输气管道最优化研究.pdfVIP

北京石油化工学院学报 第 20卷 第 1期 Vo1．20 NO．1 JournalofBeiiingInstituteof 2012年 3月 M ar．2O12 Petro—chemicalTechnology 输气管道最优化研究 田 野 王 岳 郭士欢 (辽宁石油化212大学石油天然气212程学院，辽宁 抚顺 113001) 摘 要 简要的阐述了天然气使用的前景及特点 ，着重 以管道部门收益最大化为 目标 函数 进行研究和分析 ，综合考虑上游生产条件 、下游用气条件 以及管道系统的工况条件 ，建立了管道系统优 化运行数学模型，并使用单NNNX~,模型进行求解和分析。最后对河北某燃气公司的现场数据进行计 算和分析，验证了模型和算法的正确性和可行性 ，对燃气管道系统优化领域具有一定的参考价值。 关 键 词 收益最大化 ；研究；分析 ；数学模型；单纯形法 中图法分类号 TE937 美国早在 2O世纪 60年代初就开始进行干 开采 出来 的天然气 ，然后通过分离 、计量、净化 、 线输气 管道优化运 行研究 。经 过几十年 的发 配气、增压等一整套单元工艺装置的配合与合 展，美国、英国、俄罗斯等天然气工业发达 的国 理安排 ，输送到用户或长输管道首站。其组成 家已经形成了一套 比较完整的输气管道优化运 包括井场 、集气管网、集气站 、天然气处理场 、总 行 的理论和方法 ，并且已将其应用到输气管线 站或增压站等。笔者主要从经济方面人手 ，研 的生产实践 中 ]。1967年 ，科罗拉多州 际天然 究如何根据上游生产部 门的购气价格、下游用 气公司根据美 国燃气协会 (AGA)的研究成果 户的售气价格 、管道系统 的运营价格 以及他们 开发 了输气管网优化运行软件。根据预测 ，在 的特点 ，制定 出科学的调度运行方案 。 该公司的输气管网上使用该软件后节约的自耗 1．1 目标函数 气量最多可达到管 网总输气量 的 2 左右_2]。 以下游用户的售气费用减去上游购气费用 1982年，M．Piekarski对波兰的输气管 网进行 和管网压缩机的费用的最大值为 目标函数 ： 运行方案优化，预计其能耗将降低 13 左右， maxF一∑NaeQ一∑NbN (1) 大约相当于该管 网总输气量的 0．16 。1984 式中：Q 表示第 i节点进 (分)气量 ，取分气为 年 ，美 国 西 部 的 PGT (Pacific Gas 正 ，进气为负，如果没有进 (分)气量时取 0 TransmissionCo．)与加拿大 的ANG(Alberta 表示第 i节点购气和销气的费用系数；N 表示 NaturalGasCo．Ltd)公 司采用 GSE(Gilmour 第 i个压缩机站的功率 ； 表示与第 i个压缩 SystemsEngineering)公司设计的优化软件对 机站功率有关的费用系数 ；N。表示管道系统节 其所拥有的管网进行优化 ，结果表 明低输量下 点数 ；N 表示管道系统 中压机站 的总数 。前期 能节省 8 的能耗 ，即每年节省 130万美元 ；高 的投入费用，如勘探开发费用、管道投资费用、 输量 下 可节省 12 ，即每年节省 270万美 管道运营费用等因素都由各节点的购气和销气 元[3]。由此可见管网优化运行对节约能耗和提 费用系数表示。压缩机站