樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统北大核心

樊北煤层气因其低压、高密、大起伏、小流量的特征,使得其集输管网系统结构复杂、压力敏感、流动参数变化细微,工艺分析和调度管理工作困难。以PNS(Pipeline Network Simulation)管网仿真软件为核心,结合樊北煤层气集输管网三维地理信息系统、SCADA系统及实时数据库,描述了樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统的构架,阐述了动态仿真模型、模型自适应及在线仿真的实现过程,讨论了动态仿真与GIS地理信息系统交互式作用及自动建模和动态查询展示的方法和过程,实现了动态仿真调度系统在线分析和跟踪煤层气管网系统的流动,量化集输管网系统运行状态并分析评价指标,直观搜索、查询及展示系统中各个部分的运行参数,为大型、复杂煤层气地面集输管网系统的调度管理提供及时、准确的分析手段和决策依据,协助调度方案的决策和实施。将系统应用于樊9集气站煤层气集输管网,得到整个管网系统的流动状况,可为调度管理决策提供及时、准确的量化数据。     

樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统

樊北煤层气因其低压、高密、大起伏、小流量的特征,使得其集输管网系统结构复杂、压力敏感、流动参数变化细微,工艺分析和调度管理工作困难。以PNS(Pipeline Network Simulation)管网仿真软件为核心,结合樊北煤层气集输管网三维地理信息系统、SCADA系统及实时数据库,描述了樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统的构架,阐述了动态仿真模型、模型自适应及在线仿真的实现过程,讨论了动态仿真与GIS地理信息系统交互式作用及自动建模和动态查询展示的方法和过程,实现了动态仿真调度系统在线分析和跟踪煤层气管网系统的流动,量化集输管网系统运行状态并分析评价指标,直观搜索、查询及展示系统中各个部分的运行参数,为大型、复杂煤层气地面集输管网系统的调度管理提供及时、准确的分析手段和决策依据,协助调度方案的决策和实施。将系统应用于樊9集气站煤层气集输管网,得到整个管网系统的流动状况,可为调度管理决策提供及时、准确的量化数据。     

大型天然气管网系统在线仿真方法及软件开发

天然气管网系统仿真技术是管网系统设计方案论证、管输计划制定、运行方案优化、应急保障决策的核心技术。基于质量守恒、动量守恒、能量守恒原理及非管元件特性方程，建立了适用于任意结构形式的管网系统仿真模型；形成了基于管道数学模型泛函分析、大型稀疏矩阵压缩存储条件下的快速LU分解等方法的管网系统仿真模型求解算法。采用B/S软件架构、大数据高速缓存技术、大数据抽取实时可视化技术，开发了包括数据通讯模块、数据库存储模块、数据滤波模块、在线仿真模块、结果推送模块的大型天然气管网系统在线仿真软件，将其分别应用于总长6 100 km、45座压缩机站和总长31 000 km、117座压缩机站的大型管网系统，软件适用规模、计算精度与速度均达到国际同类商业软件水平。（图9，参25）     

注水管网水力仿真软件的开发

基于图论法相关理论,通过研究注水管网水力仿真算法,将图形建模和管网模型节点矩阵紧密结合在一起,实现自动化构建数学表达式功能,减轻处理数据的工作量,提高仿真效率。通过实例分析,与现场数据进行对比,验证了软件的可靠性,同时证明软件操作的实用性,大幅提高了注水管网水力计算的自动化水平。     

大数据背景下天然气管网数据挖掘与应用

大数据时代的来临带来了工业的大变革。为了提高工业生产效率、安全性和自动化水平,需要通过对工业大数据的充分挖掘利用,从海量数据中发现隐藏的规律,从而提高工业领域的信息管理水平,为智能监测、运行及维护提供技术支持。以大数据为背景,通过实例分析了数据挖掘技术在天然气管网负荷预测、安全预警、调度优化及性能监视中的应用方案及应用效果,进而从多源数据融合、综合信息平台建设、全生命周期管理等方面探讨了数据挖掘及相关技术的发展方向,展望了天然气管网数据挖掘广阔的应用前景。     

沁水煤层气集输管网三维地理信息系统的设计

煤层气集输管网复杂,包含了大量数据和多种学科领域的交叉。针对煤层气集输管网地域广、地形复杂、系统要素多、管理难度大的特点,以沁水煤层气集输管网为研究对象,将三维GIS技术与集输管网相关情况相结合,建立具有编辑、查询、分析、可视化等功能的集输管网地理信息系统数据库。通过三维GIS与仿真模拟软件相对接,实现了煤层气集输系统的模拟与优化,为煤层气集输管网的规划设计、操作控制及调度管理提供指导意见。     

中俄东线智能化工艺运行基础与实现的思考

随着数字化、智能化等技术的发展,油气管道运行管理模式将发生根本性转变,形成以智能管道、智慧管网为核心的发展理念。从管道运行工艺角度对中国智能管道建设的基础及实现条件进行了分析:①从智能管道的定义、国内外智能管道的发展现状以及油气管道智能运行的物联网基础与技术准备3个方面论述了智能管道建设的基础及所需实现的功能,指出智能管道在油气生产过程中的应用性是智能管道建设的核心问题;②探讨了天然气管网数据、建模及计算复杂性的根源,明确了智能管道、智慧管网的建设思路;③以中俄东线天然气管道为例,阐述了中俄东线智能运行的目标、基础以及工艺运行智能化组成的设想,其中工艺运行智能化组成包括管道工艺仿真系统建设、基于管道数据的数字孪生体构建以及综合运行调度和可靠性评价。最后,针对智能管道技术发展与应用面临的形势与挑战,给出几点认识及建议。     

成品油管网调度优化研究进展

我国针对多批次顺序输送成品油管网调度优化研究刚刚起步,与我国成品油管网建设的飞速发展不相匹配。国外针对这方面的研究工作开展较早,并取得了一定成果,值得我国借鉴。基于此,从调度模型时间表达方式及模型求解表达方法两种分类方法出发,基于相关领域技术文献,对目前管网调度的研究成果进行评述。剖析了管网调度模型中的各个子问题,总结了针对各个子问题的求解方法,并在最后梳理了未来成品油管网调度问题的研究方向。     

基于模糊理论的城市管网配水系统Simulink仿真研究

为实现城市供水系统的优化调度,提高城市管网工况各个时刻主要参数的精确度,基于模糊理论对城市管网配水系统进行了Simulink仿真的研究和应用。该仿真技术以Sugeno模糊模型为理论基础,利用Simulink仿真方法分别建立水量及管网工况的输入隶属度函数、模糊规则和输出隶属度函数的子模块,然后对各子模块进行连接和计算,最后通过示波器输出仿真结果。仿真结果表明,基于模糊理论城市管网配水系统的Simulink仿真模型具有仿真精度高、参数易调、可持续开发、结果可视化等优点,为城市供水调度工况的研究提供了参考。     

天然气管网管段阻抗系数优化反演研究

天然气管网在运行中,由于管道腐蚀、局部堵塞等原因,使管网的实际工艺参数与原始设计参数之间存在差别,增大了管网仿真和优化计算的误差.采用正反分析法建立了天然气管网管段阻抗系数优化反演的数学模型.该数学模型具有非线性、多峰值的特点,采用小生境遗传算法进行求解.实例计算表明,通过优化反演修正管网工艺参数,能大大提高管网仿真结果的精确性,使管网的优化调度和运行管理更加科学和合理.     

关于智能化电力调度数据专网建设方案思考

电力系统"三集五大"的改革不断深化,智能电网技术的发展速度也是越来越快,电网调度自动化系统受到越来越多的重视,特别是其安全、经济、快速的优势,被人们所称道,但与此同时,电力系统的不断发展,也对智能电网系统调度大电网的能力提出了挑战。本文从探究电力调度自动化的趋势出发,分析了目前地市电网调度自动化网络之中存在的一些问题,并结合电力调度数据专网的建设标准,给出几点优化建议,希望能够对地市电力调度专网的建设有所帮助。     

长输管道在线仿真系统的应用与展望

基于长输管道在线仿真软件的发展历史和工业应用情况,指出目前其在国内工程应用中存在的问题:仿真软件未能与管道运营需求充分结合,用户对软件的功能和维护缺乏深层次了解,对软件的实用性缺乏有效的分析评价。长输管道在线仿真系统的核心是利用有限的状态测量值估计管道的真实状态,提高系统的控制品质;本质目的在于采用各种先进可靠的技术控制管道的运行过程,真正实现管道输送过程控制自动化。结合长输管道管理的总体目标和运营特点,提出长输管道在线仿真系统的主要研究内容是:数据滤波器研究、状态估计研究和优化控制器研究。     

从旁接油罐到管网联运再到智能调控——中国输油管道工艺技术50年发展回顾与展望

在"八三"管道工程建设50周年之际,回顾了中国石油管道工艺技术50年发展历程,梳理了输油管道密闭运行及水击控制保护技术、易凝高黏原油输送技术、成品油顺序输送与优化运行技术、大落差管道设计及投产运行技术、输油管道运行仿真技术的科学研究与工程应用成果,总结了下一步发展目标。展望了输油管道智能化发展愿景,提出相关建议:确定国家管网系统建设统一数据平台的模式;形成适用于油气管道的专业工业化软件;研究基于海量数据+AI算法的智能决策系统;建立输油管道系统数字体、意识体的构建原则、目标及应用评价方法;建立国家管道和设备失效数据库及发布平台;研制自主可控的基于数据和机理模型的大型输油管网在线和离线分析预测软件;研究国内外SCADA系统软件协调运行及国产软件大规模应用技术;研究精细管理下大型油气管网节能增效技术。以上建议期望为智慧互联大管网的构建提供参考。(图2,参33)     

顺北油气田集输管网气液混输特性模拟

顺北油气田集输管网集输半径大、气油比高、地形起伏大、流态复杂,时常引起管道低洼处积液量大、段塞流等多种复杂工艺问题。为此,建立气液混输管网水力仿真计算模型,并利用顺北油气田现场数据对模型进行修正,进而开发油气混输管网仿真计算程序,对顺北1区集输管网气液混输特性进行仿真及参数预测。结果表明：建立的水力计算模型仿真结果与实测数据的误差基本在±6%以内,满足运行需求;管网各管道的持液率均较低,流型以分层流和环状流为主;针对管网中压降与温降较大、管输效率较低、积液量较大的管道分别提出了优化及保护建议。研究成果可为气液混输管网设计及安全运行提供技术依据。（图3,表7,参30）     

自动化物流系统AGVS的定性仿真建模及算法

AGVS的优化调度问题是自动化物流系统中的一个重要问题,用定性仿真对AGVS建模,并介绍了算法—基于QSIM的Q3算法,软件实现采用C++调用Matlab中的第三代定性仿真器Qua.Si.III,最后,通过与定量仿真的数据对比,证明确实提高了生产的自动化程度和效率。     

油气管网仿真技术在智能管网建设中的应用及展望

智能管网建设需要准确描述管网特性和行为，随着智能管网的快速发展和应用，仿真技术成为智能管网建设中不可或缺的一部分。梳理了国内外油气管网仿真技术在理论研究、工程应用及仿真软件研发方面的发展现状，明确了智能管网建设对油气管网仿真技术和仿真平台的需求，从规划与设计、投产、运行维护等不同阶段，阐述了油气管网仿真技术在智能管网建设中的应用场景，并从通用性、高效性、智能化等方面对油气管网仿真技术的发展进行了展望，以期更好地发挥油气管网仿真技术在智能管网建设中的作用。（图2，参42）     

基于GIS技术的油田集输管网数字化管理

在集输管网的复杂系统中,包含了大量数据和多种学科领域的交叉。为了对这些数据进行更好的管理和利用,并在此基础上进行专业操作,针对油田集输管网要素多、地域广、难管理的特点,基于先进的三维可视化技术,即Skyline技术,运用大型数据管理平台—Oracle数据库和C++等编程语言技术对油田集输管网的数字化管理进行了研究。将GIS技术与集输管网相关的专业知识相结合,详细介绍了集输管网地理信息系统数据库的建设以及编辑、查询、分析、可视化等数字化管理功能的实现过程。以陕北某油田集输管网为例,对基于Skyline技术的油田集输管网数字化管理系统的部分成果进行了展示。     

基于宏观模型的西安市给水管网研究

根据西安市给水管网压力监测点的实际运行数据,综合利用变量相关系数和变量标准差等信息,选择测压点。结合西安市给水管网现状,通过统计回归方法得出符合该市给水管网工况的宏观模型,并用实际运行数据进行了验证。结果表明,该模型基本反映了该市给水管网的供水量与水压关系,为优化调度各水厂的供水量创造了条件。     

智慧管网建设进展及存在问题

随着中国油气管道骨干管网初具规模,运维体系日趋完善以及大数据、人工智能、物联网技术的应用,智慧管网的建设成为可能。以中国石油天然气集团有限公司智慧管网的建设为例,基于智慧管网现有设计方案,梳理了现阶段智慧管网在科技、信息、物联网方面各个系统的建设进展,介绍了中俄东线和中缅油气管道试点工程的最新成果,提出了智慧管网建设仍需解决的问题。通过明确智慧管网建设的原则及目标,实践探索出一条智慧管网建设的有效途径,最终实现“数据全面统一、感知交互可视、系统融合互连、供应精准匹配、运行智能高效、预测预警可控”的管道智能化运行目标。     

国产化液体管道云仿真软件CloudLPS的研发

为了摆脱液体管道仿真长期依赖国外商业仿真软件的现状，基于B/S云架构，以准确快速、界面简洁、交互方便等研发理念，开发了具备完整自主知识产权的国产云仿真软件平台CloudLPS(Cloud-Based Liquid Pipeline Simulator)。在模型与算法方面，除了常规的流动传热模型之外，CloudLPS还引入非牛顿流体模型、跨维度热力模型等先进数理模型，使软件具备易凝高黏原油管道水热力仿真能力，此外还引入自适应网格、动网格、分而治之、异构并行等高效仿真方法，实现大型复杂管网系统快速计算；在功能方面，主要针对原油及成品油管网，向用户提供管网系统稳态及非稳态仿真、逻辑控制、水击分析、批次跟踪、停输再启动、能耗优化等多种业务及复合业务功能支持，并且提供友好的可视化建模和结果数据展示及分析环境。CloudLPS可作为基础软件工具，在管网系统规划设计、运行调度、风险决策等业务场景下发挥支撑性作用，对于保障我国液体管道的安全经济运行具有重要意义。（图16，表1，参35）