天然气管网运行优化技术研究与软件开发

目前,我国天然气管道业务进入快速发展期,“十二五”末天然气管道总里程将超过10×104km,即将形成的国家级天然气管网越来越庞大、越来越复杂。如何保证管网安全、高效和经济运行,是运营管理部门需要研究的重要课题,因此,进行天然气管网运行优化技术研究十分必要。 天然气管网稳态优化运行技术研究已基本成熟,长输管网的非线性稳态运行优化模型也已经得到公认。随着天然气管网结构的不断更新,目前国内外研究主要集中在优化算法方面,力求更加快速、稳定、准确和有效地求解天然气长输管网稳态运行优化模型。同时,随着天然气管道业务需求不断变化,从生产实际出发也迫切需要建立一套通用的天然气管网稳态运行优化模型和应用软件,能够保证计算效率且适应任何合理拓扑结构以及规模的不断增大,从而提高国内管输行业的核心竞争力。 围绕着高效、稳定的优化算法研究以及通用优化软件开发,本文的主要工作如下： (1)基于调研近年来国内外天然气管网优化技术和仿真优化软件方面的成果,建立了天然气管网稳态运行优化的数学模型,能够实现压缩机能耗优化和输气量优化。 (2)天然气管网稳态运行优化模型属于典型的非线性约束优化问题,求解复杂。为了既能满足生产需求,同时又降低算法本身对目标函数和约束条件的依赖性,应选取一种能够保证计算效率和稳定性的算法。在对比了现有各种优化算法的基础上,选用改进线性逼近法和序列二次规划法作为进一步研究的算法。 (3)以运行能耗最低为某小型天然气管网的优化目标,分别运用改进线性逼近法和序列二次规划法进行优化求解,并从中优选出适用于RealPipe-Gas Optimizer1.0优化软件的算法。 (4)进行Realpipe-Gas Optimizer1.0优化软件开发期间的需求分析工作,主要包括：综合描述、软件架构分析、功能需求分析、业务需求分析、外部接口需求系统特性和其他非功能综合描述。 (5)利用优化软件对某天然气管网进行以压缩机运行能耗最低和输气量最大为目标的优化计算,验证软件的可靠性。