天然气管网系统动态模拟与优化输配研究进展

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天然气输配管网优化调度与管理综述

Ｋｅｗｏｄｓｎａｕａａｓｈｅｕｉｇｍａｇｍｅｏｔｍａｌｏｉｈｉｐｅｃｉｎｙｒｔｒｌｇｓｃｄｌｎｎａｅｎｔｐｉｌａｇｒｔｍｃｒｄｉｔｏ
１引言
随着天然气资源的大力开发和广泛利用．天然
关键词天然气
调度
管理
优化算法
预测
ＴｖｅａｏｔＯｐｉｌｃｅｕｉｇａｄＭａｇｎａｓｓｉｎａｄｈｅＲｅｉｗｂｕｔｍａｌＳｈｄｌｎｎｎａｉｇＴｒｎｍｉｓｏｎｙ
ＤｉｔｉｕｉｎｆｒＮａｕａｓＰｐｌｅＮｅｗｏｋｓｒｂｔｏｔｒｌＧａｉｅｉｔｒｏｎ
ｐｎｅｎｏｅａｉｎＩｉｖｌｅｎｉｅｅｔｓｂｐｏｌｍｓｗｉｈｉｃｕｅｍｅｈｎｓｏｘｎｈａｒｃ、ｈｅ— ａｉｓｉｐｒｔ．ｔｎｏｖｓｍａｙｄｆｒｎｕ — ｒｂｅ，ｈｃｎｌｄｃａｉｍｆｆｉｇｔｅｇｓｐｅｔｅｎｔｏｆｉｉ
测、网稳态分析方法、网优化调度数学模型的求解以及基于ＳＡＡ系统的管网的信息化管理等。本文建立了天管管ＣＤ
然气输配管网的优化调度模型．涉及的以上子问题一一进行了分析阐述，提出了问题的求解方法。对并
２Байду номын сангаас天然气输配管网的优化调度模型

燃气输配管网系统优化设计

燃气输配管网系统优化设计【摘要】近年来燃气行业取得了突飞猛进的发展，为了进一步节省燃气输配管网系统的规划设计成本费用，提高规划设计的经济效益，以及实现对燃气输配管网的设计优化，专门开发了一款集计算、分析和绘图功能的专业计算机辅助设计系统软件GCAD，用于对燃气输配管网规划设计中存在的问题进行数学模型的建立和求解。

在GCAD软件的开发过程中，将开发重点放在了燃气输配管网新建、改建和目前现有管网的校准，以促进燃气管网的优化设计和行业的健康发展。

【关键词】燃气输配管网系统；优化设计随着经济发展速度的加快，燃气输配已经成为保障居民生活水平的一大关键因素。

为了满足社会发展的需要，目前燃气管网也在朝着大型化、复杂化的网络系统方向发展。

因此，对燃气管网进行系统化的优化设计具有十分重要的意义。

只有不断的对燃气输配管网进行优化设计，才能提高燃气的输配效益，保障燃气的充分利用，促进国家经济建设的不断健康快速发展。

1 燃气输配管网的现状概述目前，随着城市化步伐的加快，天然气作为保障居民生活水平最为基础的能源物资，越来越受到广泛的关注。

燃气管网建设是一项前期投资数额大，投资回报周期长的建设项目，为此，国家也在大力推进燃气输配管网的优化设计，以实现利用最少的投入，实现最大的经济效益。

因为燃气管网系统具有很大的可塑性，所以通过燃气输配管网的优化设计，对储配站、调压站的数量和分布进行合理的调配，在满足各节点压力要求，保证燃气流量的基础上，通过软件进行燃气输配管网管道的直径尺寸、管网金属消耗量和投资进行估算，以实现减少不必要的重复建设，减少投资额度，实现最大经济效益。

随着计算机技术的不断发展，利用计算机软件对燃气输配管网进行优化，可以解决以往人工很多无法求解的大型复杂计算问题，从而提高了燃气输配管网的设计质量和输配效率。

输配管网和调压结构是构成燃气输配管网的两大主要组成部分，输配管网又分为高中压管网和低压管网[1]。

在燃气管网铺设方案确定后，燃气管网始末端的压力和燃气流量是决定高中压管网直径尺寸的关键因素。

天然气集输管网的优化设计研究

天然气集输管网的优化设计研究摘要作为一种珍惜资源，天然气可以为城市及工业提供高品质的燃料及原料。

而长输管道天然气技术管网系统可以为用户输送所需能源。

通常情况下，长输天然气集输管网系统的距离跨度较大，其周围环境相对比较复杂，且因为建设及管理等因素的影响，导致集输管网系统在运行过程中存在诸多的安全隐患，这些隐患对于人们的生命财产安全都会产生一定的威胁。

因此，降低集输管网系统运行中的风险，是长输集输管网优化设计所要考虑的主要问题。

本篇文章从集输管网系统布局优化、设计优化及运行优化三大方面分析了长输天然气集输管网优化的具体内容，以供参考。

关键词长输管道；天然气；集输管网；优化设计1 我国天然气管道发展现状“新疆克拉玛依—独山子”原油管道，是中国首条油气长输管道。

经过管道技术与建设工艺的迅猛发展，境内油气长输管道总里程逐年增大，包括原油、成品油、天然气等长输管道。

天然气“十三五”规划提出，2020年中国干线管道总里程将达到10.4万公里，在2018年底，我国天然气长输管道总里程近7.6万千米。

海气登陆与北气南下等全国油气管线网络逐渐完善，油气供应格局覆盖全国且纵贯南北。

我国长输天然气管道建设，正处于摸索性前进阶段，“陕京一线”是我国首条真正意义上的长输天然气管道。

随后西气东输管道工程投产建成，我国正以平均每年新增4000公里管道里程的速度，以天然气产量年均增长12%的步伐，向新时代天然气工业格局迈进。

尤其是近十年，天然气长输管道总里程快速发展，天然气管道主干线初步形成，包括中贵线、中缅线、西气东输、川气东送等。

2 天然气管道发展趋势2.1 设施改造力度加大在北方地区清洁取暖、冬季天然气保供等工程与会议精神的影响下，中石化与中石油等主要油气企业，加大了基础设施改造力度，各企业所属管道的独立问题逐渐得到解决，使得干线管道互联互通成为了可能，应急保供能力随之提高，如西二线广州末站、管网鳌头分输站的互联。

2018年，鄂—安—沧天然气管道、蒙西煤制气管道等设施互联互通项目建设步伐加速，国内天然气串换与应急调峰等能力随之加强。

基于TGNET软件的天然气管网动静态模拟分析

基于TGNET软件的天然气管网动静态模拟分析基于TGNET软件的天然气管网动静态模拟分析摘要：天然气管网是能源行业中重要的交通基础设施之一，对于天然气输送和分配起着重要作用。

本文利用TGNET软件，对天然气管网进行了动静态模拟分析。

通过分析模拟结果，我们可以了解管网的工作状态及对其进行优化改进的方向。

1. 引言天然气是一种清洁、高效、多功能的能源资源，广泛应用于工业、民用等领域。

为了有效输送和分配天然气，需要建立起完善的管网系统。

而天然气管网的运行状态及优化改进则需要通过模拟分析来实现。

2. TGNET软件简介TGNET软件是一种专业的天然气管网模拟分析工具，具有全面的功能和高度的灵活性。

它可以对管网进行动态和静态模拟，包括流体物理特性的模拟、压力和温度的分析等。

通过输入管道信息、起始和终点等参数，可以得到管网在不同条件下的运行状态。

3. 动静态模拟分析方法首先，通过TGNET软件建立管网模型，输入相关的管道参数、阀门信息等。

然后，设定起始点和终点，设置输送要求。

接着，通过对模型进行时间步长的设定，进行动静态模拟。

在动态模拟中，可以观察管网运行过程中的压力、温度变化等。

4. 模拟结果与分析通过对天然气管网进行动静态模拟，我们可以得到管网的运行状态以及可能存在的问题。

比如，模拟结果显示在某一区域的压力过高，可能导致泄漏风险。

此时可以通过增加阀门、降低流量等方式进行优化改进。

另外，模拟结果还可以用于预测管网在不同条件下的工作状态，为管网的设计和维护提供参考，减少风险。

5. 应用案例本文以某天然气管网为例进行了应用案例研究。

通过对该管网进行动静态模拟分析，得到了管网运行过程中的压力、温度变化等信息。

通过分析模拟结果，我们发现在某一段管道中存在压力异常的问题。

通过对阀门进行适当调整，压力问题得到了解决。

这个案例表明TGNET软件在管网优化中的作用。

6. 结论本文利用TGNET软件对天然气管网进行了动静态模拟分析，通过分析模拟结果，我们可以了解管网的工作状态及对其进行优化改进的方向。

大型天然气管网动态仿真研究与实现

软件产品的国产化，为今后实现油气管道仿真与优化系列软件产品国产化奠定了基础。
基金项目：国石油天然气集团公司科研项目（０Ｅ－１６）中０９－００－收稿日期：０２０ — ０２１ — ２１
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３４．— ５ — — —
２ｅｏｈｎｉｌｅＲＤＣｎｅ，ｅｅＬｎｆｎ６００ｈｎ）．ＰｔＣｉａＰｐｉ＆ｅｔＨｂｉａｇａｇ０５０，Ｃｉａｒｅｎｒ
ＡＢＳＡＣＴ：ｏｓｌｅｔｅｐｏｌｍｆｄｎｍｉｉｌｔｎｏａｇ —ｓａｅｇｓｐｐｅｗｒＴＲＴｏｖｈｒｂｅｏｙａｃｓｍｕａｉｎｌｒｅｃｌａｉｅｎｔｏｋ，ｓｒｓｒｓａｃｅｅｅｏｅｉｅｅｈｓｗｒｅｒｃｍｐｅｅｏｌｔｄ：ｌｇｃｌｒｐｅｅｔｔｏｆｇｓｐｐｅｗｒｏｉａｅｒｓｎａｉｎｏａｉｅｎｔｏｋ，ｎｍｅｉａｄｌｏｙａｃｓｌｔｎａｄｌｇｃｃｎｒｌｏｕｒｃｌｍｏｅｆｄｎｍｉｉａｉｎｏｉｏｔｆｍｕｏｏｓｍｕａｉｎｏｅａｉｎｉｌｔｐｒｔ．Ｔｅｓｌｉｇｓａｅｙｓｃｓ “ ｉｅｉａｉｎｐｅｒｃｓ ”． “Ｌａｆｏｔｏ ’ ａｄ “Ｕｗｉｄｏｏｈｏｖｎｔｔｇｕｈａｒｌａｚｔｒｐｏｅｓｎｒｏｅｐｒｇｍｅｈｄ ’ ｎｐｎｓｈｍｅｗｅｅａｐｉｄ，ａｄｂｈｓｔｏｏｏｉｓｈｎｔａｙｐｏｌｍｓａｄｃｍｐｔｇｅｆｉｎｙＯｌｏｌａｅｃｅ ” ｒｐｌｅｎｙｔｅｅｍｅｈｄｌｇｅ，ｔｅｕｓｄｒｂｅｎｏｕｉｆｃｅｃｉｃｍｐｉｔｄｅｎｉｃｈｄａｌｏｄｔｎｒｅｎｏｖｄｅｆｃｉｅｙｙｒｕｉｃｎｉｏｓｗｅｅｂｉｇｓｌｅｆｔｌ．Ｔｅａｃｉｃｆｇｓｐｐｅｗｏｋｓｌｔｎｓｆａｅｗｓｐｏｉ－ｃｉｅｖｈｈｔｔｏａｉｅｎｔｒｉａｉｏｔｒａｒｖｄｒｅｍｕｏｗｅ．Ｌｒｅｓａｅｇｓｐｐｅｗｏｋｓｌｔｎｓｆｒａｄ“ ａｉｅＧａ ’ ｗａｅｉｎｄａｄｉｌｍｅｔｄｂｓｄｄａｇ－ｃａｉｅｎｔｒｉａｉｏｔｅｎｍｅＲｅｌｐ－ｓ’ ｓｄｓｇｅｎｌｍｕｏｗａＰｍｐｅｎｅａｅｏｈｓｏｋ，ｗｉｈｃｎｂｐｌｄｔｉｌｔａｉｅｎｔｏｋｏｌｔｐｌｇｃｌｔｃｕｅｈｏａｉａｉｎｏａｎｔｅｅｗｒｓｈｃａｅａｐｉｏｓｅｍｕａｅｇｓｐｐｅｗｒｆｌｏｏｏｉａｒｔｒ．Ｔｅｌｃｚｔｆｓａｓｕｌｏｇｐｐｌｎｉｌｔｎｓｆａｅｗｓｃｍｐｅｅ．Ｔｅｃｍｐｔｔｎｃｕａｙ，ｈｇｏｕａｉｎｌｅｆｉｎｙａｄｕａｉｔｉｅｉｅｓｍｕａｉｏｔｒａｏｌｔｄｏｗｈｏｕａｉａａｃｒｃｏｌｉｈｃｍｐｔｔａｆｃｅｃｓｂｌｙｏｉｎｉ

天然气输配管网调度优化与管理

天然气输配管网调度优化与管理摘要：在现代天然气管网规划过程中，要强化对其整体调度的控制，以确保其运行的有效性与品质。

本文从天然气申报和结算进行分析，通过对天然气输配管网的优化思路等方面进行了深入的论述，希望能对相关人员有所帮助。

关键词：天然气；输配管网；调度引言：天然气输配管网是天然气开发的基础结构，是一个完全封闭、复杂的运行体系。

天然气管道铺设是油田地面施工中的一项关键技术，随着管网规模的不断增大，要对其进行精确、直接地管理，需要对其进行优化设计和研究。

本文着重论述了天然气输配管网的优化发展方向，并结合发展趋势，对管网布局、结构、管理等问题进行了优化，以使管网的运行更加贴近现实，进而推动管网的发展。

1.天然气输配管网概述目前，国内普遍采用的输配管网主要包括放射状、枝状和环形等多种集输方式。

在这样的情况下，各种机组中都必须要有一个集气站，所有的气井都会被集中在一个集气站里面，然后通过集气管道和主干道的作用，进入到集气站。

分支网络是指在气田中计划的一条主要干线，通过其它支线进入天然气枢纽。

环形网指的是将天然气管道按照环状布局，并在连接管道时满足通风要求，将管道从环网的适当位置引出来，最后送至天然气站。

天然气输配管网是由弧线和节点组成的，其拓扑状态是决定节点之间的联系和功能实现的关键。

最优拓扑结构问题是一个与网络有密切联系的问题，它的核心是在网络中找到一个具体的子网，然后不断地对其进行优化，以使它的权值最大化。

可见，在天然气输配管网中，最优的着力点涉及到了经济和技术方面的问题。

其中最优的经济环节应当是利润最大化、成本最低等，同时，为了达到技术的最佳化，也要达到最大的可靠性和效率。

2.天然气的申报和结算2.1天然气申报为了确保天然气的规划、结算以及后续的调度管制工作的流程化，必须明确目前的控制程序，加强总体的质量控制，确保用户的使用的稳定性和安全性。

比如，在开发一家燃气公司时，必须根据合同的规定，在试车开始的前一天和合同期满的前一天，向公众发布一份详细的公告。

天然气管网系统动态模拟与优化输配研究进展

一
限差分法在处理时涧步长上具有更好的灵活性。
由于计算机技术的不断发展和数值解法的不断完善，也为提出更加准确的数学模型提供了必要条件。目前，国内外已普遍采用下列数学模型或其变形形式：连续性方程
害善＝＋ｃｏ
运动方程
＋
喜－ｘ￡赢壶 — 生ｄ＋驴一２ｉ，
维普资讯
天然气管网系统
动态模拟与优化输配研究进展
李健中石化管道储运分，厶＼司黄岛油库
目前．天然气管系缆的规模越来越大，其构造与设施也越来越复杂。这样就他调度管理趋干复杂。经验调鹰的管理方盛也已经不能适应发展的需要．因而实现管理现代化、决策科学化的要求电就越来越成为一个迫切需要解决的课题。管网优化输配是调度管理的一个重要内容对其进行研究具有霞要意殳。现对研究现状进行综述。式中Ｍ一气体的质量流量；Ｐ气体的压力。０气体的密度Ｔ一气体的温度ｆ一摩咀系数｝Ｄ管道内径－Ａ管道流通面积；Ｒ通用气体常数－Ｚ气体压缩系数；１．动态模拟进展０管道与水平线间的倾向天然气管嘲系统动态模拟酊＿主要乜１究ｘ管长变量括两个古面的内容：建立描述灭然气在ｔ时间变量。管道中流动的数学摸型，求解陔数学模其中．第一粪模型将气体｝见为理想型的方法… 下面对天然气管嗣系统动态气体．搏且忽略了能量方程，由此获得模拟的数学摸型、求解方法综述如ｌｉ。的计算结果相当蛆糙，它完垒不适用干，－１０２年意大利学者阿列维（．９ｋ高压输气管道第二粪模型将气体视为Ａｌｉｖ）以严密的数学方珐建立了不稳实际气体但也忽略了能量方程，没有ｌｅｉ定流动的基本微分方程，奠定ｒ，稳定考虑气体温度的变化．同时它也把压缩『＝：流动分析的理论基础。１３年他提出了１９系数视为一常量。通过计算表明，当压管道不稳定流动模型但在气体管道方力，温度较高，管径较大时，其计算结面，从４０年代至 ∞ 年代国外主要还是从果与实际情况存在８左右的误差。同 ‰ 事静态仆算，其基本方法是用连续性方时，在求解数学模型上也有着不同的方程和动量方程描述气体在管道内的流动。法。从开始分析管道的不稳定流动至７击和通过忽略流体介质随时间的变化，并在今，曾采用图解法、解析ｌ数值解定条件下得虱管道内流量随压力变化的法。图解法是通过人工作图来求解管道ｆ水力计算基本公式。当把计算摩咀系数ｌ不同位置上参数随时间变化的一种方任的不同公式代人水力计算基本公式后，法这种方法既费时费力，又往往存在可以得到各种形式的实用公式，如威奠较大的误差，甚至人为的错误。解析法斯公式、潘汉德公式，前苏公式等。在主要在前苏联７０年代采用得最多，它是确定管内气体压力分布后．可按苏霍夫通过对数学模型进行一系列的推导处理而公式进行热力计算。天然气管道动态模得到气体参数ｆ主要是压力．流量）随时间拟是从６０年代开始的。由于当时辅气管变化解的一种方法。由于气体不稳定流动的数学模型是一组非线性的偏微分方道压力较低，同时受到管道技术和计算机技术的限制，在数学模型和计算方法程，在求解过程中一般要忽略次要项，上都进行了不同程度的近似处理，如同时还往往将非线性项线性化。虽然这样得到的解析解比较直观，但这种方法难以避免产生鞍大误差并且．当管道ｌ塑＋；＾０系统较复杂时给数学求解带来较大困难，不易求其解。数值解法是随着计算机技术的发展而发展起来的一种方法，特别塑＋ａ０，ｖ；是８０年代以来这种方法得到了充分的发０ｔ展。目前披认为较好的两种方法是特征线法和隐式有限差分法。研究表明，特Ｐ＝，ｍ＂ｏＺ征线法具有更高的计算精度．但隐式有

管网仿真应用于城市燃气输配调度中的分析

管网仿真应用于城市燃气输配调度中的分析摘要：管网仿真系统以其优越的特性在城市燃气输配调度中的应用越来越广泛，天然气网管运营公司在日常的生产调度管理过程中对管网仿真系统也越来越重视。

本文就管网仿真在城市燃气输配调度中的应用问题对管网仿真的含义及分类进行了概述，对管网建模仿真的技术要求进行了介绍，并结合某城市燃气集团输配调度中管网仿真系统的应用实例对仿真建模过程及应用进行了分析和探究。

关键字：管网仿真；城市燃气；输配调度；应用分析中图分类号：f291.1 文献标识码：a 文章编号：所谓管网仿真，通常也被称作管网模拟或管网建模。

其含义是通过仿真模型模拟真实系统的运行，以对实际系统进行处理和分析，通过此种方法来了解和熟悉在不同条件下真实系统的运行情况以及条件改变后系统可能发生的变化。

根据建模目的不同，管网仿真模型可以分为运行模型和设计模型两种。

根据建模所采用数据的不同，可以分为稳态模型、动态模型和以及动态在线模型三种。

本文就管网仿真在城市燃气输配调度中的应用问题主要介绍了以下几个方面的内容。

一、管网建模仿真的技术要求介绍根据不同管网建模阶段的不同任务需求，对管网建模所涉及的gis系统、scada系统以及用户管理系统等的技术要求也是不一样的。

在此，笔者结合常用的建模过程实际，提出了以下三点管网建模仿真的技术要求。

（一）管网建模对gis管网图档系统的技术要求。

对于规模相对较大的燃气管网，其管段和节点数量一般比较庞大，在数据收集与整理上往往需要很长的时间，为了提高效率，就需要借助gis管网图档系统，利用该系统的属性数据以及管网拓扑关系，这也就对gis管网图档系统提出了必须具有通用数据库或能够生成dbf数据文件以自动建模的要求。

在规模较大较复杂的管网中，管线通常相互交叉且没有连接，如果采用坐标相近的方法来判断线线相连则会带来很大的困扰。

在人工对数据或图形进行录入时，很容易出现差错，同时，管网建模本身对于数据的准确性和完整性的要求远远高过gis系统，因此，这就要求gis管网同档系统要有改错和纠错的功能。

天然气输送管道的设计与运行优化

天然气输送管道的设计与运行优化天然气输送管道是能源领域中重要的基础设施之一，它承载着将天然气从产区输送到消费区的重要任务。

在设计与运行过程中，为了提高输送效率和降低运营成本，我们需要进行合理的设计和优化。

本文将从设计和运行两个方面探讨天然气输送管道的优化问题。

第一章：天然气输送管道的设计1.1 输送能力计算天然气输送管道的设计首先要确定其输送能力，即单位时间内输送的天然气量。

输送能力的计算涉及到天然气的流量、压力损失等因素。

通过对输送管道的直径、长度、材料等参数的选择和计算，可以得到适合的输送能力。

1.2 材料选择与防腐措施天然气输送管道的材料选择直接影响到管道的可靠性和安全性。

常见的材料有钢管、塑料管等。

在选择材料时要考虑管道的工作压力、温度、输送介质的性质等因素，并采取相应的防腐措施，延长管道的使用寿命。

1.3 安全设计天然气输送管道的安全性是设计的重要考虑因素。

在设计过程中，需要充分考虑应力、热膨胀、地震等外力的作用，合理设置支撑点和防护措施，确保管道的稳定性和安全性。

第二章：天然气输送管道的运行优化2.1 管道运行监测天然气输送管道的运行过程中需要进行实时监测，以了解管道的工作状态。

监测包括对压力、流量、温度等参数的监测，通过数据分析和模型预测，可以及时发现潜在问题并采取相应的措施。

2.2 输送效率优化为了提高天然气输送管道的效率，可以采取一系列措施。

例如，在管道设计中合理选择直径和长度，减小压力损失；合理设置阀门、泵站等设备，提高输送能力；优化管道布局，减少弯头和接头的使用等。

2.3 节能减排天然气输送管道的节能减排是优化运行的重要目标。

可以采用节能设备，如变频器控制泵站的运行，提高电机的效率；采用高效的隔热材料，减少能量损失；提供循环冷却系统，减少冷却水的消耗等。

2.4 维护管理定期的维护管理对于天然气输送管道的运行至关重要。

包括清洗管道、检查阀门、排除结冰等。

同时，建立健全的管道维护管理制度，做好记录与统计，可以及时发现问题并及时维修，确保管道的正常运行。

天然气管道网络运营优化模型研究

天然气管道网络运营优化模型研究天然气是一种重要的能源资源，其快速发展对于国家能源政策以及经济发展至关重要。

在过去几十年里，全球的天然气消费量呈现出持续增长的趋势。

而为了保障能源资源的安全供应、优化能源结构、保持能源系统稳定以及提高能源利用效率，天然气管道网络也成为了国家的战略性工程，是能源供应保障的重要支撑。

天然气管道网络的运营过程中面临着许多的挑战。

其中，如何提高天然气管道网络运营模式的能力，实现天然气管道网络运营的智能化、精益化，是目前天然气工业中需要重点关注的问题之一。

为了解决这个问题，研究天然气管道网络运营优化模型显得至关重要。

天然气管道网络在其运营过程中主要面临以下几个问题：首先是气流量的不稳定性问题。

天然气的产出量随着生产地及需求地的不同而受到许多的限制，因此，液化天然气（LNG）的不同品牌、不同产出地的天然气品质等因素都会对天然气的供给量产生影响，使得管道网络的气流量呈现出很大的不稳定性。

其次，管道网络运营过程中面临的挑战还包括管道中经常存在的压力损失、操作风险以及管道维护等问题。

为了解决这些问题，一些学者和研究者提出了新的优化模型。

首先，建立天然气管道网络的动态优化模型，以便更加有效地实现管道网络的运营模式。

动态优化模型是通过对管道网络管段的压力、流量以及温度等参数进行监测，结合算法分析和数学模型建立，以预测管道网络的运行状态，并根据预测结果予以调整管段的运营状态，进而优化管网的运营模式，以实现管道网络的智能化管理。

其次，基于“网络-化”思想和大数据技术，构建管道网络的虚拟运营平台，旨在提供管道网络运营的全面信息、实时监控和快速决策支持，并以此来改善管道网络的运营效率。

采用这种优化模型，可以通过对各个节点的最优化调度来实现动态平衡，同时可以在管道损失、维护等方面进行优化和协调，提高管道的运输效率和安全性。

在保证运输质量和优化能效的同时，有效地控制管道的维护费用和物流成本。

除此以外，为了提高管道网络的安全性和稳定性，需要根据实际情况建立可行的管道防护体系，并采用可靠的技术手段预防风险。

燃气输配管网调峰过程的动态模拟分析

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以对燃气输配管网进行实时的仿真模拟，对管网中管网结构、管径、气方式及其组合进行有效的调储整，使管网运行参数最优。动态模拟方法是基于流体力学原理，用数学分析方法对输气管网系统运行
参数进行描述。结合工程实例，用动态模拟方法计算了管网系统储气调峰能力，采所得结果符合用户
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ｃｕｄｓｐｌｅｕｅｓａｌｏｏａ．ｎｍｉａａｙｉｏｅｔａｓｓｉｎａｄｄｓｉｕｉｎｎｔｒｏｌｅｐｃｎｕｔｒａ — ｏｌｕｐｙａｓｃｒ，ｔｂｅｆｗｆｇｓＤｙａｃｎｌｓｆｈｒｎｍｉｓｏｎｉｔｂｔｅｗｏｋｃｕｄｈｌｏｄｃｅｌｌｓｔｒｏ
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燃气管网仿真技术综述

气管网进行不同形式的仿真是十分有意义的。
工况模拟。其方法可分为解析法和数值法，解析法是在一定简化和假设下推导出一个统一的数学表
对燃气管网进行的仿真主要有静态仿真和动态仿真，所有的仿真都是建立在一些合理的假设前提下的。但从工程实际应用出发，人们比较关心管
为伽辽金法），在计算精度和稳定性上具有优越性；
有限差分法可分为直接差分法和特征线网格差分法。根据差分格：的小ｌ，且矮爱分义友展为显 — Ｊ
上目前管网运行中存在着区域供用气不平衡、管网
１燃气管网仿真技术
计中的系统，又称模拟。当所研究的系统造价昂贵、
实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的
研究手段。仿真过程包括建立仿真模型和进行仿真
仿真是利用模型复现实际系统中发生的本质
过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设
服役时间长、运行环境恶劣、管线破漏频繁、事故隐患严重等问题。因此管道系统动态仿真是很有意义的，本文着重介绍燃气管网的动态仿真技术。
实验两个主要步骤。随着燃气开发规模和使用规模的不断扩大，燃
Hale Waihona Puke 上世纪７年代，我国才开始管网的静态仿真０研究工作，所谓 “ 态仿真 ”是指系统状态与时间静无关的工况模拟。０年代开始进行动态仿真的初步８研究。由于我国燃气管网仿真起步较晚，目前建模

燃气管网仿真系统发展现状及其应用研究

300我国的城市燃气管网系统历经几十年的发展，已初具规模。

城市燃气管网的大面积敷设和应用，随之而来产生的管网规划设计、安全稳定供气以及智能运行管理等方面的问题亟需解决。

为实现燃气管网安全、高效运营，大多数管网采用管网仿真的方式，来指导管网运营。

随着管道技术的不断提高，管道系统水热力动态过程模拟日趋复杂，计算机模拟仿真技术为管道模拟仿真提供了强有力的技术支持。

1 燃气管网仿真系统发展现状及问题分析天然气管道仿真软件方面，国外起步较早，现已开发出多款技术成熟的仿真计算软件，在全世界范围内得到广泛的应用。

最早进入中国市场的是TGNET软件，该软件主要用于长距离输气管道或简单输配气管网系统的模拟，可以对各种正常工况和可能发生的事故工况进行模拟，计算管道的设计、运营参考数值，优化系统工艺参数，仿真结果与现场数据十分接近，准确程度得到业内广泛认可。

TGNET能够对气体管道中的单相气体进行稳态和瞬态模拟，软件具有相对友好的人机交互界面。

该软件具有离线仿真和在线仿真功能，离线仿真即通过手动输入模拟的边界条件和管道参数来完成不同工况的模拟，实现管道系统的设计、优化以及管理方案的评估和认证，在线仿真则是通过与系统相连接的SCADA系统之间的数据交互，实时采集现场数据，驱动在线模型实现仿真。

目前TGNET已被四川石油设计院、广东天然气公司等多家企业引进，辅助设计人员进行工艺设计、操作人员进行管线运行管理。

另外一款业内公认的油气管线仿真软件是SPS。

该软件包含气体和液体2个模块，可分别实现气体和液体的稳态及瞬态模拟。

目前，SPS已被国内外众多知名公司引进，尤其是天然气管道设计规划部门，将其作为管道模拟与设计分析的重要辅助模拟软件。

在全球范围内有着较高的评价，部分公司已将SPS作为管道分析的标准。

SPS既可实现水力工况和热力工况的模拟，又可以对系统进行控制调节。

不仅可以对实际的管道系统仿真，也可仿真模拟管道的控制逻辑，该功能对管线运行调度计划的制定和现场操作人员培训十分有利。

天然气管道网络的运行优化与调度研究

天然气管道网络的运行优化与调度研究
一、引言
目前，天然气管道网络正成为世界上最重要的能源转换系统。

它利用复杂的管道系统将天然气由供气源传输到消费源，在此过程中能够满足用气的安全性、稳定性和可靠性等要求。

由于其庞大的网络规模和复杂的运行特性，和直接的节能减排等有效的调度和优化技术的研究已成为必不可少的要求。

二、天然气管道网络运行优化研究
1、基本原理
天然气管道网络的运行优化研究，主要是从“控制费用”、“节约能耗”和“提高供气可靠性”这三个方面来考量。

优化控制是指在满足供气安全和可靠性的基础上，尽可能的降低能耗和费用，使天然气管道网络供需侧双方的费用最小。

优化控制首先需要考虑到一般的物理学和热力学等基本知识，再依据系统需求和安全可靠性要求，将系统的工作状态分为几种基本情况，根据基本情况计算出各段气体流量，然后采用管网计算和最优化方法进行调度控制。

2、运行优化技术
运行优化技术包括：
（1）气体流量最优化技术：历史数据和专家计算相结合，运用有限节点最优化模型，计算出气体流量的最优控制方案。

天燃气输配管网优化调度与管理综述

案例 AN LI随着天然气资源的开发程度不断扩大，使其得到了广泛利用并且走进了千家万户之中，天然气的输配水平也在不断提升，输配管网系统也在向复杂化和扩大化的方向上发展，输配管网的优化调度和管理工作已经成为管道运营商关注的主要问题。

一、天然气输配管网的优化调度天然气输配管网的调度工作是建立在满足每个管网节点负荷、压力和管道强度等条件下，通过控制各个气源点的压力和调节管网中的多个气压站的运营状况，使管网的输气能力得到提升以及使管网运行时的经济效益最大化。

管网中天然气输送时的最大流量就是管网的输气能力，同时也是各个气源点汇入系统中的总量。

管网运营过程中产生的经济效益就是相关运营部门的最大收益，即管网销售天然气的金额减去天然气费用和运营管理费用，最终所剩的部分就是收入.输配管网的优化调度模型如下：),,(][22,1p Q f F F ε=在这个式子中，F1指的是管网的输气能力，也就是气源点进入管网的总气量；F2是管网在运行时所获得经济效益，也就是销售天然气获得的利润再减去管网管理费所得到的收入，是各个管网节点的气流量，ε是管网中压缩机的压缩系数；P2指的是管网中压缩机的出口压力。

二、管网节点中天然气的定价机制当前我国天然气价格中，居民用气价格最低，工业和商业用气价格较高。

但是能源结构正在不断调整，居民用气量在用气总量中所占比重逐渐减小，可是价格方面的政策正在加大了用气量大的用户的用气费用，让其在价格上难以承担，一定程度上限制了大用气量用户的发展，这就使得居民用气量和工业用气量的比例严重失调，长期保持此状态不但会使供气调度难度不断增加，还会降低输配管网系统的利用率，影响了整个管网的安全运营。

天然气输配管网中各个供气点针对不同的供气对象把其分为了三类，主要包括居民、商业和工业三种，针对不同类型的用户，采取相应的定价机制。

各个类型的用户价格在指定是应该考虑供求平衡原则、比价合理原则、长期边际成本定价原则、平均利润原则和安全成本原则。

天然气集输管网优化分析

天然气集输管网优化分析摘要：天然气集输管网系统是一个密闭的、复杂的系统，天然气集输管网系统优化是在油气田开发地面工程建设中必须首先解决的问题，天然气输送管道正向着大型化、复杂化的网络系统方向发展。

因而，对天然气集输管网的优化分析具有十分重要的意义。

关键词：天然气管网；集输系统；气田站随着石油资源的逐渐枯竭，天然气资源由于其清洁、高热值等显著优点，已经成为人们生活中不可或缺的能源之一。

天然气集输系统是气田的重要组成部分，在气田地面工程中占用了大量投资。

另外，集输管网一旦建成，若进行改建，将耗费大量人力物力。

因此，对天然气集输管网的优化分析具有十分重要的意义。

1.天然气集输管网优化的原则天然气集输管网的优化的主要原则有费用最省原则及运行可靠原则。

费用最省原则即以投资最省为最终寻优目标，以达到经济最优化。

气田集输系统的投资主要包括建设费用和运行费用。

建设费用包括建站费、管材费用等，运行费用则主要包括热力费用及动力费用。

以费用最省为寻优目标即在集输管网优化设计过程中尽可能的减少天然气集输管网的建设费用及运行费用。

运行可靠原则是一类技术最优化原则，即在集输管网的优化设计规程中，寻求使得集输系统运行可靠，压力、温度等工艺参数符合实际工程要求的优化原则。

实际上，天然气集输管网的优化问题是一类多目标优化问题，往往需要以费用最省为目标函数，以可靠性为约束条件来进行优化设计。

2 天然气集输管网的优化分析气田地面集输管网工程是气田地面工程的主体工程，也是一个投资巨大、内容复杂的系统。

气田地面集输管网的优化，即明确气井与集气站的最佳归属关系、最优网络布局以及最优管径组合。

2.1 井组优化气田内部的集输流程根据气田的地质、地理条件及气田开发阶段的不同可分为单井集输流程和多井集输流程。

对于面积较大和井数较多的气田，为了生产和管理上的方便，通常将气井划分为若干组，每一组气井的天然气都在各自的集气站进行汇集处理后，然后外输。

其各组所含的气井数取决于地理条件、气井和集气站的生产规模、井位分布等。

城市燃气输配管网建设之研究

城市燃气输配管网建设之研究郭彬摘要：在能源紧缺问题逐渐显著的现代社会，国家倡导低碳经济，应用低碳能源替代煤炭，可以有效的提升资源利用效率，降低环境污染问题。

而随着国民生活水平的提升，燃气的需求量也在日益增多，在此种背景之下重视城市燃气输配管网的规划与建设，对于社会经济发展具有积极的推动作用。

基于此，笔者主要对城市燃气输配管网建设方式进行了简单的论述分析，探究了建设的要点与内容，仅供参考。

关键词：城市管理;燃气输配管网;合理规划TU996.62 文献标志码：A ：2095-2945（2019）07-0086-02 Abstract： In the modern society where the problem of energy shortage is becoming more and more obvious， the state advocates low-carbon economy and applies low-carbon energy to replace coal， which can effectively improve the efficiency of resource utilization and reduce the problem of environmental pollution. With the improvement of national living standards， the demand for gas is also increasing day by day. Under this background， paying attention to the planning and construction of urban gas transmission and distribution network plays a positive role in promoting social and economic development. based on this， the author mainly discusses and analyzes the construction mode of urban gas transmission and distribution network， and probes into the key points and contents of the construction， only for reference.Keywords： urban management; gas transmission and distribution network; reasonable planning随着空气中二氧化碳以及二氧化硫等温室气体在不断的增多，对大气环境产生了较为严重的破坏与影响，人们对低碳生活越来越重视。

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目前，天然气管网系统的规模越来越大，其构造与设施也越来越复杂。

这样就使调度管理趋于复杂，经验调度的管理方法也已经不能适应发展的需要，因而实现管理现代化、决策科学化的要求也就越来越成为一个迫切需要解决的课题［２］。

管网优化输配是调度管理的一个重要内容，对其进行研究具有重要意义。

现对研究现状进行综述。

１．　动态模拟进展
天然气管网系统动态模拟研究主要包括两个方面的内容：建立描述天然气在管道中流动的数学模型；求解该数学模型的方法［１］。

下面对天然气管网系统动态模拟的数学模型、求解方法综述如下［２］。

１９０２年意大利学者阿列维（Ｌ．Ａｌｌｉｅｖｉ）以严密的数学方法建立了不稳定流动的基本微分方程，奠定了不稳定流动分析的理论基础。

１９１３年他提出了管道不稳定流动模型。

但在气体管道方面，从４０年代至６０年代国外主要还是从事静态计算，其基本方法是用连续性方程和动量方程描述气体在管道内的流动。

通过忽略流体介质随时间的变化，并在一定条件下得到管道内流量随压力变化的水力计算基本公式。

当把计算摩阻系数的不同公式代入水力计算基本公式后，可以得到各种形式的实用公式，如威莫斯公式、潘汉德公式、前苏公式等。

在确定管内气体压力分布后，可按苏霍夫公式进行热力计算。

天然气管道动态模拟是从６０年代开始的。

由于当时输气管道压力较低，同时受到管道技术和计算机技术的限制，在数学模型和计算方法上都进行了不同程度的近似处理。

如典
［２～５］天然气管网系统
动态模拟与优化输配研究进展
李健中石化管道储运分公司黄岛油库
式中Ｍ－气体的质量流量；Ｐ－气体的压力；ρ－气体的密度；Ｔ－气体的温度；ｆ－摩阻系数；Ｄ－管道内径；
Ａ－管道流通面积；Ｒ－通用气体常数；Ｚ－气体压缩系数；
θ－管道与水平线间的倾角；ｘ－管长变量；ｔ－时间变量。

其中，第一类模型将气体视为理想气体，并且忽略了能量方程，由此获得的计算结果相当粗糙，它完全不适用于高压输气管道；第二类模型将气体视为实际气体，但也忽略了能量方程，没有考虑气体温度的变化，同时它也把压缩系数视为一常量。

通过计算表明，当压力、温度较高，管径较大时，其计算结果与实际情况存在８％左右的误差。

同时，在求解数学模型上也有着不同的方法。

从开始分析管道的不稳定流动至今，曾采用图解法、解析法和数值解法。

图解法是通过人工作图来求解管道在不同位置上参数随时间变化的一种方法。

这种方法既费时费力，又往往存在较大的误差，甚至人为的错误。

解析法主要在前苏联７０年代采用得最多，它是通过对数学模型进行一系列的推导处理而得到气体参数（主要是压力、流量）随时间变化解的一种方法。

由于气体不稳定流动的数学模型是一组非线性的偏微分方程，在求解过程中一般要忽略次要项，同时还往往将非线性项线性化。

虽然这样得到的解析解比较直观，但这种方法难以避免产生较大误差。

并且，当管道系统较复杂时给数学求解带来较大困难，不易求其解。

数值解法是随着计算机技术的发展而发展起来的一种方法，特别是８０年代以来这种方法得到了充分的发展。

目前被认为较好的两种方法是特征线法和隐式有限差分法。

研究表明，特征线法具有更高的计算精度，但隐式有
限差分法在处理时间步长上具有更好的灵活性。

由于计算机技术的不断发展和数值解法的不断完善，也为提出更加准确的数学模型提供了必要条件。

目前，国内外已普遍采用下列数学模型或其变形形式：
连续性方程
运动方程
能量方程
状态方程内能方程焓方程
式中ｐ－气体的绝对压力Ｔ－气体的绝对温度，Ｋρ－气体密度ｗ－气体流速Ａ－管道横截面积
ｕ－单位质量气体的内能ｈ－单位质量气体的热焓ｘ－距管段起点的距离ｔ－描述流动过程的时间
ｓ－管段上各横截面处的高程ｇ－重力加速度
λ－管段的水力摩阻系数
Ｑ－在［０，ｘ］管段上，管内气流向周围环境的散热流量。

以上６个方程刚好包括ｐ、Ｔ、ρ、
对实时数据模拟图上需显示的排水实时监控子站的信息点及其显示位置、显示形式的定义。

报表组态功能实现实时信息系统报表的组态工作。

４．１．５、实时信息分析模块
实时信息分析即控制系统实时信息数据领导查询系统，是面向最终用户的实时信息分析系统，包括实时模拟图监测、历史数据分析、报表查询三部分主要功能。

４．２、排水管网ＧＩＳ信息子系统
排水管网ＧＩＳ信息子系统功能模块有：管网管理子系统、管网输入编辑子系统、管网维护子系统、管网设计子系统、事故处理子系统、运行调度子系统、用户排水管理子系统。

４．２．１、系统结构
排水管网ＧＩＳ信息子系统具有的管理功能：海量图库、专业数据管理、事故处理和权限管理。

４．２．２、排水管网ＧＩＳ信息子系统包括排水管网空间数据库和属性数据库，包容了排水管网的位置坐标、走向、管径、高程、深度、坡度等属性数据和空间数据，立体全方位显示排水管网的详尽信息。

４．２．３、系统的主要功能：编辑功能，查询功能，统计功能，定位功能，三维观察功能，管网分析功能，输出功能。

系统还有其他各种扩展功能，可满足用户的需要。

系统采用系统管理员和用户分权限管理的模式，并设置了口令来保证数据库的安全性。

４．２．４、系统的应用与改进
在开发系统可实现的功能时，在ＧＩＳ所提供的图、数编辑、查询、统计等这些基本的功能上，结合排水管网的实际需求对其作更进一步的拓展。

系统的应用也不再局限于图形、属性的简单数据库管理上，具体扩展到了管道定线、施工，管网维护和改扩建决策等方面。

“海口市城市水务排水实时监控与信息系统”是城市水务的基础数据库与监控管理信息系统的整合。

以城市水务管理为核心的信息系统的建成，必将促进水利行业的信息化建设，推动城市水务管理的业务流程再造与重组。

又称为拟牛顿法，是一种优秀的无约束最优化算法。

约束变尺度法是在其基础上发展而来的，基本思想是：对优化问题产生Ｌａｇｒａｎｇｅ函数，利用这个函数在每次迭代点构造一个不等式约束的二次规划子问题。

该子问题不易用解析法求解，只有借助数值法求得极值解。

每次迭代的二次规划子问题的极值解，作为该迭代的搜索方向，采用不精确一维搜索可以确定搜索步长因子，产生新的迭代点。

一系列这样的迭代点最终逼近原始问题的最优解。

文献［７］建立了带压气站的管网输配气运行方案优化模型，模型的求解分为两阶段进行。

第一阶段，忽略天然气的输送费用（即压气站输送气体所消耗功率的费用），求解使天然气销售公司获利最大的流量分配方案。

从第一阶段得到的解可作为近似规划使用，通过适当的改变目标函数，可获得诸如：在一段时间内可注入管网的最大气量等的答案。

第二阶段，以第一阶段的解为初始值，寻求压气费用最小的压气站运行方案。

天然气管网系统的动态模拟和优化输配研究是学术界和工业界非常关注的课题，但由于问题本身非常复杂，仍有很多研究工作有待深入。