[發明專利]一種基于運行平穩性的成品油管道調度優化方法和系統

在審

• 申請號: 202210490408.6
• 申請日: 2022-05-07
• 公開（公告）號: CN114862191A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 徐寧;廖綺;梁永圖;涂仁福;李政兵;徐斌
• 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;G06F30/20;G06F111/04;G06F113/14
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙悅

本發明屬于能源調度供給技術領域，涉及一種基于運行平穩性的成品油管道調度優化方法和系統，包括以下步驟：根據實時需求計劃和當前管道狀況決定理想流量比；將模型輸入數據和流量比輸入MILP模型，判斷是否有可行解，若是則進入下一步；計算站場完成分輸批次的時間區間，根據當前時間區間的時長更新下一時間區間開始時間的批次位置和需求計劃；判斷實際分輸的批次不足時，其油尾是否到達站場，若是則重復上述步驟，變量所有時間區間，若否則基于深度搜索算法生成調度計劃。其通過建立耦合批次調度與泵調度的MILP模型，獲得切實可行的管道運行方案。

技術領域

本發明涉及一種基于運行平穩性的成品油管道調度優化方法和系統，屬于能源調度供給技術領域，特別涉及成品油管道的調度。

背景技術

成品油管道系統一般是由注入站場、分輸站場、泵、油罐、管道和其他設備組成的復雜大型系統。考慮到市場和運輸經濟的多樣化需求，多種成品油通常會分批次通過管道被泵送到各個分輸站場。為了保證管道運輸的安全性和經濟性，管道調度人員應考慮到油品供應、市場需求的預測、生產能力和設備使用情況，以制定詳細的調度計劃。成品油管道詳細調度優化是一個復雜的問題，包括批次調度和泵調度兩部分。批次調度需要根據實際的市場需求來制定詳細的注入和分輸計劃，而泵調度則是為了保證管道中多個批次油品的安全運輸。調度優化的目的是獲得滿足所有工藝要求的調度方案，同時達到一定的目標，如最小化調度時長或運營成本，以及市場滿意度最大化，這對成品油管道系統的運行和管理有很大意義。目前，大多數的研究都將批次調度和泵調度分開來研究。而且在面對大規模管道調度時，所構建的數學模型求解效率較低，通常無法在可行時間內獲得符合要求的調度方案。此外，對于一個確定的輸送任務，管道流速越穩定，泵送油品的摩擦阻力損失就越小。穩定的流速對操作的安全性是有幫助的。當某一站場分輸了足夠的油品或開始分輸另一批油品時，管道流量通常會發生變化，但除此之外，應盡可能避免不必要的流量變化。根據現場經驗，需求量大的站場更可能以相對穩定的流速分輸一批油品，而需求量小的站場更可能在集中的時間內快速分輸油品。

現有的成品油管道調度優化主要分為兩個方面，第一個方面是通過構建數學規劃模型實現，并采用整數規劃、動態規劃等方法求解。在大多數現有的模型中，需要引入大量的二元變量來建立變量間的邏輯關系。實際的工程問題涉及大量的非線性關系，如水力計算和泵的效率。因此，混合整數線性規劃(MILP)和混合整數非線性規劃(MINLP)是這些數學模型的最常見形式。盡管以上模型可以有效地描述復雜管道系統的調度問題，但其通常包含大量的二元變量和大M型的約束，導致松弛效果差、計算性能差。另一方面是在建立模型時同時考慮水力計算和泵功率，其通過采用動態規劃、數學規劃、啟發式算法等方法得到最優的泵運行計劃。所提出的兩階段算法大大減少了模型規模，提高了計算效率。然而，此種方法未實現泵調度與批次調度與的耦合，無法保證泵調度的最優性甚至可行性。此外，運行平穩性的好壞影響著泵送油品摩阻損失的大小，且管道穩定地運行有助于提高操作的安全性，而上述模型并未考慮到管道的運行平穩性。但現有技術中的管道調度優化方案鮮少考慮。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種基于運行平穩性的成品油管道調度優化方法和系統，其通過建立耦合批次調度與泵調度的MILP模型，獲得切實可行的管道運行方案。

為實現上述目的，本發明提出了以下技術方案：一種基于運行平穩性的成品油管道調度優化方法，包括以下步驟：根據實時需求計劃和當前管道狀況決定理想流量比；將模型輸入數據和流量比輸入MILP模型，判斷是否有可行解，若是則進入下一步；計算站場完成分輸批次的時間區間，根據當前時間區間的時長更新下一時間區間開始時間的批次位置和需求計劃；判斷實際分輸的批次不足時，其油尾是否到達站場，若是則重復上述步驟，變量所有時間區間，若否則基于深度搜索算法生成調度計劃。

進一步，理想流量比的計算公式為：