人工智能赋能油气管道运行管理的应用及展望

[目的]人工智能作为引领未来的战略性技术,推动着新时代油气管道高质量发展。厘清近20年来人工智能在油气管道运行方面的研究热点及阶段性前沿方向的演变脉络对于定位现阶段在油气管道运行领域人工智能应用上的关键问题以及未来的研究方向至关重要。[方法]基于VOSviewer文献计量软件,对2000-2023年中国知网中人工智能在管道运行领域研究与应用的相关文献进行了关键词“共现”分析。并结合高频关键词的标签视图,从专家系统、模糊逻辑、神经网络、机器学习4个分支对人工智能方法的应用领域、热点方向以及发展趋势进行了梳理。[结果]油气管道运行领域的发文量呈现逐年增长趋势且在2016年后尤其明显。泄漏、腐蚀、风险评价、识别、预测、优化等是人工智能方法应用最为广泛的研究领域。人工智能研究方法正在从神经网络、专家系统、模糊逻辑、小波分析等传统方法向深度学习、迁移学习、强化学习等新一代算法演变。[结论]在新一轮人工智能发展热潮下,油气管道智慧运行应在加强海量多源异构数据融合方法的应用,加深小样本与零样本学习方法的研究,推动增强智能与人工智能的融合,增强因果推断与机器学习的结合,注重基于数字孪生技术的全生命周期管理等方面进一步探索。研究成果可进一步推动人工智能在油气管道运行中的应用,为油气管网智能运行的发展提供参考。(图7,表1,参57)

油气管网仿真技术在智能管网建设中的应用及展望

智能管网建设需要准确描述管网特性和行为,随着智能管网的快速发展和应用,仿真技术成为智能管网建设中不可或缺的一部分。梳理了国内外油气管网仿真技术在理论研究、工程应用及仿真软件研发方面的发展现状,明确了智能管网建设对油气管网仿真技术和仿真平台的需求,从规划与设计、投产、运行维护等不同阶段,阐述了油气管网仿真技术在智能管网建设中的应用场景,并从通用性、高效性、智能化等方面对油气管网仿真技术的发展进行了展望,以期更好地发挥油气管网仿真技术在智能管网建设中的作用。

运输市场竞争下成品油管道效能评价

【目的】国家石油天然气管网集团有限公司的成立标志着中国油气体制改革迈出关键一步。油气管道独立运营,使得油气管道成为油气物流市场的参与者,与铁路、水路、公路共同参与物流市场份额的竞争,但现有研究缺乏对成品油管道效能评价的关注,影响管道运输竞争力的提升以及管道的长期建设规划。【方法】结合工程实际,综合炼厂端、油库端、通道端的运行业务要求,建立运输市场竞争下成品油管道效能评价方法:以成品油一次物流总运输费用最小化为优化目标,构建成品油资源配置模型,用于求解多运输方式竞争条件下的成品油一次物流方案;在此基础上,利用总运输费用、管输占比2项指标评价管道在常规场景、极端天气场景下对整个成品油物流系统的作用。【结果】将上述评价方法应用于中国某成品油管道,并利用其2023年经营数据进行测算。结果显示:在经济性方面,该管道可使成品油一次物流总运输费用降低0.1%;在运输结构方面,沿线炼厂管输占比最大提高12.48%;此外,在极端天气场景下该管道能够有效缓解其他运输方式运力短缺所导致的供应中断,保障能源供应,部分水路运输能力降低15%后,管输占比由41.66%增至42.07%,其中,该管道月运输量增幅超400%,占总管输量比例由0.19%增至0.98%。【结论】所提出的管道效能评价方法可量化管道在经济效益提高、运输结构优化方面的贡献,为管道的前期规划设计与日常运维管理提供参考。

市场化改革背景下成品油管网运营关键技术及展望

随着国家石油天然气管网集团的成立,成品油管网逐步形成“全国一张网”的管理模式和“X+1+X”的市场体系,运营市场化、用户多元化等发展趋势给成品油管网市场化运营带来巨大变革和挑战。围绕成品油管网市场化运营的关键技术,总结了管网系统布局与资源配置优化、输送价格与输送路径协同优化、输送能力评估与分配机制3方面的核心问题,综述了国内外相关技术的研究进展并指明了发展方向。未来,成品油管网改革将持续深化,更健全的运营机制能更好地促进管网公平开放和节能减排。建议从清洁能源灵活输送、综合立体交通多网融合、公共信息服务平台搭建3方面深度发展,进一步完善管网运营机制,提升管网能源集约输送和公平服务能力,从而保障国家能源供应安全。

成品油一次物流优化与协调方法研究进展

成品油一次物流优化与协调方法研究对提高运输效率、降低运营成本具有重要意义。基于中国成品油物流体系特征,从物流优化与协调两大视角对国内外研究现状、方法进行了分析与总结。在成品油一次物流优化研究方面,就战略层与战术层而言,现有研究仍无法有效解决资源分布不匹配、供需结构不匹配的矛盾;优化方法仍以数学规划法为主,少量研究引入启发式方法或机器学习算法以应对规模庞大的难题;利用线性加权法、ε-约束法等解决多目标规划问题,有效实现了多个主体的协同优化;采取随机规划、鲁棒优化改进模型,可解决不确定性优化问题。在成品油一次物流协调研究方面,中国仍停留在定性分析阶段。为适应复杂的物流系统结构,协调方法的研究从单一契约向组合契约发展,并扩充至企业内、企业间两方面。研究成果可为成品油一次物流优化与协调方法的进一步探索提供参考,对促进理论模型与实际业务融合、多主体集中决策模型开发、收益共享协调机制建立有积极作用。

绿氨-成品油综合运输系统适应性分析与规划

【目的】氨是一种高效的储氢介质,在“无碳未来”愿景下,其有望成为未来化石燃料替代品。鉴于氨相对稳定的液态储运形式,利用在役成品油管道构建绿氨-成品油综合运输系统,对绿氨产业链的发展具有重要意义。【方法】介绍了中国绿氨产能分布情况、各运输方式的优劣性及在役成品油管道增输液氨的潜力;从输送介质特性、长输管道系统结构、管材与设备、管输工艺、水力计算方式、运行压力与流速安全共6个方面进行了成品油管道增输液氨系统适应性分析;考虑了绿氨与成品油运输环节的耦合特征,并就“西氨东送”“北氨南运”的供需格局提供了绿氨-成品油综合运输系统规划设想。【结果】随着绿氨产能规模的不断扩大,管道成为首选的长距离运输方式,加之在役成品油管道输送负荷率不足,在经济效益的推动下,成品油管道增输液氨极具潜力;理论层面上,成品油管道与已有液氨长输管道系统相似性高,部分特殊需求可通过工艺或设备改造满足,在制定合理的压力、流速控制策略前提下,在役成品油管道增输液氨的系统适应性整体较强,应进一步采取实验手段验证其可行性。基于此,对绿氨-成品油综合运输系统规划、多种运输方式协同优化、液氨管输运行边界落实及管输批次优化4个方面提出了未来展望。【结论】研究成果可为促进绿氨产业健康发展、提高绿氨-成品油综合运输系统的安全性与经济性提供参考。(图9,表2,参52)