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中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T 7856—2025
天然气余压发电设计规范
Specifications for design of power generation from natural gas pressure reduction
2025-09-28发布 2026-03-28实施
国家能源局 发布
中华人民共和国石油天然气行业标准
天然气余压发电设计规范
Specifications for design of power generation from natural gas pressure reduction
SY/T 7856—2025
主编部门：中国石油天然气集团有限公司
批准部门：国家能源局
施行日期：2026年3月28日
石油工业出版社
2026 北 京
国家能源局
公 告
2025年第5号
根据《中华人民共和国标准化法》《能源标准化管理办法》, 国家能源局批准《注蒸汽用高温起泡剂评价方法》等307项能 源行业标准(附件1)、《Standard for quality of biomethane》等 35项能源行业标准外文版(附件2)、《水电工程覆盖层钻探技 术规程》等3项能源行业标准修改通知单(附件3),现予以 发布。
附件：能源行业标准目录(节选)
国家能源局
2025年9月28日
附件
能源行业标准目录(节选)
前 言
根据国家能源局综合司《关于下达2023年能源领域行 业标准制修订计划及外文版翻译计划的通知》(国能综通科技 〔2023〕111号)的要求，本规范编制组经广泛调查研究，认真 总结实践经验，并在广泛征求意见的基础上，制定本规范。
本规范共分8章，主要内容包括：总则、术语、基本规定、 总图、工艺、设备与管道、电气、仪表与自动控制。
本规范由国家能源局负责管理，由石油工业标准化技术委 员会石油工程建设专业标准化委员会负责日常管理，由中国石 油工程建设有限公司西南分公司负责具体技术内容的解释。在 执行过程中如有意见或建议，请寄送中国石油工程建设有限公 司西南分公司(地址：四川省成都市高新区升华路6号，邮政
编码：610041),供今后修订时参考。
本规范编制单位：中国石油工程建设有限公司西南分公司 中国石油天然气股份有限公司西南油气 田分公司
中国石油天然气股份有限公司塔里木油 田分公司
国家石油天然气管网集团有限公司科学 技术研究总院分公司
国家石油天然气管网集团有限公司西气 东输分公司
本规范主要起草人：赵淑珍 李 唯 文绍牧 张朋岗 陈运强 范 锐 刘 刚 阙 燚 王海波 薛文奇 刘泽军 王维斌
张 芳 杨 焜 蒲羿宇 杨文川 李正才 李尹建 刘红军 陈世明 程 曦 程晓明 计维安胡志明 余虹江 王建勤 聂超飞李 骁 马科笃 王鸿宇 吴 巧 郭 娇 董明川
本规范主要审查人：班兴安穆中华林 冉 王 智 赵丽丽 代小华 李 健 孟 红 王新宪 王 静 秦慧艳范君来 赵 伟 邹 勇 胡上茂 段亚琼
1 总 则
1.0.1 为规范石油天然气行业天然气余压发电设计，提高能源 利用效率，推动节能减排，做到技术先进、安全可靠、经济合 理，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于陆上新建、扩建和改建的天然气余压发电 设计。
1.0.3 天然气余压发电设计除执行本规范外，尚应符合国家现 行有关标准规范的规定。
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2 术 语
2.0.1 余压发电 pressure reduction generation
利用天然气上下游压差，通过膨胀机回收天然气降压过程 中的能量驱动发电机发电的工艺，包括膨胀机、发电机及其配 套的密封、冷却、润滑、加(复)热、控制、配电等设施。
2.0.2 余压发电机组 pressure reduction generator 膨胀机和发电机组成的发电设备。
2.0.3 膨胀机 expander
利用天然气膨胀降压时向外输出机械功同时产生冷量的 设备。
2.0.4 调节旁路 by-pass control
与余压发电机组并联，通过改变阀门的开度来改变天然气 管道系统的工作特性，实现流量、压力的调节，保证系统平稳 运行。
2.0.5 有害容积 detrimental volume
在膨胀机快关阀关闭的时间段及快关阀关闭后，封闭在快 关阀下游至膨胀机出口的天然气容积。
2.0.6 接入系统 power connecting system
将余压发电的电能接入公用电网或内部电网实现并网或并 联功能，由设备、连接及监控保护功能等构成的系统。
2.0.7 配电系统 power distribution system
站场内为各种用电设备、建筑物提供电源的系统，由一次、 二次部分构成，实现电源分配、操作、保护等相关功能，电压 等级通常为0.4kV 、6kV 或10KV。
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2.0.8 整体封装式发电机组 integrated encapsulated gener-
ator
膨胀机与发电机整体封装在一个承压壳体内的设备。
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3 基 本 规 定
3.0.1 余压发电设计应满足正常生产、开停车和检维修的要求， 并做到安全环保、技术可靠、经济合理。
3.0.2 余压发电运行及开停车不应影响上下游工艺系统及站场 供配电系统的安全稳定运行。
3.0.3 上下游工艺系统、供配电系统发生故障时，余压发电应 能安全紧急停机。
3.0.4 余压发电设计至少应取得所在站场下列资料：
1 天然气组分及洁净度。
2 压力、流量、温度变化范围及规律。
3 上下游设计压力、安全保护措施。
4 供配电系统。
3.0.5 余压发电宜选用低噪声设备。环境噪声应符合现行国家 标准《声环境质量标准》GB 3096及《工业企业厂界环境噪声 排放标准》GB 12348的有关规定。
3.0.6 余压发电设计应进行电量平衡分析，并应符合下列要求：
1 电能宜自发自用。
2 采用异步发电机时，应根据配电系统无功平衡分析确定 发电机组启动方案。
3.0.7 余压发电设计应进行热量平衡分析，并应符合下列要求：
1 产生的冷能宜有效利用。
2 站场有余热资源时，应充分利用。
3.0.8 余压发电应根据系统安全操作要求，设置过程控制、参 数超限报警、机组联锁保护、站场指令紧急停车。
3.0.9 余压发电机组类型、容量及台数应经技术经济比较后
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确定。
3.0.10 余压发电机组布置应便于安装、操作和检维修，宜采用 地面布置。
3.0.11 余压发电机组宜室外布置。
3.0.12 余压发电机组室内布置时，宜布置在独立的房间内，与 厂房墙面净距不宜小于2.0m。
3.0.13 余压发电机组间净距不宜小于2.0m。
3.0.14 余压发电机组室内布置或设有隔声罩时，应在室内、隔 声罩内分别设置通风设备。
3.0.15 隔声罩宜设可开启门，满足检维修要求;隔声罩与余压 发电机组间的净距不宜小于0.6m, 满足巡检要求。
3.0.16 管道、设备绝热设计应符合现行国家标准《工业设备及 管道绝热工程设计规范》GB 50264的有关规定。
3.0.17 余压发电机组及其电气仪表应符合现行国家标准《爆炸 性环境》GB 3836的有关规定。
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4 总 图
4.0.1 余压发电机组或其厂房宜布置在工艺设施区内，并根据 取气点和还气点位置综合确定。
4.0.2 余压发电机组或其厂房与站场内、外设施的防火间距应 符合现行国家标准《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183 的有关规定。
4.0.3 余压发电机组或其厂房与站场外设施的区域布置防火间 距应按天然气站场内油气处理设备或厂房确定。
4.0.4 余压发电机组或其厂房与站场内其他设施的总平面布置 防火间距应按甲、乙类厂房和密闭工艺设备或露天油气密闭设 备、可燃气体压缩机房确定。
4.0.5 余压发电机组或其厂房与装置内其他设施的防火间距应 按甲B类其他工艺设备及厂房确定。
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5 工 艺
5.0.1 余压发电设计应满足上下游工艺要求，适应上下游天然 气组分、压力、流量、温度等变化。
5.0.2 进入膨胀机的天然气气质应满足膨胀机运行要求。
5.0.3 余压发电机组启动阶段应能根据设定转速实现并网，正
常运行阶段至少应设定以下任一参数，实现自动运行：
1 发电功率。
2上游压力。
3 下游压力。
4 上下游压差。
5.0.4 余压发电机组的理论计算功率宜按下式估算：
(5.0.4)
Q——天然气流量 (Nm³/h);
p ——天然气密度( kg/Nm³);
C,——天然气质量等压比热容[kJ/(kg.K)];
T——天然气入口温度 ( K);
p₁ ——天然气入口绝对压力( MPa);
P₂——天然气出口绝对压力 ( MPa);
k——天然气绝热指数;
ηr——膨胀机效率;
ηc——发电机效率;
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ηg——传动效率。
5.0.5 膨胀机轴端密封气应采用天然气，隔离气应采用氮气。
5.0.6 余压发电机组的辅助设施应满足机组启机、停机及运行 要求。
5.0.7 余压发电应设置隔离设施，满足机组检维修要求。
5.0.8 余压发电机组调节旁路宜具有快开功能。
5.0.9 膨胀机天然气进口应设置截断阀、过滤器、流量计、调 节阀、快关阀，出口应设置止回阀、截断阀。
5.0.10 快关阀应靠近膨胀机进口。快关阀的关断时间应满足膨 胀机要求，并应进行有害容积安全校核和膨胀机超速分析。
5.0.11 膨胀机进口调节阀的调节性能应满足机组启动和正常运 行要求。
5.0.12 余压发电的天然气系统应设置泄压放空设施，紧急泄放 时不应影响上下游系统的安全运行。
5.0.13 余压发电的天然气系统应设置氮气置换接口。
5.0.14 膨胀机出口天然气温度应高于其水合物形成温度3℃~ 5℃。
5.0.15 设置天然气换热设备且天然气入口温度低于换热介质凝 固点时，应采取防止换热介质冻结的措施。
5.0.16 设置天然气换热设备时，应采取避免因天然气泄漏至热 源侧产生安全风险的措施。
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6 设备与管道
6.1 设 备
6.1.1 除正常易损件外，膨胀机设计使用寿命不应低于20年， 预期不间断连续运行时间不应低于3年。
6.1.2 膨胀机承压机壳的最高允许工作压力不应低于上游系统 的设计压力。余压发电机组的进口、出口应按等压强设计。
6.1.3 膨胀机承压壳体应采用碳钢、不锈钢或其他经买方认可 的合金材料制造。
6.1.4 膨胀机滑动轴承应设置轴承温度、振动、位移、转速等 监测仪表，对机组的运转状态进行监视、报警和安全联锁保护。
6.1.5 干气密封气温度应高于其露点温度20℃以上;设有加 热器的密封气管路系统应保温;密封气过滤器底部应设置排凝 阀门。
6.1.6 透平膨胀机配置平衡千气密封时，应分别设置平衡侧密 封气与叶轮侧密封气压力和流量报警及联锁保护功能。
6.1.7 干气密封系统一级密封气可采用差压控制、流量控制或 差压与流量组合控制。当采用流量控制或差压与流量组合控制 时，流量信号应设置远传功能，并应与余压发电机组实现联锁 停机。
6.1.8 串联式干气密封控制系统和带中间迷宫密封的串联式干 气密封控制系统的一级密封排气应引至安全区域排放或接入放 空系统，接入放空系统时应在排气管线上设置止回阀，引至安 全区域排放时应设置阻火器。二级密封排气应引至安全区域进 行排放。
6.1.9 膨胀机润滑油系统应至少包括一台主油泵和一台备用油
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泵，且油泵规格应相同。当透平膨胀机的主油泵采用非轴头驱 动时，润滑油系统还应设置紧急油泵或高位油箱。
6.1.10 润滑油系统的排气管口应接至安全区域，出口应设置阻 火器。
6.1.11 喷油螺杆膨胀机天然气出口管道应设置油分离设施;双 转子膨胀机天然气出口管道宜设置油分离设施。
6.1.12 膨胀机与发电机为整体封装式发电机组时，除电缆接线 外，整体设备应符合现行国家标准《爆炸性环境 第28部分、 爆炸性环境用非电气设备 基本方法和要求》GB/T 3836.28、 《爆炸性环境第29部分：爆炸性环境用非电气设备结构安全 型“c”、控制点燃源型“b”、液浸型“k”》GB/T 3836.29的 有 关规定。
6.1.13 发电机类型和电压等级应根据余压发电机组的功率、供 配电系统、运行管理需求等，通过技术经济分析确定，并宜符 合下列要求。
1 与公用电网并网运行的发电机宜采用异步发电机。
2 与公用电网无并联的发电机可采用同步发电机、永磁发 电机。
3 单台功率不大于400kW时输出电压宜为0.4kV, 大于
400 kW时输出电压宜为10(6)kV。
6.1.14 发电机功率应与膨胀机的性能特性匹配，满足膨胀机最 大输出功率要求。发电机应符合现行国家标准《旋转电机 定 额和性能》GB/T 755、《 永磁同步发电机 技术条件》GB/T 26680的有关规定。
6.2 管 道
6.2.1 管道材料应根据工艺设计条件，结合材料耐腐蚀性能、 加工工艺性能、焊接性能和经济性合理选用。
6.2.2 管道布置不应影响设备的操作及检维修，所有接管的安
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装及拆卸不应移动机组部件。
6.2.3 管道宜地上敷设，管道布置宜利用管道的自然补偿。
6.2.4 管道在满足热补偿和管口允许受力和力矩的条件下，宜 减少弯头数量。
6.2.5 膨胀机出口管道宜设置一段长度不小于5倍管径的直 管段。
6.2.6 与膨胀机连接的天然气管道应设置低点排凝。出口管道 布置应有防止停机时凝液倒流回膨胀机的措施。
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7 电 气
7.1 接 入 系 统
7.1.1 余压发电应根据站场变配电系统、发电容量、外部供电 条件确定接入公用电网或站场配电网的技术路线，不应作为供 配电系统的第二电源。
7.1.2 余压发电接入系统的电压等级应结合工艺分析、电源条 件及配电系统现状等确定，接入点发电总功率超过1000 kW 时， 宜采用10(6)kV 接入站场配电系统。
7.1.3 余压发电并网上网时，应明确供电系统的并网接入点、 电能计量及收费、功率调节、电能质量、数据传输、调度通信、 监控保护等要求。
7.1.4 余压发电接入公用电网宜采用线路变压器单点连接方式， 接入系统设计应满足公用电网的相关规定。
7.1.5 余压发电接入公用电网时，应根据公用电网的要求分别 设置发电量和上网电量的专用计量表计。
7.1.6 余压发电接入站场配电系统或内部电网时，应综合分析 站场总图布置、用电负荷、电压等级及供电半径等情况确定接 入点和同期点，并应符合下列要求：
1 接入点不宜超过两点，单台或两台发电机宜与配电系统 直连，宜在发电机的输出侧设置同期点。
2 余压发电设有多台发电机时，宜通过专用母线并机后与 配电系统单点连接，宜在配电系统设置同期点。
3 接入点的开关设备应具备保护联锁、操作控制功能，宜 设置明显断开点、电能测量及数字化计量表。
4 接入点宜设置电能质量在线监测设备，并应符合现行
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国家标准《电能质量监测设备通用要求》GB/T 19862的有关 规定。
7.1.7 整体封装式发电机组通过变频器接入配电系统时，注入 的谐波电流应符合现行国家标准《电磁兼容 限值对额定电 流大于16 A 的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制》 GB/Z 17625.6的有关规定。
7.2 配 电 系 统
7.2.1 余压发电的配电系统应综合分析站场供配电系统情况， 确定满足操作要求的电气主接线方案，并应进行短路电流计算 和相关设备的动、热稳定校验。
7.2.2 配电系统的无功补偿应就地平衡，不应向公用电网输送 无功功率。功率因数宜符合下列要求：
135 kV 及以上电压等级供配电系统投入无功补偿后，在 负荷高峰时高压侧功率因数不宜低于0.95,负荷低谷时功率因 数不宜高于0.95。
210(6) kV 及以下电压等级供配电系统，高压侧功率因 数不宜低于0.95。
7.2.3 电气二次部分应与余压发电机组控制系统联锁控制启动、 停机，并应符合下列要求：
1 配电系统应自动跟踪用电负荷，并应与发电机组控制系 统协作，满足输出电能稳压稳频的要求。
2 余压发电应设置有功功率控制、无功和电压调节、并网 功能，可自动或人工控制与配电系统的同期和解列。
3 余压发电并网上网时，应设置自动化终端设备，并应 符合现行国家标准《电力监控系统网络安全防护导则》GB/T 36572的有关规定。
4 余压发电并网不上网或两台以上的发电机并机运行时， 应设置逆功率保护联锁停机。
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5 配电系统电源中断或发电机发生内部单相接地故障时应 联锁停机。
60.4 kV 发电机应设置低电压、过电压、短路、频率及过 载保护。
7.2.4 余压发电并联或并网操作时引起的电压降不应大于15%, 正常运行或解列时的电压波动不宜超过±5%。
7.2.5 发电机组辅助设备的负荷等级宜为三级，可由余压发电 的配电系统供电;与发电机组安全有关的用电负荷应采用应急 电源供电，供电时间不应小于0.5h。
7.2.6 余压发电的开关设备宜与配电系统并列布置，自动化终 端设备宜布置于二次设备室内。
7.3 接地与防雷
7.3.1 发电机组应与工艺管道保持良好的电气连通性，所有设 备金属外壳、金属线槽、电缆金属外层、保护钢管宜通过自然 连接实现与管道的等电位连接，并应可靠接地。
7.3.20.4 kV发电机中性点应与低压配电系统工作接地合并为 一点接地，并应进行热稳定校验确定接地线的最小截面。
7.3.310(6) kV 发电机中性点接地应与站场变配电系统的工 作接地方式一致。
7.3.4 发电机组的金属外壳应可靠接地，选择的保护接地线最 小截面积应符合现行国家标准《雷电防护 第3部分：建筑物 的物理损坏和生命危险》GB/T 21714.3的有关规定。
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8 仪表与自动控制
8.1 一 般 规 定
8.1.1 余压发电控制水平应根据站场类型和操作管理需求确定。
8.1.2 仪表及控制系统设计应符合现行行业标准《油气田及管 道工程仪表控制系统设计规范》SY/T 7700、《油气田及管道工 程计算机控制系统设计规范》SY/T 7628和《油气田工程安全 仪表系统设计规范》SY/T 7351的有关规定。
8.1.3 可燃和有毒气体检测报警系统设计应符合现行行业标准 《石油天然气工程可燃气体和有毒气体检测报警系统安全规范》 SY/T 6503的有关规定。
8.1.4 火灾自动报警系统设计应符合现行国家标准《火灾自动 报警系统设计规范》GB 50116的有关规定。
8.1.5 余压发电安全联锁、控制回路应满足工艺过程的正常运 行和启停安全要求。安全仪表系统进行安全完整性等级确认与 验证时，应符合现行国家标准《电气/电子/可编程电子安全相 关系统的功能安全》GB/T 20438和《过程工业领域安全仪表系 统的功能安全》GB/T 21109的有关规定。
8.2 计算机控制系统
8.2.1 余压发电宜设置独立的计算机控制系统，控制单元的 CPU、通信、电源模块宜1:1冗余配置。
8.2.2 余压发电设置独立计算机控制系统时，应与站场计算机 控制系统相互通信;与站场计算机控制系统间的联锁信号和重 要远程控制信号应采用硬线连接;余压发电应能够在控制室实 现远程监控。
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8.2.3 余压发电计算机控制系统应采用不间断电源供电，不间 断电源后备时间不应小于0.5h。
8.3 仪表控制系统
8.3.1 膨胀机入口快关阀执行机构应根据膨胀机要求选择，宜 采用气液联动或电液联动执行机构。
8.3.2 用于安全联锁的控制阀门执行机构应采用故障安全型。
8.3.3 余压发电机组设置于隔声罩内或室内时，应设置气体探 测器，气体泄漏报警应联锁启动通风设备;同时隔声罩内、室 内宜设置火焰探测器，火灾报警应联锁停通风设备。
8.3.4 余压发电应在便于观察处设置声光警报器，声光警报器 宜分功能独立设置;现场应设置ESD按钮。
8.3.5 余压发电应按表8.3.5-1的规定装设监测运行参数及报 警、联锁信号的仪表，透平膨胀发电机组应按表8.3.5-2的规定 装设监测参数及报警、联锁信号的仪表。
表8.3.5-1余压发电监测、报警、联锁参数表
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续表8.3.5-1
注 ：1表中符号“√”为需要装设。
2 a代表开关状态为关。
表8.3.5-2透平膨胀发电机组监测、报警、联锁参数表
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续表8.3.5-2
注：表中符号“ √”为需要装设;符号“O” 为可选项。
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