天然氣管網(wǎng)指定時(shí)段運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、隨著天然氣管網(wǎng)規(guī)模增大和輸量增長(zhǎng)，耗能設(shè)備不斷增加，能耗成本不斷上升，目前能耗成本占專業(yè)公司現(xiàn)金成本的比例已達(dá)45％。迫切需要集中優(yōu)勢(shì)力量，重點(diǎn)在管輸運(yùn)行環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。在為輸氣管道制定中長(zhǎng)期運(yùn)行方案或?yàn)槿蛰斄勘容^平穩(wěn)的輸氣管道制定日運(yùn)行方案時(shí)，通常采用穩(wěn)態(tài)優(yōu)化方法；但在輸氣管道日常運(yùn)行管理過程中，當(dāng)供氣壓力、溫度、流量改變、用氣量變化、切斷或接通緩沖用戶、啟/停壓縮機(jī)組、開/關(guān)閥門、管道發(fā)生事故性漏氣或斷裂時(shí)，輸氣管道系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入非穩(wěn)態(tài)工

2、況運(yùn)行，此時(shí)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化運(yùn)行的方法不能精確地描述輸氣管道系統(tǒng)內(nèi)天然氣的真實(shí)流動(dòng)過程，不足以為其提供充分、合理的運(yùn)行方案，此時(shí)應(yīng)采用指定時(shí)段運(yùn)行優(yōu)化運(yùn)行的方法指導(dǎo)輸氣管道系統(tǒng)的運(yùn)行管理。
　　針對(duì)以上問題，本文進(jìn)行了天然氣管網(wǎng)指定時(shí)段運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)研究，自主開發(fā)了天然氣管網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化軟件OptNGP。
　　首先，由于天然氣各類物性對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響，本文選取BWRS狀態(tài)方程對(duì)天然氣物性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算方法研究，結(jié)合天然氣管網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的特點(diǎn)，

3、選用了合適的天然氣管道流動(dòng)計(jì)算和壓縮機(jī)、壓縮機(jī)站能耗計(jì)算方法，并開發(fā)了OptNGP軟件物性計(jì)算模塊、管路計(jì)算模塊和壓縮機(jī)站計(jì)算模塊，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算與對(duì)比，對(duì)比結(jié)果合理?？捎糜诤罄m(xù)管網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化計(jì)算。
　　其次，本文建立輸氣干線穩(wěn)態(tài)運(yùn)行優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行求解，基于出站壓力離散步長(zhǎng)對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響，本文對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)分析，綜合考慮計(jì)算速度和精度，確定出應(yīng)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法求解輸氣管道運(yùn)行優(yōu)化問題時(shí)，建議離散步長(zhǎng)選取0.0

4、2～0.04MPa為宜。基于對(duì)離散步長(zhǎng)影響的研究提出了變步長(zhǎng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃法，此方法大大提高了計(jì)算速度。開發(fā)了OptNGP軟件天然氣管道穩(wěn)態(tài)運(yùn)行優(yōu)化模塊，使用TGNET軟件對(duì)優(yōu)化方案的合理性進(jìn)行驗(yàn)證，采用控制條件法進(jìn)行了最優(yōu)性驗(yàn)證，結(jié)果顯示OptNGP軟件適用于天然氣管線穩(wěn)態(tài)優(yōu)化計(jì)算，對(duì)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化有較高的實(shí)用價(jià)值。
　　最后，本文建立了天然氣管線指定時(shí)段優(yōu)化運(yùn)行模型，提出了基于“獨(dú)立時(shí)間層”的動(dòng)態(tài)規(guī)劃法，將多個(gè)時(shí)間層的動(dòng)態(tài)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)變成若