[发明专利]一种掺氢天然气管道能流计算方法、系统、设备及其应用

权利要求书

1.一种掺氢天然气管道能流计算方法，其特征在于，

采用牛顿法对掺氢天然气管网各节点、管段参数信息进行迭代计算，包括以下步骤：

输入掺氢天然气系统的基础数据；

参数初始化：基于基础数据，计算掺氢天然气管网基本参数和掺氢天然气基本参数；

基于牛顿迭代法，计算掺氢天然气系统能流分布，包括：

基于参数初始化结果，计算掺氢天然气管道流量及压缩机流量；

基于求得的掺氢天然气管道流量及压缩机流量，通过牛顿法迭代修正掺氢天然气管网中各节点的气体温度；

计算天然气系统的节点能流平衡方程，并进行收敛判断：

当不满足收敛条件时，则牛顿法计算雅可比矩阵与压强修正量后，返回掺氢天然气管道流量及压缩机流量计算程序；

当满足收敛条件时，则进入下述计算天然气系统能流分布程序；

计算天然气系统能流分布：根据节点平衡计算出进气量或出气量未知节点的气量，至此计算出所有掺氢天然气管道流量、压缩机流量、压缩机消耗气量以及所有节点的压强与温度，得到天然气系统能流分布。

2.根据权利要求1所述的掺氢天然气管道能流计算方法，其特征在于：所述掺氢天然气系统的基础数据为掺氢天然气系统网络结构数据，包括气源参数、输气管道参数、压缩机参数、气负荷、掺氢天然气管网已知节点压力、掺氢天然气管网已知节点温度、掺氢天然气管网未知节点额定压强、掺氢天然气管网未知节点额定温度、地址土壤温度、牛顿法收敛精度ε、牛顿法最大迭代次数、天然气中各组分临界压强、临界温度、临界密度及其组成比例。

3.根据权利要求1所述的掺氢天然气管道能流计算方法，其特征在于：所述计算掺氢天然气管网基本参数为：

利用图论思想，构建掺氢天然气管网节点与掺氢天然气管道的关系矩阵I来展现管网拓扑结构，关系矩阵I的定义如下：

其中，I为排除掺氢天然气管网已知压力节点之外的缩减关系矩阵。

4.根据权利要求1所述的掺氢天然气管道能流计算方法，其特征在于：计算掺氢天然气基本参数为：计算掺氢天然气气体常数、摩尔质量、低位热值、标准密度、伪临界压强、伪临界温度和伪临界密度。

5.根据权利要求1所述的掺氢天然气管道能流计算方法，其特征在于：计算掺氢天然气管道流量的方法为：

根据掺氢天然气管网各节点的压强与温度，得管道i-j的流量计算公式如下：

式(1)中，i与j分别为掺氢天然气管道首末节点，m代表该值为掺氢天然气管道间参数的平均值，n代表该值为标况下的值，为标况下的掺氢天然气管道流量，p_i与p_j分别为掺氢天然气管道首末节点压力，D_ij与L_ij分别为掺氢天然气管道的直径和长度，K_m，ij为可压缩系数，λ_m，ij为掺氢天然气管道摩擦系数，T_m，ij为掺氢天然气管道气体平均温度，p_n、ρ_n与T_n分别为标况下的大气压强、气体密度与温度。