[发明专利]一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法及装置

说明书

本申请公开了一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法及装置，该方法包括：获取与天然气管网相关的基础参数；基础参数包括管道基础参数、管材基本参数、储气库基本参数、技术经济参数和供需数据；根据获取的基础参数，生成待建立的多周期天然气管网MILP模型的约束条件；根据生成的约束条件和预设的成本目标函数，建立MILP模型；通过基于分支定界算法的MILP求解器求解MILP模型，得到多周期天然气管网输送能力提升设计结果。这样在多周期视野下做出天然气管输送能力提升设计，通过分支定界算法求解多周期天然气管网MILP模型，以整体获得全局最优解，为天然气管网输气能力提升提供了有效的支撑和指导，降低了总成本。

技术领域

本发明涉及天然气管网技术领域，特别是涉及一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法及装置。

背景技术

随着天然气需求的不断上升，对天然气管网的输送能力提出了更高的要求，随着“全国一张网”的逐步形成，更会有新储气库或是新用户连接到现有的天然气管网上，天然气管网规模庞大，拓扑结构复杂，全网分析工作复杂，凭借人力难以决策出最优的天然气管网输送能力提升设计方案。

天然气管网输送能力提升设计是一个多周期、长期、复杂的问题。想要获得尽可能低成本的一个天然气管网输送能力提升方案，需要系统、科学的合理设计，考虑多方面的因素，包括上下游的供给和需求，管网系统中的基础设施能力，管道的流量流向分配等等，因此管网的基础设施和拓扑结构需要进行调整改变，以满足不同时段的基本供气需求。

目前，有学者在文献中考虑到了天然气需求量在不断上涨，但是往往采用了以年为尺度的建模方法，忽略了储气设施的实际作用，往往造成所规划的管网与实际严重不符。由于天然气在同一年度不同时期存在较大的需求差异，而随着需求量的不断上升，淡旺季差异将更加显著。在旺季储气库充当的是“气源”的作用，此时天然气管网承担着更大的输送任务，而仅仅以年为尺度规模不能准确有效地分析出实际天然气管网堵点，从而影响了管道建设的时序性，对天然气管网输气能力提升产生较大的误差。此外，对于模型解决方案，虽然常用智能算法和启发式方法，但仍难以保证结果具有全局最优性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法及装置，可以为天然气管网输气能力提升提供了有效的支撑和指导，降低了总成本。其具体方案如下：

一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法，包括：

获取与天然气管网相关的基础参数；所述基础参数包括管道基础参数、管材基本参数、储气库基本参数、技术经济参数和供需数据；

根据获取的所述基础参数，生成待建立的多周期天然气管网MILP模型的约束条件；

根据生成的所述约束条件和预设的成本目标函数，建立所述MILP模型；

通过基于分支定界算法的MILP求解器求解所述MILP模型，得到多周期天然气管网输送能力提升设计结果。

优选地，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，在建立所述MILP模型之前，还包括：

计算输送天然气所需的费用、新建或扩建管道的费用和储气库相关费用；

根据所述输送天然气所需的费用、所述新建或扩建管道的费用和所述储气库相关费用，得到不同时期的现金流；

根据不同时期的所述现金流，得到最小总成本净现值，并将所述最小总成本净现值作为所述成本目标函数。

优选地，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，计算输送天然气所需的费用、新建或扩建管道的费用和储气库相关费用，包括：

根据管道输送费用、输送距离、管道输送流量的乘积值，计算单条管道的输送费用；取所有管道的输送费用之和作为输送天然气所需的费用；