2024年12月2日，國家管網集團對外宣布，“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，北段在2019年12月投產，此次南段完工，全線貫通。除去長度創下紀錄，“北氣南下”能源大通道還選擇了頗具挑戰的大輸量管道建設方案，并實現長輸管道關鍵設備全面國產化。

自西氣東輸一線工程在2002年開工建設以來，已有20余年。在國內天然氣長輸管道領域，“北氣南下”能源大通道無疑具有里程碑意義，被視為我國首條“大口徑、大壁厚、高鋼級、高壓力”的世界級管道工程。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，輸氣量迅速提升，對于緩解國內天然氣供應緊張、保障國家能源安全亦發揮重要作用。

雪后的“北氣南下”能源大通道明水作業區。本組報道供圖/國家管網集團

世界級管道工程的挑戰

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

“最初內部對于方案存在爭論，最終選擇如今方案的其中一個重要原因就是‘節省投資’?！眹夜芫W集團工程部副總經理劉海春告訴《中國新聞周刊》，鋪設更少管道的方案不僅“節錢”，同樣“節地”，但是對于裝備、工程質量要求更高，“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，將無法達到目標輸氣量。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，而提高鋼級可以適當降低壁厚，減少用鋼量，因此為了適應高壓力輸送，應盡量采用高鋼級鋼材?！?/p>

“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（X80）、高壓力（12兆帕）管道并無先例，這些管道技術參數不僅使其成為國內第一條第三代長輸管道，而且意味著與之匹配的一系列設備材料如56寸大口徑球閥等，同樣面臨沒有成熟產品的挑戰。這也是大口徑球閥在單一工程中首次批量應用，對閥門制造工藝、密封材料等都提出新的要求。再比如“北氣南下”能源大通道應用的調壓、計量裝置也是為大輸量工況研發的設備，“北氣南下”能源大通道為之提供了應用場景，帶動上下游產業鏈推出新的產品。

“如果這些設備材料的制備無法取得突破，‘北氣南下’能源大通道工程就無法進行。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，國家管網不僅僅負責招標采購、監督質量，還要與供應商一起從源頭解決一些設備材料從無到有的問題。”劉海春說。

“北氣南下”能源大通道從北至南穿越的復雜自然環境也帶來額外的挑戰?！氨睔饽舷隆蹦茉创笸ǖ拦こ谭譃楸倍危ê诤印L嶺）、中段（長嶺—永清）、南段（永清—上海）三段施工。劉海春表示：“其他長輸天然氣管道多在一定緯度范圍內，穿越的地形、地貌也相對單一。像‘北氣南下’能源大通道這樣從北至南，穿越地區地形、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。”

施工中的“北氣南下”能源大通道南段。

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

“管道技術參數提升，以及東北地區冬季的低溫環境，也讓施工難度幾何級數提升。”劉海春告訴記者，“北氣南下”能源大通道管道管壁達到32.1毫米，這已經給焊接造成困難，而在焊接后進行防腐補口時，需要保溫，低溫環境更增添了難度。

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時面臨的最大障礙，在南段工程中，華東地區密布的水網成為需要跨越的現實阻礙。

國家管網集團建設項目管理公司東南中心負責人崔宗告訴《中國新聞周刊》，“北氣南下”能源大通道南段工程，面對的主要難題就是水網、人員密集?！肮芫€穿越90多處大中型河流、120多處等級公路，以及1200多處小型河流，而且涉及房屋、廠房拆遷工作更多，外部協調工作量較大。”

他告訴記者，南段工程最終穿越100余公里的水網地區，水網密布的環境導致地基承載能力有限，因此全自動焊接設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可能遇到的上浮問題。

“北氣南下”能源大通道長江盾構穿越工程是其穿越華東地區水網的標志性工程。長江隧道內徑達到6.8米，雖然相比于公路、鐵路動輒15米以上的內徑，這一內徑并不算大，但是已經創下管道隧道的紀錄，中國中鐵裝備為此研制了世界最小直徑的常壓刀盤盾構機。“最重要的是創下單臺盾構機單向掘進距離最長的紀錄——10.226公里。一般而言，盾構機的壽命只有10公里，長江盾構的單向掘進距離突破了盾構機的壽命極限。”

“此前穿越長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。”崔宗介紹，穿越長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，另有一條江蘇省內的管道和一條備用管道。最終“北氣南下”能源大通道穿越長江的工程提前半年左右完成。

全力打造“智能管道”

智能化，這是“北氣南下”能源大通道的另一個重要標簽?！氨睔饽舷隆蹦茉创笸ǖ朗俏覈讞l智能管道樣板工程，以“全數字化移交、全智能化運營、全生命周期管理”為理念，將人工智能技術與管道場景深度結合，形成了管道智能建設、管體智能檢測、站場智能運行、線路智能巡護和管網智能調控等技術，逐步實現了由傳統管理向智能化管理的轉變。

在管道建設階段，首先在“全數字化移交”方面進行重點攻克?！氨睔饽舷隆蹦茉创笸ǖ辣３止こ藤Y料數字化移交和紙質移交雙軌運行，建立了統一的“北氣南下”能源大通道工程信息化平臺，焊口、檢測與評定、防腐數據，實時上傳，統一維護，統一交付。竣工坐標線下回流到設計院，形成數字化竣工資料，同時交付完整性管理PIS系統，首次形成了工程數字孿生體。

上圖：“北氣南下”能源大通道蘇皖管道互聯互通工程焊接施工現場。

中圖：“北氣南下”能源大通道長江盾構穿越工程隧道內景。

下圖：“北氣南下”能源大通道永清作業區。

建設過程中首次研究并全面應用全自動化焊接、全自動超聲波檢測、全機械化防腐補口等施工工藝。比如在管道建設期間，采集一切可以被采集的數據，甚至將部分數據實時傳輸到云端。采用大口徑、大壁厚自動焊機組，焊接質量更加可靠、穩定，焊接工效大大提高（半自動焊3倍以上），焊口一次合格率達96.32％，創造了大口徑管道焊接最好成績。并且連頭口也實現了組合自動焊，“北氣南下”能源大通道線路環焊縫自動焊率達100％。

“我們堅定不移地貫徹科技興安戰略，全力推進危險化學品領域機械化減人、自動化換人、智能化無人相關工作。借助先進的自動化與智能化技術，削減工藝現場的人工操作頻次，不僅顯著提升生產運維效率，更從根本上筑牢安全防線，全面提升安全水平?！眹夜芫W集團生產部自控管理總監閆峰說。

開通后，“北氣南下”能源大通道管道借助AR、AI、大數據等技術，推進智能站場、無人站場建設，實現智能運行。

過去，管線站場設備難以通過調控中心遠程操作，而是駐站人員收到調度令后完成開關閥等具體操作。2006年，國內管線開始推動自動化操作，確保站場設備可以遠程啟停?！氨睔饽舷隆蹦茉创笸ǖ拦艿涝谥悄苷{控方面，取得了更大的技術突破，研發了國內首套具有完全自主知識產權的大型油氣管網工業控制系統，可用率達99.96％，全線壓縮機組、所有站場只需一個指令，即可由控制程序自動完成遠程一鍵啟停機、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，冬季暴雪過后，巡線車輛常因積雪無法正常行駛，為日常巡線帶來困難。“北氣南下”能源大通道管道強化技防手段應用，實現了管道線路的第三方施工與地質災害風險的準確識別。

在本體智能檢測方面，國內首次實現寬度0.3mm 環焊縫開口裂紋、直徑 3mm 針孔缺陷檢測，十分之一芝麻粒寬度的微小焊縫都能檢測定位，實現了管道本體缺陷的自動檢測和智能識別，有效保障了管道的本體安全。

在線路智能巡檢方面，通過研發形成光纖安全預警、視頻智能識別、無人機智能巡檢、智能陰保等技術，構建“天空地”一體化智能管道巡護模式，實現管道線路風險由人工巡檢的被動防護向全智能主動管控的轉變，大幅降低人工成本，有效解決極寒環境下的管道全時全域安全保障難題。

在主動管控方面，“北氣南下”能源大通道還實現了設備遠程監測診斷，構建了壓縮機組、電氣設備、計量與控制系統等關鍵設備遠程監測系統，對實時數據、歷史變化趨勢等進行診斷分析，初步實現故障的及時預判、集中監測和診斷分析。

閆峰介紹說：“壓縮機組是天然氣管網輸送的關鍵設備。以往，壓縮機組的維護保養依賴傳統模式，按固定周期開展工作。比如，當壓縮機組運行時長達到4000和8000小時，便會進行例行維護保養；累計運行五萬小時后，則需返廠實施大修?！睔饽舷隆茉创笸ǖ拦艿澜ㄔO以來，我們引入AI、大模型等前沿技術，建立并持續迭代壓縮機組診斷分析模型。通過實時監測壓縮機組運行中的軸承振動、潤滑油成分等關鍵數據，實現對壓縮機組健康狀態的動態跟蹤。這一創新舉措，有力提升了預防性維護的精準度，更好保障了天然氣輸送的穩定。”

“北氣南下”能源大通道改變了什么？

“北氣南下”能源大通道自2014年9月開建，2019年12月北段率先投產通氣。投產之初，“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，原本計劃于2025年達到合同輸氣量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現滿負荷運行。投產通氣5年來，“北氣南下”能源大通道累計輸氣量超過800億立方米。

“‘北氣南下’能源大通道2019年投產之后，就在推進增輸工作，按照預期增輸氣量投資壓縮機等設備，并且一直在提速。2024年四季度，完成壓縮機等設備布局?！遍Z峰表示，上游產能迅速增長，下游市場需求充足，相比預期提前一個月具備380億立方米/年的管輸能力。

上圖：國家管網集團北方管道公司員工雪后巡檢“北氣南下”能源大通道。

下圖：建設中的“北氣南下”能源大通道。

國家管網集團不斷優化增輸工程建設工期、提前投產沿線壓縮機組，確保“北氣南下”能源大通道連續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，先后建設并投用黑河、五大連池、沈陽、安平等10座壓氣站，推動“北氣南下”能源大通道天然氣管道年輸送能力快速增長到目前的380億立方米/年。

對于“北氣南下”能源大通道的保供意義，京津冀地區的感受尤為強烈。“北氣南下”能源大通道投產后，與我國已建的東北管網、陜京管道系統及大連LNG、唐山LNG、遼河儲氣庫、西氣東輸管道系統等互聯互通，可向東北、環渤海、長三角等地區穩定供應天然氣資源，增強區域天然氣供應能力和應急調峰保障能力，尤其是為冬季保供、北京冬奧會和冬殘奧會的成功舉辦貢獻了力量。

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

北京燃氣集團生產運營部經理張明作告訴《中國新聞周刊》，北京是國內用氣量最大的單體城市，北京燃氣集團2023年管道天然氣供應量達到183.5億立方米，當年12月21日還曾創下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后，過去4年多，北京天然氣供應版圖中，“北氣南下”能源大通道輸送的天然氣占比不斷增加，今年已經實現“完全常態化”，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，北京燃氣集團不斷調整建立適應新供應格局的資源配置方式。

“北京天然氣供應曾主要依靠4條陜京天然氣管道，‘北氣南下’能源大通道氣源進入市場后，保供，特別是冬季保供能力明顯提升。目前北京燃氣集團累計接收‘北氣南下’能源大通道輸送天然氣超200億立方米，去年冬今年春供應量進一步提高，單日高值從去年6000余萬立方米提高至今年8000萬立方米以上，占比通常達到七成以上，一些時段甚至高達90％，已經成為北京冬季的主力氣源之一，可以說極大提升了首都氣熱電保供裕度和靈活性。”張明作介紹。

“北氣南下”能源大通道是繼中亞管道、中緬管道之后，向中國供氣的第三條跨境天然氣長輸管道。其中，“北氣南下”能源大通道也是四大能源戰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輸管道，對于確保能源安全至關重要。2023年，中國進口天然氣1656億立方米，其中LNG占比59.4％，管道氣占比40.6％。中國工程院院士黃維和在接受《中國新聞周刊》采訪時表示，氣源多元化是維護能源安全的關鍵，應該做到兩個50％，即國內氣源與進口氣源分別占比50％，進口氣源中陸上氣源與海上氣源分別占比50％。

數據顯示，2023年，中國天然氣消費量為3917億立方米，同比增長6.6％。以此計算，“北氣南下”能源大通道380億立方米的供氣量可滿足近10％的全國天然氣需求。根據測算，“北氣南下”能源大通道天然氣管道投產，有助于推動天然氣供應緊張局面得到根本性好轉，促進我國天然氣在一次能源消費結構中的比例提高約一個百分點。

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后，未來供應長三角區域的天然氣資源將更加充足、更有保障，并進一步推動長三角地區能源結構轉型。

國家管網集團西氣東輸公司代表司剛強表示：“2025年，通過‘北氣南下’能源大通道進入長三角地區的天然氣預計將增加近50億立方米，屆時總量可達當前國家管網集團向長三角地區輸送天然氣的五分之一，能夠更好滿足區域內工業和居民用戶的用氣需求。”

據測算，50億立方米天然氣折合可替代標煤645萬噸，可減少排放二氧化硫12.7萬噸、粉塵361.8萬噸和二氧化碳730萬噸，相當于種植闊葉林2200萬公頃，約等于0.6個長三角面積。

記者：陳惟杉

編輯：閔杰