川西地區(qū)天然氣管網(wǎng)優(yōu)化及仿真技術(shù)研究

【摘要】：本文調(diào)研了大量國內(nèi)外文獻，緊跟國內(nèi)外在天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化及仿真技術(shù)方面的最新研究成果，結(jié)合川西地區(qū)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)，在管網(wǎng)系統(tǒng)布局優(yōu)化、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化、運行優(yōu)化以及仿真方面進行了一系列深入研究。 根據(jù)氣田開發(fā)階段的不同，以管網(wǎng)投資為目標，提出了管網(wǎng)布局優(yōu)化模型，由于該模型中既有連續(xù)變量又有離散變量，采用分步優(yōu)化計算方法進行求解。 在管網(wǎng)布局的基礎(chǔ)上，以管網(wǎng)投資凈現(xiàn)值為目標，建立了管網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化模型，充分考慮了輸氣量、管徑、輸氣壓力、管長、增壓比、壓縮機數(shù)目之間的關(guān)系，采用離散混合變量優(yōu)化方法進行求解。 以系統(tǒng)工程的觀點，綜合考慮天然氣生產(chǎn)部門、經(jīng)營部門和用戶之間的關(guān)系，以天然氣經(jīng)營部門的最大經(jīng)濟效益為目標，通過對天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)采、輸、配過程中各種影響因素的分析，建立了管網(wǎng)系統(tǒng)運行方案優(yōu)化的數(shù)學模型，并采用可行方法和線性逼近法進行求解模型。 針對天然氣集輸配管網(wǎng)系統(tǒng)的特點，建立了能適用于各種結(jié)構(gòu)形式的等溫輸氣管網(wǎng)和一般輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)仿真數(shù)學模型，并采用節(jié)點壓力法進行等溫輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)仿真，采用松弛法進行一般輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)仿真。 針對天然氣集輸配管網(wǎng)系統(tǒng)及其運行的特點，建立了能適用于各種結(jié)構(gòu)形式的等溫輸氣管網(wǎng)和一般輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)動態(tài)仿真數(shù)學模型。利用泛函分析理論和算子級數(shù)法進行等溫輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)動態(tài)仿真，采用中心隱式差分法進行一般輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)動態(tài)仿真。 根據(jù)本文研究成果，編制了天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化及仿真軟件包。該軟件包具有適用性廣、操作方便、計算精度高等特點，并成功應用于指導川西地區(qū)天然氣管網(wǎng)的建設(shè)。同時該軟件也能適用于其它氣田天然氣管網(wǎng)的優(yōu)化分析和仿真。 【關(guān)鍵詞】：天然氣 集輸系統(tǒng) 管道 優(yōu)化設(shè)計 管網(wǎng)布局 優(yōu)化運行 仿真 規(guī)劃
【學位授予單位】：西南石油學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2004
【分類號】：TE866
【目錄】：

• 1 引言8-19
• 1.1 本文研究的目的意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀9-12
• 1.2.2 管道系統(tǒng)仿真發(fā)展現(xiàn)狀況12-15
• 1.3 本文的研究目標與內(nèi)容15-16
• 1.4 本文研究的技術(shù)路線16-17
• 1.5 本文的主要研究成果及創(chuàng)新點17-19
• 1.5.1 本文的主要研究成果17-18
• 1.5.2 本文的創(chuàng)新點18-19
• 2 管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化布局19-25
• 2.1 引言19
• 2.2 管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化布局數(shù)學模型19-20
• 2.3 管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化布局數(shù)學模型求解20-25
• 2.3.1 井組劃分20-22
• 2.3.2 站址優(yōu)化22-25
• 3 管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計25-32
• 3.1 引言25
• 3.2 管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化數(shù)學模型25-30
• 3.2.1 目標函數(shù)25-27
• 3.2.2 約束條件27-30
• 3.3 管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化數(shù)學模型求解30-32
• 3.3.1 初始離散復合形的產(chǎn)生30
• 3.3.2 最優(yōu)解搜索30-32
• 4 管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化運行32-43
• 4.1 引言32
• 4.2 管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化運行數(shù)學模型32-35
• 4.2.1 目標函數(shù)32-33
• 4.2.2 約束條件33-35
• 4.3 管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化運行數(shù)學模型求解35-43
• 4.3.1 可行方向法35-42
• 4.3.2 線性逼近法42-43
• 5 復雜輸氣管道系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)仿真43-50
• 5.1 引言43
• 5.2 等溫輸氣管道穩(wěn)態(tài)仿真43-48
• 5.2.1 數(shù)學模型43-44
• 5.2.2 管道系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)仿真方法44-45
• 5.2.3 管網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)仿真模型的求解45-48
• 5.3 一般輸氣管道穩(wěn)態(tài)仿真48-50
• 5.3.1 數(shù)學模型48-49
• 5.3.2 多點邊值問題求解的松馳法49-50
• 6 復雜輸氣管道系統(tǒng)動態(tài)仿真50-63
• 6.1 引言50
• 6.2 等溫輸氣管道系統(tǒng)動態(tài)仿真50-58
• 6.2.1 數(shù)學模型50-52
• 6.2.2 數(shù)學模型求解52-55
• 6.2.3 實例分析55-58
• 6.3 一般輸氣管道系統(tǒng)動態(tài)仿真58-63
• 6.3.1 數(shù)學模型58-59
• 6.3.2 數(shù)學模型求解59-61
• 6.3.3 復雜管網(wǎng)系統(tǒng)動態(tài)仿真模型求解61-63
• 7 天然氣集輸配系統(tǒng)優(yōu)化及仿真程序的編制和考核63-71
• 7.1 軟件需求分析63
• 7.1.1 目的63
• 7.1.2 需求63
• 7.2 軟件編制63-64
• 7.3 軟件測試64
• 7.4 軟件的安裝64-66
• 7.5 窗口及基本操作66-71
• 7.5.1 窗口的組成66-68
• 7.5.2 菜單、快捷鍵和工具按鈕的使用68-71
• 8 川西地區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化與仿真研究71-111
• 8.1 管網(wǎng)布局分析71-75
• 8.1.1 基本情況71-73
• 8.1.2 優(yōu)化結(jié)果73-75
• 8.2 管網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化75-84
• 8.2.1 基本情況75-80
• 8.2.2 優(yōu)化結(jié)果80-84
• 8.3 川西地區(qū)管網(wǎng)運行優(yōu)化84-92
• 8.4 川西地區(qū)天然氣管網(wǎng)仿真分析92-111
• 8.4.1 一般工況分析95-100
• 8.4.2 調(diào)峰分析100-102
• 8.4.3 特殊工況分析102-105
• 8.4.4 事故工況分析105-111
• 9 主要結(jié)論及建議111-113
• 9.1 主要結(jié)論111-112
• 9.2 主要建議112-113
• 致謝113-114
• 參考文獻114-117
• 附錄117-133
• 附錄A：天然氣集輸系統(tǒng)工藝計算基礎(chǔ)117-126
• A.1 氣體壓縮系數(shù)計算117-119
• A.2 氣體焓計算119
• A.3 氣體定容比熱計算119
• A.4 氣體定壓比熱計算119-120
• A.5 氣體比熱比120
• A.6 氣體動力粘度計算120
• A.7 氣體運動粘度計算120
• A.8 氣體導熱系數(shù)計算120-121
• A.9 氣體節(jié)流系數(shù)121
• A.10 摩阻系數(shù)計算121-123
• A.11 管道總傳熱系數(shù)計算123-126
• 附錄B 常用無縫鋼管重量及價格表126-133
• 附圖1129-130
• 附圖2130-131
• 附圖3131-132
• 附圖4132-133

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受限最小生成樹算法在城鎮(zhèn)管網(wǎng)布局優(yōu)化中的應用研究    爨瑩;陳曉妮;

高含硫天然氣濕氣集輸管道系統(tǒng)運行風險評價及控制    付建民

基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的城市天然氣管網(wǎng)管理與應急系統(tǒng)研究    徐鑫磊

梁結(jié)構(gòu)撓度動態(tài)特性預估及試驗分析    戚興剛

模糊優(yōu)化與多目標優(yōu)化的類同性    劉揚

集輸管網(wǎng)系統(tǒng)模糊優(yōu)化設(shè)計    劉揚

輸氣管道系統(tǒng)仿真技術(shù)發(fā)展狀況    李長俊,汪玉春,王元春

流量分配的最優(yōu)化設(shè)計——最優(yōu)樹法    劉小靜,許仕榮,苗露野,賀國定

長距離輸氣管道工程混合變量優(yōu)化設(shè)計研究    李長俊,楊宇,廖曉蓉,李丙文

優(yōu)化集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的有效方法    喻西崇,馮叔初,李玉星

海底油氣集輸管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計    李宏偉,譚家華

管網(wǎng)布局規(guī)劃技術(shù)綜述    李波,余紅偉

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的油氣集輸管網(wǎng)拓撲優(yōu)化設(shè)計    冷建成,劉揚,趙洪激

具有確定網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系的集輸管網(wǎng)系統(tǒng)布局優(yōu)化設(shè)計    劉揚;

用模糊數(shù)學綜合評判爆破效果    張強,李啟月,鄧建

模糊綜合決策結(jié)合德爾菲法判定房屋成新率    劉桂宏;譚大璐;張婷婷;

越江隧道工程大型泥水盾構(gòu)進出洞施工風險的模糊綜合評價    楊太華;鄭慶華;

模糊綜合評判與灰色聚類在巖性分類中的應用    譚曉慧

飼料配方的最優(yōu)化方法及計算機程序設(shè)計    潘寶珠;

模糊聚類在電力負荷預測中的應用    曹安照,張斌,張永榮,慶先好

政府官員社會知覺的模糊綜合評析    楊俊保,楊保安

巖石樣本力學參數(shù)統(tǒng)計值的模糊—隨機處理    程樺,柳溫忠

利用離差均方比相似法預測稻白葉枯病流行程度    劉鳳權(quán),張開順,龔建國,王躍群,許志剛

用大蒜及其提取物保鮮蔬菜研究    張恒

燃氣管道瞬態(tài)仿真的研究與應用    高蘭周;

某型地地戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)導彈機動發(fā)射裝置快速搶修系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)    劉世敏;霍俊秀;卞真林;遇宏;

工程巖體定量分帶方法的探討    董兆祥;陳紅石;王彥祺;宋雪琳;匡少華;

巖體系統(tǒng)工程穩(wěn)定分類及模糊數(shù)學綜合評判——以十三陵抽水蓄能電站地下廠房為例    譚以安;劉國昌;崔詩禮;

邊坡滑面空間形態(tài)及其強度參數(shù)的聯(lián)合反算    周創(chuàng)兵;彭玉環(huán);

節(jié)理巖體按結(jié)構(gòu)面性質(zhì)分區(qū)的聚類分析與模糊綜合評判    張佳川;

預測地下洞室圍巖穩(wěn)定性的模糊數(shù)學方法探討    陸兆溱;王京;李振明;

潘莊一號井田擬建巖石大巷工程地質(zhì)條件評價和圍巖穩(wěn)定性預測    許惠德;馬金榮;姜振泉;

血小板粘附試驗的模糊綜合評判在Ti-O膜研究中的應用    楊萍;黃楠;冷永祥;陳俊英;

邊坡穩(wěn)定狀態(tài)的模糊概率指標研究    戚國慶;沈春勇;徐光詳;

高壓天然氣管網(wǎng)動態(tài)模擬與壅塞流動特性研究    劉慶堂

城市軌道交通系統(tǒng)能耗影響因素的量化分析    王玉明

中國企業(yè)海外耕地投資戰(zhàn)略風險研究    喻燕

延慶縣小流域綜合治理模式及效益評價研究    孫艷紅

錐栗林節(jié)肢動物群落與主要害蟲的生態(tài)調(diào)控    葉世森

海拉爾油田集輸油管道安全運行技術(shù)研究    李玉春

基于GIS的煙草施肥決策支持系統(tǒng)研究    陳偉強

油田注水采油系統(tǒng)的建模、優(yōu)化與控制    謝超

半導體漂流擴散模型及其相關(guān)模型的漸近極限問題研究    王可

長輸管線在役焊接燒穿失穩(wěn)機制及安全評價研究    黎超文

基于灰理論的土石壩安全監(jiān)控綜合評價模型研究    喬小琴

阜新市細河以北主體功能區(qū)工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量綜合評價    鄭婧

枸杞速溶粉的研制及品質(zhì)評價    陳致印

基于模糊權(quán)距離理論的環(huán)境評價方法研究    陳曉冰

凡納濱對蝦（Litopenaeus vannamei）冰溫氣調(diào)保鮮技術(shù)的研究    王亮

深圳西部港區(qū)LNG船舶通航安全的綜合評價研究    劉春穎

燃氣管網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)分析與模擬    張勇

燃氣管網(wǎng)泄漏分析及穩(wěn)態(tài)泄漏模擬    趙龍

復雜輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)的瞬變流仿真    王永軍

數(shù)控車床床身結(jié)構(gòu)動態(tài)分析與優(yōu)化研究    林天清

基于遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)研究初探    吳大宏,趙人達

物體表面發(fā)射率的測量方法    羅曉春;孫繼銀;

改進遺傳算法在天然氣管網(wǎng)設(shè)計中的應用    魏玉峰;胡云姣;謝鑫;

基于橋梁健康監(jiān)測的傳感器優(yōu)化布設(shè)    王廷臣;

基于蟻群算法的點狀注記智能化配置    彭珊鸰;宋鷹;吳凡;

GIS網(wǎng)絡(luò)分析中蟻群算法的改進與應用研究    劉釗;徐鑫磊;王紅亮;歐陽坤;謝穎立;方正;

移動振動系統(tǒng)作用下梁的動力分析    盛國剛,趙冰

GIS技術(shù)在天然氣管網(wǎng)信息系統(tǒng)建設(shè)中的應用    胡萃為

利用UML模型構(gòu)建Geodatabase的方法與實踐    於家;吳健平;

基于Geodatabase模型的空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法    羅智勇,劉湘南

天然氣管道運行優(yōu)化模型及其尋優(yōu)方法研究    楊毅

小城鎮(zhèn)災害數(shù)字仿真與公共安全應急管理的集成研究    馮凱

控制污染物擴散的應急通風關(guān)鍵問題研究    蔡浩

油氣管道泄漏檢測方法的研究及應用    崔謙

中小城市突發(fā)公共事件應急管理體系與方法    唐承沛

應急系統(tǒng)響應可靠性理論及在火災應急中的應用研究    傅躍強

橋梁撓度監(jiān)測技術(shù)研究    江俊

利用GIS技術(shù)重構(gòu)西安市天然氣公司管網(wǎng)管理系統(tǒng)    馮彬

ComGIS二次集成開發(fā)理論與實踐    速紹華

WebGIS互操作模型研究與應用    董曉華

大氣污染物擴散稀釋的計算機模擬研究    肖敬斌

基于GIS的城市消防應急指揮支持系統(tǒng)    李群

大型橋梁健康監(jiān)測自動化及安全評估的研究    朱秋紅

大跨預應力混凝土斜拉橋健康監(jiān)測評估管理系統(tǒng)的開發(fā)與研究    王暉

基于改進遺傳算法的車輛路徑問題研究    盛倩蓉

危險化學品泄漏擴散模擬的研究    張景鋼

網(wǎng)絡(luò)最小生成樹更新策略    程遠;

基于HAZOP的深水表層鉆井風險分析    姜清兆;殷志明;羅洪斌;朱淵;孟會行;

復雜山地氣田濕氣集輸工藝探討    李德選;王雪強;李文廣;

N級星式網(wǎng)絡(luò)的拓撲優(yōu)化設(shè)計    劉揚,程耿東

Steiner問題和給水管網(wǎng)布局的優(yōu)化    陳森發(fā);

一種污水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化的新方法    陳森發(fā);

原油集輸系統(tǒng)地面設(shè)施布局的優(yōu)化    于達

城市污水管網(wǎng)系統(tǒng)布局的遞階優(yōu)化設(shè)計    陳森發(fā)

計算機仿真技術(shù)在輸油管道系統(tǒng)方面的應用    王金峰

等維灰數(shù)遞補動態(tài)預測    王學萌

關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的主觀信息    線令希

對稱模糊優(yōu)化問題的直接求解法    程耿東,劉揚

關(guān)于結(jié)構(gòu)模糊優(yōu)化若干問題的討論    劉揚,程耿東

一種天然氣集輸管網(wǎng)井組劃分的新方法    甄寶軍,梁政,鄧雄

油田開發(fā)后期的地面集輸工藝    魏淑娟;

輸油泵在油氣集輸系統(tǒng)中的應用    潘宏文;王秀華;王在強;巨亞鋒;

陜北油田集輸系統(tǒng)結(jié)垢機理研究    賈海波;郭焱;李昱江;楊暹;李衛(wèi)民;

油田集輸系統(tǒng)換熱器中污垢熱阻預測研究    劉磊;王振業(yè);吳彬;

聯(lián)合站外輸油泵的經(jīng)濟運行及節(jié)電措施    鄧壽祿;王貴生;黃學義;

稠油集輸系統(tǒng)能量平衡分析及節(jié)能對策    許秀梅,李東明,王志國

低產(chǎn)油區(qū)原油集輸工藝    鄒凌川;呼志峰;鄒濤錄;

高含硫氣田集輸系統(tǒng)元素硫沉積防治措施    呂明晏;張哲;汪是洋;

關(guān)于油氣田節(jié)電規(guī)劃的幾點意見    高秀春

優(yōu)化運行機制 做好思想政治工作    

關(guān)于城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)布局和投資的思考——由燃氣市場的不確定性所想到的    馮青巖;劉建民;謝建立;

二灘水庫優(yōu)化運行研究和雅礱江滾動開發(fā)    王宏亮;王克明;

集輸泵站節(jié)能降耗技術(shù)研究    方建國;趙春燕;李先紅;萬忠勝;

提高稠油集輸系統(tǒng)效率的措施    仲偉紅;崔云江;紀洪波;張莉;

住宅小區(qū)供暖系統(tǒng)的優(yōu)化運行分析    李聯(lián)友;李德英;高峰;陳紅兵;

勝利油田集輸系統(tǒng)常見腐蝕研究    姬杰;

毛管對灌水均勻度及系統(tǒng)管網(wǎng)布局的影響    范興科;吳普特;

青島配網(wǎng)自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀及優(yōu)化運行分析    王萍;

蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化運行建模的研究    張冰劍;華賁;

油稠人不愁管理創(chuàng)一流    葉菊

寧夏石化優(yōu)化運行增產(chǎn)化肥    通訊員 唐穎

行家解碼用電系統(tǒng) 優(yōu)化運行有新說    本報記者　 凌維 通訊員　 秦明軍

打造高效通暢的千里油龍    鄒霞

齊魯乙烯優(yōu)化管理保優(yōu)化運行    李增杰

攥緊拳頭再出擊    記者 石軍　特約記者 趙治忠

練就集輸系統(tǒng)“金鐘罩”    于銀花　薛相才

優(yōu)化運行增效千萬元    特約記者 董新光

華北采油四廠優(yōu)化運行降能耗    通訊員 邢淑玉

齊魯乙烯優(yōu)化運行刷新紀錄    楊森張彥昌

川西地區(qū)天然氣管網(wǎng)優(yōu)化及仿真技術(shù)研究    柏毅

高含硫氣田集輸系統(tǒng)泄漏控制與應急方法研究    朱淵

聯(lián)合站集輸系統(tǒng)最優(yōu)控制律研究    劉合

西北緣輸配氣系統(tǒng)運行優(yōu)化研究    孫建剛

油田地面注水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計及運行優(yōu)化技術(shù)研究    高愛華

電站鍋爐燃燒系統(tǒng)優(yōu)化運行與應用研究    李智

微小型濕空氣透平循環(huán)研究    萬逵芳

考慮輔助服務(wù)的發(fā)電商優(yōu)化運行研究    劉涌

液化天然氣接收站與乙烯一體化技術(shù)研究    王良軍

光纖Bragg光柵測量理論及其在動力工程中應用的研究    黃雪峰

天然氣管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)研究及軟件開發(fā)    孫藺

采油八廠集輸系統(tǒng)節(jié)能降耗研究    徐曉娟

天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究    李衛(wèi)華

原油庫加熱節(jié)能研究    李德海

電廠負荷優(yōu)化分配和循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行的研究    吳驊鳴

梯級水電站優(yōu)化運行的算法及應用研究    向凌

雙葉輪液下自引氣曝氣機優(yōu)化運行實驗研究    汪治平

蓄能模式下樓宇熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行和設(shè)計分析    李永紅

海上集輸系統(tǒng)運行參數(shù)優(yōu)化研究    許國棟

輸氣干線壓縮機站優(yōu)化運行研究    高松竹