能量计量体系下多气源管网运行优化研究

针对全国“一张网”的多气源天然气供应格局现状,传统的体积计量交易体系已不适合中国天然气管道的运营与发展,使用能量计量更能体现出天然气本身具有的能量特征,促进天然气市场的整合与升级。在考虑天然气能量计量体系实施方案和非居民用户对天然气气质需求的基础上,创新性地提出了能量计量体系下多气源管网运行优化模型,模型以管道运营利润最大化为目标,以气源供气量和全线增压方式为决策变量。将所建模型应用于国内某长输管道,并利用GAMS/ANTIGONE求解器获得了模型最优解。结果表明,不同能量计量体系实施方案下优化结果均优于现场实际运行方案,最高提升了32.05%的运营利润。其中,购气成本在管道运营成本中占比最高,受各气源气价、供气量和热值的综合影响;管输成本和压气站运行成本受各气源供气量的间接影响;需求节点处天然气热值含量越高,售气收益越高。

长输管道与城燃管道合并后多气源调配方案研究

基于国家管网集团公司2019年12月挂牌成立的大背景,近年来天然气长输管道与城市燃气管道合并“一张网”格局逐步铺开。面对新的多气源混合供应、多家电厂不定性地调峰用气、管网末端新增用气用户需求等日趋复杂的工况,如何调配不同的多气源供应、优化终端用户用气管理、选取最优的改造方案,确保一体化管网的安全平稳运行,是亟待解决的重要技术难题。结合珠三角某城市群的一体化管网实际情况,以珠三角某天然气管网公司为例,通过采用华白指数法对该管网4种气源进行互换性分析,并采用TGNET软件进行静态、动态水力计算和模拟仿真分析,从气质热值、气量、运行压力、事故工况、安全影响等方面进行了综合分析,提出适用于该一体化管网的最优气源调配方案和改扩建建议。应用结果对国内类似的多气源一体化管网的运行和建设具有借鉴意义。

SPS与TGNET软件在多气源天然气管网仿真中的异同研究

在天然气管网大型化、复杂化、智慧化和多气源供应发展的大背景下,天然气管道仿真技术发挥着越来越重要的作用。本文介绍了天然气管网水热力仿真常用的SPS和Pipeline Studio软件,并分别应用两种软件对某城市多气源燃气环状管网算例进行快慢瞬变流两种情况下的瞬态仿真计算,在对计算结果和计算速度进行分析的基础上,总结提炼了两种软件的优缺点及其对复杂工况的适应性。建议对于大型复杂天然气管网的瞬态计算采用SPS,对于油气储运学科入门或者工程实践中简单的管网工况采用人机交互界面更友好的Pipeline Studio更为合适。

深圳市宝安区茅洲河正本清源改造实践的分析

随着城市经济快速发展,环境问题也愈发凸显,很多城市河道都面临着严重的污染问题。黑臭在水里,根源在岸上,核心在管网,想要治水就要从源头抓起。通过对深圳市宝安区茅洲河正本清源小区改造的总体思路及技术路线、治理方案以及治理成效影响等进行阐述和分析,总结了城市正本清源改造治理的经验,为其他城市的正本清源改造提供参考。

基于复杂网络理论的天然气管网气源追踪方法

随着中国天然气管网规模不断攀升、管网脱离于上下游独立运行,传统的仿真计算方法供气计算慢或不收敛、管网能耗最优的目标函数不符合托运商和用户核心利益等局限性逐步凸显,导致当前天然气管网各用户的气源结构解析结果存在争议。为解决上述问题,将天然气管网视为一个复杂网络,应用复杂网络理论,以托运商和用户提出的“供气方案需优先满足用气需求,其次寻求管输费最低”核心诉求作为供气计算目标函数,将供气计算问题分解为最大流、最小费用2个线性规划过程。基于供气计算结果,提出总体管输费最低、天然气经过站场充分混合、公平分配原则3大核心原则,通过公式推导,建立一套气源追踪算法。案例试算结果表明,该算法可快速得到给定日指定条件下对应的最低管输费及各管段的输量配置、各个气源向各用户的供气情况;该算法逻辑清晰直观,为超大型复杂天然气管网气源追踪提供解决方案,为科学的天然气定价机制提供理论支撑,可有效避免天然气气价“一刀切”和供需双方的相互猜疑,有利于进一步推进中国天然气行业向市场主体公平开放。

多热源环状管网的面向对象水力计算方法

提出用于多热源环状管网的水力工况模拟的面向对象水力计算新方法.将复杂的管网结构解析成各类元件对象的集合,每个对象在连接处的水力特性作为与其相接元件的边界条件.每个管网元件的对象属性包含了管网的拓扑结构关系,并提供水力计算中所需的参数.基于新方法建立管网管段、水泵、阀门、热源等元件模型,在水力计算时无需提供特定的初始值,即可快速、可靠地定量分析设备操作、热媒温度和地形高差等对水力计算结果的影响.以某市区域供热管网为例,进行设计工况和事故工况的水力计算分析.分析结果表明,"顺流向"的计算顺序能够遍历管网中的所有元件对象,且快速、准确地求解管网的水力工况.

基于面向对象方法的多源环状管网水力计算

提出一种基于面向对象的方法,以元件的对象属性表达管网的拓扑结构,以对象方法表达水力计算模型,用对象事件反映边界条件变化响应的方法,然后通过遍历整个管网元件对象进行水力计算.对工程中两种常见的多源管网结构进行计算,分析表明,新方法能有效地处理多源环状管网结构、源变化引发的水力平衡问题,计算偏差小,能够充分满足工程计算的需求.

碳中和愿景下中国二氧化碳管道发展战略

中国在实现碳中和愿景下,对二氧化碳(CO_(2))捕集、利用与封存技术(CCUS)有巨大需求,而CO_(2)运输是CCUS产业链的重要环节之一,因此必将依托于长距离的CO_(2)管道及其配套基础设施建设。由于中国CO_(2)管道建设起步晚、规模小,相关技术与配套政策相对滞后,亟需对未来公共基础设施的CO_(2)管网进行系统规划并开展相关技术攻关。为此,在分析中国CO_(2)碳源和封存空间分布特点的基础上,基于规模化商业发展时序规律,提出了三阶段管道发展路径,并从管输工艺、安全评价、材料与设备、完整性等方面分析了中国CO_(2)管输技术的发展现状,提出了相应的对策和建议。研究结果表明:(1)随着全球CCUS产业发展提速,CO_(2)管道运输作为CCUS重要环节和基础设施,其建设将增速;(2)中国CO_(2)排放源和封存空间地理分布不均,东、中部地区碳排放量占总排放量的65.8%,CO_(2)驱油和地质封存是实现大规模CO_(2)管道输送的主要需求。结论认为:(1)中国CO_(2)管道三阶段发展路径为碳达峰前布局建设百万吨级超临界输送CO_(2)管道示范项目,碳达峰后以盆地为中心构建区域千万吨级CO_(2)管道运输网络架构,碳中和前构建区域间的干线管道,形成输送规模达到10×10^(8) t级,总里程约6×10^(4)km的国家输碳管网;(2)应开展CO_(2)陆地、海洋管道全相态输送技术与装备攻关研究,完善国内管道输送技术链并推动管输行业法规体系不断健全,助力示范工程的落地实施。

联网条件下中国天然气供应安全重大问题思考——以川渝地区供应安全体系建设为例

联网条件下中国天然气市场将由区域市场向国际性市场格局转变,给供应安全带来了更大的挑战。从资源、输配、市场、应急管理、责任等天然气供应安全的五大核心问题着手,以川渝地区为例,构建了供应安全物流(产、输、销)保障系统、供应安全管理(信息、预警、应急)保障系统和供应安全责任(政府、企业、用户)社会化保障系统等三大系统,以期较好地解决联网条件下天然气供应安全问题。最后从促进整个天然气产业链协调发展及天然气供应安全保障体系建设等方面提出了建议,为我国天然气产业链的供应安全建设提供了决策支持。

基于蒙特卡罗法的城市燃气管网抗震连通可靠性分析

在对燃气管道进行地震反应判别的基础上,计算管道的抗震可靠度,并结合图论将城市燃气管网简化为源点、汇点和边线,建立管网简化模型。采用蒙特卡罗法对某六节点网络模型进行抗震连通可靠性分析,结果表明：随着迭代次数的增加,近似解以更小的误差接近精确解的概率更大;迭代次数取为5 000时,能够较好地满足精度要求。通过对连通性矩阵进行分析,探讨了设定源点提高目标汇点连通可靠度的可行性。最后,以保定市区的大型燃气管网为例,计算了Ⅶ~Ⅸ度地震烈度下管网的连通可靠度,对比了设定源点对汇点连通可靠度的影响,为该市燃气管网的震害预测和抗震优化提供参考。

多气源天然气输配管网的能量计量方法

随着我国多气源供应格局的形成,天然气计量方式逐渐从现行的体积计量方式向能量计量方式转变。现行的《天然气能量的测定》标准对多气源输配管网系统没有给出具体可操作的能量计量程序,若采用热值数量加权平均赋值方法,能量计量误差可达8%,不能满足能量计量标准GB/T 18603—2014《天然气计量系统技术要求》对能量计量精度的要求。为此,根据天然气输配管网的拓扑结构和气量平衡原理,利用天然气输配管网中现有的流量计量仪表对多气源输配管网进行状态重构,提出了一种区域多气源天然气输配系统状态重构能量计量方法,并对管网状态重构后进行能量计量的误差进行了分析。结果表明:(1)所提出的方法确定了多气源输配管网状态重构所需流量仪表的最少数量及仪表布置方法 ;(2)多气源输配系统管网状态重构后,各下游天然气用户能量计量的误差均不超过0.5%,可满足GB/T 18603—2014对能量计量准确度最高等级(A级)误差在1%以内的要求。该研究成果为我国天然气能量计量技术的应用和推广提供了一种可操作的程序。

长输天然气管网多气源联合调峰

分析了长距离输送天然气管道成网后下游用户的调峰量,论述了在用气高峰月和用气低峰月分别采用气源调峰和储气库调峰的具体情况,介绍了不同类型气源和储气库联合调峰的方法,总结了多气源联合调峰的特点。

地下排污管网系统离散变量优化设计研究

针对各种污水源,采用离散变量优化设计方法,建立了地下排污管网系统优化设计的目标函数和约束条件,构建了该系统的离散变量优化设计模型;在考虑地势-地貌对离散变量优化影响的条件下,提出了在离散变量空间中的模式搜索法;建立统一地下管网汇集和利用系统,得到了使水资源从消耗模式向重复利用模式转化的最佳管网布局.

考虑源-荷互动的园区综合能源系统站-网协同优化

建立了园区综合能源系统站-网协同优化双层模型,上层模型采用改进的p-中位模型,决策变量为能源站位置、容量及网架结构;下层模型考虑电、热负荷的需求响应特性,以电-热-气混合潮流为支撑,将可中断负荷与能源站进行协同调度。采用贪婪-变邻域蛛网算法求解上层模型,高效且可得到全局最优解;利用二阶锥松弛技术,将含有非凸气流约束的非线性规划问题转化为二阶锥规划问题,并采用凸-凹步骤法恢复解的确切性。通过算例表明,考虑源荷互动,可以有效降低系统的运行成本,并且使规划出的能源站容量更加经济合理。

武汉市饮用水源地安全建设对策研究

针对武汉市饮用水源地水污染隐患、乡镇水厂供水不足、水质较差等饮水安全问题,基于国内外国际性大都市水源地建设经验,结合武汉市两江交汇的特殊地理位置,提出了武汉市水源地安全建设的若干建议,为城市水资源管理制度和合理配置方案的制定提供参考。

开县城镇燃气供给系统长期适应性分析

随着城镇的规划建设和经济发展,现有的民用气供气系统已经无法满足地方燃气的需求。城镇燃气的净化、供气规模、供气结构和配气管网将发生快速变化,民用燃气供气系统的供气气源、输送管线和净化装置的生产参数也将随之发生巨大变化。以开县城镇燃气供给系统为例,对城镇燃气需求的发展和燃气供给系统的长期适应性进行了分析,提出了相应的技术改造的意见和建议。

CCTV检测技术在“控源截污”工程中的应用

以人工利用目测或反光镜的方法相比,管道检测机器人在城市地下排水管线检测中具有安全性高、精度高、节约时间提高工作效率等特点。文章主要是利用管道检测机器人在无锡市某区域“控源截污”工程中进行排水管网的疏通检测及数据后处理与分析。经结果表明,该区域检测管线结构性缺陷数量等级为II级,具有变坏的趋势数量较高;功能性缺陷等级I级,所占有的比重较大,管道运行基本不受影响。为以后整改工作指明具体方向,作出相应的指导。

造船企业压缩空气管网水力计算分析

对某大型造船公司的压缩空气管网进行合理简化,得出可以用于管网水力计算的拓扑图,在此基础上建立各管段的压降方程、节点流量方程和环路能量方程等基本数学方程,最后选择几种基本的调度方案进行模拟计算,并分析和提出降低电能消耗可以采取的措施。

基于“源-网-站-厂”的地下管线全要素一体化智能平台

常规的综合管线数据均是纯“网”数据,对于“源”“站”“厂”这些专业属性设施基本未予关注。但这些专业设施对于专业规划、建设与管理工作却是非常重要的。本文介绍了近年来开展的《基于“源-网-站-厂”的地下管线全要素一体化智能平台的建设与应用研究》的项目成果,通过确立“源、站、厂”的内涵及数据属性、开发建设基于“源-网-站-厂”的地下管线全要素一体化智能平台,最终获取“源、站、厂”的空间及专业属性数据,充实原有地下管线综合管理平台,建立起地下管线全要素一体化智能平台。该成果可为各专业管线的系统升级、整体规划、局部改造等提供全要素的数据,大大提升了现有综合管线数据的社会利用效率。

呼和浩特市热源联网运行可行性研究

城市热源联网运行可极大地提高城市供热的安全性、可靠性和经济性。根据呼和浩特城市热源特点,分析了城市供热管网联网的可能性、联网运行在技术上的可行性。