优化天然气管网运行

<正>目前,我国天然气管道业务进入了快速发展阶段,"横跨东西、纵贯南北、联通海外"的全国性供气格局已经形成。2016年天然气在我国一次能源消费占比仅为6%左右,未来还有巨大的发展空间。面对大规模天然气管网的运行与管理,我国的优化运行经验却几乎为零。虽然欧美发达国家天然气管网规模巨大且运行经验丰富,但由于其管网普遍由众多管道企业组成,单个企业的管理规模有限,而且国外管道企业普遍实行运销分离,业务相对单一,因此国     

基于优化运行数据库的干线天然气管网优化研究

天然气在输送过程中,运行能耗费用受各气源供气量、管网内天然气量分配、各管道运行压力、能耗单价及压缩机组类型等诸多因素的影响,因此有必要开展天然气管网优化运行的研究。以天然气管网运行能耗费用最低为目标,建立了天然气管网优化运行数据库,利用最小二乘法构建能耗方程组,建立管网内单条管道输气量与能耗之间的数学关系,制定优化逻辑,编制完成西部天然气管网优化运行软件,解决了天然气管网的气量优化分配问题,确定了天然气管网内各管道启机的优化方案。以西部天然气管网生产运行某日报表数据为基础,在相同的边界条件下,采用该管网优化运行软件重新分配全管网气量,并确定新的运行方案,对比分析优化前后的能耗数据,能耗费用节约在10%以上,取得了良好的优化效果。     

长输管道天然气集输管网优化设计

针对天然气集输管网规划设计问题,从井组划分优化、集输场站选址布置优化、干支管网连接网格化设计优化等三个方面对其管网系统的规划进行优化,通过对各优化方案进行设计方案分析表明,本文提出的优化方案好于传统优化方法。在天然气集输管网布局优化的基础上,从集输管网设计优化、管网运行优化等方面对其系统整体优化设计进行补充分析。详细提出了设计优化、运行优化的数学函数优化模型,界定了优化约束条件,对管网优化方案思路进行了明确。     

天然气管网稳态运行优化研究

分别以天然气管网系统的最大收益为目标函数和天然气管网系统的最大流量为目标函数,考虑管 道强度、节点流量平衡等约束条件,建立了天然气管网运行优化的两种数学模型。结合实例,采用混合 遗传算法求解了天然气管网运行优化的数学模型。结果表明,所建立的管网稳态优化模型是可行的。所 采用的混合遗传算法的能够有效地求解管网稳态运行优化的数学模型。     

大庆城市天然气管网GIS系统设计

随着城市居民燃气用户大幅度增加和结构的调整,城市天然气管网已经成为城市管网系统中非常重要的组成部分。借助GIS(地理信息系统)可充分了解城市天然气管网及设备的运转情况,提高管网调度和管理现代化水平,从而确保整个天然气输配管网系统的安全性和可靠性。根据大庆市天然气管网的特点,建立了一个以数字化的管网基础测绘资料为主要内容、以地理空间数据管理体系和数据服务体系为主要结构的天然气管网GIS系统。介绍了大庆市天然气GIS系统的功能和特点,阐述了其发布方案及实施方案。最后,提出了大庆城市天然气管网GIS系统在实际运行过程中应进一步研究和解决的问题。     

天然气管网工程施工技术管理浅谈

天然气管网工程作为我国重要的民生工程之一,其的运行效果往往会对天然气输送效果以及使用效果产生重要影响.近些年来,为进一步提升天然气管网工程运行水平,各参建单位方面需要严格按照天然气管网工程施工方案部署要求,重点针对天然气管网工程施工现场所涉及到的技术流程以及管理要点进行合理贯彻落实,以防止出现天然气管网工程运行故障或者...     

通过信息化实现大型天然气管网运销规划优化

天然气管网的运输销售规划主要是对天然气的宏观流向、流量进行整体规划,以指导天然气管网的实际运营。大型天然气管网运销规划优化问题在实际生产中具有广泛的应用意义。分析了天然气管网运销规划优化需求,论述了运销规划优化软件的设计方案,并对软件的运行效率进行了测试和分析。通过信息化手段建立优化软件,可以快速地根据需要计算出最优解,并可对计算结果进行分析处理,为提升管网整体经济效益、提高管网运行效率提供了较好的技术支撑。     

PIPELINE STUDIO软件在管网模拟分析中的应用

模拟现有管网在不同工况下的运行状况,发现可能存在的问题,有利于及时制定相应的调整方案。在管网预测分析工作中,利用模型计算,能够及时发现管线运行中存在的问题,为生产决策部门及时提供管线运行管理建议。Pipeline Studio是天然气工业常用的管网模拟器之一,主要应用于天然气管网的输气调度方案准备,比选和优化,以及关键工艺设备的运行分析。     

基于管网运行优化的浙江管网增输能力研究

随着我国天然气市场和天然气管网的快速发展,管网的优化运行及增输成为了当前天然气管网运行的主要关注点。浙江省管网经过多年的发展,已经基本形成"多气源管网供应"格局,天然气管网规模不断增大,运行条件日益复杂。通过对浙江管网供气结构和运行现状分析,给出了当前夏季和冬季两个典型工况的管网运行负荷,提出了基于气源、管道及用户"三位一体"的综合优化方法,结合管网用户沿线分气条件计算优化了管网的最大输气能力,分析表明,浙江管网增输能力可以达到70×10~8m~3/a,可为浙江管网增输运行提供借鉴。     

输气管网运行能耗分析优化

近十年来,随着天然气管道的大规模建设以及管道沿线天然气市场的逐步开发,面向全国的天然气主干管网正在稳步的建设中,管网的输量将以前所未有的速度快速增长,使得管网系统日益大型复杂化。管网运行能耗作为管道运营的主要成本,能耗管理成为一个越来越迫切的问题,因此运行优化最关键的问题是以管网运行能耗最低为优化目的。     

城市天然气管网遗传算法优化设计

文章以使管网建设和运行费用最少为目标函数，以管道的稳态分析、各节点的流量、压力及管道的压力限制等为约束条件，建立了城市天然气管网优化模型。根据天然气管网结构特点，采用遗传算法求解，构建了遗传算法中重要的适应度函数，给出了管道编码的方法。通过编程实例计算，表明遗传算法是在天然气管网优化领域中可取的一种算法。     

混合遗传算法在天然气管网优化运行中的应用

随着天然气的广泛应用和天然气输配管网规模的大型化,天然气经营部门为了增加经济效益和增大管网的利用率,需要对天然气管网系统的运行进行优化。文章分别以天然气管网系统的最大收益和最大流量为目标函数,同时考虑了管道强度、阀门和压缩机的影响等八种约束条件,建立了天然气管网运行优化的两种数学模型。在研究遗传算法和模拟退火算法的基础上,根据两种算法的特点,介绍了一种由模拟退火算法和遗传算法结合构成的混合遗传算法。结合实例,对混合遗传算法在天然气管网运行优化中的应用进行了研究,求解了天然气管网运行优化的数学模型。结果表明,混合遗传算法的优化结果比复合形算法提高了1.968%,证明混合遗传算法具有全域搜索、快速收敛的特点,更具有效性和实用性。     

利用管网压力能制备天然气水合物的调峰新技术

高压天然气管网节流调压过程中会产生大量的压力能,绝大部分压力能不仅被浪费了,而且还会对下游管道设备造成一定的冷破坏。为此,开发了一种利用管网压力能制备天然气水合物调峰新技术,充分利用天然气膨胀产生的冷量制备天然气水合物,以供城市燃气储气调峰。计算结果表明,管网天然气流量为1000kg/h,进口温度为25℃,进口压力为8.0MPa,出口温度为-112℃,出口压力为0.4MPa时,最高制冷量可达71kW,有效利用冷量达60kW,生成的天然气水合物可储存100m3天然气。该工艺既有效回收了管网压力能,又实现了天然气的安全储存和调峰,具有广阔的发展前景。     

天然气管网输配气量优化研究

天然气管网系统管理部门为了明确天然气管网的输气能力和提高天然气管网的利用率，需要对天然气管网系统的输配气量进行优化。为此，以天然气管网系统的最大流量为目标函数，同时考虑了管道强度、节点压力和流量限制等约束条件，建立了天然气管网输配气量优化的数学模型。在研究遗传算法和模拟退火算法的基础上，提出了一种由二者结合构成的具有全域搜索、快速收敛和鲁棒性强等特点的混合遗传算法。结合实例，采用这一新算法求解了天然气管网输配气量优化的数学模型。实例优化结果表明，所建立的数学模型和采用的混合遗传算法是可行和有效的，能够对天然气管网系统输配气量的调度运行起到指导作用。     

天然气调压器设计原理及影响因素分析

天然气从接收站输送到输配管网,再从输配管网输送到城市燃气管网均需要调压,天然气调压器是连接天然气输配管网、城市燃气管网的核心设备,分析调压器的性能有其独特性。以天然气输送过程中广泛应用的自立式调压器为对象,从力学角度分析自立式调压的一般原理,以及管道出口压力、噪音、节流效应等因素对调压器的影响,结果表明控制调压器上下游压差,天然气中的杂质含量,根据当地气温情况是否加设加热设备等措施,对于提高调压器运行可靠度,保障天然气站场具有现实作用。     

西部天然气管网稳态运行优化研究

基于现场报表数据反算校验的西部天然气管网SPS仿真模型,通过不同流量与运行压力级制分类搭建了管网运行方案库。结合深度学习模型对方案库数据进行训练与特征提取,建立了一种新的管网水力计算与压气站配置方法,在保证计算精度的基础上提高了大型天然气管网运行优化计算效率。利用动态规划算法对压气站最优出站压力变量进行选择,管网流量分配原则为系统总能耗最小。所建立的管网稳态运行优化模型同时具备计算的高效性与准确性,基于该优化模型编制了西部天然气管网稳态运行优化软件V1.0,经过现场实测数据验证,模型优化结果可以显著降低管网运行能耗,可为西部天然气管网的运行与调度提供有效参考。     

城市天然气高压输配管网风险评价

城市天然气管网由城市边缘超高压、高压天然气主干管线与市内次高压、中压天然气管网构成。由于天然气主干管和市内天然气输配管网的风险影响因素不完全相同，而且城市高压天然气管线的设计、新建成、运行阶段的风险特征也有所不同。因此，有必要建立基于不同阶段的风险评价体系。为此， 通过风险因素分析，分别建立了3个阶段的风险评价模型，运用指数评分法进行风险分析，并基于风险评价体系进行风险等级划分。针对风险等级较高的评价对象，根据实际情况和专家咨询意见，对各影响因素给出相应的风险缓解措施。风险评价结果有助于城市天然气高压管网的设计、新建成、运行阶段的修正、维护及管理。     

天然气管网中一类新的压缩机功率拟合函数

对于大型天然气管网系统,完成一次运行优化问题的求解需要数十小时,其中压缩机功率的计算时间占绝大部分.针对应用广泛但功率计算极其复杂的离心式压缩机,为提高计算效率、加快天然气管网运行优化问题的求解速度,提出了3个新的压缩机功率拟合函数.以中国某天然气管网系统中配置的3种型号压缩机为实验对象,测试3个新的压缩机功率拟合函数...     

实施全国天然气管网大联通的战略构想

就国内天然气资源、消费市场及利用规划看，与工业发达国家一样，实施输气管网全国大联通是天然气工业发展的必然趋势与要求。分析实现管网联通存在的问题认识到：通过进行前瞻性规划、完善法律法规建设、完善相关国家技术标准、开发天然气利用新技术等措施，在全国范围内实施输气管网大联通是可行和紧迫而且必要的。一个完整的、科学的天然气大网络，不仅能优化国家资源配置与设备利用，而且能大大增强输气系统的安全性、可靠性和灵活性。     

基于动态规划和黄金分割法的环状天然气管网运行优化

目前中国天然气管道主干线已经相互联接,形成了环套环的大型复杂天然气管网,随着各压气站燃驱压缩机组的增加,如何实现管网的稳态优化运行已成为一个技术难题。为此,在同时考虑管网中环状结构和枝状结构对于管道流量分配的影响,以及燃驱机组耗气量对管道内流量影响的基础上,结合管网模型分割思路,将黄金分割算法与动态规划算法进行融合,形成了改进后的动态规划和黄金分割混合算法。以华北地区某环状管网为案例的计算结果表明:(1)管网运行优化数学模型比单线管道模型增加了管道内过流量、燃驱耗气量等变量,进一步加大了管网模型的求解难度;(2)混合算法能够有效地对运行燃驱和电驱压缩机机组的包含环状和枝状小型管网的稳态运行优化数学模型进行求解;(3)混合算法的优化方案能提高管网压气站的出口压力、提高机组的运行效率,降低系统的功率消耗、减少系统能耗,同时增加管网的管存量,提供了管网额外的应急资源。结论认为,混合算法有效地破解了复杂管网优化技术难题,可以为当前中国大型天然气管网稳态运行优化提供参考。