[發明專利]天然氣管網的供氣狀態預測方法及裝置

在審

• 申請號: 202011186477.5
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112163722A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 蘇懷;張勁軍;周靖;范霖;李學藝;張宗杰
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 周達;劉飛

本說明書實施例提供一種天然氣管網的供氣狀態預測方法及裝置。所述方法包括：基于動量守恒方程建立天然氣管網的管道動態模型，以及基于質量守恒方程建立所述天然氣管網的節點動態模型；對所述管道動態模型和所述節點動態模型進行整合，得到所述天然氣管網的狀態空間模型；所述狀態空間模型用于模擬天然氣管網的供氣狀態；根據預設算法，給出天然氣管網的觀測方程；所述觀測方程用于根據多個節點的實測數據計算天然氣管網的供氣狀態；根據所述狀態空間模型和所述觀測方程預測天然氣管網的供氣狀態，從而提高天然氣管網的供氣狀態預測的準確性。

技術領域

本說明書實施例涉及天然氣運輸技術領域，特別涉及一種天然氣管網的供氣狀態預測方法及裝置。

背景技術

近年來，天然氣在我國能源消費中所占比例快速升高，天然氣管網建設步伐不斷加快。如何保障天然氣管網的安全、可靠供氣已成為關乎經濟發展、社會穩定的重要課題。然而，受用戶需求波動、系統操作策略改變以及單元意外失效等多種作用影響，天然氣管網的供氣狀態(或管網內天然氣的輸送狀態)往往呈現出“非穩態”。這種非穩態的存在時間跨度長、空間廣度大。要想保障系統對用戶的可靠供氣，必須能夠比較準確地把握由非穩態工況導致的管網供氣狀態的波動情況。

一般地，操作員可以借助軟件通過離線模擬特定的非穩態工況，進而根據結果做出判斷。具體的，操作員可以輸入初始條件(壓力、流量資料)、固定的邊界條件(需求波動、氣源供氣能力的波動、管網中特定節點的壓力等)以及詳細的系統參數，進而根據輸出結果做出判斷。

然而，管網的運行狀態由傳感器采集并傳回，但是這些數據包括了噪聲數據。其次，作為非穩態模擬的邊界條件，在模擬時間內的系統邊界變化情況需要一次性輸入，但是，在實際運行中，系統某一邊界的變化往往是不完全確定的。

上述問題導致在非穩態工況下，離線模擬往往很難實現準確、高效地為操作者和管理者提供天然氣管網的運行與供氣信息，進而影響判斷和決策，降低系統的供氣安全可靠性。

發明內容

本說明書實施例的目的是提供一種天然氣管網的供氣狀態預測方法及裝置，以提高天然氣管網的供氣狀態預測的準確性。

為解決上述問題，本說明書實施例提供一種天然氣管網的供氣狀態預測方法，所述天然氣管網包括多條管道和多個節點，所述方法包括：基于動量守恒方程建立天然氣管網的管道動態模型，以及基于質量守恒方程建立所述天然氣管網的節點動態模型；對所述管道動態模型和所述節點動態模型進行整合，得到所述天然氣管網的狀態空間模型；所述狀態空間模型用于模擬天然氣管網的供氣狀態；根據預設算法，給出天然氣管網的觀測方程；所述觀測方程用于根據多個節點的實測數據計算天然氣管網的供氣狀態；根據所述狀態空間模型和所述觀測方程預測天然氣管網的供氣狀態。

為解決上述問題，本說明書實施例還提供一種天然氣管網的供氣狀態預測裝置，所述天然氣管網包括多條管道和多個節點，所述裝置包括：建立模塊，用于基于動量守恒方程建立天然氣管網的管道動態模型，以及基于質量守恒方程建立所述天然氣管網的節點動態模型；整合模塊，用于對所述管道動態模型和所述節點動態模型進行整合，得到所述天然氣管網的狀態空間模型；所述狀態空間模型用于模擬天然氣管網的供氣狀態；觀測模塊，用于根據預設算法，給出天然氣管網的觀測方程；所述觀測方程用于根據多個節點的實測數據計算天然氣管網的供氣狀態；預測模塊，用于根據所述狀態空間模型和所述觀測方程預測天然氣管網的供氣狀態。