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。     

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。     

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。     

气田地面集输管网运行优化及其应用研究

国内某些老气田地面集输设备已运行多年，部分旧管道承压能力和集输站集输能力都有所下降，给集输管网运营带来了安全隐患。因此，有必要开展现有设备集输能力优化研究工作，充分利用现有集输设备的工作能力，确保集输管网系统安全、高效地运行，并指导集输设备的更换和改造。在分析集输管网实际运营状况的基础上，以集输管网内天然气最大流量为目标函数，综合考虑集输站工作能力、管道承压能力以及管输系统运行工况条件，建立了气田地面集输管网运行优化数学模型，并采用线性化算法求解了该优化模型。实例分析结果表明，建立的集输管网运行优化模型和采用的优化算法切实可行。此集输管网优化方案既可用于优化该集输管网的日常运营，又可用于指导集输管网的改造和未来规划。     

基于改进的遗传算法的天然气管网系统运行优化

在天然气管网系统安全稳定运行的基础上,为了实现节能减排,充分合理地利用管道的输配能力,将目标函数定义为天然气的最大流量,同时考虑管道内天然气稳定流动、各节点流量平衡、节点及管段压力等约束条件,建立了天然气管网系统优化数学模型。采用整数编码来进行管径编码,用模拟退火罚函数转化约束条件,并合理地将遗传算法的全局寻优能力和模拟退火的局部搜索能力互补融合起来,实现算法的改进和优化。将改进的遗传算法应用到某大型天然气管网优化设计的实例中,计算结果表明,改进的遗传算法在解的质量上和收敛的速度上都优于基本遗传算法,验证了所建立的优化模型是高效可行的。     

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。     

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。     

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天然气集输管网的参数优化设计模型，属于非线性离散化最优组合问题，且目标函数具有多峰性，往往存在局部极小点，遗传算法对处理此类工程设计问题具有较大的优越性。为此，以管道建设费用为目标函数，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，建立了天然气集输管网的参数优化设计模型。采用遗传方法求解，并给出了计算机软件算法框图。利用该算法可以提高全局收敛性，从而加快系统的求解速度，并由此得到问题的最优解，是一种可取的优化算法。     

油田地面管网总体规划方案优化设计

研究了油田地面管网总体规划优化设计问题。以管网基础建设投资和生产运行费用最小为目标函数建立了该管网系统多目标优化设计数学模型，并给出了相应的分层次优化求解策略。     

天然气管网系统输配气运行方案优化

本文以天然气销售公司的最大经济效益为目标,通过对天然气管网系统输配气过程中各种影响因素(压气站、用户天然气消费的波动性)的分析,建立了有压气站的输配气管网运行方案优化的数学模型,采用两极递阶优化方法[1]实现了管网输赔气运行方案的优化,并给出了计算实例.     

管网系统动态仿真数学模型的建立及求解

为了便于天然气合理的生产和输送，在保证安全的前提下实现有效的调度和管理，对管网系统进行动态分析是非常必要的。根据天然气管网流动基本方程，建立了管网系统的动态仿真数学模型。并对常用的特征线数值求解方法进行改进，采用Newton-Rapshan迭代法求解非线性方程组，最终实现模型的数值求解。建立的管网动态模拟分析数学模型和所采用的数学求解方法可以应用和分析天然气管网系统的动态运行。     

线性逼近法在管网系统优化运行中的应用

通过对天然气管网系统输配气过程中各种影响因素的分析，建立了天然气管网系统输配气运行方案优化的数学模型，采用线性逼近法对模型进行了求解，编制了计算软件，应     

并联注水泵群优化运行的建模与控制

油田注水站内使用变频驱动往复式柱塞泵和恒速多级离心泵并联运行，讨论了并联注水泵群的特性。在满足外界流量变化的需求和优化运行的约束条件下，建立了以注水效率最大为目标函数的优化调度数学模型；给出并证明了获得目标函数最优值的外界流量范围，为提高优化模型的求解速度、合理设计注水泵群的流量分配提供了理论依据。提出减少注水泵的切换次数和实时跟踪泵组性能特性的自适应控制策略，以满足工程的实际需求。编制软件对某油田注水泵站进行优化调度，其中采用混合遗传算法求解数学模型，证实了此方法的有效性。     

四川北半环输气干线运行优化

优化技术是一门应用相当广泛的学科。以四川气田北干线为例,通过确定最大收益和最大流量为目标函数,建立优化运行数学模型。运用混合遗传退火算法,借助软件对北干线分别以目标函数为最大销售收入和最大流量进行优化运行数据分析,从而达到了优化运行的目的。     

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...     

普光高含硫气田集输管网优化

针对普光气田自身特点,以集输管网投资最小为目标,以管网各节点的流量、压力及管道的压力限制等为约束条件,建立了树状集输管网布局、管径和阀门数目全局优化数学模型,采用双重编码遗传算法对模型进行求解,获得了总投资费用最省的管网布局、管径和阀门数目。优化过程中,针对普光湿气集输采用气液混输的特点,确定了湿天然气的物性计算和热力计算模型。通过计算值与实测值的比较,确定了适用于湿气混输管线且精度较高的水力计算模型,保证了优化过程中物性、压力和温度计算以及优化模型约束条件校核的准确性。实例计算表明,所建立模型准确,优化算法有效,对降低高含硫气田管网建设成本和提高管网安全性有重要指导意义。     

双管掺热水集输管网优化运行参数的选择

本文将三级布站双管掺热水流程的集输管网作为一个整体系统,通过系统分析,建立以采油和集输总能耗费为目标函数的有约束非线性数学模型,决策变量为各油井的单井掺热水量、中转站回掺水出站温度及外输液的加热温升。通过内部惩罚函数法和方向加速法结合对模型求解,获得集输管网的优化运行参数。     

油田注水目标函数大闭环优化控制系统的构建

在中国石化2015年油田注水大调查中,分析了大量注水测试数据,发现了目前油田注水系统存在的主要问题,提出前置宽频高效增压泵的PCP技术,研究PCP系统特性并建立其数学模型,实现管网数值模拟,并在此基础上构建注水目标函数大闭环优化控制系统。该系统通过注水系统动态优化软件实时采集注水系统状态,通过分析计算,建立优化控制目标函数,向PCP泵站系统发出控制调节信号,实现压力和流量调节,并通过大系统反馈不断修正,最终使注水系统达到优化运行。应用该系统可显著提升泵效,降低注水单耗,实时掌握管网运行情况,正确地判别整个管网系统配置是否合理,评价改造方案及效果。     

天然气长输管网稳态计算方法研究

采用高精度的天然气稳态流动方程作为管道稳态模型，能够确保较高的计算精度。文章利用管道摩阻损失最小原理计算长输管网压力初始值，建立了一种天然气长输管网稳态计算模型，解决了初始值计算不当所导致的牛顿迭代法求解速度慢的问题。通过对陕西省天然气管网的稳态计算表明，该稳态计算模型具有较高的计算精度和速度。     

基于遗传算法的气田集输管网整体优化方法

目前气田常用天然气集输管网分级优化法的缺点在于每一级的优化结果仅仅是局部最优解,难以保证最终结果是全局最优解。为此,提出了基于遗传算法的气田集输管网整体优化方法,即以整个管网的投资费用最低为目标函数建立数学模型,采用遗传算法求解,在遗传算法中将各站的站址及站辖管道的管径放在一起作为优化变量,求出管网投资费用最低时各站的站址以及各条管道的管径;同时针对遗传算法本身的局限性,结合模拟退火算法,调整了优化方法的适应度函数。实例计算结果表明,该整体优化方法在节省投资方面要优于传统的分级优化方法。