1、燃气输配管网智能调度研究摘要：从世界形势来看，能源系统已经发生了变化，优质、清洁、高效的天然气能源成为了人类经济发展的新能源引擎。我国在合理利用能源方针和节能减排的政策下，燃气事业迅速发展。人们对燃气的日益依赖加重了城市燃气网的运营任务，同时也是对它提出的更高要求，只有发展才能满足人们日益增长的需求，保证燃气供应更加安全、可靠、便捷。 关键词：燃气；管网；只能调度 中图分类号： TH138.23 文献标识码： A 国内研究现状 国内城市天然气行业还处于快速发展阶段，尚未达到市场化阶段。而国外城市天然气行业已经处于市场化阶段。国内城市天然气行业在向着市场化发展的过程中，将会对燃气管网产生新的技术
2、需求。国内外燃气发展水平比较如表 1。 表 1 国内外燃气发展水平比较 随着我国天然气的快速发展，我国城市燃气网已经发展成多气源供气、多压力级制的纵横交错的网络体系。燃气企业为了保证燃气输配的安全、高效，输配调度的智能化管理是必然手段。我国城市燃气供应技术的发展趋势是扩大先进科学技术在城市燃气输配中的使用程度，推动燃气信息产业和燃气设备制造的发展，使整个城市燃气系统技术水平上升一个层次。因此燃气系统面临利用信息技术、智能化管理手段解决城市燃气分时计价、需求侧管理、运行调度等问题，提高燃气管网的智能化运行调度管理水平。 城市智能燃气网的技术特点 建设智能燃气网不是抛弃原有的燃气网建设，而是在现有
3、的基础上进行升级改造，是燃气网信息化建设的新的阶段。它主要包括以下特点：涉及的业务内容更加广泛城市智能燃气网涵盖了整个运营调度的各个方面。在城市燃气输配方面，包括智能供气、智能调峰；在日常运营管理方面，包括智能监控、智能决策支持、智能巡检；在用户服务方面，包括智能用气服务和智能用气管理以及未来用户发展等。 （2）对掌握的数据进行集成性的管理城市燃气网从规划到实施再到运行使用都会产生大量数据、资料，将管网基础设施档案、实时运行参数、地理位置信息、客户数据集成管理，增强了数据之间的关联性，避免信息孤立，为燃气网运营管理提供更方便、快捷的访问方式。 （3）先进的技术支持从技术范畴来说，智能燃气网的架
4、构在底层基于物联网，各类设备可以与互联网相衔接，实现了访问终端的多样化，包括电脑、平板电脑、智能手机等；上层基于云计算架构，实现海量数据存储、处理与信息整合。依托先进的技术保证了燃气网智能化的实现。（4）创新的管理模式智能燃气网除了在技术上的革新，在管理模式上也与之前有了创新。由以前事故后再解决的管理方法，变为了事故前预防的管理模式，变被动管理为基于风险评价的主动管理。 （5）互动的管网系统智能化的燃气网在客户服务方面也有很大改进。燃气企业与客户的关系不再是单一的“一个只管供气、一个只管用气”的状态，而是彼此之间有互动性的。通过提高管网计量水平和自动控制水平，采用分时计价的手段，燃气企业在供气
5、的同时，从用户获取用量数据，再反馈给用户实时信息，可以指导用户采用一种有利于调峰和提高能效的用能方式。 三、构建智能化运营调度的技术条件 我国城市燃气供应技术的发展趋势是将高科技研究成果用于我国城市燃气输配系统，实现燃气管网智能化。智能调度具有 信息化、自动化、互动化 的特点，包含调度的各个环节，覆盖全部管网。应用平台是构架智能化调度系统的关键技术，可为实现各类功能提供技术支持，其基础系统主要包括： 数据采集与监控系统它是依托计算机技术对生产过程进行控制，实现自动化调度的系统。它可以对管道、门站、储配站、调压站等设备进行监视和控制，实时采集各设备的数据信息并上传，为后续的计算分析提供数据支持。
6、 （2）地理信息系统主要用于查看城市燃气网的各级管道、调压站、调压箱等设备的地理位置信息，是一个包含了整个城市管网样貌的地理图，点击地图上也可以查询任一位置管网及设备的基本信息，使燃气网的管理更加形象、便捷。 （3）无线通讯定位系统日常用于定位巡检人员和巡检车辆，保证了巡检人员安全的同时也对人员工作情况进行了监督。当有特殊情况发生时，可以通过定位通讯系统及时定位故障地点，报告现场情况以及调配抢险人员。 （4）气象信息系统建立气象信息的采集与传输、存储系统，提供实时的天气情况。 （5）信息管理系统信息管理系统是用来存储城市燃气网中 SCADA 系统、GIS 系统及其他信息系统在不同时刻采集及存档
7、的数据和信息，然后将这些数据整合、分类、统计、备份，以备需要时可调用。 （6）决策支持系统决策支持系统提供燃气调度分析决策所常用的计算功能，使各级调度部门可便捷地进行调度分析并制定调度方案。其计算功能包括数据分析软件、管网动态模拟软件、对城市用气量预测的软件以及智能决策分析软件，例如管道完整性等级识别分析软件、设备安全等级识别软件、管网运行优化软件等。 由于其海量信息特点，智能调度的应用平台可以采用云计算技术来构建，打通并结合以上各基础平台的功能，实现智能调度的目的，如图1 所示。 图 1 智能调度应用平台构成示意图 四、城市燃气网运营调度智能优化方向 （一）输配调度优化 日常的调度动作都是根
8、据预测的负荷值来执行的，因此，精确的负荷预测值是提高智能调度能力的关键。主要有两方面可以改进，一是加强对天然气负荷数据的处理能力，辨别假数据，提高负荷数据的真实性和准确性；二是对模拟软件的定期更新，以更好地适应不断发展的系统，保证数据的可靠性。 气源调度优化 气源多元化已经是城市燃气发展的大方向，这也为运营调度工作提出了又一问题。多气源来气的压力是否一致、怎样平衡，就需要通过软件进行模拟，找出平衡多气源压力的因素，完善调度措施。 抢险与应急调度优化 当启动抢险调度时，就是有事故发生的时候。此时，抢险开始时间是否最短、人员和资源的运输路线是否最优就是影响抢险救援的关键因素。这就需要建立一个多目标
9、优化模型，使各个目标在不冲突的同时尽可能都达到最优，保证抢险任务在最短时间内开始，最大程度的减少人员伤亡及经济损失。在事故后记录事故情况，可建立数据库，通过事故回放、故障特点分析等方法对事故进行整理、归类，挖掘潜在的事故发生因素。 调度智能化的关键技术 调度智能化的关键技术包括智能监测技术、动态分析决策技术、自动控制技术、安全风险评估技术、优化调度技术、对外服务辅助技术、云计算管理技术等。这些关键技术体现了智能化调度的可靠性、灵活性，为城市燃气管网的正常运行提供保障，可以满足资源优化配置、运营经济性的要求。 超压调度控制流程 将调压器、阀门进行智能改造，改造后的调压器具有手动调节、自动调节、遥
10、调功能及安全保护功能、参数设定及显示功能；改造后的阀门具有手动、自动及遥控切断功能，参数设定及显示功能。控制流程如图 1 所示。 图 1 超压调度控制流程图 在日常调度运行中，监控系统监测调压器压力。无压力波动时持续监测，当监测出的压力波动符合调压器内预设的压力曲线趋势时，调压器内设定的程序自动启动调节功能，保证压力平稳；当调压器处压力波动且不符合预测曲线时，调度中心的情景决策分析软件对情况进行判断，属于非常规情景发生时，调度中心即输入相关指令得到控制参数，开始进行干预控制，有两种控制方式：一种是根据得到的参数向调压器发出指令远程控制调节，另一种是向场站人员发出指令进行人工调节。对于阀门的调节
11、也是同样道理，由阀门内设定的限流值判断是否进行调节。 五、多气源燃气网运营调度优化 多气源供气的发展情况 我国国内常规天然气的产量难以满足未来天然气增长的需求。因此，就需要通过多种气源的途径来弥补天然气需求的缺口。多气源供气可以保障供气可靠性、稳定性，同时扩展气源采购范围，降低购气成本。我国目前开发的气源种类除了常规天然气外，还包括煤层气、页岩气、煤制天然气、进口 LNG 以及进口管道气。 多气源优化调度的数学模型 多气源调度优化的目的是当有多个气源同时向城市燃气网供气时，在气源条件一定的情况下，一般是已知气源点供气压力、管网供气压力和管网零点的允许最低压力，根据城市燃气网门站的输气压力，各用
12、户的用气要求、用气量分布，合理配置各气源点的供气量，实现多气源输气的投资和运行费用最小化。其流程图可以表示如下： 图 2 多气源优化调度流程图 结语 智能城市燃气网研究是一个涉及多方面的课题，在我国燃气事业迅猛发展的形势下，传统的城市燃气运行管理已经渐渐不能满足需求，发展智能化的城市燃气网是形势所趋；科学技术的不断进步也保证了城市智能燃气网实现的可行性。智能化的运营调度可以使燃气供应更加可靠、稳定，为用户提供更加便捷的服务，使企业更好的掌握生产节奏， 获得最大的经济效益。 参考文献： 1李江,唐川,严宇. 基于改进算法的城市燃气输配管网功能分析J.油气储运,2011,04:288-290+236. 2张洋. 关于燃气输配管网相关问题探讨J. 黑龙江科技信息,2013,14:1.
