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。     

城市天然气管网运行的可靠性分析

结合城市天然气管网的特点，对其运行的可靠性进行了分析，提出了城市管网可靠性评价的内容，给出了管网的分段原则，针对城市天然气管网运行的可靠性，将整个管网的管理分为初期、中期和末期三个阶段，并利用概率论的方法重点讨论了初期和中期管网的可靠性，给出了初期管网失效的故障树，提出了城市天然气管网可靠性运行的保证措施。     

天然气管网系统输配气运行优化研究

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,采用复合形法对模型进行了求解,编制了计算软件,并应用于实际.     

多目标模糊关系优选决策的优化模型

基于模糊环境下具有监督因子的目标函数，提出了计算最优模糊关系识别决策矩阵和目标权重的优化模型，进一步完善了模糊关系优选理论模型；并应用于农业耕作方式的模糊优选，取得了满意的效果。     

天然气管道中间分输站运行方案的确定与优化

针对天然气长输管道沿线用户不同程度上存在的季节性用气量的差异,使分输站的供气方式及运行方案多有变化的问题,通过对下游用户用气规律进行了调查,确定孔板流量计的孔径规格,绘制现有支路及确定孔板在不同压力下的流量范围,分析选择出合适的供气方式,从而有效优化合理的管道运行方案.     

施工方案的多目标层次优选决策的研究

层次分析法应用于多目标评价决策，是一种十分有效的定性与定量分析有机结合的方法。本文应用层次分析法对多目标施工方案的决策进行了研究，通过建立判断矩阵，并进行一致性检验，进而得出最优方案。     

天然气管道的运行优化

从优化方式、优化途径、日标函数、约束条件、求解方法等方面对天然气管道运行优化的基本内容进行了论述.分析认为,对于干线管网,大多数情况下可以选择稳态优化;影响优化难度与复杂性的主要因素是压缩机的可行域约束、管网流程方程约束以及优化模型中出现的离散变量;动态规划是求解枝状管网的一种有效方法;领域类搜索算法虽然要求较低,但其实用性仍有待于进一步研究.     

天然气管网系统最优设防烈度决策

以天然气管网工程造价、未来遭遇地震时管道结构的损失期望及灾后管网服务功能失效损失之和最小为目标函数,结合工程投资限制、管网系统抗震可靠度的分配以及部分管道设防的特殊要求,建立了天然气管网系统最优设防烈度决策模型.利用布尔立方体矩阵(BCM)不交化算法,作为多源多汇网络系统抗震可靠度分析工具.将差分进化算法的繁殖策略与遗传算法的交叉、变异相结合形成了一种新的混合遗传算法,用于天然气管网系统最优设防烈度的优化求解.以某天然气管网为例,在管道遭遇烈度为7度地震的情况下,进行了最优设防烈度的决策,给出了相应的计算结果.     

多源单汇液态轻烃管网系统运行优化MINLP模型

目前中国油气田多源单汇液态轻烃管网系统主要采用间歇混合输送模式运行,将不同种类的液态轻烃从多个产烃站场混合输送至下游储备库,现场运行计划主要依靠人工经验制定,存在启停泵频繁、运行能耗较高、管网水力波动较大等问题。鉴于所建模型大多求解过程较复杂、计算结果经济性不高、启停泵次数较多,基于离散时间、定时步表达法,考虑各约束条件,以各产烃站场外输泵运行费用与外输切换操作成本总和最小为目标函数,建立了混合整数非线性规划(MINLP)模型,采用分段线性化方法处理非线性约束,并采用大规模数学规划求解器Gurobi进行求解。以中国某实际运行的多源单汇液态轻烃管网系统作为算例进行计算,求解耗时245.7 s,求解结果提高了管网运行的稳定性、安全性及经济性,符合现场操作工艺。(图7,表4,参28)     

能源互联网中的天然气管网作用及其运行模式探讨

随着技术进步以及环保意识的提高,能源互联网正逐渐形成,可再生能源将逐步成为能源主体,对天然气管网的发展提出新的要求。从天然气管网特性的角度,对其融入能源互联网的条件及作用进行了分析：(1)从目前国内外天然气需求形势出发,指出天然气在保障能源安全中的重要地位,并分析了能源互联网的基本架构以及此架构下天然气管网运行特性研究不足的现状;(2)从干线管网现状、城市燃气管网建设以及天然气体制改革方面,分析了中国天然气管网发展现状,并从气电调峰、掺氢输送以及能量储存3个方面阐述了天然气管网在能源互联网中能起到的重要作用;(3)从天然气能量计量、需求侧综合管理、储能与能量转换设施建设以及多能源综合调度4个方面,探讨了天然气管网融入能源互联网的运行模式。针对能源互联网中天然气管网发展面临的形势及其关键技术,给出建设及发展建议,以期更好地发挥天然气管网储能量大、传输损耗低、新能源接纳能力强等优势。（图7,参29）     

大型油气管网系统可靠性若干问题探讨

初步探讨了我国现阶段大型复杂油气管网开展系统可靠性管理的目的、意义、对象和方法,提出了一套针对管网前期规划、设计施工、运行管理等阶段实施系统可靠性管理的可行方法论。首先,通过弓I入压力、流量、温度3个变量来表述管网系统在一定范围内的“工作条件”和“功能状态”,提出了可拓展极限状态下的系统可靠性函数计算方法;其次,针对管网油气输送安全和保障市场平稳供应两方面,构建了可靠性函数分布式阶梯计算模型,该模型能够实现系统可靠性统一定量分析和评价。（参9）     

基于天然气处理厂气质指标的集输管网调度优化

在建立符合实际工况的多气源组分平衡计算模型的基础上,以处理厂原料气气质指标为目标函数,建立优化模型并求解,得到在满足管网运行约束及各处理厂原料气气质指标前提下的管网运行参数.实例应用表明,建立的集输管网优化调度模型既可体现各气源点气质的差异性,又能满足各天然气处理厂对原料气气质的不同要求,计算结果能够准确地反映管网中的气质状况,从而确保净化装置的平稳运行.将该模型应用于实际管网,可为其生产运行调度提供重要的参考依据.     

跨国长输天然气管道清管作业特点

清管作业是天然气长输管道投产前或运行中的一项重要作业,可保证管道的安全运行和输气效率。跨国天然气管道的清管作业不同于常规清管作业,其具有一定的复杂性和特殊性。介绍了中亚天然气管道在清管站设置、清管站工艺、清管器选型等方面与国内一般管道的不同之处,并以中亚天然气管道清管作业为例,对中亚天然气管道乌国段的清管工艺特点和清管经验以及跨国段管道清管作业的特点和关键要点进行了总结和解析,以期为后续跨国长输天然气管道的清管作业提供帮助。     

地形复杂气田多级星状集输管网拓扑优化

气田集输系统为多级网络结构,通常采用分级优化的方式进行设计,且在计算过程中忽略地形起伏,将障碍物区域简化为平面凸多边形,其计算结果与工程实际相差较大。为了优化设计方案,以管网总长度最短为目标函数,将不同级别站点间的隶属关系、处理量、空间位置限制作为约束条件,建立了多级星状集输管网整体优化模型。在模型中引入三维地形和障碍因素,包含大量离散变量和连续变量,且约束条件呈非线性。为提高全局寻优能力,采用蚁群算法和粒子群算法相结合的群智能技术求解,为复杂地形的管网拓扑优化提供了高效准确的方法。算例计算结果表明:地形起伏和障碍影响管道走向、站点位置、管网长度,对真实地表特征进行模拟,实现三维曲面上的最优避障路径规划,基于三维地形和障碍的集输管网长度增幅约20%。     

复杂天然气管网系统运行期可靠性评价体系

中国天然气管道行业正朝着规模化、网络化方向发展,整个管网系统运行期的输气保障能力受到广泛关注,对其完成输送任务的可靠性进行评价显得尤为重要。为了保障大型天然气管网系统安全、高效运行与管理,对管网系统可靠性指标、系统可靠度计算、单元可靠度计算、可靠性数据及可靠性管理开展了研究。提出了包括可靠性类、维修性类以及健壮性类的3层系统可靠性评价指标体系,建立了基于管道工艺仿真的物理管网系统可靠度分布式阶梯计算模型,能够实现管网/管道/站场系统可靠度的简化、快速计算。将该计算模型在某压气站进行案例试算,按照站场系统→典型结构→基本回路→设备单元的顺序,将管网拓扑结构由上至下拆分为不同层级的可靠性框图,再利用单体设备可靠度由下至上依次计算各层级可靠度,获得该压气站在不同压缩机启停方案下的可靠度。该研究成果为今后持续开展大型天然气管网系统可靠性评价及管理奠定了基础。     

天然气管网管存调控技术

为了保障天然气管网的安全平稳运行,对天然气管网管存的调控技术进行研究。结合目前天然气管网的生产运行经验,阐述了管存的分类、控制原则及控制标准,从春秋季销售、冬夏季保供、气量分配及预测事故管道生存时间4个方面对管存的调控技术进行详细分析。结果表明:针对春秋季销售周不均匀性的特点,应主动控制管存均匀变化;为保供冬夏季用气,应将管存提升至应急高管存或最高管存;利用管存的控制区域,可以对天然气管网气量进行合理分配;根据天然气管道的低管存限值,能够预测事故管道的生存时间。(图4,参23)     

大型天然气管道仿真软件RealPipe-Gas研发

讨论了天然气管道仿真软件RealPipe-Gas的关键技术和实现方法。其仿真引擎能够对任意拓扑结构的天然气管网进行有效表征,对所形成的非线性方程组线性化后分别在时间与空间上进行离散,形成大型稀疏系数矩阵。采用高效求解器进行模型求解,并针对热力系统和水力系统采取"蛙跳"的求解策略,有效解决了仿真引擎的计算效率与计算稳定性问题。对业已发布的RealPipe-Gas1.0与国际先进软件SPS的仿真计算结果进行对比分析,结果表明:其计算精度、计算效率与软件稳定性均达到国际同类商业软件的先进水平,为油气管道系列仿真软件产品的国产化奠定了基础。     

长输天然气管道在线清管作业运行速度控制

在长输天然气管道在线清管作业过程中,存在介质流速较高,清管器磨损量大及跟踪监控困难等问题,如果球速控制不当,将导致清管器卡堵或造成收球端设备损坏。结合山东省天然气管道有限责任公司济淄线输气管道在线清管作业实际情况,根据速度模型计算分析,适时掌控清管器的运行状况,及时调整工艺设备参数,有效控制了清管器的运行速度。采用“二次收球”的作业方法,运用牛顿第二定律及能量守恒定律两种方法的计算结果,调节清管器进入收球筒的运行速度,达到安全完成收球作业的目的。建议进一步加强对瞬时气量变化规律的研究,以更加精确地控制清管器的运行速度。（表2,图5,参8）     

树枝状输气管网可靠性评估

基于天然气管网可靠度的概念,将图论中的最大流可靠度和基于阈级的单元重要度引入树枝状输气管网系统可靠性的分析,得到了求解输气管网系统可靠性指标——可靠度的数学模型,并将之用于对输气管网系统进行可靠性评估。结合苏里格气田苏10井区集输管网实例,阐述了该方法的具体应用步骤。分析了影响管网系统可靠度的主要因素,指出：管网系统可靠度计算正确与否严重依赖于组成系统各单元可靠度数据的准确性;管网的拓扑结构和管段单元重要度对管网系统可靠度的影响较大,愈是靠近汇点的管段,其单元重要度愈高;基于阈级的单元重要度对管网系统可靠度的反映并不完美,尚须引入其他可靠性指标;在选择气田集输管网方案时,必须综合考虑工艺可行、经济节约和方案可靠等多方面因素。     

城市燃气管网的完整性管理

不同地区城市燃气管道的建设和运营管理水平存在很大差距,在保障燃气管网安全运行方面存在诸多问题,亟需针对燃气输配管网开展完整性管理。简述了国内外燃气管道失效事故和主要诱因,梳理了相关标准和规范。提出了燃气管网完整性管理理念:综合考虑影响管网完整性的所有因素,采取一体化管理模式,达到经济合理地保证管网安全有效运行的目的。建立了燃气管网完整性管理体系框架,包括管理体系和技术体系两个层面,贯穿应用于组织完整性、数据完整性和管理过程完整性之中,并保持一定的灵活性。完整性管理技术是实施燃气管网完整性管理的核心,通过有机结合形成了6步循环管理流程,持续完善各种完整性管理技术,可以提升燃气管网的本质安全和运营效益。