[發明專利]天然氣管網的性能評價方法及裝置

有效

• 申請號: 201710421932.7
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107274081B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 張勁軍;蘇懷;楊楠;張宗杰
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;劉飛

本申請實施例提供了一種天然氣管網的性能評價方法及裝置，該方法包括：將天然氣管網抽象為用有向賦權圖表示的管網模型；按照預設規則調整管網模型中至少一條管道連線的權值為零，并確定管網模型在調整相應權值后的最優供氣流向策略；通過最大流算法獲取管網模型在相應最優供氣流向策略下的最優供氣量分配策略；根據管網模型在相應最優供氣流向策略下的最優供氣量分配策略，確定管網模型的供氣性能。本申請實施例可有全面而有效的評價天然氣管網的性能。

技術領域

本申請涉及天然氣管網性能評價技術領域，尤其是涉及一種天然氣管網的性能評價方法及裝置。

背景技術

作為連接資源和市場的紐帶，天然氣管網的供氣能力的安全性、輸送能力的穩定性至關重要。天然氣供應安全與否，取決于“氣源—天然氣管網—用戶”的協同作用。天然氣管網的輸送能力是否穩定取決于系統的設計是否合理、系統的操作是否最優。尤其在發生意外事件時，系統中潛在的“供氣瓶頸”往往會導致嚴重后果。

然而，由于環境因素、人為原因及其它不可與預期事件(地震、洪水、恐怖襲擊等)，意外事件往往不可避免。這就要求天然氣管網的管理者和設計者從系統的角度去考慮天然氣管網的脆弱性問題。所謂脆弱性，是指系統存在的先天缺陷，這種缺陷正常情況下不會暴露，但是一旦系統受到不利因素的干擾，這些缺陷就會凸顯出來，導致系統功能嚴重退化。而脆弱性分析的作用就是判斷系統中是否存在脆弱點，這是一個分析天然氣管網供氣安全與否的新角度；如果存在脆弱點，就通過一定手段找出這些脆弱點。天然氣管網的供氣脆弱性是指當不利事件發生后，天然氣管網的供氣能力出現大幅下降或者波及大量用戶。

目前在天然氣管網的領域，焦點仍集中在設備、管道的完整性方面，從“整體論”的角度評價管網系統尚不多見。尤其是對天然氣管網的供氣服務的脆弱性分析尚處于起步階段。

但是，由于近年來在世界范圍內，天然氣供應安全事件頻發，天然氣管網的供氣安全問題逐漸受到重視。有些研究雖然沒有直接評價天然氣管網的脆弱性，但是也間接地涉及到了一些相關問題，并提出了若干方法。總得來看，這些方法的提出都是基于對天然氣管網拓撲結構特征的討論。這類方法源自圖論中對不同種類的“網絡圖”特質的分析，在電網中應用廣泛。該方法能通過對天然氣管網的拓撲(如中心性、節點度分布等)的計算，定性地分析天然氣管網的布局與供氣安全之間的關系，并給出改進的建議。但是，當要求給出定量結果時，例如“受到干擾后，管網的供氣能力會下降多少”，此類方法就不能滿足要求。另外，天然氣管網的供氣脆弱性與天然氣調配方案、管道輸送能力、用戶需求緊密相關，而基于管網拓撲結構特征的方法并未考慮這些關鍵因素。

其中，具有代表性的是Han.F；E.Zio；V.Kopustinskas；P.Praks等人，于2016年在Esrel—2016(國際會議)發表的文章《Quantifying the importance of elements of agas transmission network from topological,reliability and controllabilityperspectives,considering capacity constraints》。文章提出的方法以控制論和圖論為基礎，控制論用于描述管網，圖論用于評價管網。首先，文章將天然氣管網表達為控制論中的狀態空間形式，如式1所示。其中，表示各節點在t時刻的狀態狀態，在這篇文章中，所謂的節點狀態為“0-1”態，0表示節點失效，1表示節點正常工作；表示控制變量；A矩陣為鄰接矩陣，用于描述管網的拓撲結構；B矩陣是基于鄰接矩陣的控制矩陣，用于描述網絡中各控制節點的位置。

基于式1的形式，文章提出了管網可控性、管網拓撲效率、管網能力效率預計管網服務可靠性四個評價，用來評價天然氣管網供氣是否穩定，并找出導致不穩定供氣的薄弱環節。這四個的計算均是從圖論的角度，分析矩陣A和B所表示的圖的拓撲特征，并未涉及對天然氣管網的實際物理功能的描述。因此，該方法的問題在于，對天然氣管網供氣能力的分析僅停留在管網結構層面，并沒有落實到“供氣量”這一關鍵，也沒有考慮調控策略、用戶需求等關鍵因素，結果不具有說服力。