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技术研究 54 2025年第3期我国天然气管道输送形成了一个类似于供电系统的庞大网络，集天然气的采集、输送和供应于一体[1] 。为满足下游需求，高压天然气会在各城市门站进行不可逆的节流过程，以降低至用户侧所需要的压力，在这个节流过程中，管道中天然气大量的压力能被浪费了[2] ，若将损失的压力能用来发电，年发电量可达数百亿千瓦[3] 。虽然截止目前已有如深圳求雨岭天然气门站等项目落地，但天然气压差发电工艺尚不成熟[4] 。因此，提出了一种具有多能流的压力能综合利用系统方案，对单级膨胀的原理进行分析，对相关参数进行敏感性分析，对冷能进行利用，结合实际工况对其进行数值模拟。1  天然气单级膨胀发电工艺1.1  单级膨胀热力学分析天然气通过膨胀机的过程属于热力学过程，在此过程中，如果天然气的上游和下游压力相等，不考虑其他损失，那么可以认为天然气在膨胀机中的膨胀过程是按照等熵过程进行的。天然气压差发电的 p-v 图如图 1 所示，其中 S，T 所指曲线均表示常量，P 1 ，P 2 ，P 3 表示不同的压力。图 1  天然气压差发电过程的 p-v 图单级膨胀压差发电过程可由如图 1 中线 1-2'-3' 表示，图 1 中 P 1 表示膨胀机入口压力，P 3 为膨胀机出口压力，针对单级膨胀来说，其压力变化可在图 1 中表示为 1-2' 过程线。单级膨胀过程的技术功在图 1 上可表示为1-2'-3' 与纵坐标围成的面积。技术功表示在能量转换过程中，能够被系统有效利用的功，在次系统中即为发电量。2  单级膨胀仿真分析针对天然气压差发电的单级膨胀，本文使用了 Aspen Hysys 进行仿真。根据实际工况，天然气的组成和摩尔分数如表 1 所列。高压差比天然气单级膨胀压差发电及冷能综合利用丁辉 1   朱静东 1   陈颖 1   张艺馨 1   蒋林 21. 长庆油田（榆林）油气有限公司  陕西  榆林  7190002. 西南石油大学电气信息学院  四川  成都  610500摘要：为了更好满足下游的天然气需求，并减少压力能的浪费，以某天然气站为例，采用化工流程模拟软件 Aspen Hysys 对该天然气站的单级膨胀发电量、相关参数进行敏感性分析，并对可利用的冷能进行模拟仿真。通过分析表明采用的单级膨胀压差发电工艺中，随着入口流量和入口温度的增加，发电量也会相应增加，因此适当的提高入口天然气温度以及天然气流量可提高工艺的发电量。并根据分析结果针对冷能利用进行方案设计，有效地提高了能量的利用效率。关键词：天然气  压差发电  单级膨胀  冷能利用The high-pressure difference is greater than the single-stage expansion pressure difference of natural gas for power generation and comprehensive utilization of cooling energyDing Hui 1， Zhu Jingdong1， Chen Ying1， Zhang Yixin1，Jiang Lin21.Changqing Oilf i eld (Yulin) Oil and Gas Co., LTD，Yulin 719000Abstract：In order to better meet the downstream natural gas demand and reduce the waste of pressure energy, taking a certain natural gas station as an example, the chemical process simulation software Aspen Hysys was used to conduct a sensitivity analysis of the power generation and related parameters of the single-stage expansion of the natural gas station, and to simulate the available cold energy. The analysis shows that in the adopted single-stage expansion pressure difference power generation process, as the inlet fl ow rate and inlet temperature increase, the power generation will also increase accordingly. Therefore, appropriately increasing the inlet natural gas temperature and natural gas fl ow rate can enhance the power generation of the process. Based on the analysis results, a scheme design was carried out for the utilization of cold energy, effectively improving the eff i ciency of energy utilization.Keywords：Natural gas；Differential pressure power generation；Single-stage expansion；Cold energy utilization