一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法及装置制造方法及图纸

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。降低了总成本。降低了总成本。

【技术实现步骤摘要】
一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法及装置


[0001]本专利技术涉及天然气管网
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路
/>[0005]有鉴于此，本专利技术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：
[0006]一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法，包括：
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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。
[0011]优选地，在本专利技术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：
[0012]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；
[0013]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；
[0014]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。
[0015]优选地，在本专利技术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：
[0016]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；
[0017]根据管道单位管长造价与管道距离，计算新建或扩建管道的费用；
[0018]根据储气库注气、采气、储气的成本总和，计算储气库相关费用。
[0019]优选地，在本专利技术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，生成待建立的多周期天然气管网MILP模型的约束条件，包括：
[0020]对每个节点定义节点上传流量、节点下载流量、管道流入流量和管道流出流量来表征管网的流量关系；
[0021]根据所述管网的流量关系、所述节点上传流量与当地天然气生产量之间的大小关系以及所述节点下载流量与当地天然气最小需求量之间的大小关系，生成流量平衡约束条件。
[0022]优选地，在本专利技术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，生成待建立的多周期天然气管网MILP模型的约束条件，还包括：
[0023]根据两个可能新建或扩建管道的节点之间只建设一次管道的条件，生成管网结构约束条件。
[0024]优选地，在本专利技术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，生成待建立的多周期天然气管网MILP模型的约束条件，还包括：
[0025]将不扩建的已建管道输送能力设为定值，根据新建或扩建后的管道输送能力与当前最大输送能力的大小关系，生成管道输送能力约束条件；
[0026]根据管道同一时刻流动方向只有一个，以及流量方向与流动方向一致的条件，生成管道输送方向约束条件。
[0027]优选地，在本专利技术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，生成待建立的多周期天然气管网MILP模型的约束条件，还包括：
[0028]根据储气库储气能力约束条件、储气库注气能力约束条件、储气库采气能力约束条件以及储气库采气能力与储气库存量之间的大小关系，生成储气库约束条件。
[0029]优选地，在本专利技术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，所述多周期天然气管网输送能力提升设计结果包括管道建设的时间、位置、设计输量，所需的管道输送、管道建设和储气库运行成本，各管道在各周期的流量、管道利用率，以及管网内储气库在各周期的工作情况。
[0030]本专利技术实施例还提供了一种多周期天然气管网输送能力提升设计装置，包括：
[0031]参数获取模块，用于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；
[0032]约束条件生成模块，用于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；
[0033]模型建立模块，用于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；
[0034]模型求解模块，用于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。
[0035]优选地，在本专利技术实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计装置中，还包括：
[0036]目标函数获取模块，用于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。
[0037]从上述技术方案可以看出，本专利技术所提供的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；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模型的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的多周期天然气管网输送能力提升设计方法，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的多周期天然气管网输送能力提升设计方法，其特征在于，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；根据管道单位管长造价与管道距离，计算新建或扩建管道的费用；根据储气库注气、采气、储气的成本总和，计算储气库相关费用。4.根据权利要求1所述的多周期天然气管网输送能力提升设计方法，其特征在于，生成待建立的多周期天然气管网MILP模型的约束条件，包括：对每个节点定义节点上传流量、节点下载流量、管道流入流量和管道流出流量来表征管网的流量关系；根据所述管网的流量关系、所述节点上传流量与当地天然气生产量之间的大小关系以及所述节点下载流量与当地天然气最小需求量之间的大小关系，生成流量平衡约束条件。5.根据权利要求4所述的多周期天然气管网输送能力提升设计方法，其特征在于，生成待建立的多周期天然气管网MILP模型的约束条件，还包括：根据两个可能新建或扩建管道的节点之间只建设一次管道的条件，生成管网结构约束条件。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：温凯，陆洋帆，乔丹，张晶，刘源，惠旭超，洪炳沅，宫敬，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：