CN114528674A - 天然气长输管道管网流量计算和表决方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天然气长输管道管网流量计算和表决方法及系统，包括：步骤1：建立管网拓扑图；步骤2：设置各结点和管段的流体输入输流向、流量数据，各管段的通径、里程和高程信息，并接入管网拓扑图，生成管网的数据化拓扑模型；步骤3：进行管网整体流量的分布式计算；步骤4：根据不同结点、管段的水力特性，设置自动分配和触发各分布式结点流量计算的表决机制，根据不同算法的稳态、动态特性，当不同流量计算得到的结果不相同时触发表决机制；步骤5：定期对流量计算结果进行累积流量的平衡性校验。本发明通过已有管网设备的硬件特性掌握复杂管网系统的实时流量分布，为管网能耗评价、管网指挥调度提供极重要的数据基础。

Description

天然气长输管道管网流量计算和表决方法及系统

技术领域

本发明涉及长距离输送天然气管网流体模拟技术领域，具体地，涉及一种天然气长输管道管网流量计算和表决方法及系统。

背景技术

天然气长输管网通常总里程长、场站和下游用户数量多、核心能耗设备多样、管网运行调度方案复杂多变，管网能耗优化和评估的准确度，由于管网干线和支线没有有效的计量，其核心在于管网动态流量的实时计算。管网流量的计算，应该综合考虑管网运行工况的数据、计量数据、管道流动特性和设备热平衡特性等因素：

1、数据清洗：流量计算依赖的分布式计算模型和各个节点之间的关联模型，需要大量的实时在线数据，数据采集到应用之前，需要数据清洗，充分考虑断点数据处理、极值处理、异常识别、自动赋值、噪音处理等方法。

2、机芯流量反算模型输入变量是压缩机进出口工艺条件、运行参数、天然气物性参数和固有机芯数据，固有机芯数据需要对原始机芯测试数据的可靠性判别，对于没有经过出厂测试的机芯，可利用机芯设计参数。

3、管阻-流量模型应分管段，评价Weymouth、Panhandle A Formula、ModifiedPanhandle B Formula、AGAEquations等多种经典管阻模型和实际情况的符合度。

3、使用运行数据校核压缩机入口流量计、眼压差等具备计量属性的设备作为流量辅助测算。

4、流量平衡模型依赖于大量的分数用户计量用流量计、内部外部转供点计量流量计的标况体积流量，并结合管段的实时周转量变化值。

5、由于管网流量分布式计算模型涉及到的场站结点繁多，管段工艺数据巨大，必须保证数据处理的准确性和计算效率的实时性。

目前天然气长输管道管网流量计算和表决机制算法流程基本如图1所示。

专利文献CN113239645A公开了一种天然气管网中天然气组分动态跟踪和实时计算系统及方法，其包括：数据采集与监控系统、中间生产数据库接口机、在线色谱分析仪和在线瞬态仿真软件服务器；数据采集与监控系统用于从输气管网控制中心的现场 SCADA服务器接口机获取实时数据，并通过中间生产数据库接口机将获取的实时数据发送到在线瞬态仿真软件服务器；在线瞬态仿真软件服务器根据获取的实时数据同步地进行实时的管网天然气流动的水力仿真计算和天然气组分跟踪计算，并将计算得到的天然气组分跟踪计算结果与在线色谱分析仪反馈的热值数据进行比对，当误差小于预设阈值时，输出天然气组分跟踪计算结果。本发明可以广泛应用于天然气组分计算领域。

专利文献CN113298293A公开了一种天然气管网输送路径匹配方法，包括以下步骤：初始化天然气管网的节点和管段，节点包括根节点、场站节点和子节点；按照根节点中天然气资源从小到大的顺序进行迭代计算，指定一个根节点，确定距离该根节点最近的子节点，向子节点分配根节点的天然气直至子节点饱和，对该子节点进行标记；继续寻找未被标记的距离根节点最近的子节点，向其分配根节点的天然气直至子节点饱和并标记，重复操作直至指定根节点的天然气被分配完；指定下一个根节点并重复进行迭代计算，直至所有根节点的天然气被分配完或所有子节点均被标记。本发明具有更加高效合理地规划和匹配天然气的输送路径的效果。

专利文献CN113642184A公开了一种碳中和目标下的天然气管道操作优化方法，从能源结构调整角度出发，提出了一个完整的天然气长输管网低碳低耗优化模型，用于精细化计算天然气管网运输过程中多能源的碳排放量以及能耗；针对不同能源结构背景，建立相应的最小碳排放目标函数，采用优化算法求解所述最小碳排放目标函数并给出最优调度方案，例如压缩机类型选择、压缩机组合方式、站场压力以及沿线温度等相关参数。本发明能够实现管道运输过程中的节能减排，为整个天然气行业提供技术支撑。

专利文献CN113221304A(申请号：CN202110614058.5)公开了一种天然气管网能量间接赋值的计算方法及系统，其特征在于，包括以下内容：1)获取待测天然气管网各气源点和下载点的压力、流量和天然气热值参数的实时数据；2)采用能量间接赋值计算模型，根据接收的实时数据，实时计算待测天然气管网各下载点的热值参数；3)基于待测天然气管网的各下载点是否设置有气相色谱分析仪，根据实时计算的热值参数，对各下载点的热值进行实时赋值。

然而上述专利是针对天然气管网能耗评估、组分计算和输送调度的数值仿真计算方法，不涉及整体管网内部各结点工况流量的有效计算，也没有合适的手段进行管网的整体结果验证和平衡性修正。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种天然气长输管道管网流量计算和表决方法及系统。

根据本发明提供的天然气长输管道管网流量计算和表决方法，包括：

步骤1：建立管网拓扑图，包括管网首站、末站、压气站、分输站、转供站以及各节点之间的管段，设置拓扑模型各处的流量边界、地理信息和设备属性；

步骤2：设置各结点和管段的流体输入输流向、流量数据，各管段的通径、里程和高程信息，并接入管网拓扑图，生成管网的数据化拓扑模型；

步骤3：进行管网整体流量的分布式计算；

步骤4：根据不同结点、管段的水力特性，设置自动分配和触发各分布式结点流量计算的表决机制，根据不同算法的稳态、动态特性，当不同流量计算得到的结果不相同时触发表决机制；

步骤5：定期对流量计算结果进行累积流量的平衡性校验，公式为：

∑Qin+∑Qcons+∑Qvent＝∑Qsale+∑ΔQpipe

其中，Qin为目标管网所有结点的上载量、转供量，Qcons为管网生产生活自耗量，Qvent为管网天然气放空量，Qsale为所有结点的贸易销售量，ΔQpipe为管存变化量。

优选的，建立一套表征天然气管网各条干线、支干线、支线、联络线的互联互通关系的网络信息模型，在网络信息模型的基础上，给各结点和管段赋值入计量点位、地理信息，生成一套数据化拓扑模型；

构建压缩机组机芯数据实时流量反算模型、管道流阻-流量计算模型、阻性原件的流量计算模型、管存-流量平衡模型，进行管网整体流量的分布式计算，并对各结点流量的计算结果进行互相交叉验证、剔除不符合预设条件的异常点，定期调整不同考核窗口下的管网气量收支平衡和管存平衡。

优选的，所述压缩机组机芯实时流量反算模型利用压缩机能头-流量-转速-效率的特性曲线，通过压缩机进出口流量、温度、组分，通过天然气物性模型和热力学多变过程计算出多变能头，通过多变能头和压缩机转速得到入口工况流量，进一步转换为入口标况流量，公式为：

Qcomp＝f(H_pl,ω)

其中：n为流量的段数；Z为压缩因子；P_d为压缩机出口压力；P_s为压缩机入口压力；T_d为压缩机出口温度；T_s为压缩机入口温度；H_pl为压缩机出口多变能头；ω为压缩机转速；Qcomp为压缩机入口工况流量。

优选的，所述管道流阻-流量计算模型利用管段进出口温度压力和管段的地理信息，直接计算稳态工况下的通过流量，公式为：

其中，Q₁₂代表结点1到结点2的流量；C为常数；D为管道内径；d为天然气相对密度；T_cp为有效温度；Zcp为有效压缩因子；ε为管道粗糙度；Re为雷诺数；λ为摩擦系数；R为气体常数；g为重力常数；El_12i为结点1到结点2之间分为n段中第i段的高度；L_12i为结点1到结点2之间分为n段中第i段的长度。

优选的，所述阻性原件的流量计算模型利用通过分段的流量-差压公式实现： Q＝K*(ΔP)^0.5，K为修正系数，ΔP为阻性原件的差压；

所述管存-流量平衡模型对固定时段基于递推法进行实时流量平衡，公式为：

Q_i+1＝Q_i-∑Qsale+∑Qtransin-∑Qcons+∑ΔQpipe

Q_i+2＝Q_i+1-∑Q_i+1sale+∑Q_i+1transin-∑Q_i+1cons+∑ΔQ_i+1pipe

其中，i、i+1、i+2为结点编号，Qsale为销售量，Qtransin为上载和转供量，Qcons为天然气内部消耗量，ΔQpipe为管存变化量。

根据本发明提供的天然气长输管道管网流量计算和表决系统，包括：

模块M1：建立管网拓扑图，包括管网首站、末站、压气站、分输站、转供站以及各节点之间的管段，设置拓扑模型各处的流量边界、地理信息和设备属性；

模块M2：设置各结点和管段的流体输入输流向、流量数据，各管段的通径、里程和高程信息，并接入管网拓扑图，生成管网的数据化拓扑模型；

模块M3：进行管网整体流量的分布式计算；

模块M4：根据不同结点、管段的水力特性，设置自动分配和触发各分布式结点流量计算的表决机制，根据不同算法的稳态、动态特性，当不同流量计算得到的结果不相同时触发表决机制；

模块M5：定期对流量计算结果进行累积流量的平衡性校验，公式为：

∑Qin+∑Qcons+∑Qvent＝∑Qsale+∑ΔQpipe

其中，Qin为目标管网所有结点的上载量、转供量，Qcons为管网生产生活自耗量，Qvent为管网天然气放空量，Qsale为所有结点的贸易销售量，ΔQpipe为管存变化量。

优选的，建立一套表征天然气管网各条干线、支干线、支线、联络线的互联互通关系的网络信息模型，在网络信息模型的基础上，给各结点和管段赋值入计量点位、地理信息，生成一套数据化拓扑模型；

构建压缩机组机芯数据实时流量反算模型、管道流阻-流量计算模型、阻性原件的流量计算模型、管存-流量平衡模型，进行管网整体流量的分布式计算，并对各结点流量的计算结果进行互相交叉验证、剔除不符合预设条件的异常点，定期调整不同考核窗口下的管网气量收支平衡和管存平衡。

优选的，所述压缩机组机芯实时流量反算模型利用压缩机能头-流量-转速-效率的特性曲线，通过压缩机进出口流量、温度、组分，通过天然气物性模型和热力学多变过程计算出多变能头，通过多变能头和压缩机转速得到入口工况流量，进一步转换为入口标况流量，公式为：

Qcomp＝f(H_pl,ω)

其中：n为流量的段数；Z为压缩因子；P_d为压缩机出口压力；P_s为压缩机入口压力；T_d为压缩机出口温度；T_s为压缩机入口温度；H_pl为压缩机出口多变能头；ω为压缩机转速；Qcomp为压缩机入口工况流量。

优选的，所述管道流阻-流量计算模型利用管段进出口温度压力和管段的地理信息，直接计算稳态工况下的通过流量，公式为：

其中，Q₁₂代表结点1到结点2的流量；C为常数；D为管道内径；d为天然气相对密度；T_cp为有效温度；Zcp为有效压缩因子；ε为管道粗糙度；Re为雷诺数；λ为摩擦系数；R为气体常数；g为重力常数；El_12i为结点1到结点2之间分为n段中第i段的高度；L_12i为结点1到结点2之间分为n段中第i段的长度。

优选的，所述阻性原件的流量计算模型利用通过分段的流量-差压公式实现： Q＝K*(ΔP)^0.5，K为修正系数，ΔP为阻性原件的差压；

所述管存-流量平衡模型对固定时段基于递推法进行实时流量平衡，公式为：

Q_i+1＝Q_i-∑Qsale+∑Qtransin-∑Qcons+∑ΔQpipe

Q_i+2＝Q_i+1-∑Q_i+1sale+∑Q_i+1transin-∑Q_i+1cons+∑ΔQ_i+1pipe

其中，i、i+1、i+2为结点编号，Qsale为销售量，Qtransin为上载和转供量，Qcons为天然气内部消耗量，ΔQpipe为管存变化量。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明设计了一套综合的天然气管网流量计算方案，综合应用了天然气物性计算、管道内流动理论、压缩机旋转设备性能计算和计量测试原件的多种技术，各类算法取长补短，可用度高；

(2)通过采用本发明方法，无须增加新的大口径计量硬件，可以对整个天然气管网的动态特性全面模拟，为天然气输送能耗指标的计算、经济性评估、指挥调度提供重要的数据基础；

(3)本发明方法兼顾了管道流动稳态性和动态性特点，计算效率高，表决原理明确，管网运行人员可以接入参数的配置，及时修正算法的准确性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为目前天然气管网流量计算和表决机制算法的流程图；

图2为本算法涉及到的一种数据异常识别和有效数据赋值效果图；

图3为某时刻管网中某条长输管道干线全部结点的流量计算和表决机制效果图；

图4为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

如图4，根据本发明提供的天然气长输管道管网流量计算和表决方法，包括：

步骤1：建立复杂管网的拓扑图，包含管网首站、末站、压气站、分输站、转供站以及各节点之间的管段，确定拓扑模型各处的流量边界、地理信息、设备属性等基本数据信息。

步骤2：确定各结点和管段的流体输入输流向、流量数据，各管段的通径、里程和高程信息，将这些信息接入步骤1所创建的管网拓扑图，生成管网的数据化拓扑模型。该步骤需要获取管网分布、核心设备的设计参数，和管网上下游的全部流量数据，包括内部转供、用户分输、设备自耗、场站放空全部环节。

步骤3：包含四种主要流量计算方法：压缩机组机芯数据实时流量反算模型、管道流阻-流量计算模型、阻性原件的流量计算模型、管存-流量平衡模型，实现管网整体流量的分布式计算。机芯流量反算模型需要获取设备的实时工艺参数和设备性能属性参数，阻性原件流量计算模型需要获取阻性原件的差压和工艺参数，管存-流量平衡模型需要获取各管段进出口的工艺参数和管段的地理属性，管存-流量平衡模型需要获取全部的流量参数。

步骤4：具备针对不同结点、管段的水力特性，自动分配和触发各分布式结点流量计算方法的表决机制。

步骤5：定期对流量计算结果进行累积流量的平衡性校验，定期启动流量修正。

首站、末站以及靠近气量交接流量计的结点，采用流量计和管存变化递推的方式，其它流量的修正系数以交接流量计的流量为基准；

所有安装有压缩机的压气站结点，经流量校验过的较为准确的机芯数据模型，可作为中间关键结点的分布式流量计算模型；

管阻-流量模型动态性不好、精度略差，但易于实施，可以对所有管段快速计算和相互验证，是一般结点的通用算法；

少量结点具有未经校验、非计量用途的差压原件、调节原件，其进出口工艺数据如可被SCADA系统获取，也将被用于流量计算用途。

管网拓扑模型创建好后，主要结点至少可以使用两种以上的计算模型，每个结点预制各自的表决机制，包含：优选流量、排除流量、中位数、平均值几种原则。

管存-流量平衡模型采用递推(管存修正)方法，与管阻模型、机芯特性其它三种方案进行流量进行比对，尽可能降低管道工况变化(非定常)带来的参数不确定性。建议按照分钟or小时级别的计算，网格式计算保证结果尽可能贴近实际工况。采用递推(管存修正)、管阻模型、机芯特性3种方案进行流量进行比对，尽可能降低管道工况变化(非定常)带来的参数不确定性，流量计算模型按照分钟或小时级别的计算，网格式计算保证结果尽可能贴近实际工况。机组算法模型以来的机芯数据优先选用ASME PTC-10出厂测试数据，没有测试数据的情况下采用预期性能数据。机组效率可以通过机芯数据查询，也可以通过天然气热平衡计算，两者差别不大取其平均值；两者差别较大，程序会自动判断合理的效率范围(60-90％)并自动剔除错误的结果。性能计算预留修正接口，对长期异常的效率计算进行修正。通过过程能力指数CPK和阈值超限的统计方式剔除异常工艺数据。表决机制为靠近流量计侧，尽量用流量递推，远离流量计侧，可用管阻模型；机型特性准确的，可用机型特性。建议计算步长为1小时1次，即可满足管道的动态特性，也可以保证计算效率。

根据本发明提供的天然气长输管道管网流量计算和表决系统，包括：模块M1：建立管网拓扑图，包括管网首站、末站、压气站、分输站、转供站以及各节点之间的管段，设置拓扑模型各处的流量边界、地理信息和设备属性；模块M2：设置各结点和管段的流体输入输流向、流量数据，各管段的通径、里程和高程信息，并接入管网拓扑图，生成管网的数据化拓扑模型；模块M3：进行管网整体流量的分布式计算；模块M4：根据不同结点、管段的水力特性，设置自动分配和触发各分布式结点流量计算的表决机制，根据不同算法的稳态、动态特性，当不同流量计算得到的结果不相同时触发表决机制；模块M5：定期对流量计算结果进行累积流量的平衡性校验，公式为：

∑Qin+∑Qcons+∑Qvent＝∑Qsale+∑ΔQpipe

其中，Qin为目标管网所有结点的上载量、转供量，Qcons为管网生产生活自耗量，Qvent为管网天然气放空量，Qsale为所有结点的贸易销售量，ΔQpipe为管存变化量。

建立一套表征天然气管网各条干线、支干线、支线、联络线的互联互通关系的网络信息模型，在网络信息模型的基础上，给各结点和管段赋值入计量点位、地理信息，生成一套数据化拓扑模型；构建压缩机组机芯数据实时流量反算模型、管道流阻-流量计算模型、阻性原件的流量计算模型、管存-流量平衡模型，进行管网整体流量的分布式计算，并对各结点流量的计算结果进行互相交叉验证、剔除不符合预设条件的异常点，定期调整不同考核窗口下的管网气量收支平衡和管存平衡。

所述压缩机组机芯实时流量反算模型利用压缩机能头-流量-转速-效率的特性曲线，通过压缩机进出口流量、温度、组分，通过天然气物性模型和热力学多变过程计算出多变能头，通过多变能头和压缩机转速得到入口工况流量，进一步转换为入口标况流量，公式为：

Qcomp＝f(H_pl,ω)

其中：n为流量的段数；Z为压缩因子；P_d为压缩机出口压力；P_s为压缩机入口压力；T_d为压缩机出口温度；T_s为压缩机入口温度；H_pl为压缩机出口多变能头；ω为压缩机转速；Qcomp为压缩机入口工况流量。

所述管道流阻-流量计算模型利用管段进出口温度压力和管段的地理信息，直接计算稳态工况下的通过流量，公式为：

其中，Q₁₂代表结点1到结点2的流量；C为常数；D为管道内径；d为天然气相对密度；T_cp为有效温度；Zcp为有效压缩因子；ε为管道粗糙度；Re为雷诺数；λ为摩擦系数；R为气体常数；g为重力常数；El_12i为结点1到结点2之间分为n段中第i段的高度；L_12i为结点1到结点2之间分为n段中第i段的长度。

所述阻性原件的流量计算模型利用通过分段的流量-差压公式实现：Q＝K*(ΔP)^0.5， K为修正系数，ΔP为阻性原件的差压；

所述管存-流量平衡模型对固定时段基于递推法进行实时流量平衡，公式为：

Q_i+1＝Q_i-∑Qsale+∑Qtransin-∑Qcons+∑ΔQpipe

Q_i+2＝Q_i+1-∑Q_i+1sale+∑Q_i+1transin-∑Q_i+1cons+∑ΔQ_i+1pipe

其中，i、i+1、i+2为结点编号，Qsale为销售量，Qtransin为上载和转供量，Qcons为天然气内部消耗量，ΔQpipe为管存变化量。

实施例2：

实施例2为实施例1的优选例。

如图1～3，国内某天然气管网所辖管线干线有28个主结点，43台核心压缩设备，总长度逾2000公里，有效流量计量点位450多个，转供点13处，联通的支干线、支线有10处。

首先创建管网的基本信息模型，并将这28个主节点提取出，各主节点的输入输出信息和点位作为动态约束条件录入模型。

创建43台核心压缩机设备共计16种机芯数据模型，验证16种模型里10个较为准确，4种经过休整后可利用，其余2个模型数据不可信，不加入算法。

28个主节点之间有27个管段，设计27个管阻边界条件，评价5种经典的管阻模型方程，确定其中两种为最终利用的模型。

从管网集中的SCADA系统关联数据库，将图1种涉及到的各类时序数据导出不少于2个月的数据进行数据清洗，用于算法模型的训练。

根据图1指定的算法流程，将管网拓扑模型涉及到的多种算法编写大数据分布式流量计算程序，使用其中1个月的数据对各种流量计算方法输出结果进行分析，制定流量表决机制和修正算法。

将流量计算模型和表决模型整合后的算法模型对另外1个月的数据进行验证，计算结果同管网调度统计的月报表统计结果相比，完全满足月度流量-管存平衡，且能提供动态实时的管网全部结点的流量分布数据。该算法既可在线运行，也可以对历史数据进行分析求证。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种天然气长输管道管网流量计算和表决方法，其特征在于，包括：

步骤1：建立管网拓扑图，包括管网首站、末站、压气站、分输站、转供站以及各节点之间的管段，设置拓扑模型各处的流量边界、地理信息和设备属性；

步骤2：设置各结点和管段的流体输入输流向、流量数据，各管段的通径、里程和高程信息，并接入管网拓扑图，生成管网的数据化拓扑模型；

步骤3：进行管网整体流量的分布式计算；

步骤4：根据不同结点、管段的水力特性，设置自动分配和触发各分布式结点流量计算的表决机制，根据不同算法的稳态、动态特性，当不同流量计算得到的结果不相同时触发表决机制；

步骤5：定期对流量计算结果进行累积流量的平衡性校验，公式为：

ΣQin+∑Qcons+∑Qvent＝∑Qsale+∑ΔQpipe

其中，Qin为目标管网所有结点的上载量、转供量，Qcons为管网生产生活自耗量，Qvent为管网天然气放空量，Qsale为所有结点的贸易销售量，ΔQpipe为管存变化量。

2.根据权利要求1所述的天然气长输管道管网流量计算和表决方法，其特征在于，建立一套表征天然气管网各条干线、支干线、支线、联络线的互联互通关系的网络信息模型，在网络信息模型的基础上，给各结点和管段赋值入计量点位、地理信息，生成一套数据化拓扑模型；

构建压缩机组机芯数据实时流量反算模型、管道流阻-流量计算模型、阻性原件的流量计算模型、管存-流量平衡模型，进行管网整体流量的分布式计算，并对各结点流量的计算结果进行互相交叉验证、剔除不符合预设条件的异常点，定期调整不同考核窗口下的管网气量收支平衡和管存平衡。

3.根据权利要求2所述的天然气长输管道管网流量计算和表决方法，其特征在于，所述压缩机组机芯实时流量反算模型利用压缩机能头-流量-转速-效率的特性曲线，通过压缩机进出口流量、温度、组分，通过天然气物性模型和热力学多变过程计算出多变能头，通过多变能头和压缩机转速得到入口工况流量，进一步转换为入口标况流量，公式为：

Qcomp＝f(H_pl,ω)

其中：n为流量的段数；Z为压缩因子；P_d为压缩机出口压力；P_s为压缩机入口压力；T_d为压缩机出口温度；T_s为压缩机入口温度；H_pl为压缩机出口多变能头；ω为压缩机转速；Qcomp为压缩机入口工况流量。

4.根据权利要求3所述的天然气长输管道管网流量计算和表决方法，其特征在于，所述管道流阻-流量计算模型利用管段进出口温度压力和管段的地理信息，直接计算稳态工况下的通过流量，公式为：

其中，Q₁₂代表结点1到结点2的流量；C为常数；D为管道内径；d为天然气相对密度；T_cp为有效温度；Zcp为有效压缩因子；ε为管道粗糙度；Re为雷诺数；λ为摩擦系数；R为气体常数；g为重力常数；El_12i为结点1到结点2之间分为n段中第i段的高度；L_12i为结点1到结点2之间分为n段中第i段的长度。

5.根据权利要求4所述的天然气长输管道管网流量计算和表决方法，其特征在于，所述阻性原件的流量计算模型利用通过分段的流量-差压公式实现：Q＝K*(ΔP)^0.5，K为修正系数，ΔP为阻性原件的差压；

所述管存-流量平衡模型对固定时段基于递推法进行实时流量平衡，公式为：

Q_i+1＝Q_i-∑Qsale+∑Qtransin-∑Qcons+∑ΔQpipe

Q_i+2＝Q_i+1-∑Q_i+1sale+∑Q_i+1transin-∑Q_i+1cons+∑ΔQ_i+1pipe

其中，i、i+1、i+2为结点编号，Qsale为销售量，Qtransin为上载和转供量，Qcons为天然气内部消耗量，ΔQpipe为管存变化量。

6.一种天然气长输管道管网流量计算和表决系统，其特征在于，包括：

模块M1：建立管网拓扑图，包括管网首站、末站、压气站、分输站、转供站以及各节点之间的管段，设置拓扑模型各处的流量边界、地理信息和设备属性；

模块M2：设置各结点和管段的流体输入输流向、流量数据，各管段的通径、里程和高程信息，并接入管网拓扑图，生成管网的数据化拓扑模型；

模块M3：进行管网整体流量的分布式计算；

模块M4：根据不同结点、管段的水力特性，设置自动分配和触发各分布式结点流量计算的表决机制，根据不同算法的稳态、动态特性，当不同流量计算得到的结果不相同时触发表决机制；

模块M5：定期对流量计算结果进行累积流量的平衡性校验，公式为：

ΣQin+∑Qcons+∑Qvent＝∑Qsale+∑ΔQpipe

其中，Qin为目标管网所有结点的上载量、转供量，Qcons为管网生产生活自耗量，Qvent为管网天然气放空量，Qsale为所有结点的贸易销售量，ΔQpipe为管存变化量。

7.根据权利要求6所述的天然气长输管道管网流量计算和表决系统，其特征在于，建立一套表征天然气管网各条干线、支干线、支线、联络线的互联互通关系的网络信息模型，在网络信息模型的基础上，给各结点和管段赋值入计量点位、地理信息，生成一套数据化拓扑模型；

构建压缩机组机芯数据实时流量反算模型、管道流阻-流量计算模型、阻性原件的流量计算模型、管存-流量平衡模型，进行管网整体流量的分布式计算，并对各结点流量的计算结果进行互相交叉验证、剔除不符合预设条件的异常点，定期调整不同考核窗口下的管网气量收支平衡和管存平衡。

8.根据权利要求7所述的天然气长输管道管网流量计算和表决系统，其特征在于，所述压缩机组机芯实时流量反算模型利用压缩机能头-流量-转速-效率的特性曲线，通过压缩机进出口流量、温度、组分，通过天然气物性模型和热力学多变过程计算出多变能头，通过多变能头和压缩机转速得到入口工况流量，进一步转换为入口标况流量，公式为：

Qcomp＝f(H_pl,ω)

其中：n为流量的段数；Z为压缩因子；P_d为压缩机出口压力；P_s为压缩机入口压力；T_d为压缩机出口温度；T_s为压缩机入口温度；H_pl为压缩机出口多变能头；ω为压缩机转速；Qcomp为压缩机入口工况流量。

9.根据权利要求8所述的天然气长输管道管网流量计算和表决系统，其特征在于，所述管道流阻-流量计算模型利用管段进出口温度压力和管段的地理信息，直接计算稳态工况下的通过流量，公式为：

其中，Q₁₂代表结点1到结点2的流量；C为常数；D为管道内径；d为天然气相对密度；T_cp为有效温度；Zcp为有效压缩因子；ε为管道粗糙度；Re为雷诺数；λ为摩擦系数；R为气体常数；g为重力常数；El_12i为结点1到结点2之间分为n段中第i段的高度；L_12i为结点1到结点2之间分为n段中第i段的长度。

10.根据权利要求9所述的天然气长输管道管网流量计算和表决系统，其特征在于，所述阻性原件的流量计算模型利用通过分段的流量-差压公式实现：Q＝K*(ΔP)^0.5，K为修正系数，ΔP为阻性原件的差压；

所述管存-流量平衡模型对固定时段基于递推法进行实时流量平衡，公式为：

Q_i+1＝Q_i-∑Qsale+∑Qtransin-∑Qcons+∑ΔQpipe

Q_i+2＝Q_i+1-∑Q_i+1sale+∑Q_i+1transin-∑Q_i+1cons+∑ΔQ_i+1pipe

其中，i、i+1、i+2为结点编号，Qsale为销售量，Qtransin为上载和转供量，Qcons为天然气内部消耗量，ΔQpipe为管存变化量。

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