约占百分之二 十六。 国内首条陆地上口径大的高压输气管道是陕京线，其建成 并投人实际使用的时间是 1997年，将重心放在了以京津为中心 的环渤海区域， 2003 年对陕京线进行了全面扩容及改造，新添 了灵丘压气站， 大大增强了管道输气功能， 忠武线主要是为了保 障川渝区域天然气资源的有效利用， 实现中西南区域中对天然气 的使用需求而专门建设的川气东输出川管道， 国内首条陆地上接 近世界水平的口径大的高压输气管道是西气东输管道工程， 其将 重心放在了江苏、上海、浙江等中东部区域中。为了提高供气的 安全性，现已在冀、鲁、苏区域中构建西气

4、东输与陕京二线的联 络线，即冀宁联络管道， 是国内首条在联络基础上而成立的天然 气管道，前面已说过，国内的天然气分布及需求缺乏均匀性，存 在的输气管网和储运设施已难以达到当前的实际要求。 所以， 积 极构建天然气管道已经成为了促进天然气工业全面有效发展的 前提。 2、天然气管网系统风险评估 天然气风险评价研究对象研究的主要内容为: 根据辨识出的 风险，采用风险评价方法预测可能的火灾、爆炸、中毒等事故后 果影响 ; 或研究某对象事故发生概率的大小， 可以采取哪些有力 措施减少事故的发生， 为应急救援做好准备。 热辐射和爆炸冲击 波的损伤程度预测评价是天然气管道泄漏通常考虑的事故后果 影响。 2.

5、1 、天然气风险评价方法 天然气风险评价方法由定性风险评价转向定量风险评价， 由 单一向多种方法综合应用演变， 并且逐渐在摸索中消除了传统风 险评价方法的弊端， 使风险评价结果更贴近实际， 有效提高了风 险预测能力， 减少了人员伤亡和财产损失。 层次分析法与模糊综 合评价法相结合来评价天然气相关对象的风险，应用越来越频 繁。其主要原因有 : 2.1.1 、 影响天然气风险评价的因素众多， 通过构建指标体 系能清晰知道存在的影响因素及其相互之间的关联。 2.1.2 、层次分析法与模糊综合评价法联用，能定量获得相 对合理客观的风险评价结果。 2.1.3 、能科学地制定因素评价矩阵来减少权重制定的主

6、观 性，同时避免大量历史数据的高采集成本和非相关性因素等导致 评价难度增大的缺陷。 随着计算机技术的发展， 我国研究者开发 了天然气定量风险评价软件。 风险评价软件作为一种工具， 具有 方便、快捷，耗费人力物力少，能无数次重复再现场景等优点。 它将广泛应用于天然气风险评价领域。 天然气风险评价方法不断 趋于多元化， 使用或开发相关的天然气风险评价软件系统成为新 型的天然气风险评价方法。 2.2 、天然气管网系统脆弱性分析 脆弱性的概念，最早是地学领域的 Timmerman 提出的。其 认为脆弱性是用度来衡量的， 是灾害发生时系统产生的不利影响 的程度。 对于天然气管网而言， 脆弱性是城市天然气

7、管网系统本 身固有的， 是系统受到威胁后功能缺失的程度， 易受自身结构和 外界环境的影响， 由威胁水平和功能缺失度决定， 是无量纲参数， 以气量、气压两个指标不能满足要求来衡量系统的功能缺失程 度。与其他领域的脆弱性类似， 城市天然气管网系统的脆弱性也 能够进行定量化评价分析。 城市天然气管网系统的脆弱性根据诱 发因素不同， 分为自身结构脆弱性和外部威胁脆弱性。 自身结构 脆弱性是由城市天然气管网自身决定的， 主要体现在管网自身的 不稳定性，如管网的前期设施与施工，管网的腐蚀等；外部威胁 脆弱性是由自然灾害和人为破坏决定的，主要受外部干涉的影 响，自然灾害主要包括洪涝、地震以及极端天气等，人为

8、破坏主 要包括人为攻击与意外事件等， 以下主要分析天然气管网外部威 胁脆弱性。 2.3 、城市天然气管网模糊风险评价方法 2.3.1 、模糊风险评价基本理论 模糊的概念指普通集合不能表现的概念，其特点是不确定 性、不清晰，具有模糊性。在城市天然气管道安全评价过程中， 很多因素具有随机性和模糊性， 同时各因素又相互作用， 但这种 作用不存在数学关系。 在处理这类问题时， 我们可以引用模糊理 论。对于利用模糊理论评价城市天然气管网， 我们按照以下步骤 进行（图 1 ）。模糊理论评价城市天然气管网的过程中，需要对 天然气管网失效因素， 损失后果进行评价， 建立完善的综合评价 模型，采取相应的缓解措施

9、，并研制评价软件进行模拟。值得一 提的是模糊层次综合评价法， 专家打分与模糊综合评价法结合是 使用频率最高的天然气风险评价方法。 图 1 城市天然气管网的模糊风险评价流程 2.3.2 、城市天然气管网模糊风险评价的基本流程 如图 1 所示，城市天然气管网评价过程中，首先需要全面 详细调查和收集所在城市多项资料，如人文、地理、经济与社会 以及与管道相关的设计施工操作等资料； 其次针对不同管道有不 同的风险系数，对管道进行分段处理；最后选取待评价的对象， 建立待评价因素的集合与权重集， 对其进行一级、 二级模糊风险 判断，最终对风险值进行计算。 风险值计算主要包括计算失效发 生的可能性与失效后果的

10、严重性。 2.4 、城市天然气管网风险评价算例分析 2.5.1 、软件研究的指导思想 软件的编制本着实用、简便的原则进行编制的。 人机界面 友好，可操作性强。 能适应一般工作人员 （ 无计算机专业知识的 ） 操作是本软件的特点。 “城市天然气管网模糊风险评价软件” 是用微软公司 visualBasic6.0 开发软件开发设计的。采用面向 对象的程序设计方法，采用事件驱动方式来完成持续的控制。 2.4.2 、自然威胁定量计算方法 针对自然威胁发生的概率一般等同于年发生概率， 主要通过 查阅历史资料确定。通常情况下，新建城市天然气管网在设计、 施工、 运行各个环节均会采取防护措施， 以减少由自然威

11、胁带来 的危害。例如，在地震高发地区，筹建天然气管网过程中，会根 据历年地震数据，有针对性地安装防护装置。 2.4.3 、人为威胁定量计算方法 对于人为威胁的定量计算， 国内外已开展初步研究。 在此利 用美国 Sandia 实验室开发的马尔可夫潜在影响模型（ Markov Potential Effects Model, MPE进行计算，该模型在城市供水 系统中得到一定程度的应用， 但在城市天然气管网中尚无具体应 用。 将 MPE 模型应用于城市天然气管网系统中， 可以在历史资 料不全的情况下， 定量分析人为威胁天然气管网系统面临的每个 人为威胁基本上包括 3 部分：攻击者、破坏方式、破坏对象。 3、结语 综上所述可知