CN105930557A - 天然气管网输送仿真方法及实现系统 - Google Patents

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马贵阳
潘振
刘培胜
商丽艳
冉龙飞
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Abstract

本发明属于天然气管道系统技术领域,具体涉及天然气管网输送仿真方法及实现系统。在全面、系统地研究国外软件(TGNET、SPS等)的基础上,使用了当前计算天然气物性最精确的方程式MBWRS状态方程,以及利用四阶龙格—库塔(Runge‑Kutte)法来求解输气管道的稳定流动微分方程组。并以C#为工具,结合了相关软件的优势,并充分考虑了初始和边界条件以及输气管道的焦耳——汤姆逊效应等,编制了相关软件,更适用于压缩机、管道、阀门、气田等组成的多气源任意管网。

Description

天然气管网输送仿真方法及实现系统
技术领域
本发明属于天然气储存调峰技术领域,具体涉及天然气管网输送仿真方法及实现系统。
背景技术
天然气作为一次性清洁能源,具有热值高、便于运输等特点。利用天然气能够改变能源的结构,减少煤炭的运输量,减轻大气污染。因此,可以使居民的生活条件得到改善,缩减固体燃料以及废渣的堆方和运输,不仅可以保护生态环境,还能够节约能源,具有一定的经济效益。
进入二十一世纪以来,世界天然气进入了告诉发展的增长时期,也是我国的天然气工业作为城市能源步入成熟的时期。目前,我国的输气管网主干已经逐渐完成。主要有西气东输管线、涩-宁-兰输气管线等,之后还即将开展西气东输二线的建设,于此同时正在进行其它输气管线的前期、中期研究工作。我国将会初步建成为全国性或者包含若干个地区的具有多气源、多用户的大型输气管网。
随着科学技术的进一步发展,以煤炭为主的一次能源的消耗也逐渐改变。因而天然气的供应量在不断变化,无论是居民用气,还是工业发电用气,都呈现出不均匀的用气规律。这种规律使供气量发生了大幅度的变化从而出现了用气的高峰期和低谷期,但气井尤其是海洋石油平台的气源供应量却不能完全随用气量的变化而变化。为保证供气的连续性和供气与用气间的平衡,最有效的手段就是应用天然气储气调峰技术。
调峰问题是在时间变化的条件下,采用一种或几种的方法使用气量随时符合用户的用气要求。为了解决这一问题,在规划设计供气系统时考虑利用一定调峰设施的基础上,还应该在运行输气管道的过程中利用调峰设施的设置情况以及用户用气量的变化规律拟定相应的,经济上合理并且技术上可行的调峰方法。而选择调峰方案的最核心的因素就是调峰周期,根据调峰周期的长短可分为短期调峰和季节性调峰。短期调峰周期短,能够相对准确的描述用户用气量的变化规律;而季节性调峰周期较长,用户的用气量变化较大,很难准确地表述出周期内用户的具体用气规律,因而需采用“削峰填谷”的方法宏观地考虑调峰方法。因为输气管道系统在调峰过程中处于非稳态工况下,系统中各处的压力、温度和流量等随时间的变化而呈现复杂的变化规律。为了确保输气管网的安全、优化运行,就必须了解天然气在输气管道中的运行规律,这通常要进行输气管道的动态模拟研究,才能对输气管道系统进行设计以及改造,进而对管道心痛的调度管理提供理论指导。
天然气输气管网的模拟仿真以天然气在输气管道中流动的数学模型为基础建立的,有稳态系统仿真以及非稳态系统仿真两部分。它是一组没有解析解的非线性偏微分方程组,只可以在一定的条件下简化、线性化以及数值化来求解。因而随着计算机技术地不断高速发展,只有利用计算机来逐步完善数值计算的方法以求得近似解,把理论联系到实际问题中,更为有效地指导调峰问题,对天然气输气管网的建设和运行具有重大的意义。
发明内容
本发明是天然气管网输送仿真方法及实现系统。通过对多用户天然气储气调峰的模拟,为实际管道、储气调峰方式设计提供指导作用。
本发明技术方案如下:所述的天然气管网输送仿真方法及实现系统,包括数据导入模块、编程可视化模块和报告输出模块;
所述的数据导入模块需输入天然气参数、管道参数、非管道元件参数和供用气规律;
所述的编程可视化模块包括:MBWRS方程、龙格-库塔、TVD格式和相应非管道元件程序,通过以上方程、程序利用C#为工具实现可视化;
所述的报告输出板块包括输出Word文档、Excel、图表及打印功能。
所述的天然气管网输送仿真方法及实现系统,该软件能够对天然气输气管网进行静态以及动态仿真模拟,其主要功能包括有:(1)输气管网的静态模拟,该管网可以为低压输气管网,同时也可以为中高压输气管网;(2)输气管网的动态仿真,通常只针对中高压输气管网进行动态仿真模拟,由于低压输气管网自身的压力较小,通常不需要动态仿真模拟;(3)利用长输管道的静态、动态模拟仿真数据,得出输气管道末段的储气能力,能够有效地指导调峰,为复杂用户的储气调峰方案提供基础。
所述的天然气管网输送仿真方法及实现系统,(1)采用C#开发,操作简单、明确,采用多页面、积木式的窗口设计,具有较为直观的人机界面;(2)利用数据库以及图形化编制程序,在设备库的基础上添加了各种图形库,因此,实现了用图形的方式来显示输气管网系统以及图形显示和数据库的完美链接;(3)充分考虑了初始、边界条件,以及变径管的焦耳一汤姆逊效应,较为真实地反映了实际输气管道的情况,特别是实际输气管路中的压缩机、阀门、变径管等,系统全面地分析了输气管道的压力、流速和温度的变化趋势;(4)软件的应用范围广泛,适用于专业技术人员、调度人员以及现场工作人员等;(5)能够实现输气管道的可视化以及对历史数据的连续、精确的仿真模拟;(6)能够有效地指导调峰,对复杂用户的用气规律,能够提出行之有效的调峰方案。
发明的优点
在深入了解国外软件(TGNET、SPS等)的基础上,保证了计算的可靠性和准确性。操作简单,明确,具有很强的适用性。使用模块化编程,有效地结合了计算的精确性和软件的直观性。
(1)采用C#开发,操作简单,明确,具有直观的人机界面,全功能的图形界面、稳定的数字求解技术;
(2)充分考虑了初始、边界条件,以及变径管的焦耳一汤姆逊效应,较为真实地反映了实际输气管道的情况;完备的设备模拟,特别是实际输气管路中的压缩机、阀门、变径管等;多约束条件设定、温度跟踪、气体属性跟踪,系统全面地分析了输气管道的压力、流速和温度的变化趋势;
(3)软件的应用范围广泛,适用于专业技术人员、调度人员以及现场工作人员等;
(4)能够实现输气管道的可视化以及对历史数据的连续、精确的仿真模拟;
(5)本软件可以对输气管道的正常工况和事故工况进行分析,测试和评价输气管道的设计或操作参数的设置,最终获得优化的系统性能。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1为天然气管网输送仿真方法及实现系统示意图;
具体实施方式
下面结合附图及实施方式对本发明专利作进一步详细的说明:本发明专利具体涉及天然气管网输送仿真方法及实现系统,所述的天然气管网输送仿真方法及实现系统,包括数据导入模块、编程可视化模块和报告输出模块;
所述的数据导入模块需输入天然气参数、管道参数、非管道元件参数和供用气规律;
所述的编程可视化模块包括:MBWRS方程、龙格-库塔、TVD格式和相应非管道元件程序,通过以上方程、程序利用C#为工具实现可视化;
所述的报告输出板块包括输出Word文档、Excel、图表及打印功能。
所述的天然气管网输送仿真方法及实现系统,该软件能够对天然气输气管网进行静态以及动态仿真模拟,其主要功能包括有:(1)输气管网的静态模拟,该管网可以为低压输气管网,同时也可以为中高压输气管网;(2)输气管网的动态仿真,通常只针对中高压输气管网进行动态仿真模拟,由于低压输气管网自身的压力较小,通常不需要动态仿真模拟;(3)利用长输管道的静态、动态模拟仿真数据,得出输气管道末段的储气能力,能够有效地指导调峰,为复杂用户的储气调峰方案提供基础。
所述的天然气管网输送仿真方法及实现系统,(1)采用C#开发,操作简单、明确,采用多页面、积木式的窗口设计,具有较为直观的人机界面;(2)利用数据库以及图形化编制程序,在设备库的基础上添加了各种图形库,因此,实现了用图形的方式来显示输气管网系统以及图形显示和数据库的完美链接;(3)充分考虑了初始、边界条件,以及变径管的焦耳一汤姆逊效应,较为真实地反映了实际输气管道的情况,特别是实际输气管路中的压缩机、阀门、变径管等,系统全面地分析了输气管道的压力、流速和温度的变化趋势;(4)软件的应用范围广泛,适用于专业技术人员、调度人员以及现场工作人员等;(5)能够实现输气管道的可视化以及对历史数据的连续、精确的仿真模拟;(6)能够有效地指导调峰,对复杂用户的用气规律,能够提出行之有效的调峰方案。

Claims (3)

1.天然气管网输送仿真方法及实现系统,其特征在于:包括数据导入模块、编程可视化模块和报告输出模块;
所述的数据导入模块需输入天然气参数、管道参数、非管道元件参数和供用气规律;
所述的编程可视化模块包括:MBWRS方程、龙格-库塔、TVD格式和相应非管道元件程序,通过以上方程、程序利用C#为工具实现可视化;
所述的报告输出板块包括输出Word文档、Excel、图表及打印功能。
2.如权利要求1所述的天然气管网输送仿真方法及实现系统,其特征在于:该软件能够对天然气输气管网进行静态以及动态仿真模拟,其主要功能包括有:(1)输气管网的静态模拟,该管网可以为低压输气管网,同时也可以为中高压输气管网;(2)输气管网的动态仿真,通常只针对中高压输气管网进行动态仿真模拟,由于低压输气管网自身的压力较小,通常不需要动态仿真模拟;(3)利用长输管道的静态、动态模拟仿真数据,得出输气管道末段的储气能力,能够有效地指导调峰,为复杂用户的储气调峰方案提供基础。
3.如权利要求1所述的天然气管网输送仿真方法及实现系统,其特征在于:(1)采用C#开发,操作简单、明确,采用多页面、积木式的窗口设计,具有较为直观的人机界面;(2)利用数据库以及图形化编制程序,在设备库的基础上添加了各种图形库,因此,实现了用图形的方式来显示输气管网系统以及图形显示和数据库的完美链接;(3)充分考虑了初始、边界条件,以及变径管的焦耳一汤姆逊效应,较为真实地反映了实际输气管道的情况,特别是实际输气管路中的压缩机、阀门、变径管等,系统全面地分析了输气管道的压力、流速和温度的变化趋势;(4)软件的应用范围广泛,适用于专业技术人员、调度人员以及现场工作人员等;(5)能够实现输气管道的可视化以及对历史数据的连续、精确的仿真模拟;(6)能够有效地指导调峰,对复杂用户的用气规律,能够提出行之有效的调峰方案。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106707795A (zh) * 2016-12-30 2017-05-24 贵州大学 一种天然气管网与电网耦合系统的实时仿真模型与系统
CN106779507A (zh) * 2017-03-15 2017-05-31 东莞新奥燃气有限公司 一种管网运营状态的预测系统
CN109344436A (zh) * 2018-08-28 2019-02-15 中国石油化工股份有限公司天然气分公司 一种大型复杂天然气管网系统在线仿真方法
CN109784673A (zh) * 2018-12-25 2019-05-21 中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司蜀南气矿 一种基于用户优先级的天然气管网智能运行调度方法
CN109977555A (zh) * 2019-03-27 2019-07-05 中国石油天然气集团公司 一种适用于区域性天然气管网优化运行的设计方法
CN110532597A (zh) * 2019-07-17 2019-12-03 北京中竞国际能源科技有限公司 基于压力轨迹预测和时间节点的空压机组调配系统及方法
CN110704935A (zh) * 2019-10-12 2020-01-17 中国石油天然气集团有限公司 一种sps软件的自动调试与输出方法
CN111273564A (zh) * 2020-02-03 2020-06-12 国家工业信息安全发展研究中心 天然气输送系统模拟仿真平台
CN112069692A (zh) * 2020-09-14 2020-12-11 西南石油大学 一种天然气管网输差计算的优化求解方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102779198A (zh) * 2011-05-13 2012-11-14 中国石油天然气股份有限公司 天然气管网输送系统动态仿真系统建立方法
CN104462684A (zh) * 2014-12-02 2015-03-25 辽宁石油化工大学 一种天然气管道水合物生成的预测方法
US20150300909A1 (en) * 2014-04-18 2015-10-22 Eni S.P.A. Method and system for the continuous remote monitoring of deformations in a pressurized pipeline

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102779198A (zh) * 2011-05-13 2012-11-14 中国石油天然气股份有限公司 天然气管网输送系统动态仿真系统建立方法
US20150300909A1 (en) * 2014-04-18 2015-10-22 Eni S.P.A. Method and system for the continuous remote monitoring of deformations in a pressurized pipeline
CN104462684A (zh) * 2014-12-02 2015-03-25 辽宁石油化工大学 一种天然气管道水合物生成的预测方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ABRAHAM DEBEBE WOLDEYOHANNES等: "Simulation model for natural gas transmission pipeline network system", 《SIMULATION MODELLING PRACTICE AND THEORY》 *
唐建峰等: "川气东送管道模拟仿真软件研发", 《天然气工业》 *
苑伟民: "修改的BWRS 状态方程", 《石油工程建设》 *
龙学渊等: "TVD/LW混合格式在天然气管线瞬变仿真中的应用", 《化工学报》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106707795A (zh) * 2016-12-30 2017-05-24 贵州大学 一种天然气管网与电网耦合系统的实时仿真模型与系统
CN106779507A (zh) * 2017-03-15 2017-05-31 东莞新奥燃气有限公司 一种管网运营状态的预测系统
CN109344436A (zh) * 2018-08-28 2019-02-15 中国石油化工股份有限公司天然气分公司 一种大型复杂天然气管网系统在线仿真方法
CN109344436B (zh) * 2018-08-28 2023-05-26 中国石油化工股份有限公司 一种大型复杂天然气管网系统在线仿真方法
CN109784673A (zh) * 2018-12-25 2019-05-21 中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司蜀南气矿 一种基于用户优先级的天然气管网智能运行调度方法
CN109977555A (zh) * 2019-03-27 2019-07-05 中国石油天然气集团公司 一种适用于区域性天然气管网优化运行的设计方法
CN110532597B (zh) * 2019-07-17 2023-01-31 北京中竞国际能源科技有限公司 基于压力轨迹预测和时间节点的空压机组调配系统及方法
CN110532597A (zh) * 2019-07-17 2019-12-03 北京中竞国际能源科技有限公司 基于压力轨迹预测和时间节点的空压机组调配系统及方法
CN110704935A (zh) * 2019-10-12 2020-01-17 中国石油天然气集团有限公司 一种sps软件的自动调试与输出方法
CN110704935B (zh) * 2019-10-12 2023-10-17 中国石油天然气集团有限公司 一种sps软件的自动调试与输出方法
CN111273564A (zh) * 2020-02-03 2020-06-12 国家工业信息安全发展研究中心 天然气输送系统模拟仿真平台
CN112069692B (zh) * 2020-09-14 2022-02-18 西南石油大学 一种天然气管网输差计算的优化求解方法
CN112069692A (zh) * 2020-09-14 2020-12-11 西南石油大学 一种天然气管网输差计算的优化求解方法

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