北京天然氣供應安全因素包括資源保證程度：氣井、集輸系統(tǒng)等氣田安全性；長輸管道的壓縮機、閥門、清管站、防腐等管道安全性；門站、城市高壓環(huán)網、中壓管道、低壓管道等城市管網安全性等。供應安全隱患包括供應鏈各環(huán)節(jié)設備工況事故，火災、偷盜、地震、洪水等突發(fā)事件，以及國內外貿易糾紛等。

① 導致供氣系統(tǒng)中斷的事件分析

天然氣從上游氣田經長輸管道到達城市門站后即進入城市管網系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及的區(qū)域和用戶很多，但一般某一區(qū)域發(fā)生事故后，影響范圍小的，不會導致整個城市用氣癱瘓，因此從城市供氣安全角度，關鍵在上游到門站的環(huán)節(jié)。在本研究中，供氣系統(tǒng)可靠性分析研究范圍是從氣源到城市門站，主要是氣源事故和長輸管道事故。

② 事故工況分析

通過對生產、輸氣各環(huán)節(jié)運行的歷史數據進行收集、整理、統(tǒng)計，將統(tǒng)計結果作為系統(tǒng)安全可靠性分析與計算的基礎數據和依據。經過綜合分析，得出北京市天然氣供應系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的可靠性指標。

氣源故障模式和事故概率：大量氣田的現場資料表明，采用單井集氣工藝流程的氣井運行平穩(wěn)，很少發(fā)生事故，而采用多井集氣工藝流程的氣井事故發(fā)生較多?，F役單井集氣氣井的平均無故障工作時間3154.42小時，多井集氣氣井的平均無故障工作時間為130.75小時。現役氣井的平均事故維修時間為6.76小時。經綜合評判分析，氣田故障率為0.02次/年，故障停產時間7小時。長輸管線事故率：主要天然氣生產和消費大國的生產實踐表明，目前長輸管道事故持續(xù)時間通常為3天。經綜合評判，本研究中長輸管道事故維修時間取70小時。陜京線的事故率為0.22×10^-3次/(km·a)。

③ 故障樹分析模型的建立

故障樹分析是一種將系統(tǒng)故障形成的原因由上至下，按層次以樹枝狀逐級細化的分析方法。該方法通過對可能造成系統(tǒng)故障的各種因素(包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素等)進行分析，畫出邏輯框圖(故障樹)，從而確定系統(tǒng)故障原因的各種可能組合方式及其發(fā)生概率，以計算系統(tǒng)故障概率，確定系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，采取相應措施，提高系統(tǒng)的可靠性。

??? 故障樹分析的是把所研究系統(tǒng)中最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)或故障事件作為故障分析的目標和出發(fā)點，然后，在系統(tǒng)中尋找直接導致這一故障發(fā)生的全部因素，將其作為不希望發(fā)生的故障的第一層原因事件，接著再以這一層中的各個原因事件為出發(fā)點，分別尋找導致每個原因發(fā)生的下一級的全部因素，以此類推。將這些事件按照它們之間的順序、相互影響和邏輯關系用各種相應邏輯符號(邏輯門)連接起來，就構成了一棵倒置的樹狀結構，即故障樹。

??? 根據北京市的供氣情況，分別建立了2010年、2015年、2020年的故障樹底事件表。

??? ④ 模型結果分析

??? 經故障樹模型計算得出：2010年北京市天然氣供氣中斷的概率是7.16225×10^-10次/年。2015年北京市天然氣供氣中斷的概率是9.52462×10^-10次/年。2020年北京市天然氣供氣中斷的概率是2.39068×10^-10次/年。從模型計算結果看，北京市天然氣全部中斷的概率非常小，但氣源和管道發(fā)生中斷(關鍵事件)的概率以及對供氣量的影響還是比較顯著的。

??? 關鍵事件對供氣量的影響分析：北京市的用氣特點是冬季負荷和夏季負荷差別很大，因此在考慮供氣安全時，只對冬季的情況進行研究。2010年冬季，如果影響最大的底事件發(fā)生，最大減少氣量為4200萬立方米/日，2015年為7900萬立方米/日，2020年為11200萬立方米。

??? 北京市天然氣消費主要用于采暖和生活用氣，這部分用戶絕大部分為不可中斷用戶。工業(yè)和汽車用氣可以由其他燃料替代，發(fā)電可通過外輸電力的渠道滿足，因此除個別用戶外大部分工業(yè)、發(fā)電和汽車用戶可以作為可中斷用戶。

??? 2010年、2015年和2020年北京市不可中斷用戶各月日平均用氣量預測見表1。從表1中看出，冬季的1月份為全年高峰用氣月。

??? 由于用戶的性質不同，用氣特點及重要性不同，因此當供氣中斷時，對不同用戶造成的影響亦不同。盡管居民用氣具有一定的替代性，但替代的代價是日常生活方便度的下降，居民用氣中斷也極易引起不滿情緒，可能會造成社會不穩(wěn)定；公服用氣可替代性較差，供氣中斷后直接影響到人們的工作和商務活動，影響面也較大。尤其是重要場所，如人民大會堂、國賓館等，不僅對城市、對國家的形象也極為不利；采暖期采暖用氣可替代程度低，如在寒冷時期供氣中斷，后果將相當嚴重；工業(yè)用氣可以通過其他燃料替代或停產，但突然中斷供應將給用戶的經營造成損失，由于用戶相對較少，影響較小；對于雙燃料汽車來講可用油品替代，單燃氣汽車所占比例不多，一旦中斷影響面不大；燃氣電廠可通過外輸電替代。通過以上分析，居民、公服、采暖用戶的替代性差，燃氣中斷供應造成的影響面較大，嚴重影響城市正常的生產、生活秩序。天然氣供應中斷對用戶的影響見表2。

表1 全年各月日平均用氣量(單位：萬立方米)

北京市作為全國的首都，保持其社會經濟穩(wěn)定發(fā)展對整個國家都具有重要的戰(zhàn)略意義。因此，北京市天然氣戰(zhàn)略儲備應納入國家天然氣戰(zhàn)略儲備。國家天然氣戰(zhàn)略儲備也應考慮北京市的需求，并首先針對北京市進行規(guī)劃建設。

天然氣安全戰(zhàn)略儲備量主要根據天然氣在能源中的地位，氣源的安全可靠性，儲備保障程度，儲備方式，經濟實力等因素綜合分析確定。根據北京天然氣消費和供應情況，天然氣戰(zhàn)略儲備量的確定主要考慮以下因素：年高峰月日均用氣量，不可中斷用戶用氣量，供應中斷恢復時間，經濟承受能力等。

① 天然氣戰(zhàn)備儲備量的確定

可能造成北京市天然氣供應長達數十日中斷的事件主要考慮以下幾方面：一是國內氣源地區(qū)和長輸管線經過地區(qū)可能發(fā)生嚴重的地震和洪水等自然災害，需要很長時間才能恢復正常供氣，二是從國外進口的管道天然氣和LNG由于供應國的局勢動蕩導致長時間的停產，或者是由于戰(zhàn)事和其它自然災害導致長時間的運輸中斷。

通過對國內外發(fā)生的引起供氣中斷的重大事件的分析，綜合考慮北京市天然氣供應系統(tǒng)各種潛在的、重大不安全影響因素，結合北京市經濟實力和政治地位，本研究對國內氣源供應的戰(zhàn)略保障天數分別按低方案15天和高方案30天考慮，戰(zhàn)略儲備量相應地按重大事件發(fā)生時保障不可中斷用戶15天和30天的高峰月日均用氣量考慮。而在涉及到進口國外天然氣時，供應中斷很大可能是由于供應國發(fā)生罷工、政治局勢動蕩造成的長期停產，嚴重洪水、地震、風暴和戰(zhàn)爭造成的長時期輸運環(huán)節(jié)中斷，LNG國際貿易中的商務風險等。這種事件一旦發(fā)生影響供氣的時間相對較長，長至數月，少則數十天，本研究在分析國外天然氣供應中斷時按低方案30天和高方案60天的進口量進行考慮。