“北氣南下”能源大通道是繼中亞管道、中緬管道之后向中國(guó)供氣的第三條跨境天然氣長(zhǎng)輸管道對(duì)于確保能源安全至關(guān)重要

　　2024年12月2日，國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)對(duì)外宣布，“北氣南下”能源大通道天然氣管道工程全線貫通。

　　“北氣南下”能源大通道全長(zhǎng)5111公里，新建管道3371公里，北起黑龍江省黑河市，南至上海，分為北、中、南三段建設(shè)，北段在2019年12月投產(chǎn)，此次南段完工，全線貫通。除去長(zhǎng)度創(chuàng)下紀(jì)錄，“北氣南下”能源大通道還選擇了頗具挑戰(zhàn)的大輸量管道建設(shè)方案，并實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)輸管道關(guān)鍵設(shè)備全面國(guó)產(chǎn)化。

　　自西氣東輸一線余年。在國(guó)內(nèi)天然氣長(zhǎng)輸管道領(lǐng)域，“北氣南下”能源大通道無(wú)疑具有里程碑意義，被視為我國(guó)首條“大口徑、大壁厚、高鋼級(jí)、高壓力”的世界級(jí)管道工程。除去工程層面的意義，在過去5年里，隨著其北段、中段、南段先后投產(chǎn)，輸氣量迅速提升，對(duì)于緩解國(guó)內(nèi)天然氣供應(yīng)緊張、保障國(guó)家能源安全亦發(fā)揮重要作用。

　　作為目前國(guó)內(nèi)單管輸量最大的管道，為達(dá)成每年380億立方米的目標(biāo)輸氣量，“北氣南下”能源大通道采用“大口徑、大壁厚、高鋼級(jí)、高壓力”的管道，所需管道數(shù)量更少，使得方案投資額更低，能夠降低部分下游用戶特別是工業(yè)用戶的用氣成本。

　　“最初內(nèi)部對(duì)于方案存在爭(zhēng)論，最終選擇如今方案的其中一個(gè)重要原因就是‘節(jié)省投資’?！眹?guó)家管網(wǎng)集團(tuán)工程部副總經(jīng)理劉海春告訴《中國(guó)新聞周刊》，鋪設(shè)更少管道的方案不僅“節(jié)錢”，同樣“節(jié)地”，但是對(duì)于裝備、工程質(zhì)量要求更高，“稍有閃失就是顛覆性影響”。

　　想要完成每年380億立方米的目標(biāo)輸氣量并非易事。劉海春介紹說：“大口徑、高壓力是必然選擇。管道口徑與輸氣量之間的關(guān)系容易理解，而天然氣在管道中需要依靠壓力才能輸送，如果壓力較低，將無(wú)法達(dá)到目標(biāo)輸氣量。隨著壓力升高，管壁為了承壓必然加厚，但是如果管壁過厚焊接難度也將增大，而提高鋼級(jí)可以適當(dāng)降低壁厚，減少用鋼量，因此為了適應(yīng)高壓力輸送，應(yīng)盡量采用高鋼級(jí)鋼材?！?

　　“北氣南下”能源大通道采用的大管徑（1422毫米）、大壁厚（32.1毫米）、高鋼級(jí)（X80）、高壓力（12兆帕）管道并無(wú)先例，這些管道技術(shù)參數(shù)不僅使其成為國(guó)內(nèi)第一條第三代長(zhǎng)輸管道，而且意味著與之匹配的一系列設(shè)備材料如56寸大口徑球閥等，同樣面臨沒有成熟產(chǎn)品的挑戰(zhàn)。這也是大口徑球閥在單一工程中首次批量應(yīng)用，對(duì)閥門制造工藝、密封材料等都提出新的要求。再比如“北氣南下”能源大通道應(yīng)用的調(diào)壓、計(jì)量裝置也是為大輸量工況研發(fā)的設(shè)備，“北氣南下”能源大通道為之提供了應(yīng)用場(chǎng)景，帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈推出新的產(chǎn)品。

　　“如果這些設(shè)備材料的制備無(wú)法取得突破，‘北氣南下’能源大通道工程就無(wú)法進(jìn)行。這也是‘北氣南下’能源大通道工程與其他管道工程的不同之處，國(guó)家管網(wǎng)不僅僅負(fù)責(zé)招標(biāo)采購(gòu)、監(jiān)督質(zhì)量，還要與供應(yīng)商一起從源頭解決一些設(shè)備材料從無(wú)到有的問題?！眲⒑４赫f。

　　“北氣南下”能源大通道從北至南穿越的復(fù)雜自然環(huán)境也帶來額外的挑戰(zhàn)?！氨睔饽舷隆蹦茉创笸ǖ拦こ谭譃楸倍危ê诤印L(zhǎng)嶺）、中段（長(zhǎng)嶺—永清）、南段（永清—上海）三段施工。劉海春表示：“其他長(zhǎng)輸天然氣管道多在一定緯度范圍內(nèi)，穿越的地形、地貌也相對(duì)單一。像‘北氣南下’能源大通道這樣從北至南，穿越地區(qū)地形、地貌、溫度跨度較大的管道工程并不多見，這給裝備、施工帶來更多挑戰(zhàn)。”

　　比如對(duì)于制管而言，最低適應(yīng)溫度越低則難度越大，而為適應(yīng)東北地區(qū)冬季低溫環(huán)境，“北氣南下”能源大通道管道最低適應(yīng)溫度達(dá)到零下45度?！斑@是大口徑、大壁厚、高鋼級(jí)、高壓力天然氣管道首次在低溫環(huán)境中應(yīng)用，而鋼管在低溫環(huán)境中本就更脆弱?！?

　　“管道技術(shù)參數(shù)提升，以及東北地區(qū)冬季的低溫環(huán)境，也讓施工難度幾何級(jí)數(shù)提升。”劉海春告訴記者，“北氣南下”能源大通道管道管壁達(dá)到32.1毫米，這已經(jīng)給焊接造成困難，而在焊接后進(jìn)行防腐補(bǔ)口時(shí)，需要保溫，低溫環(huán)境更增添了難度。

　　如果說低溫是“北氣南下”能源大通道管道工程穿越東北地區(qū)時(shí)面臨的最大障礙，在南段工程中，華東地區(qū)密布的水網(wǎng)成為需要跨越的現(xiàn)實(shí)阻礙。

　　國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)建設(shè)項(xiàng)目管理公司東南中心負(fù)責(zé)人崔宗告訴《中國(guó)新聞周刊》，“北氣南下”能源大通道南段工程，面對(duì)的主要難題就是水網(wǎng)、人員密集?！肮芫€多處小型河流，而且涉及房屋、廠房拆遷工作更多，外部協(xié)調(diào)工作量較大?！?

　　他告訴記者，南段工程最終穿越100余公里的水網(wǎng)地區(qū)，水網(wǎng)密布的環(huán)境導(dǎo)致地基承載能力有限，因此全自動(dòng)焊接設(shè)備在施工過程中需要特別保障。另外，由于地下水位比較高，需要解決管道下溝時(shí)可能遇到的上浮問題。

　　“北氣南下”能源大通道長(zhǎng)江盾構(gòu)穿越工程是其穿越華東地區(qū)水網(wǎng)的標(biāo)志性工程。長(zhǎng)江隧道內(nèi)徑達(dá)到6.8米，雖然相比于公路、鐵路動(dòng)輒15米以上的內(nèi)徑，這一內(nèi)徑并不算大，但是已經(jīng)創(chuàng)下管道隧道的紀(jì)錄，中國(guó)中鐵裝備為此研制了世界最小直徑的常壓刀盤盾構(gòu)機(jī)?！白钪匾氖莿?chuàng)下單臺(tái)盾構(gòu)機(jī)單向掘進(jìn)距離最長(zhǎng)的紀(jì)錄——10.226公里。一般而言，盾構(gòu)機(jī)的壽命只有10公里，長(zhǎng)江盾構(gòu)的單向掘進(jìn)距離突破了盾構(gòu)機(jī)的壽命極限。”

　　“此前穿越長(zhǎng)江的管道隧道并不少，更多是容納小口徑單條管道的隧道。但是此次需要在有限空間安裝三條1422毫米的大口徑管道?！贝拮诮榻B，穿越長(zhǎng)江的管道隧道屬于稀缺資源，除去“北氣南下”能源大通道管道之外，另有一條江蘇省內(nèi)的管道和一條備用管道。最終“北氣南下”能源大通道穿越長(zhǎng)江的工程提前半年左右完成。

　　智能化，這是“北氣南下”能源大通道的另一個(gè)重要標(biāo)簽。“北氣南下”能源大通道是我國(guó)首條智能管道樣板工程，以“全數(shù)字化移交、全智能化運(yùn)營(yíng)、全生命周期管理”為理念，將人工智能技術(shù)與管道場(chǎng)景深度結(jié)合，形成了管道智能建設(shè)、管體智能檢測(cè)、站場(chǎng)智能運(yùn)行、線路智能巡護(hù)和管網(wǎng)智能調(diào)控等技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)管理向智能化管理的轉(zhuǎn)變。

　　在管道建設(shè)階段，首先在“全數(shù)字化移交”方面進(jìn)行重點(diǎn)攻克?！氨睔饽舷隆蹦茉创笸ǖ辣３止こ藤Y料數(shù)字化移交和紙質(zhì)移交雙軌運(yùn)行，建立了統(tǒng)一的“北氣南下”能源大通道工程信息化平臺(tái)，焊口、檢測(cè)與評(píng)定、防腐數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)上傳，統(tǒng)一維護(hù)，統(tǒng)一交付?？⒐ぷ鴺?biāo)線下回流到設(shè)計(jì)院，形成數(shù)字化竣工資料，同時(shí)交付完整性管理PIS系統(tǒng)，首次形成了工程數(shù)字孿生體。

　　建設(shè)過程中首次研究并全面應(yīng)用全自動(dòng)化焊接、全自動(dòng)超聲波檢測(cè)、全機(jī)械化防腐補(bǔ)口等施工工藝。比如在管道建設(shè)期間，采集一切可以被采集的數(shù)據(jù)，甚至將部分?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)皆贫恕２捎么罂趶?、大壁厚自?dòng)焊機(jī)組，焊接質(zhì)量更加可靠、穩(wěn)定，焊接工效大大提高（半自動(dòng)焊3倍以上），焊口一次合格率達(dá)96.32％，創(chuàng)造了大口徑管道焊接最好成績(jī)。并且連頭口也實(shí)現(xiàn)了組合自動(dòng)焊，“北氣南下”能源大通道線％。

　　“我們堅(jiān)定不移地貫徹科技興安戰(zhàn)略，全力推進(jìn)危險(xiǎn)化學(xué)品領(lǐng)域機(jī)械化減人、自動(dòng)化換人、智能化無(wú)人相關(guān)工作。借助先進(jìn)的自動(dòng)化與智能化技術(shù)，削減工藝現(xiàn)場(chǎng)的人工操作頻次，不僅顯著提升生產(chǎn)運(yùn)維效率，更從根本上筑牢安全防線，全面提升安全水平?！眹?guó)家管網(wǎng)集團(tuán)生產(chǎn)部自控管理總監(jiān)閆峰說。

　　開通后，“北氣南下”能源大通道管道借助AR、AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，推進(jìn)智能站場(chǎng)、無(wú)人站場(chǎng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)行。

　　過去，管線站場(chǎng)設(shè)備難以通過調(diào)控中心遠(yuǎn)程操作，而是駐站人員收到調(diào)度令后完成開關(guān)閥等具體操作。2006年，國(guó)內(nèi)管線開始推動(dòng)自動(dòng)化操作，確保站場(chǎng)設(shè)備可以遠(yuǎn)程啟停?！氨睔饽舷隆蹦茉创笸ǖ拦艿涝谥悄苷{(diào)控方面，取得了更大的技術(shù)突破，研發(fā)了國(guó)內(nèi)首套具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型油氣管網(wǎng)工業(yè)控制系統(tǒng)，可用率達(dá)99.96％，全線壓縮機(jī)組、所有站場(chǎng)只需一個(gè)指令，即可由控制程序自動(dòng)完成遠(yuǎn)程一鍵啟停機(jī)、一鍵啟停站。

　　“北氣南下”能源大通道管道沿線大多是高寒地區(qū)，冬季暴雪過后，巡線車輛常因積雪無(wú)法正常行駛，為日常巡線帶來困難。“北氣南下”能源大通道管道強(qiáng)化技防手段應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了管道線路的第三方施工與地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確識(shí)別。

　　在本體智能檢測(cè)方面，國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)寬度0.3mm 環(huán)焊縫開口裂紋、直徑 3mm 針孔缺陷檢測(cè)，十分之一芝麻粒寬度的微小焊縫都能檢測(cè)定位，實(shí)現(xiàn)了管道本體缺陷的自動(dòng)檢測(cè)和智能識(shí)別，有效保障了管道的本體安全。

　　在線路智能巡檢方面，通過研發(fā)形成光纖安全預(yù)警、視頻智能識(shí)別、無(wú)人機(jī)智能巡檢、智能陰保等技術(shù)，構(gòu)建“天空地”一體化智能管道巡護(hù)模式，實(shí)現(xiàn)管道線路風(fēng)險(xiǎn)由人工巡檢的被動(dòng)防護(hù)向全智能主動(dòng)管控的轉(zhuǎn)變，大幅降低人工成本，有效解決極寒環(huán)境下的管道全時(shí)全域安全保障難題。

　　在主動(dòng)管控方面，“北氣南下”能源大通道還實(shí)現(xiàn)了設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷，構(gòu)建了壓縮機(jī)組、電氣設(shè)備、計(jì)量與控制系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史變化趨勢(shì)等進(jìn)行診斷分析，初步實(shí)現(xiàn)故障的及時(shí)預(yù)判、集中監(jiān)測(cè)和診斷分析。

　　閆峰介紹說：“壓縮機(jī)組是天然氣管網(wǎng)輸送的關(guān)鍵設(shè)備。以往，壓縮機(jī)組的維護(hù)保養(yǎng)依賴傳統(tǒng)模式，按固定周期開展工作。比如，當(dāng)壓縮機(jī)組運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)達(dá)到4000和8000小時(shí)，便會(huì)進(jìn)行例行維護(hù)保養(yǎng)；累計(jì)運(yùn)行五萬(wàn)小時(shí)后，則需返廠實(shí)施大修?！睔饽舷隆茉创笸ǖ拦艿澜ㄔO(shè)以來，我們引入AI、大模型等前沿技術(shù)，建立并持續(xù)迭代壓縮機(jī)組診斷分析模型。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)組運(yùn)行中的軸承振動(dòng)、潤(rùn)滑油成分等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)組健康狀態(tài)的動(dòng)態(tài)跟蹤。這一創(chuàng)新舉措，有力提升了預(yù)防性維護(hù)的精準(zhǔn)度，更好保障了天然氣輸送的穩(wěn)定?！?

　　“北氣南下”能源大通道自2014年9月開建，2019年12月北段率先投產(chǎn)通氣。投產(chǎn)之初，“北氣南下”能源大通道年輸氣量約50億立方米。此后，“北氣南下”能源大通道天然氣管道輸氣量逐年遞增，其中2020年供氣量約41億立方米、2021年供氣量約100億立方米、2022年供氣量約150億立方米、2023年供氣量220億立方米、2024年供氣量超300億立方米，原本計(jì)劃于2025年達(dá)到合同輸氣量380億立方米/年。

　　而到2024年12月，“北氣南下”能源大通道已經(jīng)提前具備增供至380億立方米/年的能力，也就是按照上限輸氣量實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行。投產(chǎn)通氣5年來，“北氣南下”能源大通道累計(jì)輸氣量超過800億立方米。

　　“‘北氣南下’能源大通道2019年投產(chǎn)之后，就在推進(jìn)增輸工作，按照預(yù)期增輸氣量投資壓縮機(jī)等設(shè)備，并且一直在提速。2024年四季度，完成壓縮機(jī)等設(shè)備布局。”閆峰表示，上游產(chǎn)能迅速增長(zhǎng)，下游市場(chǎng)需求充足，相比預(yù)期提前一個(gè)月具備380億立方米/年的管輸能力。

　　國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)不斷優(yōu)化增輸工程建設(shè)工期、提前投產(chǎn)沿線壓縮機(jī)組，確?！氨睔饽舷隆蹦茉创笸ǖ肋B續(xù)3年在冬季保供高峰月提前增輸，其中2021年11月增至150億立方米/年、2022年12月增至220億立方米/年、2023年11月增至300億立方米/年，先后建設(shè)并投用黑河、五大連池、沈陽(yáng)、安平等10座壓氣站，推動(dòng)“北氣南下”能源大通道天然氣管道年輸送能力快速增長(zhǎng)到目前的380億立方米/年。

　　對(duì)于“北氣南下”能源大通道的保供意義，京津冀地區(qū)的感受尤為強(qiáng)烈?！氨睔饽舷隆蹦茉创笸ǖ劳懂a(chǎn)后，與我國(guó)已建的東北管網(wǎng)、陜京管道系統(tǒng)及大連LNG、唐山LNG、遼河儲(chǔ)氣庫(kù)、西氣東輸管道系統(tǒng)等互聯(lián)互通，可向東北、環(huán)渤海、長(zhǎng)三角等地區(qū)穩(wěn)定供應(yīng)天然氣資源，增強(qiáng)區(qū)域天然氣供應(yīng)能力和應(yīng)急調(diào)峰保障能力，尤其是為冬季保供、北京冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)的成功舉辦貢獻(xiàn)了力量。

　　隨著2020年12月，全長(zhǎng)1110公里的“北氣南下”能源大通道中段按期投產(chǎn)，“北氣南下”能源大通道輸送的天然氣正式進(jìn)入京津冀，并且參與當(dāng)年冬季保供。

　　北京燃?xì)饧瘓F(tuán)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)部經(jīng)理張明作告訴《中國(guó)新聞周刊》，北京是國(guó)內(nèi)用氣量最大的單體城市，北京燃?xì)饧瘓F(tuán)2023年管道天然氣供應(yīng)量達(dá)到183.5億立方米，當(dāng)年12月21日還曾創(chuàng)下1.36億立方米的單日用氣量歷史峰值。從2020年12月“北氣南下”能源大通道中段投產(chǎn)后，過去4年多，北京天然氣供應(yīng)版圖中，“北氣南下”能源大通道輸送的天然氣占比不斷增加，今年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“完全常態(tài)化”，夏季占比三分之一左右，冬季占比更高。

　　隨著“北氣南下”能源大通道氣源越來越充足，北京燃?xì)饧瘓F(tuán)不斷調(diào)整建立適應(yīng)新供應(yīng)格局的資源配置方式。

　　“北京天然氣供應(yīng)曾主要依靠4條陜京天然氣管道，‘北氣南下’能源大通道氣源進(jìn)入市場(chǎng)后，保供，特別是冬季保供能力明顯提升。目前北京燃?xì)饧瘓F(tuán)累計(jì)接收‘北氣南下’能源大通道輸送天然氣超200億立方米，去年冬今年春供應(yīng)量進(jìn)一步提高，單日高值從去年6000余萬(wàn)立方米提高至今年8000萬(wàn)立方米以上，占比通常達(dá)到七成以上，一些時(shí)段甚至高達(dá)90％，已經(jīng)成為北京冬季的主力氣源之一，可以說極大提升了首都?xì)鉄犭姳９┰６群挽`活性?！睆埫髯鹘榻B。

　　“北氣南下”能源大通道是繼中亞管道、中緬管道之后，向中國(guó)供氣的第三條跨境天然氣長(zhǎng)輸管道。其中，“北氣南下”能源大通道也是四大能源戰(zhàn)略通道之一的東北通道的重要組成部分。四大通道包括三條陸上通道和一條海上通道：東北通道、西北通道、西南通道、東南海上油氣通道。

　　“北氣南下”能源大通道作為目前中俄之間唯一一條天然氣長(zhǎng)輸管道，對(duì)于確保能源安全至關(guān)重要。2023年，中國(guó)進(jìn)口天然氣1656億立方米，其中LNG占比59.4％，管道氣占比40.6％。中國(guó)工程院院士黃維和在接受《中國(guó)新聞周刊》采訪時(shí)表示，氣源多元化是維護(hù)能源安全的關(guān)鍵，應(yīng)該做到兩個(gè)50％，即國(guó)內(nèi)氣源與進(jìn)口氣源分別占比50％，進(jìn)口氣源中陸上氣源與海上氣源分別占比50％。

　　數(shù)據(jù)顯示，2023年，中國(guó)天然氣消費(fèi)量為3917億立方米，同比增長(zhǎng)6.6％。以此計(jì)算，“北氣南下”能源大通道380億立方米的供氣量可滿足近10％的全國(guó)天然氣需求。根據(jù)測(cè)算，“北氣南下”能源大通道天然氣管道投產(chǎn)，有助于推動(dòng)天然氣供應(yīng)緊張局面得到根本性好轉(zhuǎn)，促進(jìn)我國(guó)天然氣在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例提高約一個(gè)百分點(diǎn)。

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　　作為“北氣南下”能源大通道完工的最后一段工程，在“北氣南下”能源大通道南通至甪直段管道投產(chǎn)后，未來供應(yīng)長(zhǎng)三角區(qū)域的天然氣資源將更加充足、更有保障，并進(jìn)一步推動(dòng)長(zhǎng)三角地區(qū)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

　　國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西氣東輸公司代表司剛強(qiáng)表示：“2025年，通過‘北氣南下’能源大通道進(jìn)入長(zhǎng)三角地區(qū)的天然氣預(yù)計(jì)將增加近50億立方米，屆時(shí)總量可達(dá)當(dāng)前國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)向長(zhǎng)三角地區(qū)輸送天然氣的五分之一，能夠更好滿足區(qū)域內(nèi)工業(yè)和居民用戶的用氣需求?！?

　　據(jù)測(cè)算，50億立方米天然氣折合可替代標(biāo)煤645萬(wàn)噸，可減少排放二氧化硫12.7萬(wàn)噸、粉塵361.8萬(wàn)噸和二氧化碳730萬(wàn)噸，相當(dāng)于種植闊葉林2200萬(wàn)公頃，約等于0.6個(gè)長(zhǎng)三角面積。