北京天然气供应安全因素包括资源保证程度：气井、集输系统等气田安全性；长输管道的压缩机、阀门、清管站、防腐等管道安全性；门站、城市高压环网、中压管道、低压管道等城市管网安全性等。供应安全隐患包括供应链各环节设备工况事故，火灾、偷盗、地震、洪水等突发事件，以及国内外贸易纠纷等。

① 导致供气系统中断的事件分析

天然气从上游气田经长输管道到达城市门站后即进入城市管网系统，该系统涉及的区域和用户很多，但一般某一区域发生事故后，影响范围小的，不会导致整个城市用气瘫痪，因此从城市供气安全角度，关键在上游到门站的环节。在本研究中，供气系统可靠性分析研究范围是从气源到城市门站，主要是气源事故和长输管道事故。

② 事故工况分析

通过对生产、输气各环节运行的历史数据进行收集、整理、统计，将统计结果作为系统安全可靠性分析与计算的基础数据和依据。经过综合分析，得出北京市天然气供应系统各个环节的可靠性指标。

气源故障模式和事故概率：大量气田的现场资料表明，采用单井集气工艺流程的气井运行平稳，很少发生事故，而采用多井集气工艺流程的气井事故发生较多。现役单井集气气井的平均无故障工作时间3154.42小时，多井集气气井的平均无故障工作时间为130.75小时。现役气井的平均事故维修时间为6.76小时。经综合评判分析，气田故障率为0.02次/年，故障停产时间7小时。长输管线事故率：主要天然气生产和消费大国的生产实践表明，目前长输管道事故持续时间通常为3天。经综合评判，本研究中长输管道事故维修时间取70小时。陕京线的事故率为0.22×10^-3次/(km·a)。

③ 故障树分析模型的建立

故障树分析是一种将系统故障形成的原因由上至下，按层次以树枝状逐级细化的分析方法。该方法通过对可能造成系统故障的各种因素(包括硬件、软件、环境、人为因素等)进行分析，画出逻辑框图(故障树)，从而确定系统故障原因的各种可能组合方式及其发生概率，以计算系统故障概率，确定系统的薄弱环节，采取相应措施，提高系统的可靠性。

    故障树分析的是把所研究系统中最不希望发生的故障状态或故障事件作为故障分析的目标和出发点，然后，在系统中寻找直接导致这一故障发生的全部因素，将其作为不希望发生的故障的第一层原因事件，接着再以这一层中的各个原因事件为出发点，分别寻找导致每个原因发生的下一级的全部因素，以此类推。将这些事件按照它们之间的顺序、相互影响和逻辑关系用各种相应逻辑符号(逻辑门)连接起来，就构成了一棵倒置的树状结构，即故障树。

    根据北京市的供气情况，分别建立了2010年、2015年、2020年的故障树底事件表。

    ④ 模型结果分析

    经故障树模型计算得出：2010年北京市天然气供气中断的概率是7.16225×10^-10次/年。2015年北京市天然气供气中断的概率是9.52462×10^-10次/年。2020年北京市天然气供气中断的概率是2.39068×10^-10次/年。从模型计算结果看，北京市天然气全部中断的概率非常小，但气源和管道发生中断(关键事件)的概率以及对供气量的影响还是比较显著的。

    关键事件对供气量的影响分析：北京市的用气特点是冬季负荷和夏季负荷差别很大，因此在考虑供气安全时，只对冬季的情况进行研究。2010年冬季，如果影响最大的底事件发生，最大减少气量为4200万立方米/日，2015年为7900万立方米/日，2020年为11200万立方米。

    北京市天然气消费主要用于采暖和生活用气，这部分用户绝大部分为不可中断用户。工业和汽车用气可以由其他燃料替代，发电可通过外输电力的渠道满足，因此除个别用户外大部分工业、发电和汽车用户可以作为可中断用户。

    2010年、2015年和2020年北京市不可中断用户各月日平均用气量预测见表1。从表1中看出，冬季的1月份为全年高峰用气月。

    由于用户的性质不同，用气特点及重要性不同，因此当供气中断时，对不同用户造成的影响亦不同。尽管居民用气具有一定的替代性，但替代的代价是日常生活方便度的下降，居民用气中断也极易引起不满情绪，可能会造成社会不稳定；公服用气可替代性较差，供气中断后直接影响到人们的工作和商务活动，影响面也较大。尤其是重要场所，如人民大会堂、国宾馆等，不仅对城市、对国家的形象也极为不利；采暖期采暖用气可替代程度低，如在寒冷时期供气中断，后果将相当严重；工业用气可以通过其他燃料替代或停产，但突然中断供应将给用户的经营造成损失，由于用户相对较少，影响较小；对于双燃料汽车来讲可用油品替代，单燃气汽车所占比例不多，一旦中断影响面不大；燃气电厂可通过外输电替代。通过以上分析，居民、公服、采暖用户的替代性差，燃气中断供应造成的影响面较大，严重影响城市正常的生产、生活秩序。天然气供应中断对用户的影响见表2。

表1 全年各月日平均用气量(单位：万立方米)

北京市作为全国的首都，保持其社会经济稳定发展对整个国家都具有重要的战略意义。因此，北京市天然气战略储备应纳入国家天然气战略储备。国家天然气战略储备也应考虑北京市的需求，并首先针对北京市进行规划建设。

天然气安全战略储备量主要根据天然气在能源中的地位，气源的安全可靠性，储备保障程度，储备方式，经济实力等因素综合分析确定。根据北京天然气消费和供应情况，天然气战略储备量的确定主要考虑以下因素：年高峰月日均用气量，不可中断用户用气量，供应中断恢复时间，经济承受能力等。

① 天然气战备储备量的确定

可能造成北京市天然气供应长达数十日中断的事件主要考虑以下几方面：一是国内气源地区和长输管线经过地区可能发生严重的地震和洪水等自然灾害，需要很长时间才能恢复正常供气，二是从国外进口的管道天然气和LNG由于供应国的局势动荡导致长时间的停产，或者是由于战事和其它自然灾害导致长时间的运输中断。

通过对国内外发生的引起供气中断的重大事件的分析，综合考虑北京市天然气供应系统各种潜在的、重大不安全影响因素，结合北京市经济实力和政治地位，本研究对国内气源供应的战略保障天数分别按低方案15天和高方案30天考虑，战略储备量相应地按重大事件发生时保障不可中断用户15天和30天的高峰月日均用气量考虑。而在涉及到进口国外天然气时，供应中断很大可能是由于供应国发生罢工、政治局势动荡造成的长期停产，严重洪水、地震、风暴和战争造成的长时期输运环节中断，LNG国际贸易中的商务风险等。这种事件一旦发生影响供气的时间相对较长，长至数月，少则数十天，本研究在分析国外天然气供应中断时按低方案30天和高方案60天的进口量进行考虑。