分枝定界法与内点法耦合的含环路输气管网运行优化

含环路输气管网的运行方案优化问题的求解难度远大于枝状管网。在已知含环路输气管网拓扑结构、基础参数、天然气输入点和输出点的流量、压缩机组的配置及特性曲线等参数的前提下，以环路上的管段流量、压气站开机台数、压气站出站压力等参数为决策变量，以单位时间内管网运行能耗最低为目标函数，综合考虑管段水力热力特性、管网节点流量平衡及节点压力允许变化范围、压缩机运行特性及允许运行范围等约束条件，建立含环路输气管网稳态运行方案优化的非线性混合整数规划模型，采用分枝定界法与原始对偶内点法耦合的算法求解该模型。以XQDS管网为例应用TGNET软件对管网优化运行方案进行了稳态仿真，验证该模型与算法的有效性。该优化模型与算法适用于任意拓扑结构的输气管网，可为大型复杂输气管网的集中调度提供新的思路。（图5，表7，参20）     

运输调度联合产能分配的约束规划模型

目的针对优化运输方案,解决如何在已知销地安排情况和交通路网情况下,合理分配有限产能并为产地指定生产方案。方法以某市区92个建筑工地与20个混凝土搅拌站设置情况与水泥运输路网相关情况为对象,先采用Floyd算法求解出销地之间的最短路邻接矩阵,再通过引入0-1整数变量来指派每个产地的生产方案,据此设计出以运输距离最小为目标函数的混合整数规划模型,为了求解产地分配和生产方案都未知的混合整数规划模型,通过聚类降维的方法将混合整数规划模型转化为已知产地分配的整数非线性规划模型。结果利用LINGO求解得到该模型最短总运输距离和产地生产方案,并与原指定的20个产地下求解得到的最短总运输距离相比,可明显得到更优运输方案。将其应用到如何为建筑工地设计搅拌站产能分配方案且为其指定运输调度方案的实际问题,并给出求解算法及结果分析。结论该数学模型可以推广到在城市交通路网确定的和当地生产力水平有限的情况下,根据销地的分布情况来解决产地的位置安排以及确定产地的生产方案等问题。     

机组最优负荷分配的动态规划网络方法

本文在文的基础上,将考虑机组出力上下限约束和功率平衡约束的机组最优负荷分配问题离散为一个等效网络,分析了该网络在约束条件下各顶点及各边的构成规律.从而把给定机组组合时的最优负荷分配的求解转化为最短路径的动态规划法对该等效网络的求解.     

中亚天然气管道压气站运行能耗优化模拟计算

在长输天然气管道运行费用构成中,压气站自耗气费用成本占比50%以上,基于能耗最优的压气站运行优化具有重要意义。以中亚天然气管道加兹里压气站为例,针对该站场存在的高温天然气输送及不同输量与压缩机组匹配的特殊运行工况,借助SPS 仿真软件及历史运行数据,模拟计算了不同工况下自耗气量的变化规律,量化分析了不同工况所导致的额外自耗气量。模拟结果表明:压气站进站天然气温度每上升5 ℃,压缩机组自耗气量增幅6%;在一定的输量范围内,采用低效率的双机组运行模式,每天将增加1×10^4~3×10^4 m^3 自耗气量。由此制定了基于月度输气计划压气站能耗优化的压缩机组匹配工艺方案,可为长输天然气管道压气站开展能耗优化提供参考。     

混合整数可行性问题的一个求解方法

给出了混合整数可行性问题的一个求解方法。首先把混合整数可行性问题转化为线性互补问题,其次给出了求解一般线性互补问题的混合整数线性规划解法,最后给出算例来说明该方法的可行性和有效性。     

天然气管道压气站的技术现状及发展

概述了我国陆上长输天然气管道压气站的技术现状。从压缩机组备用方式、机组选型、压气站相关设计及前沿技术的应用等方面,指出了在优化设计管道压气站时应注意的问题。对压缩机组运行技术中的优化、在线监测与诊断进行了分析。介绍了目前我国压缩机组保养检修技术服务状况,提出了压气站运行管理方式、环境保护与职业健康以及压气站完整性管理等方面的相关建议。     

盖州压气站站控系统与压缩机组控制系统的融合

传统压气站控制系统架构中各子控制系统种类繁多、架构复杂,存在故障点多、维修量大、数据通讯频繁等问题。以盖州压气站为试点,提出将压气站站控系统与压缩机组控制系统相融合的方法:将压缩机组单独设置的负荷控制系统融合于站控系统中;在SIL认证后,将压缩机组过程控制系统与安全仪表系统合并,减少控制系统的数量;将压缩机组控制系统的人机界面(HMI)与机组负荷分配控制系统的HMI全部融合于站控系统的HMI中,实现站控系统HMI界面控制压气站中所有受控设备、参数的显示;在系统融合完成后,将站控系统网络分为控制网和设备网,二者相互分离,有效保证了机组控制系统的安全性。试点应用结果表明:在建设时期,节省了前期硬件投资费用;在站场运行过程中,可有效减少因通信失效引起的故障停机次数,同时更有利于实现一键启停站的功能。压气站站控系统与压缩机组控制系统融合后,既可减少控制系统数量、提高系统间通讯速率,同时可确保各系统稳定运行。(图2,表1,参21)     

西气东输管道压气站的机组选型

在大型输气管道的设计中,压气站的机组选型是一项关键技术.根据西气东输管道的设计实践,阐述了压气站驱动方式的比选和压缩机组配置中考虑的问题.经济技术比较结果表明,西气东输管道工程使用一用一备的机组配置型式符合长输管道的建设原则.     

长输管道泵机组优化数学模型

以动力费用最小为目标函数,建立长输热油管道全线泵机组优化数学模型,并采用两层嵌套法进行求解,用动态规划法进行优化.以某长输热油管道为例,采用所建立的数学模型设计了最优进站温度和最佳开泵方案.     

油田联合站分布式能源系统优化

为了提高油田联合站的经济效益,达到进一步节能降耗的目的,对分布式能源系统的科学用能、节能方法进行研究,将分布式能源系统的设备及运行策略进行合理配置,使其能量输出与联合站的用能需求相匹配。以年平均总支出费用最低为目标函数,能量平衡和设备安全运行为约束条件,建立并求解油田联合站分布式能源系统的混合整数线性规划(Mixed-integer Linear Programming,MILP)模型。实例计算结果表明:与传统集中式能源和冷热电三联供系统相比,基于该模型求解的方案经济效益明显,能源利用率高,且更节能环保。(图5,表3,参20)     

基于微粒群算法的管道运行优化研究

管道运行优化问题是复杂的整数规划问题,较常用的求解方法有动态规划法和遗传算法,但其计算复杂且求得的解常大大偏离最优解。基于群智理论的微粒群算法对管道运行优化模型进行了求解,结果表明,微粒群算法具有计算精度高、收敛速度快等优点,能很好地应用于管道优化问题的研究。     

输气管道压气站能耗的炯分析

利用炯分析的方法,建立了输气管道压气站能量损耗计算的数学模型。结合压气站机组实例,分析了影响压气站能量损失的各种因素。分析结果表明,燃烧过程和排气过程的火用损失最大,认为分析结果可以作为输气管道压气站节能改造的基础。     

考虑市场竞争条件的管输天然气供应链优化

天然气作为一种清洁、绿色的能源,在全球能源消费结构中占比越来越重。目前,虽然已有大量关于天然气供应链优化的研究,但多集中于单一供应方的最优需求分配,对多方竞争市场下的天然气供应链优化研究鲜有报道。针对两供应方竞争同一市场,以两方所获总利润最大为目标函数,考虑供需平衡约束、管道建设约束、站场建设约束以及储气库建设约束等,对两方分别建立混合整数二次规划(Mixed Integer Quadratic Programming,MIQP)模型以及混合整数线性规划(Mixed Integer Linear Programming,MILP)模型,并结合粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法对模型进行求解。将模型应用于某一沿海地区的天然气供应链系统,求解得到各供应方的供气方案和建设方案。计算结果表明:该模型具有一定的适用性,模型求解的稳定性较好。研究成果对于考虑市场竞争的天然气供应链优化、保障天然气资源供应的经济性和稳定性具有指导意义。     

盖州压气站防喘振控制与负荷分配北大核心

压缩机组的防喘振及负荷分配控制一直是制约压缩机组稳定、高效运行的难题,提出采用PI控制响应、阶跃响应、安全响应及限制控制相结合的方法进行压缩机组防喘振控制,同时通过对压缩机组进出口压力和流量控制、解耦控制及平衡控制来实现压缩机组的性能控制与负荷平衡控制。在盖州压气站压缩机控制系统和站控系统的应用结果表明:压缩机组进口汇管的压力控制平稳、波动较小,控制效果显著。该方法能够使压气站压缩机组控制更加安全、稳定、节能,且可以达到更高的自动化程度,有利于盖州压气站的安全稳定运行。     

压缩机组润滑油系统的冲洗方法

以兰银管道银川压气站离心式压缩机组为例,介绍了压缩机润滑油系统的冲洗原理和技术方法,提出了油冲洗法的冲洗要求与检测方法,总结了冲洗步骤。实践证明,该冲洗法不仅可以保证润滑油的质量,而且可以缩短油路冲洗时间,是确保压缩机组安全运行的实用方法。     

二次0-1型整数规划的线性化求解

对目标函数为二次、约束条件为线性的二次规划问题,如果采用一定变换将其变为普通的线性规划,这既能保证结果的正确性,又可以大大地简化计算。讨论了二次0-1型整数规划的线性化求解:将二次0-1型整数规划问题等价转化为一次函数的线性0-1型整数规划问题,这样可以有效地简化求解。并给出了二次0-1型整数规划问题等价转化为线性0-1型整数规划问题的理论证明。实例分析进一步说明了该方法的适用性和可行性。     

基于系统可靠性的压缩机备用方案

中国天然气管道系统的压缩机备用方案多是基于机组运行经验、机组本身可用性分析的结果、水力系统和经济角度分析的结果,并未考虑系统其他组成部分的影响。为全面反映备用方案对整个管道系统的影响,采用系统可靠性分析方法,以中俄天然气管道东线北段为例,将生产可用度作为目标值,对不同输量下的压气站设置备用机组、无备用机组以及全线隔站设置备用机组3种方案进行预测,结果表明:在设计输量下,设置备用机组和隔站设置备用机组2种方案的生产可用度大于1,满足设计输送任务,综合对比后推荐中俄东线北段采用隔站设置备用机组方案,减少管道系统投资,优化投资回报。     

气田集输管网优化运行方案

选取管网节点参数、压缩机站流量、进气和排气压力作为优化变量,建立了基于压缩机站能耗之和最小的气田管网优化运行数学模型。由于该优化模型具有目标函数和约束条件非线性、求解域非凸性和优化变量非连续性等特点,利用遗传算法的搜索机制和混沌搜索的遍历性,构造了一种新的演化算法用于该模型的求解。以苏里格气田管网为例,使用该方法求解得到最优的管网节点运行参数、压缩机站运行参数及启用台数,在顺利完成天然气输送任务的同时,降低了压缩机站能耗。     

DP-ADPSO算法在机组负荷优化组合分配问题中的应用

针对离散粒子群应用于机组负荷优化问题中存在早熟收敛的难题,提出了动态规划-自适应离散粒子群算法求解机组负荷优化组合问题.该方法首先保证所有随机生成的粒子均为满足基本约束条件的可行解,使整个算法只在可行解区域内进行动态优化搜索,缩短了计算时间.计算实例表明:动态规划-自适应离散粒子群算法能较好地收敛到最优解,而且该方法得出的解具有精度高、收敛速度快的优点,应用效果优于动态规划法和离散粒子群算法,说明该方法是有效的、合理的,具有较好的应用前景.     

盖州压气站防喘振控制与负荷分配

压缩机组的防喘振及负荷分配控制一直是制约压缩机组稳定、高效运行的难题,提出采用PI控制响应、阶跃响应、安全响应及限制控制相结合的方法进行压缩机组防喘振控制,同时通过对压缩机组进出口压力和流量控制、解耦控制及平衡控制来实现压缩机组的性能控制与负荷平衡控制。在盖州压气站压缩机控制系统和站控系统的应用结果表明:压缩机组进口汇管的压力控制平稳、波动较小,控制效果显著。该方法能够使压气站压缩机组控制更加安全、稳定、节能,且可以达到更高的自动化程度,有利于盖州压气站的安全稳定运行。(图8,参20)