CN110489930A - 天然气网稳态分析方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

天然气网稳态分析方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN110489930A
CN110489930A CN201910853959.2A CN201910853959A CN110489930A CN 110489930 A CN110489930 A CN 110489930A CN 201910853959 A CN201910853959 A CN 201910853959A CN 110489930 A CN110489930 A CN 110489930A
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
flow
natural gas
pipeline
pressurizing point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910853959.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110489930B (zh
Inventor
马溪原
李鹏
周长城
袁智勇
胡洋
雷金勇
郭祚刚
叶琳浩
喻磊
黄安迪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China South Power Grid International Co ltd
China Southern Power Grid Co Ltd
Original Assignee
China South Power Grid International Co ltd
China Southern Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China South Power Grid International Co ltd, China Southern Power Grid Co Ltd filed Critical China South Power Grid International Co ltd
Priority to CN201910853959.2A priority Critical patent/CN110489930B/zh
Publication of CN110489930A publication Critical patent/CN110489930A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110489930B publication Critical patent/CN110489930B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
    • G06Q10/06395—Quality analysis or management
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/80—Management or planning
    • Y02P90/82—Energy audits or management systems therefor

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明公开了一种综合能源***天然气网稳态分析装置，第一运算模块、第二运算模块、以及联系关系模块配合作用表征整个天然气网中稳态下各个管道、节点的流量以及节点气压之间的关系的稳态联立关系；流量压力分析模块根据稳态联立关系，获得各个非平衡节点的节点气压、管道流量以及节点流量。本申请充分利用各个节点和管道以及加压站之间的布局和连接关系，更简单快速的获得天然气网的稳态分析更全面的分析结果。本申请中还提供了综合能源***天然气网稳态分析方法、设备以及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

Description

天然气网稳态分析方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及综合能源***技术领域，特别是涉及一种综合能源***天然气网稳态分析方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
当前，各类工业、商业及办公楼宇等产业园区具备综合能源***建设试点的自然资源、空间资源、电网基础和用户资源，也是综合能源服务、业务创新和效益增长的主战场。产业园区综合能源***的典型形态特征是，综合能***范围覆盖一定区域且区域内存在冷、热、电、气等多种能源需求，在横向上多种能源形式之间相互耦合和互补，在纵向上源、网、荷、储相互协调。区域综合能源***、能源互联网、智慧能源等新技术刚刚兴起，存在综合能源配用电***仿真分析手段不足等关键问题。
在综合能源***的天然气网中主要包括天然气井、管道、加压站、储气罐、调压阀和阀门。天然气由气井进入管道，通过管网被输送至用户。通过控制管网中不同节点的压力和调压阀或者阀门阀芯位置来调节天然气的流量。加压站的主要元件为压缩机，主要用于当天然气在输送过程中会因为管壁摩擦等原因造成压力损失时，对管道内的气体进行增压。
在某一时间段内，流入管道(起点)的流量和流出管道(终点)的流量是相等的、不随时间变化的，起点和终点的压力也是稳定的、不随时间变化的，且是等温过程(即管道内天然气与外界没有热交换产生)，此时的天然气网处于稳态。
但是在实际运行过程中天然气网要维持稳态就需要对天热气网中的天然气井、管道、加压站、储气罐、调压阀和阀门的工作状态进行分析，以便及时的对天然气网中各个部件的工作状态进行调整，尽可能的维持天然气网安全稳定的工作。
但是，目前对天然气网进行分析时，往往只对天然气网中的单一元件进行分析，使得分析结果存在局限性，
发明内容
本发明的目的是提供一种综合能源***天然气网稳态分析装置、方法、设备以及计算机可读存储介质，解决了天然气网中，对单一元件分析的局限性的问题。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种综合能源***天然气网稳态分析装置，包括：
第一运算模块，用于基于天然气网中流体连续性原理，获得各个节点的节点流量和各个管道的管道流量之间的第一对应关系、以及各个所述节点的节点气压和各个所述管道流量之间的第二对应关系；
第二运算模块，用于根据加压站的加压作用，获得各个所述加压站的节点流量和流量损失量的第三对应关系，以及各个所述加压站的节点气压和所述流量损失量之间的第四对应关系；
联立关系模块，用于根据所述第一对应关系、所述第二对应关系、所述第三对应关系、所述第四对应关系，以及各个所述节点、各个所述管道和所述加压站之间的连接关系，获得天然气网中各个所述节点气压、所述节点流量以及所述管道流量之间的稳态联立关系；
流量压力分析模块，用于根据所述天然气网的各个输入端口的节点流量以及平衡节点的节点气压，结合所述稳态联立关系，获得各个非平衡节点的节点气压、各个所述管道的管道流量以及天然气网的各个输出端口的节点流量。
其中，所述第一运算模块具体用于基于天然气网中流体连续性原理，获得各个所述管道的管道流量和各个所述管道两端对应的节点的节点流量之间的第一对应关系：AhQh＝Qload，其中，Ah是常规的不含加压站的天然气网节点-支路关联矩阵；Qh为各个所述管道的质量流量列向量；Qload为各个所述节点的质量流量。
其中，所述第一运算模块具体用于基于天然气网中流体连续性原理，获得同一管道两端的节点的节点气压和所述管道的管道流量之间的对应关系：Qp＝k(Πi-Πj)，其中，Πi和Πj和分别表示所述管道两端节点i和节点j的节点气压，k为常系数；根据天然气网中各个所述管道对应的所述对应关系，获得天然气网中的第二对应关系：其中，Πh为各个所述节点的列向量。
其中，所述第二运算模块具体用于根据所述加压站压力调节所需要的能量，获得加压耗能等效流量；根据天然气网中流体连续性原理以及所述加压耗能等效流量，获得所述第三对应关系：Qj＝Qi-Qloss；其中，Qi为各个所述加压站出口节点流量矩阵，Qj为各个所述加压站入口节点流量矩阵；Qloss为各个所述加压耗能等效流量矩阵。
其中，所述第二运算模块具体用于根据所述加压站对压力调节的大小，获得加压耗能等效流量和所述加压站对应的节点气压之间的关系：Qloss,k＝λkQi(Πn-Πm)，其中，λk为与所述加压站内燃气轮机机组相关的常系数；Qi为所述加压站出口节点流量；Qloss,k为所述加压站对应的加压耗能等效流量；Πn为所述加压站出口气压，Πm为所述加压站入口气压，满足Πn≥Πm；根据天然气网中各个加压站的分布位置和数量，以及所述加压耗能等效流量和所述节点气压之间的关系，获得所述第四对应关系：Qloss＝λ(Πn-Πm)Qi，其中，λ为与各个所述加压站内燃气轮机机组相关的常系数向量；Qi为所述加压站出口节点流量列向量；Πn为所述加压站出口气压列向量，Πm为所述加压站入口气压列向量。
其中，所述联立关系模块用于获得的所述稳态联立关系为：其中，Ah是常规的不含加压站的天然气网节点-支路关联矩阵；Qh为各个所述管道的质量流量列向量；Qload为各个所述节点的质量流量矩阵；Πh为各个所述节点的列向量；λ为与各个所述加压站内燃气轮机机组相关的常系数向量；Qi为所述加压站出口节点流量列向量；Qloss为所述加压耗能等效流量；Πn为所述加压站出口气压列向量，Πm为所述加压站入口气压列向量。
本发明提供一种综合能源***天然气网稳态分析方法，包括：
基于天然气网中流体连续性原理，获得各个节点的节点流量和各个管道的管道流量之间的第一对应关系、以及获得各个所述节点的节点气压和各个所述管道流量之间的第二对应关系；
根据加压站的加压作用，获得各个所述加压站的节点流量和流量损失量的第三对应关系，以及各个所述加压站的节点气压和所述流量损失量之间的第四对应关系；
根据所述第一对应关系、所述第二对应关系、所述第三对应关系、所述第四对应关系，以及各个所述节点、各个所述管道和所述加压站之间的连接关系，获得天然气网中各个所述节点气压、所述节点流量以及所述管道流量之间的稳态联立关系；
根据所述天然气网的各个输入端口的节点流量以及平衡节点的节点气压，结合所述稳态联立关系，获得各个非平衡节点的节点气压、各个所述管道的管道流量以及天然气网的各个输出端口的节点流量。
其中，所述稳态联立关系模型为：其中，Ah是常规的不含加压站的天然气网节点-支路关联矩阵；Qh为各个所述管道的质量流量列向量；Qload为各个所述节点的质量流量；Πh为各个所述节点的列向量；λ为与各个所述加压站内燃气轮机机组相关的常系数向量；Qi为所述加压站出口节点流量列向量；Qloss为所述加压耗能等效流量；Πn为所述加压站出口气压列向量，Πm为所述加压站入口气压列向量。
本申请还提供一种综合能源***天然气网稳态分析设备，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如上任一项所述综合能源***天然气网稳态分析方法的步骤。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述综合能源***天然气网稳态分析方法的步骤。
本发明所提供的综合能源***天然气网稳态分析装置，第一运算模块，用于基于天然气网中流体连续性原理，获得各个节点的节点流量和各个管道的管道流量之间的第一对应关系、以及各个节点的节点气压和各个管道流量之间的第二对应关系；第二运算模块，用于根据加压站的加压作用，获得各个加压站的节点流量和流量损失量的第三对应关系，以及各个加压站的节点气压和流量损失量之间的第四对应关系；联立关系模块，用于根据第一对应关系、第二对应关系、第三对应关系、第四对应关系，以及各个节点、各个管道和加压站之间的连接关系，获得天然气网中各个节点气压、节点流量以及管道流量之间的稳态联立关系；；流量压力分析模块，用于根据天然气网的各个输入端口的节点流量以及平衡节点的节点气压，结合稳态联立关系，获得各个非平衡节点的节点气压、各个管道的管道流量以及天然气网的各个输出端口的节点流量，。
本申请中充分利用天然气网中各个管道、节点以及加压站之中流体所满足的流体连续性原理，获得各个节点流量和管道流量之间的对应关系，以及管道流量与节点气压之间的对应关系，并以天然气网的角度，充分利用各个节点和管道以及加压站之间的布局和连接关系，获得稳态状态的天气网整体运行状态的稳态联立关系，基于该稳态联立关系即可快速地获得整个天然气网中各个节点的节点气压、以及各个管道中管道流量等分析结果，便于对天然气网中天然气的输出流量进行有效控制。
本申请中还提供了综合能源***天然气网稳态分析方法、设备以及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的综合能源***天然气网稳态分析装置的结构框图。
图2为本发明实施例提供的管道示意图；
图3为本发明实施例提供的含加压站管路的示意图；
图4本发明实施例提供的综合能源***天然气网稳态分析方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，图1为本发明实施例提供的综合能源***天然气网稳态分析装置的结构示意图，该装置可以包括：
第一运算模块100，用于基于天然气网中流体连续性原理，获得各个节点的节点流量和各个管道的管道流量之间的第一对应关系；
在流体的管道中，根据流体的连续性方程Q1＝Q2＝常量，可知，对于天然气网中，每个管道两端节点的节点流量和管道中的流量应当相等。因此，对于各个管道和管道两端的节点之间也就满足质量流量守恒的关系。
为了从整体上表示各个管道和管道两端对应的节点的流量之间满足的关系，分别按照各个管道中天然气的流向以及管道分布位置，以列向量Qh的形式表示所有管道的质量流量，以列向量Qload表示所有节点的质量流量，那么各个节点的节点流量和各个管道的管道流量之间的第一对应关系可以是：AhQh＝Qload，其中，Ah是常规的不含加压站的天然气网节点-支路关联矩阵，根据具体地天然气网结构确定，其具体形式可以是Qh为各个管道的质量流量列向量；Qload为各个节点的质量流量矩阵。
第一运算模块100还用于根据流量连续性，获得各个所述节点的节点气压和各个所述管道流量之间的第二对应关系。
在天然气网中管道流过的天然气流量受许多因素的影响，其中最主要的因素是包括天然气管道长度、内径、摩擦系数、环境温度、海拔、两端气压等。为此，就需要对天然气网中的气压和流量之间的关系进行分析，以保证天然气网正常的供气需求。
如图2所示，图2为本发明实施例提供的管道示意图，图2中，带箭头的虚直线是指天然气的流动方向，Πi和Πj和分别表示管道p两端节点i和节点j的气压；Qp为管道p的管道流量。
对于单个管道中，管道流量和节点气压之间满足：其中，kij是与管道长度、内径、环境温度等因素相关的天然气管道传输常系数；sij反映天然气管道潮流的方向；Πi和Πj分别表示天然气管道两端节点i和节点j的节点气压，类似于电力***节点电压，是天然气***中的状态变量。
在中，中的kij是与管道长度、内径、环境温度等因素相关的天然气管道传输系数，对于确定的天然气网考虑为常数，sij反映天然气管道潮流的方向，随着天然气管道的建成，流向一般已确定。因此，一般为常数，可用k代替。
此外，中，Πi和Πj分别表示天然气管道两端节点i和节点j的气压，由于管道距离限制，首末端天然气压强差一般小于两端气压的5％，因此在数值计算上，可近似等于(Πi-Πj)，如此简化可将原来的非线性方式近似等效为线性方程Qp＝k(Πi-Πj)，减少计算代价。
根据上述论述可获得单个管道p的管道流量和节点气压之间满足：Qp＝k(Πi-Πj)；是计算从节点i到节点j的管道p的天然气流量Qp，k为常系数。而对于一个复杂的天然气网，可能呈现网状或者辐射状，往往由n个节点和m个支路组成，每一个支路就是一个管道。对于从p＝1,2,3...m个管道，可以列出如下方程组：
Q1＝k(Π1-Π2),
Q2＝k(Π2-Π3),
....
Qp＝k(Πi-Πj),
Qm＝k(Πm-Πm-1),
上式中令Qh＝[Q1,Q1,..Qp,...Qm]T，即为每个管道的质量流量列向量，单位为kg/s；令Πh＝[Π1,Π2,....,Πn]，即为各节点的列向量，并令
为m行、n列的矩阵，我们称之为节点关联矩阵，该矩阵刻画了一个网络中，各个节点之间的联通关系和网络图的构成。由此，可得到整个天然气网中，各个管道流量和节点气压之间满足的第二关系式：
还包括第二运算模块200，用于根据加压站的加压作用，获得各个加压站的节点流量和流量损失量的第三对应关系。
由于天然气与管道的摩擦作用，天然气在管道中压力和能量均会出现一定程度的损失，为了补偿这些损耗，燃气网中通常会每隔一定距离设置一定数量和规模的加压站；一般情况下，发动机、燃气轮机和压缩机等构成加压站，由加压站中的燃气轮机为管网增压；调节压力需要消耗能量，该损耗与加压比和流过加压站的天然气流量有关。
加压站示意图如图3所示，通常加压站中的燃气轮机提供加压站压力调节所需要的能量，等效为燃气网中附加的天然气负载，即加压耗能等效流量Qloss,k。
根据流入加压站和流出加压站的天热气的质量守恒，可获得加压站k中加压耗能等效流量和节点流量之间的关系：Qj＝Qi-Qloss,k。那么，对于天然气网中各个加压站而言，加压站和加压耗能等效流量之间就满足第三对应关系：Qj＝Qi-Qloss；其中，Qi为所述加压站出口节点流量矩阵，Qj为所述加压站入口节点流量矩阵；Qloss为所述加压耗能等效流量矩阵。
第二运算模块200具体还用于根据加压站的加压作用，获得各个加压站的节点气压和流量损失量之间的第四对应关系。
对于加压站k而言，燃气轮机提供加压站k的压力所需要的能量和加压耗能等效流量之间满足以下关系：
Qloss,k＝αk+βkHk+γkHk 2。
因为中Πi和Πj分别为加压站首末端的压力，Qloss,k为加压站对应的加压耗能等效流量此处Πj是Πi的3～5倍，且Zk典型值在1附近，且需要加压的天然气首端气压一般在1标准大气压左右，因此，可等效为Hk＝BkQi[Πj-Πi]。
此外，由于Qloss,k＝αk+βkHk+γkHk 2中，αk，γk的典型值往往很小，而βk值很大，因此Qloss,k≈βkHk≈βkBkQi[Πj-Πi]；
令βkBk＝λk，为与加压站内燃气轮机机组相关的常系数，则Qloss,k＝λkQi[Πj-Πi]。j和i为加压站出口节点和加压站进口节点，令Πn为加压站出口气压，Πm为加压站入口气压，则满足Qloss,k＝λkQi(Πn-Πm)。
再根据天然气网中各个加压站的分布情况，结合单个加压站中加压耗能等效流量与节点气压之间的关系，可以获得整个天然气网中的第四对应关系：Qloss＝λ(Πn-Πm)Qi，其中，λ为与各个所述加压站内燃气轮机机组相关的常系数向量；Qi为所述加压站出口节点流量列向量；Πn为所述加压站出口气压列向量，Πm为所述加压站入口气压列向量。
还包括联立关系模块300，用于根据所述第一对应关系、所述第二对应关系、所述第三对应关系以及所述第四对应关系以及各个所述节点、各个所述管道、以及所述加压站之间的连接关系，获得天然气网中各个所述节点气压、所述节点流量以及所述管道流量之间的稳态联立关系。
在获得反映天然气网中各个所述节点的节点流量和各个所述管道的管道流量之间的第一对应关系、各个所述节点的节点气压和各个所述管道流量之间的第二对应关系、各个加压站的节点流量和流量损失量的第三对应关系、以及各个所述加压站的节点气压和所述流量损失量之间的第四对应关系的基础上，结合各个节点、管道以及加压站之间的连接关系，即可将第一对应关系、第二对应关系、第三对应关系以及第四对应关系之间的相同的参数进行联系，从而获得稳态联立关系：
其中，Ah是常规的不含加压站的天然气网节点-支路关联矩阵；Qh为每个所述管道的质量流量列向量；Qload为各个所述节点的质量流量矩阵；Πh为各个所述节点的列向量；λ为与各个所述加压站内燃气轮机机组相关的常系数向量；Qi为所述加压站出口节点流量列向量；Qloss为所述加压耗能等效流量；Πn为所述加压站出口气压列向量，Πm为所述加压站入口气压列向量。
流量压力分析模块400，用于根据所述天然气网的各个输入端口的节点流量以及平衡节点的节点气压，结合所述稳态联立关系，获得各个非平衡节点的节点气压、各个所述管道的管道流量以及天然气网的各个输出端口的节点流量。
需要说明的是，在某一时间段内，流入管道(起点)的流量和流出管道(终点)的流量是相等的、不随时间变化的，起点和终点的压力也是稳定的、不随时间变化的，且是等温过程(即管道内天然气与外界没有热交换产生)，此时的天然气网处于稳态。本申请中所涉及的稳态状态的天然气网。
在天然气器网络中，状态量是天然气网各节点的压力、管道质量流量；已知量是天然气的输入端口的输入流量、天然气网平衡节点的压力、各负荷节点的天然气负荷；另外，在整个天然气网中也存在多个平衡节点设置有压力传感器，用于测量节点气压，基于各个输入端开口的节点流量以及平衡节点的节点气压，结合稳态联立关系，即可获得各个非平衡节点的节点气压、各个管道的管道流量以及天然气网的各个输出端口的节点流量，以便用户全方位掌握天然气网的运行情况。
本申请中充分利用管道部分、节点部分以及加压站部分的流量变化，以及流量和节点气压之间的关系，并以天然气网的角度，充分利用各个节点和管道以及加压站之间的布局和连接，获得稳态状态的天气网整体运行状态的稳态联立关系，基于该稳态联立关系即可快速地获得整个天然气网的节点气压、管道流量等分析结果，便于对天然气网中天然气的输出流量进行有效控制。
下面对本发明实施例提供的综合能源***天然气网稳态分析方法进行介绍，下文描述的综合能源***天然气网稳态分析方法与上文描述的综合能源***天然气网稳态分析装置可相互对应参照。
图4为本发明实施例提供的综合能源***天然气网稳态分析方法的流程示意图，参照图4综合能源***天然气网稳态分析方法可以包括：
步骤S11：基于天然气网中流体连续性原理，获得各个节点的节点流量和各个管道的管道流量之间的第一对应关系。
可选地，各个节点的节点流量和各个管道的管道流量之间的第一对应关系可以是：AhQh＝Qload，其中，Ah是常规的不含加压站的天然气网节点-支路关联矩阵，根据具体地天然气网结构确定，其具体形式可以是Qh为每个管道的质量流量列向量；Qload为各个节点的质量流量。
步骤S12：获得各个节点的节点气压和各个管道流量之间的第二对应关系。
可选地，各个管道流量和节点气压之间满足的第二关系式：其中，Πh为各个所述节点的列向量。
步骤S13：根据加压站的加压作用，获得各个加压站的节点流量和流量损失量的第三对应关系。
可选地，加压站和加压耗能等效流量之间就满足第三对应关系：Qj＝Qi-Qloss；其中，Qi为所述加压站出口节点流量矩阵，Qj为所述加压站入口节点流量矩阵；Qloss为所述加压耗能等效流量矩阵。
步骤S14：根据加压站的加压作用，获得各个加压站的节点气压和流量损失量之间的第四对应关系。
可选地，获得整个天然气网中的第四对应关系可以是：Qloss＝λ(Πn-Πm)Qi，其中，λ为与各个所述加压站内燃气轮机机组相关的常系数向量；Qi为所述加压站出口节点流量列向量；Πn为所述加压站出口气压列向量，Πm为所述加压站入口气压列向量。
步骤S15：根据第一对应关系、第二对应关系、第三对应关系、第四对应关系，以及各个节点、各个管道和加压站之间的连接关系，获得天然气网中各个节点气压、节点流量以及管道流量之间的稳态联立关系。
可选地，该稳态联立关系：
其中，Ah是常规的不含加压站的天然气网节点-支路关联矩阵；Qh为每个所述管道的质量流量列向量；Qload为各个所述节点的质量流量矩阵；Πh为各个所述节点的列向量；λ为与各个所述加压站内燃气轮机机组相关的常系数向量；Qi为所述加压站出口节点流量列向量；Qloss为所述加压耗能等效流量；Πn为所述加压站出口气压列向量，Πm为所述加压站入口气压列向量。
步骤S16：根据天然气网的各个输入端口的节点流量和平衡节点的节点气压，结合稳态联立关系，获得各个非平衡节点的节点气压、各个管道的管道流量以及天然气网的各个输出端口的节点流量。
本实施例的综合能源***天然气网稳态分析装置用于实现上述的综合能源***天然气网稳态分析方法，因此综合能源***天然气网稳态分析装置中的具体实施方式可见前文中的综合能源***天然气网稳态分析装置的实施例部分，例如，第一运算模块100，第二运算模块200，联立关系模块300，流量压力分析模块400，分别用于实现上述综合能源***天然气网稳态分析方法中步骤S11，S12，S13，S14，S15和S16，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。
本申请还提供了一种综合能源***天然气网稳态分析设备，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如上任意实施例所述综合能源***天然气网稳态分析方法的步骤。
具体地，存储器可以是随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意实施例所述综合能源***天然气网稳态分析方法的步骤。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

Claims (10)

1.一种综合能源***天然气网稳态分析装置，其特征在于，包括：
第一运算模块，用于基于天然气网中流体连续性原理，获得各个节点的节点流量和各个管道的管道流量之间的第一对应关系、以及各个所述节点的节点气压和各个所述管道流量之间的第二对应关系；
第二运算模块，用于根据加压站的加压作用，获得各个所述加压站的节点流量和流量损失量的第三对应关系，以及各个所述加压站的节点气压和所述流量损失量之间的第四对应关系；
联立关系模块，用于根据所述第一对应关系、所述第二对应关系、所述第三对应关系、所述第四对应关系，以及各个所述节点、各个所述管道和所述加压站之间的连接关系，获得天然气网中各个所述节点气压、所述节点流量以及所述管道流量之间的稳态联立关系；
流量压力分析模块，用于根据所述天然气网的各个输入端口的节点流量以及平衡节点的节点气压，结合所述稳态联立关系，获得各个非平衡节点的节点气压、各个所述管道的管道流量以及天然气网的各个输出端口的节点流量。
2.如权利要求1所述的综合能源***天然气网稳态分析装置，其特征在于，所述第一运算模块具体用于基于天然气网中流体连续性原理，获得各个所述管道的管道流量和各个所述管道两端节点的节点流量之间的第一对应关系：AhQh＝Qload，其中，Ah是常规的不含加压站的天然气网节点-支路关联矩阵；Qh为各个所述管道的质量流量列向量；Qload为各个所述节点的质量流量。
3.如权利要求2所述的综合能源***天然气网稳态分析装置，其特征在于，所述第一运算模块具体用于基于天然气网中流体连续性原理，获得同一管道两端节点的节点气压和所述管道的管道流量之间的对应关系：Qp＝k(Πi-Πj)，其中，Πi和Πj和分别表示所述管道两端的节点i和节点j的节点气压，k为常系数；根据天然气网中各个所述管道对应的所述对应关系，获得天然气网中的第二对应关系：其中，Пh为各个所述节点的列向量。
4.如权利要求1所述的综合能源***天然气网稳态分析装置，其特征在于，所述第二运算模块具体用于根据所述加压站压力调节所需要的能量，获得加压耗能等效流量；根据天然气网中流体连续性原理以及所述加压耗能等效流量，获得所述第三对应关系：Qj＝Qi-Qloss；其中，Qi为各个所述加压站出口节点流量的矩阵，Qj为各个所述加压站入口节点流量的矩阵；Qloss为各个所述加压耗能等效流量的矩阵。
5.如权利要求4所述的综合能源***天然气网稳态分析装置，其特征在于，所述第二运算模块具体用于根据所述加压站对压力调节的大小，获得加压耗能等效流量和所述加压站对应的节点气压之间的关系：Qloss,k＝λkQi(Пn-Пm)，其中，λk为与所述加压站内燃气轮机机组相关的常系数；Qi为所述加压站出口节点流量；Qloss,k为所述加压站对应的加压耗能等效流量；Пn为所述加压站出口气压，Пm为所述加压站入口气压，满足Πn≥Πm；根据天然气网中各个加压站的分布位置和数量，以及所述加压耗能等效流量和所述节点气压之间的关系，获得所述第四对应关系：Qloss＝λ(Πn-Πm)Qi，其中，λ为与各个所述加压站内燃气轮机机组相关的常系数向量；Qi为所述加压站出口节点流量列向量；Πn为所述加压站出口气压列向量，Πm为所述加压站入口气压列向量。
6.如权利要求1至5任一项所述的综合能源***天然气网稳态分析装置，其特征在于，所述联立关系模块用于获得的所述稳态联立关系为：其中，Ah是常规的不含加压站的天然气网节点-支路关联矩阵；Qh为各个所述管道的质量流量列向量；Qload为各个所述节点的质量流量矩阵；Πh为各个所述节点的列向量；λ为与各个所述加压站内燃气轮机机组相关的常系数向量；Qi为所述加压站出口节点流量列向量；Qloss为所述加压耗能等效流量；Πn为所述加压站出口气压列向量，Πm为所述加压站入口气压列向量。
7.一种综合能源***天然气网稳态分析方法，其特征在于，包括：
基于天然气网中流体连续性原理，获得各个节点的节点流量和各个管道的管道流量之间的第一对应关系、以及获得各个所述节点的节点气压和各个所述管道流量之间的第二对应关系；
根据加压站的加压作用，获得各个所述加压站的节点流量和流量损失量的第三对应关系，以及各个所述加压站的节点气压和所述流量损失量之间的第四对应关系；
根据所述第一对应关系、所述第二对应关系、所述第三对应关系、所述第四对应关系，以及各个所述节点、各个所述管道和所述加压站之间的连接关系，获得天然气网中各个所述节点气压、所述节点流量以及所述管道流量之间的稳态联立关系；
根据所述天然气网的各个输入端口的节点流量以及平衡节点的节点气压，结合所述稳态联立关系，获得各个非平衡节点的节点气压、各个所述管道的管道流量以及天然气网的各个输出端口的节点流量。
8.如权利要求7所述的天然气网稳态分析方法，其特征在于，所述稳态联立关系为：其中，Ah是常规的不含加压站的天然气网节点-支路关联矩阵；Qh为各个所述管道的质量流量列向量；Qload为各个所述节点的质量流量；Πh为各个所述节点的列向量；λ为与各个所述加压站内燃气轮机机组相关的常系数向量；Qi为所述加压站出口节点流量列向量；Qloss为所述加压耗能等效流量；Пn为所述加压站出口气压列向量，Пm为所述加压站入口气压列向量。
9.一种综合能源***天然气网稳态分析设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求7至8任一项所述综合能源***天然气网稳态分析方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7至8任一项所述综合能源***天然气网稳态分析方法的步骤。
CN201910853959.2A 2019-09-10 2019-09-10 天然气网稳态分析方法、装置、设备及存储介质 Active CN110489930B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910853959.2A CN110489930B (zh) 2019-09-10 2019-09-10 天然气网稳态分析方法、装置、设备及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910853959.2A CN110489930B (zh) 2019-09-10 2019-09-10 天然气网稳态分析方法、装置、设备及存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110489930A true CN110489930A (zh) 2019-11-22
CN110489930B CN110489930B (zh) 2023-09-01

Family

ID=68557272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910853959.2A Active CN110489930B (zh) 2019-09-10 2019-09-10 天然气网稳态分析方法、装置、设备及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110489930B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116957343A (zh) * 2023-09-19 2023-10-27 四川雅韵能源开发有限责任公司 一种天然气运输安全风险分析方法及***

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101512080B1 (ko) * 2014-01-15 2015-04-14 지에스건설 주식회사 상수도 관망 해석 방법 및 장치와, 이를 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체
US20150261893A1 (en) * 2014-04-22 2015-09-17 China University Of Petroleum - Beijing Method and apparatus for determining pipeline flow status parameter of natural gas pipeline network
US9599499B1 (en) * 2015-12-21 2017-03-21 International Business Machines Corporation Linepack delay measurement in fluid delivery pipeline
CN106777708A (zh) * 2016-12-21 2017-05-31 天津大学 一种电力‑天然气区域综合能源***的稳态分析方法
CN109063992A (zh) * 2018-07-18 2018-12-21 国网重庆市电力公司经济技术研究院 考虑区域综合能源***优化运行的配电网扩展规划方法
CN109086474A (zh) * 2018-06-12 2018-12-25 河海大学 基于二阶锥优化算法的天然气***最优潮流求解方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101512080B1 (ko) * 2014-01-15 2015-04-14 지에스건설 주식회사 상수도 관망 해석 방법 및 장치와, 이를 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체
US20150261893A1 (en) * 2014-04-22 2015-09-17 China University Of Petroleum - Beijing Method and apparatus for determining pipeline flow status parameter of natural gas pipeline network
US9599499B1 (en) * 2015-12-21 2017-03-21 International Business Machines Corporation Linepack delay measurement in fluid delivery pipeline
CN106777708A (zh) * 2016-12-21 2017-05-31 天津大学 一种电力‑天然气区域综合能源***的稳态分析方法
CN109086474A (zh) * 2018-06-12 2018-12-25 河海大学 基于二阶锥优化算法的天然气***最优潮流求解方法
CN109063992A (zh) * 2018-07-18 2018-12-21 国网重庆市电力公司经济技术研究院 考虑区域综合能源***优化运行的配电网扩展规划方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王伟亮等: "考虑天然气网络状态的电力天然气区域综合能源***稳态分析", 《中国电机工程学报》 *
王伟亮等: "考虑天然气网络状态的电力天然气区域综合能源***稳态分析", 《中国电机工程学报》, vol. 37, no. 05, 5 March 2017 (2017-03-05), pages 1293 - 1304 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116957343A (zh) * 2023-09-19 2023-10-27 四川雅韵能源开发有限责任公司 一种天然气运输安全风险分析方法及***
CN116957343B (zh) * 2023-09-19 2023-12-19 四川雅韵能源开发有限责任公司 一种天然气运输安全风险分析方法及***

Also Published As

Publication number Publication date
CN110489930B (zh) 2023-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Solving natural gas loadflow problems using electric loadflow techniques
CN108846507A (zh) 基于混合整数二阶锥规划的电-气耦合***日前经济调度方法
CN113129164B (zh) 一种天然气管网天然气流量压力调度决策指标的计算方法
Dai et al. Optimal pressure regulation in water distribution systems based on an extended model for pressure reducing valves
CN113139353A (zh) 蒸汽管网动态计算及在线监测预警分析方法
Midthun et al. Modeling optimal economic dispatch and system effects in natural gas networks
André et al. Optimal structure of gas transmission trunklines
CN109740242A (zh) 考虑天然气热力过程的电-气综合能源***统一能流计算方法
CN110489930A (zh) 天然气网稳态分析方法、装置、设备及存储介质
CN109800968A (zh) 考虑天然气***热力过程的电-气互联***概率能流分析方法
Fan et al. Comprehensive method of natural gas pipeline efficiency evaluation based on energy and big data analysis
Bezerra et al. Integrated electricity-gas operations planning in hydrothermal systems
Nicolini Optimal pressure management in water networks: increased efficiency and reduced energy costs
Price et al. Iterative LP water system optimal operation including headloss, leakage, total head and source cost
CN107885085A (zh) 基于深度学习的复杂管道运行控制方法
AbdelMeguid et al. Pressure and leakage management in water distribution systems via flow modulation PRVs
Osiadacz et al. A simplified algorithm for optimization of large‐scale gas networks
Bordug et al. Analysis of dynamic processes in maritime engines of ships
Nemtinov et al. Optimization model of heat supply consumers connection schedule to the heat supply system
CN114819222A (zh) 一种基于物联网的lng分布式能源燃气输差管理方法及***
Xu et al. Research on pressure optimization effect of high level water tank by drinking water network hydraulic model
Clees et al. Advanced modeling of gas compressors for globally convergent stationary network solvers
Dai Efficient optimization of pressure regulation in water distribution systems using a new-relaxed pressure reducing valve model
Yengale et al. Analysis of Water Distribution Network for Karanja Village-A Case Study
Tian et al. Sensitivity analysis and safety adjustment of the hydraulic condition in district heating networks

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant