燃气管网模型-一种更好的资源配置方式

与父辈们所处时代的网络分析不同：如今，燃气公司用网络分析进行公司事务的决策。例如决定应如何、何时更换输配管道和优化系统。

一种更好的资源配置模型

建立燃气模拟仿真系统可以降低成本，并使网络更加安全可靠

气管网的铺设和维护，一直是燃气公司最花费精力及资

金的项目之一。四十多年来，很多公共燃气公司依靠模拟仿真系统分析燃气管网铺设，这一举措帮助他们找出哪些花费是必需的，哪些花费是可以削减及延后的。公司不同，模型的复杂程度也大不一样，但是目标是一致的: 通过智能系统的设计和实施，建立起安全、可靠的燃气管网，同时最大限度地降低成本，削减不必要的支出。

目前，管网模拟仿真已不再是一个备择方案，而是一种必需品。模型越精确，施工计划就越精确、越具有前瞻性。但是燃气管网模拟仿真是怎样对结果产生实际影响的？持续投资的回报率又如何？通过考虑模型的作用以及与之相关的软件工具，并对一些燃气公司的案例进行分析，很容易发现，为天然气分布管网的建模可起到节约、安全、可靠的效果。

建立模型的作用

四十年来，燃气管网模拟仿真有了明显的发展。和当前的水平相比，二十世纪六十年代的建模有着非常大的局限性。在当时，一个网络模型是由分布系统上少量的点所组成的，而且通过计算得到结果需要非常长的时间。

如今，燃气公司使用超过250,000点的一套分布式系统，综合了压力等级、压缩机及调压站细节、热能及热度追踪、即时变化、管线填充量和复杂

的加载方案等信息。有些模型甚至比一台间谍相机还要复杂，但这些复杂的东西到底能带来什么益处呢？

通常的做法是，燃气公司投资建立一个水力模型，模拟一个高峰日的情景，这样就能回答某些问题：“在酷寒的一周（每二、三十年出现一次）的某个高峰日，我们的系统会如何表现？”网络规划师和运营者基于此类模型决定如何设计、运营系统，使其能应对可能发生的情况。

在模拟的高峰环境下，燃气管网情况取决于总管道的规模、调节器设定及附件、客户加载许可、合同交付压力、调节器设置、管道铺设或更换、是否需要旁通管、断续频数、管线充填量等问题。一段时间以来，这些简单但非常重要的问题,一直由管网水力建模处理并解决的。

当前燃气公司越来越注重提高效率，而管网水力仿真以可提供大量可供决策参考的信息，因此，燃气公司在模拟仿真方面的投入

不断增多。燃气公司通过参考网络模型来决定：是否可以将燃气负荷从一

个门站调节到另外一个（即：基于燃气的价格，是否应该今天从A 供应商处购买燃气，而明天改为从B 供应商处购买？）；辨别在某套系统内，究竟引入液化天然气、还是其它高性能燃气；更新改善市中心老旧的供气系统；减少某个系统的调压站数量；建立突发情况应急预案；设计连接废热发电装置、还是分散生产以及决定其提供服务的收费。网络模型已经从原本仅在指定日使用，发展成为可以影响系统范围内决定的日常必备工具。

获得利益

许多燃气公司发现：水力仿真模型可以在提高燃气网络稳定性的同时，帮助他们更好的规划预算。下面是三个实例：

燃

煤气公司通过参考管网模型来决定：是否可以将燃气负

荷从一个门站调节到另外一个。

在某个需花费1,800,000美元的管道更换项目中，

华盛顿燃气通过管网模型开发了一套只需150,000美元的备择方案。

Z 巴尔的摩燃气电力公司

总部位于巴尔的摩燃气电力公司 () 是北美马里兰州最大的燃气电力公司，可为马里兰州中部超过 120 万的电力客户和超过 640,000 的天然气客户提供能源。从上个世纪七十年代后期开始采用Stoner 系列的SynerGEE Gas 模拟仿真软件进行水力分析.其模型包括长度超过6212英里的总管道、624个调压站、608,360位客户以及7种管道运行压力（低压为4‐10’’WC ，中压为1‐10磅/平方英寸，10LB 为2‐10磅/平方英寸，高压为25‐99磅/平方英寸，OHP 为125‐300磅/平方英寸，436为350‐436磅/平方英寸以及720为350‐720磅/平方英寸）。的摩燃气电力公司的三名管网分析工程师使用其管网模型完成负荷核定、设计插口及主管道延伸、大小旁路及调压器、以及进行一般系统的设计等等。的摩燃气电力公司在过去六年里平均每年节省下来将近200,000美元。

“这些很容易算出的省下来的钱来自于正确的延伸、更换、重新布

置管道，避免了不必要的管道布置，”燃气输配策划高级工程师Joe Opert 解释道。

“这还不包括日常配置、运营支持以及防止了未来可能发生的，客户因为我们管道分部系统设计太差而更换供应公司所造成的损失；不包括由于长远的战略规划带来的，以最少的投资最大程度上的扩展现有的网络所节省的成百万上千万美元的利益。”同样还没有计算节省下来的、长期在各

个州检测燃气供应情况以及最大化资产利率等带来的利益。简单的说，这个模型让我们可以对我们的网络系统进行无数次尝试，从而为商业决定提供最佳选择方案。” Z 华盛顿燃气公司

华盛顿燃气公司服务范围非常广，包括哥伦比亚区、弗吉尼亚州和马里兰州的一部分。经过三十多年的时间，华盛顿燃气已经开发出一个精密的燃气管网分布模型。

利用这种模型，可以模拟燃气通过23个门站以及两个液化气/天然气站，通过11000英里长的主管道、将近500个调压站输送到将近960,000家用户。

同的摩燃气电力公司一样，华盛顿燃气每天利用其管网模型进行大量的研究。华盛顿燃气公司意识到，由该模型支持系统运行而省下的钱来进行系统升级，对系统非必需的、冗余的设施进行评估以及系统扩展，是非常划算的。

在某个需花费1,800,000美元的管道更换项目中，华盛顿燃气通过管网模型开发了一套只需150,000美元的备择方案。该项目要求将一段在人口密集区的裸露钢管（15,800英尺长，管径16英寸）更换掉。首先，系统需要决定，如果将12英寸的塑料管道插入原来的管道内，而非将其逐段地更换，这样做是否具有可行性。在跳出常规思考模式的前提下，集合了管网模型的功能、以及尝试众多不同方案的持续努力，如今的计划解决方案包括新增两个调压站和延伸几百英尺的管道。这一改进在确保完全废弃旧管道的情况下，确保了系统的可靠性。

系统规划和测绘的区域负责人Julie Galante 说，“网络建模是华盛顿燃气公司战略规划不可缺少的一部分，网络建模团队、市场分析团队以及能源购销团队共同协作，对未来5‐10年客户增长进行预测，并且决定采用哪些能源使得客户增长能带来高成本效应。我们同