[发明专利]一种输气管网的全时段运行优化方法及系统

说明书

本发明涉及一种输气管网的全时段运行优化方法及系统，其特征在于，包括以下步骤：1)采集输气管网实时监控数据；2)确定输气管网的各输气管道中各压缩机站的输气量与压缩机站能耗之间的非线性映射关系模型以及输气量分配能耗最低的输气量分配方案；3)形成输气管网的动态运行优化方案集；4)对输气管网的动态运行优化方案集进行筛选，得到筛选后的动态运行优化方案集；5)对筛选后的动态运行优化方案集进行通过性验证和调校，并根据输气管网实时监控数据，得到最终的输气管网的动态运行优化方案，完成输气管网的全时段运行优化，本发明可以广泛应用于天然气管网领域中。

技术领域

本发明是关于一种输气管网的全时段运行优化方法及系统，属于天然气管网领域。

背景技术

输气管网的运行优化是天然气管网基础设施运营的核心内容，高效率、最大程度发挥管网运输能力、以高鲁棒性和管网整体能耗最低来满足下游用户不断增长且用气负荷特性多变的需求是核心目标。随着输气规模扩大，流向调整、区域调配、储气调峰、机组匹配等生产业务愈加复杂和灵活，要求优化分析和决策过程更加快捷和准确，运行优化方案包括最优调度计划、稳态最优工况确定、非稳态工况的最优控制等，现有的优化分析手段难以提出真正意义上的运行优化方案。大规模输气管网具有非线性、时变性、大时滞以及强耦合特性，当前的输气管网运行大多依靠经验，但是对于复杂输气管网中压缩机的组合选择、各站压比的选择、异常事故的处理，调度员难以凭经验做出准确的判断，需要更加科学合理地运行调度。在大多数情况下，运行方案虽然可行，但是不一定最优，输气管网的运行优化主要包括下述三种分类方式：1)根据有不存在压缩机站，分为存在压缩机站的管网运行优化与不存在压缩机站的管网运行优化；2)根据输气管网形式，分为环状管网的运行优化与枝状管网的运行优化及混合管网的运行优化；3)根据优化的状态，分为稳态运行优化与动态优化控制。对于不含压缩机站的输气管网，其优化主要是合理分配各个节点的压力流量等参数，使得管道运行更加平稳、安全；对于存在压缩机站的输气管网，其优化不仅要考虑各节点的压力流量，还需要考虑压缩机的开关组合以及出口压力的设定等，以使得输气管网的能耗最低。输气管网运行优化需要解决的主要问题是在已知的气源条件下，确定整个系统中压缩机的开/关组合，以及管道中各点的压力和流量分配，并满足用户的不同需求，同时还要使选择的目标函数最优。

在为输气管网制定中长期运行方案或为日输量比较平稳的输气管网制定日运行方案时，通常采用稳态优化方法；但是，在输气管网的供气压力、温度、流量改变、用气量变化、切断或接通缓冲用户、启/停压缩机组、开/关阀门或管道发生事故性漏气或断裂时，输气管网系统会进入非稳态工况运行，稳态优化方法不再适用，此时需要采用非稳态优化的方法，即针对相应的非稳态问题制定一段时间内压缩机站出站压力或压缩机站开机方案(压缩机启/停状态、压缩机转速)、气源供气流量等随时间变化的连续的控制措施，使输气管道系统能够在满足一系列约束条件的前提下，实现一定的优化目标(例如运行费用最小)，完成从一个初始状态过渡到一个终了状态的输气任务。