【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天然气管网优化，特别涉及一种天然气管网路径优化方法及装置。
技术介绍
1、天然气作为重要的清洁能源将保持其快速增长的发展趋势。天然气管网的管输是陆上天然气长距离输送的主要形式，随意多托运商的进入，如何在复杂管网约定管输路径是个难题。天然气管网路径规划技术综合考虑天然气管网拓扑结构与上下气场站之间的路径，对天然气管网路径规划进行优化，有效进行调度管理，得到最优的路径规划方案。
2、目前的天然气管网路径规划的研究大多集中于管网路径规划设计、选址以及建设问题，忽略了在已有复杂天然气管网中管道运输的路径选择问题，单靠人工经验很难得出全管网最优的路径规划方案。
3、天然气管网路径规划优化模型解决天然气运输过程中的路径规划优化问题。由于天然气管网的拓扑结构复杂，可选路径非常多，到目前为止还没有能够为天然气管网路径规划提供有效的执行方案，导致相关路径选择还是依赖人工经验，存在非常大的优化空间。
技术实现思路
1、构建天然气管网路径规划优化求解数学模型能够在复杂管网的情况下求解出最优天然气管网路径。然而，由于存在大量的整型变量，天然气管网拓扑结构规模较大，上下气节点之间存在的路径非常多且难以寻找，这使得建天然气管网路径模型构建成为规模比较大的混合整数线性规划问题。本专利技术结合天然气管网运行特点，设计了“分步求解算法”，缩减路径数量规模，获得了最优的上下气节点之间路径优化方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种天然气管网路径优化方法，所述
3、根据天然气管网数据库或线下数据，设置调控参数，以天然气管段运输成本最低为目标函数构建第一模型；
4、根据第一模型确定天然气管段流向和天然气流量，根据天然气管段流向和天然气流量缩减天然气管网规模获取天然气管网路径；
5、考虑天然气管段的容量和流量约束，将第一模型以天然气管网路径运输成本最低为目标函数构建第二模型；根据第二模型执行天然气管网路径优化。
6、进一步地，所述根据第一模型确定天然气管段流向和天然气流量，根据天然气管段流向和天然气流量缩减天然气管网规模获取天然气管网路径，包括，
7、删除根据第一模型确定的天然气流量为0的管段；
8、将流向一致且不存在分支的相邻管段合并为同一条管段；以场站为单位将分支管段输量合并到该场站；构建场站与合并管段的映射关系并迭代缩减天然气管网规模。
9、进一步地，所述第一模型具体为，
10、
11、其中，i和j表示天然气管段节点，p表示天然气管段集合，fij表示i和j之间的天然气运输量绝对值，cij表示表示i到j的运输单价，sfij表示i到j的天然气运输量的松弛量，m表示管道上下限松弛惩罚值。
12、进一步地，所述第二模型具体为，
13、
14、其中，i和j表示天然气管段节点，r表示天然气管网路径，r表示天然气管网路径集合，p表示天然气管段集合，fijr表示i和j之间在r的天然气运输量绝对值，cijr表示表示i到j在r的运输单价，sfij表示i到j的天然气运输量的松弛量，m表示管道上下限松弛惩罚值。
15、进一步地，所述天然气管段的容量和流量约束包括，
16、天然气管段节点间的管输容量不超过上限，天然气管段节点的天然气容量流入和流出平衡，天然气管段的天然气流量等于经过此天然气管段所有路径的天然气流量之和。
17、进一步地，所述天然气管网数据库或线下数据包括，
18、气源信息、客户信息、管段信息、场站信息和储气库信息。
19、进一步地，所述调控参数包括，
20、是否开启管道上下限松弛、管道上下限松弛惩罚系数、gap值和模型求解时间上限。
21、进一步地，考虑天然气管段的容量和流量约束，将第一模型以天然气管网路径运输成本最低为目标函数构建第二模型；根据第二模型执行天然气管网路径优化之后还包括，
22、输出天然气管网路径优化结果，
23、其中，天然气管网路径优化结果包括，天然气管网路径途径的天然气站、天然气管网路径的运输量和天然气管网路径的费用。
24、本专利技术还提供了一种天然气管网路径优化装置，所述装置包括，
25、第一模型单元，用于根据天然气管网数据库或线下数据，设置调控参数，以天然气管段运输成本最低为目标函数构建第一模型；
26、管网规模优化单元，用于根据第一模型确定天然气管段流向和天然气流量，根据天然气管段流向和天然气流量缩减天然气管网规模获取天然气管网路径；
27、第二模型单元，用于考虑天然气管段的容量和流量约束，将第一模型以天然气管网路径运输成本最低为目标函数构建第二模型；根据第二模型执行天然气管网路径优化。
28、进一步地，所述第二模型单元还包括输出模块，
29、输出模块，用于输出天然气管网路径优化结果，
30、其中，天然气管网路径优化结果包括，天然气管网路径途径的天然气站、天然气管网路径的运输量和天然气管网路径的费用。
31、相对于现有技术，本专利技术具有以下的有益效果：
32、本专利技术采取分步求解算法，首先求解天然气管网中各管道的气体流向，随后在气体流向已知的情况下对原管网以及路径的天然气运输量进行求解，达到提升求解速度的目的。本专利技术的全面考虑了天然气管网路径规划问题的各个决策点，与实际业务贴合度高，可执行性好，降低了天然气管网的优化路径的运算时间。
33、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的步骤或流程来实现和获得。
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1.一种天然气管网路径优化方法，其特征在于，所述方法包括，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第一模型确定天然气管段流向和天然气流量，根据天然气管段流向和天然气流量缩减天然气管网规模获取天然气管网路径，包括，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一模型具体为，
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述第二模型具体为，
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天然气管段的容量和流量约束包括，
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天然气管网数据库或线下数据包括，
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调控参数包括，
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述考虑天然气管段的容量和流量约束，将第一模型以天然气管网路径运输成本最低为目标函数构建第二模型；根据第二模型执行天然气管网路径优化之后还包括，
9.一种天然气管网路径优化装置，其特征在于，所述装置包括，
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二
...【技术特征摘要】
1.一种天然气管网路径优化方法，其特征在于，所述方法包括，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第一模型确定天然气管段流向和天然气流量，根据天然气管段流向和天然气流量缩减天然气管网规模获取天然气管网路径，包括，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一模型具体为，
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述第二模型具体为，
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天然气管段的容量和流量约束包括，
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：玉德俊，任昶，杨超，杨磊，徐英俊，骆科东，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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