1、本世紀(jì)中葉天然氣將成為驅(qū)動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需能源的三駕馬車(chē)之一。近十多年來(lái)我國(guó)天然氣利用已取得了顯著的進(jìn)步，但與世界平均水平相比仍有較大的差距，這既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)和城鎮(zhèn)化率的提高，我國(guó)已從過(guò)去的城市燃?xì)獍l(fā)展到了當(dāng)前的城鎮(zhèn)燃?xì)?，今后必將朝著全民氣化的方向發(fā)展。在這一進(jìn)程中，城市的天然氣輸配管網(wǎng)不斷向外擴(kuò)張、聯(lián)絡(luò)、交結(jié)，覆蓋城市群的天然氣管道網(wǎng)絡(luò)悄然而生，呈持續(xù)發(fā)展之勢(shì)。針對(duì)這一前沿現(xiàn)象，本文開(kāi)展了城市群天然氣管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

2、理論的研究。
　　首先，在歸納國(guó)內(nèi)外天然氣管網(wǎng)建設(shè)、特別是我國(guó)近年來(lái)出現(xiàn)的類(lèi)似城市群天然氣管網(wǎng)建設(shè)的嘗試或規(guī)劃成果的基礎(chǔ)上，將隱約可見(jiàn)的城市群天然氣管網(wǎng)現(xiàn)象抽象為天然氣區(qū)域管網(wǎng)這一新的工程概念，描述了天然氣區(qū)域管網(wǎng)的功能和構(gòu)成，分析了天然氣區(qū)域管網(wǎng)的各種特性，明確了天然氣區(qū)域管網(wǎng)在天然氣管網(wǎng)鏈中的位置和界限范圍，探討了天然氣區(qū)域管網(wǎng)的形成機(jī)理。
　　其次，提出天然氣區(qū)域管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)建立起適應(yīng)于其持續(xù)發(fā)展的規(guī)劃設(shè)計(jì)體系。這

3、個(gè)體系有三個(gè)方面的特征，一是我國(guó)現(xiàn)有天然氣管道的兩類(lèi)規(guī)劃設(shè)計(jì)體系的綜合；二是具有現(xiàn)代體系的三個(gè)層次，即遵從國(guó)家和地方法規(guī)的法律體系層次，以建設(shè)行政管理體系為主的縱向行政體系層次，由政府規(guī)劃和企業(yè)設(shè)計(jì)共同構(gòu)成的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作體系層次；三是具有符合天然氣區(qū)域管網(wǎng)特性的規(guī)劃設(shè)計(jì)理論體系。
　　第三，構(gòu)建了天然氣區(qū)域管網(wǎng)的規(guī)劃理論，主要有：適用于測(cè)算區(qū)域供氣規(guī)模的預(yù)測(cè)模型和方法；復(fù)雜多變的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)劃形式；以重要節(jié)點(diǎn)連線法、匯流法和中點(diǎn)法為

4、代表的管網(wǎng)布局規(guī)劃方法；包括超高壓（6.0MPa）在內(nèi)的多壓力級(jí)別和多壓力級(jí)制規(guī)劃模式；多氣源、調(diào)峰儲(chǔ)氣等規(guī)劃和布局原則等。認(rèn)為天然氣區(qū)域管網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)的決策應(yīng)重視天然氣區(qū)域管網(wǎng)具有的區(qū)域能源基礎(chǔ)設(shè)施的功能價(jià)值，應(yīng)有利于充分發(fā)揮其促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和促進(jìn)城鄉(xiāng)資源共享的功能及作用。
　　第四，探索了天然氣區(qū)域管網(wǎng)的設(shè)計(jì)理論，主要有：基于三大定律的天然氣管道流動(dòng)理論；基于不同應(yīng)用條件的強(qiáng)度理論；基于本質(zhì)安全等各要素的安全理論；基于多因素和

5、多目標(biāo)的管道設(shè)計(jì)優(yōu)化理論等。分析了輸氣管道和配氣管道的個(gè)性特征，提出了用輸送效率來(lái)劃分輸氣管道和配氣管道的共性判則。進(jìn)一步總結(jié)出天然氣區(qū)域管道分別具有輸、儲(chǔ)、配功能時(shí)對(duì)應(yīng)的三種流動(dòng)工況特性；推導(dǎo)了管道實(shí)際流動(dòng)工況與設(shè)計(jì)流動(dòng)工況對(duì)比的、有多種影響因子耦合的無(wú)因次方程，以此計(jì)算并分析了多種影響因子變化的耦合作用對(duì)設(shè)計(jì)流動(dòng)工況的影響程度。
　　第五，探究了天然氣區(qū)域管道的流動(dòng)特性。提出了勢(shì)能因子的概念，推導(dǎo)出有勢(shì)能因子的天然氣非水平管道

6、流動(dòng)基本方程、實(shí)用方程和工程計(jì)算公式，它不僅適用于天然氣區(qū)域管道，也適用于壓力不超過(guò)6.0MPa的天然氣輸氣管道和城鎮(zhèn)天然氣管道，而且它這一個(gè)公式可以替代既有的非水平管道和水平管道的兩個(gè)公式，使用方便。
　　最后，對(duì)普遍存在的天然氣區(qū)域管道儲(chǔ)氣能力進(jìn)行了研究。提出了流動(dòng)管道儲(chǔ)留比、流動(dòng)管道儲(chǔ)氣效能和儲(chǔ)氣效率等概念和定義，以第一、二工況的管道儲(chǔ)留比為特征參數(shù)，給出了第一、二工況流動(dòng)管道儲(chǔ)氣效能和儲(chǔ)氣效率數(shù)學(xué)表達(dá)式，進(jìn)一步將第一、二工

7、況的組合擴(kuò)展為第三工況，得到第三工況的數(shù)學(xué)表達(dá)式；論證了各壓力級(jí)別以及相鄰壓力級(jí)別組合為一級(jí)的流動(dòng)管道具有的最大儲(chǔ)氣效能和最大儲(chǔ)氣效率；提出了管道流動(dòng)最低負(fù)荷系數(shù)，并在此基礎(chǔ)上，分析了提高管道儲(chǔ)氣效能的方法和手段。
　　研究表明，天然氣區(qū)域管網(wǎng)在功能價(jià)值、作用、結(jié)構(gòu)、布局、流動(dòng)工況、建設(shè)條件等方面都有清晰的特征體現(xiàn)，這是由其被逐漸發(fā)現(xiàn)的獨(dú)特性質(zhì)所決定的。深入分析和研究天然氣區(qū)域管網(wǎng)的工程特性，以及天然氣區(qū)域管網(wǎng)中輸、儲(chǔ)、配不同功能