成品油管道开泵方案统一优化模型

优化成品油管道沿线泵站开泵方案可以降低管道运行能耗。以包含泵机组并联运行模式及配备变频泵的成品油管道为研究对象,考虑沿线节点压力、过泵流量等约束,基于已有批次输油计划,建立以运行时间内管道全线运行能耗总和最小为目标的混合整数线性规划模型(Mixed Integer Linear Programming,MILP),并利用分支定界算法求解。利用该模型求解了中国某条成品油管道的优化配泵方案,计算耗时213.76 s,所得结果符合约束限制,具有较强的实用性,可为中国成品油管道优化运行提供指导。     

基于并行SAGA的成品油管道开泵方案优化

为了降低管道运行能耗,针对成品油管道开泵方案的优化求解方法主要包括动态规划算法(Dynamic Programming,DP)和基本遗传算法(Simple Genetic Algorithm,SGA),其存在管道较长时计算效率低及求解结果最优性不高等问题。在对成品油管道运行过程中开泵方案优化问题深入分析以及对并行计算技术深入理解的基础上,应用模拟退火遗传算法粗粒度模型(Coarse-Grained Simulated Annealing-Genetic Algorithm,CGSAGA)进行较大规模的成品油管道开泵方案优化研究。以某实际运行的成品油管道为例进行计算,结果表明:CGSAGA的求解效率与结果最优性均优于传统串行算法,因而为成品油管道开泵方案优化快速、准确制定提供了有效的途径。     

批次需求型成品油管道的批次计划优化模型

对于大多数成品油管道,制定可行的批次计划方案,往往需要考虑管道类型多变、站场作业方式多变、各类工艺约束等要求。以批次需求型成品油管道为研究对象,选取管道沿线所有管段运行流量整体平稳性最高作为目标函数,综合考虑批次跟踪、管段流量、中间站分输与注入、末站分输、站场需求等约束条件,采用离散时间表达方式建立了管道中间站批次计划优化的混合整数线性规划(MILP)模型。以某成品油管道为例,选取8 h为时间步长离散计划期,利用CPLEX软件计算获得管道中间站批次计划最优方案。优化结果表明,利用所建立的MILP模型产生的批次计划具有较强的可实施性。(图3,表3,参20)     

轻烃站场外输调度优化

大庆油田液态轻烃管网属于多点注入的多源系统,采用原稳烃、浅冷烃、深冷烃混合输送的方式,目前外输泵启停频繁,压力波动较大,能耗较大,危险性高。在充分考虑各产烃站内不同轻烃输送顺序约束以及站内罐容约束等的基础上,以研究时间段内系统启泵次数最少为目标,建立轻烃站场外输优化调度模型,求解输烃站场最优输烃时间窗分布。采用两阶段算法进行求解,最后通过实际算例说明算法是有效可行的。计算结果表明：新的输送方案的启泵次数较传统输送方案启泵次数降低了61．1％,减少了由于泵机组频繁启停造成的设备损耗,以及电力能耗费和频繁启停带来的管理与操作等问题。（图3,表6,参19）     

基于深度搜索法的成品油管道调度计划自动编制

结合水力计算制定调度计划是保证成品油管道安全运行的关键。目前,虽然已有大量关于成品油管道调度计划编制优化的研究,但将水力计算耦合在内鲜见报道。针对单源多汇的成品油管道,考虑了流量约束、批次约束及压力约束,建立成品油管道调度计划自动编制模型,并结合深度搜索法对模型进行求解,快速制定出符合现场需求的调度计划。该模型能够在跟踪各批次油头位置的同时,对各管段进行水力计算,掌握调度周期内管道沿线的能耗情况,并且将该模型应用到某成品油管道进行分析,求解得出符合现场需求的调度计划。该模型计算速度快,生成的调度计划与市场需求偏差较小,具有较强的实用性与通用性。     

大庆油田轻烃管网调度优化

为解决目前大庆轻烃管网间歇输送模式下频繁启停泵等问题,考虑站场外输模式、水力、站内罐容与节点分输流量等约束条件,基于定时步法,建立了在研究时间段内以输烃站场启泵次数最少为目标函数的轻烃管网调度优化模型。考虑到模型约束条件具有非连续性且模型规模庞大,引入相对罐容、连续参数、外输优先级等过渡变量,采用优先级算法对模型进行求解,并且通过改变连续参数来调整外输操作的连续性和紧迫性对外输优先级影响的比重,选择最优方案。同时,为了避免重复计算,预先求出满足约束条件的所有可能的启泵方案,整理成启泵方案列表,供模型求解时进行查找,提高了求解速度。所得方案与传统调度方式相比,启泵次数减少近45%,可以为现场优化输送调度提供指导。     

西南成品油管道泵站优化运行

以管道全线动力费用最低为目标函数,以泵站在实际运行过程中需要完成的油品输量为约束条件,同时满足管道水力、工艺及强度等约束条件,建立优化过程的数学模型,编制计算机程序实现泵性能参数的处理和计算,设置合理间距,将调速泵离散化为不同转速的固定转速泵,进而确定全线泵站的开泵方案。以西南成品油管道泵站为例,在N=300,G=300,Pc=0.25,Pm=0.03的情况下,采用遗传算法对其进行优化计算,优化后的开泵方案,可使动力费用降低30.7×104元。遗传算法可以有效应用到已经建成且配有调速泵的常温输油管道泵站优化的数学模型中,进而得到泵站的最佳经济运行调度方案。     

基于模拟退火-蚁群算法的原油管道顺序输送运行优化模型北大核心

原油管道运行优化研究能够在一定程度上降低管道运行能耗。依据顺序输送原油管道运行工艺,将顺序输送过程中不同时步下管道水热力约束、站场运行工艺约束等多类约束条件考虑在内,并严格区分管道内各批次原油的物性差异,以全线输油设备运行能耗最低为目标函数,基于离散时间表达建立数学模型,并采用模拟退火-蚁群算法对模型进行求解。以西部原油管道主干线鄯兰原油管道为例进行计算,并与以往的优化算法进行对比,结果表明:该优化算法的求解效率较高,且求得的运行方案较大幅度地降低了管道的运行能耗,满足现场运行工艺要求,具有较强的适用性。     

基于模拟退火-蚁群算法的原油管道顺序输送运行优化模型

原油管道运行优化研究能够在一定程度上降低管道运行能耗。依据顺序输送原油管道运行工艺,将顺序输送过程中不同时步下管道水热力约束、站场运行工艺约束等多类约束条件考虑在内,并严格区分管道内各批次原油的物性差异,以全线输油设备运行能耗最低为目标函数,基于离散时间表达建立数学模型,并采用模拟退火-蚁群算法对模型进行求解。以西部原油管道主干线鄯兰原油管道为例进行计算,并与以往的优化算法进行对比,结果表明:该优化算法的求解效率较高,且求得的运行方案较大幅度地降低了管道的运行能耗,满足现场运行工艺要求,具有较强的适用性。     

动态规划法在西南管道泵站优化运行中的应用

以西南成品油管道泵站为例,运用动态规划的原理,解决配有调速泵的管道全线开泵方案问题.以管道全线动力费用最低为目标函数,建立了泵站开泵方案优化过程的数学模型并给出了求解方法;设置合理步长,将调速泵离散化为一系列不同转速的固定转速泵,编制计算机程序,实现泵性能参数的计算和优化配泵.     

孤东管网优化运行技术

孤永东和孤罗东两条管道承担着孤岛、孤东和桩西的原油输送任务，按现行工况运行，各站节流较多，能源浪费较大。根据管道现有设备条件分析了运行现状，给出了孤永东管道和孤罗东管道的运行参数。在不改变现有设备条件和确保原油外输任务的前提下，制定了优化运行方案，即把两条管道作为一个输油系统，选择以两条管道的最低进站油温为最低允许输油温度，孤岛首站总的输油量合理匹配给两条管道，这样实现了孤永东管道全年压力越站，减     

大型成品油中转油库调度优化

中转油库作为成品油管网系统的重要节点,影响着整个系统的批次调度计划。为保证油库与管道协调运行,必须综合各方面因素来制定油库的调度计划。针对中转油库调度优化问题,基于研究时间内收发油计划、油库信息等数据,考虑油罐下载、外输、倒罐、检修等操作,以油罐切换费用和收发油蒸发损耗费用之和最小为目标函数,建立混合整数线性规划(MILP)模型,并以某真实油库为例,求解得到该油库各油罐的详细调度计划。计算结果表明:该模型准确性较高、实用性较好,可以为中转油库调度计划的制定提供指导。(图3,表4,参20)     

鄯兰原油管道月最优生产能耗预测

原油管道月最优生产能耗预测可以帮助管理者制定节能指标和挖掘管道的节能潜力。针对鄯兰原油管道输送油品种类多、分输点多、输送工艺复杂的特点,给出了一套月最优生产能耗的预测方法。该方法主要包含月输油流量分配和开泵、开炉方案优化。针对月输油流量分配,提出了平均流量分配和历史比例分配两种方法。在开泵、开炉方案优化中,分别采用动态规划法优化开泵方案和逆向搜索法优化开炉方案。基于输油流量分配模型和开泵、开炉方案优化模型,编制了鄯兰原油管道月最优生产能耗预测软件。利用该软件分别预测了鄯兰原油管道2012年1月和5月的生产能耗。结果显示：鄯兰原油管道尚存在一定的节能潜力,通过对比优化方案和实际运行方案,指出了进一步节能降耗的方向。（图4,表5,参14）     

库鄯管道输油主泵能耗分析

库尔勒泵站是为库鄯管提供输油压的唯一泵站,主泵耗电量占全线耗电量的７５％以上,针对主泵的不同运行工况,分析了其耗能情况。指出该站的输油单耗与输油主泵的转速及排量密切相关,在满足工艺参数及排量要求的情况下,主泵进行低转速运行较为经济。     

等温输油管道运行方案优化方法及其应用

根据能量平衡原理,以各站的升压值作为决策变量,以全线的总动力费用为目标函数,建立了等温输油管道优化运行的数学模型;采用动态规划方法,利用管道进出站压头的约束条件,确定了各站的供给能量,进而获得全线各站升压值的最佳组合,制定运行优化方案。以大庆-锦西原油管道为例,对运行方案最优工况的确定方法和过程进行说明,并获得了经济合理的运行参数,可为制定管道运行优化方案提供技术支持。     

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。     

管道顺序输送运行优化

分析了管道顺序输送水力状态及工况调节的特殊性,给出了表述油品“界面”处于管道各特殊点时全线能量平衡方程和各校核点动压的通用计算式。以寻求输量最大为目标,阐述了满足工艺约束的最大可行输量的搜索解算方法,给出了解算最优工况的流程图。     

成品油顺序输送交替过程中摩阻损失的计算

在管道输送成品油过程中,沿线压力的变化主要是由管道特性的变化和不同密度油品在管道中交替产生的,某时刻管道的流量将由各站间供能(启泵方案)、耗能(沿程阻力)以及高程决定。随着混油段的移动,管内流量必然会发生变化。结合实例,对不同油品在管道中交替时摩阻损失随时间的变化进行了计算和分析。     

成品油管道顺序输送优化与调节

在管道顺序输送成品油过程中，随着混油段的移动，管内输量必然会发生变化，某时刻管道的输量将由各站间供能（开泵方案），耗能（沿程阻力）以及高程决定，使用优化模型，研究了以寻求最大输量为目标的成品油管道运行优化问题，给出了计算实例，旨在获得运量多，混油少以及能耗低的经济效益，同时提高管输的安全性。