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。     

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。     

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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。     

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。     

基于管网模拟的蒸汽动力系统多周期运行优化

 分析了管网输送过程中蒸汽参数变化对工艺过程和蒸汽动力系统运行的影响。为了消除这些影响，提出了与管网模拟相集成的蒸汽动力系统优化运行策略，并且建立了考虑蒸汽输送损失的混合整数非线性规划（MINLP）模型。针对大规模MINLP模型求解困难的问题，开发了分解迭代的算法，将建立的模型系统分解为优化运行子系统和管网模拟子系统，通过协调子系统之间的关系，迭代计算，直到求得满足误差条件的最优解。通过实例证明了提出的策略和算法能够在合理的时间内得到系统优化运行的最优解，既为企业节省了大量的资金，又为蒸汽动力系统和工艺系统的安全稳定运行提供了保障。     

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。     

基于混合蛙跳算法的成品油管网优化设计

成品油输送管网的参数优化模型,属于非线性离散变量优化组合问题,且目标函数具有多峰性,往往存在局部极小点,容易陷入局部寻优.为了克服传统算法及以往非线性规划的不足.文章尝试用一种新兴的启发式算法--混合蛙跳算法(SFLA)来解决此类参数优化难题.建立以管道建设费用为目标函数和以管道各节点流量方程、环路能量平衡方程等为约束条件的数学模型,采用SFLA算法进行求解.算例结果表明,SFLA算法可以较好地解决成品油输送管网的参数优化问题.同理,可应用于解离散域组合参数优化问题.     

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。     

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。     

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。     

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。     

天然气管道阀门内漏声发射检测系统设计及试验研究

针对天然气管道阀门运行过程中承受较高压力易发生内漏且内漏不易被发现的问题,设计了基于声发射理论的阀门内漏检测系统,并在基于LabVIEW图形化编程语言基础上开发相应的检测分析软件。应用该检测系统对某内漏阀门进行室内检测试验研究。试验结果表明：4层小波分解后的声发射信号时域A4,D4,D1频带均方根值,频域A4,D4峰值与阀门内漏程度有良好的相关性,该系统可以有效地对运行过程中天然气管道阀门内漏程度进行无损检测与识别。     

基于运行仿真的多气源环状管网能量计量方法研究

目的 天然气能量计量的对象是其完全燃烧后产生的总热量,通常采用体积计量值与体积发热量相乘的方法确定天然气的能量值,而体积发热量取决于天然气的组成,即天然气中各组分的摩尔分数。多气源管网中天然气的组成通常随空间位置和时间变化,故管网的每个计量站都需要确定不同时刻输入或输出本站的天然气的体积发热量。国内长输管道的A级计量站均配置了在线气相色谱仪,可以分析天然气发热量,B级和C级计量站可使用仿真方法为天然气发热量赋值,从而降低配置气相色谱仪的投资与运行维护费用。方法 依据面向能量计量的管网仿真理论基础,针对某多气源环状管网,分别使用TGNET和SPS仿真软件建立了具有天然气组分跟踪与发热量计算功能的运行仿真模型。为提高仿真结果准确性,基于历史运行数据校准了仿真模型的管段输气效率这一关键参数。结果 分别应用TGNET和SPS模型对该管网持续48 h的历史运行过程进行了动态仿真,TGNET模型的发热量仿真结果与历史记录值的偏差在0.3%以内。结论 基于运行仿真的多气源环状管网能量计量是一种可行的方法,研究成果为国内天然气能量计量的实施和推广提供了一种可操作的方法。     

关系市场营销在“西气东输”天然气销售中的应用

为充分利用上游气田、管道、储气库等供气能力,缓解管道和储气库的调峰压力,合理满足下游用户市场需求,实现公司销售收入最大化，西气东输管道公司在天然气销售过程中引入关系市场营销方法。结合用户天然气价格、用气负荷、需求量，以及天然气销售公司与下游用户的关系程度等因素，探索出一套天然气营销策略，实现灵活地对用气高峰和用气低谷时期已商业供气用户的优化组合。通过初步实践，预计2005年实际销售气量达到上游气田和管道所允许的供给气量，既获得一定额外气收入，又促进了天然气销售最优和管道安全、平稳运行。关系市场营销强调双方建立长久的合作关系，共同解决双方出现的问题，这种策略对于西气东输天然气销售和缓解西气东输管线调峰压力是可以借鉴的。     

重建中国天然气产供储销价格形成机制——兼论中国“十四五”天然气价格改革的中心任务

中国目前的油气管网运营机制改革已进入实质性实施阶段,客观上要求再一次重建天然气产供储销价格形成机制。为此,调研了欧美国家在管网运营机制改革前后天然气价格的运行方式和管理经验,深入分析了中国天然气价格管理的现状与存在的问题,提出了重建天然气产供储销价格形成机制的具体内容和时间表。研究结果表明:①以2013年门站价格管理在全国推广为起点,中国花费了数年时间完成了天然气产供储销价格形成机制的第一次重建;②较之于管网运营机制改革,价格机制改革的难度更大,与价格形成机制第一次重建相比,二次重建的难度也更大,但意义也更加重大和深远,是中国天然气工业与市场在更高发展层次上的价格机制重建,是中国天然气行业实现高质量发展的重要保证。结论认为,应将天然气产供储销价格形成机制的二次重建作为"十四五"期间中国天然气价格改革的中心任务,并从下述5个方面平稳有序地推进:①由捆绑定价改为非捆绑定价;②理顺天然气产业链价格,即国产气气源销售价格、中间环节管道运输价格、地下储气库储气费、LNG接收站气化费、下游环节输配气价格等;③妥善解决进口天然气的定价问题;④改天然气体积计量计价为能量计量计价;⑤加快发展天然气市场中心。     

辽河油田天然气管网设计特点浅析

为了研究适合辽河油田地区的天然气管网设计,依据辽河油田各采油厂的用气特点,结合实际工程建立管输模型,利用该模型模拟天然气管网布局,考察流量、温度和压力等参数的变化情况,并根据辽河油田的地理特点,找出适于本地区特点的天然气管网设计。结果表明,采用自平衡式压力调节系统可以解决各采油厂用气量不均衡性带来的影响;可采用小型定向钻的穿越方式解决地下水位高、河流和沟渠多的问题;同孔多管回拖技术首次在辽河油田应用,取得了良好的效果。