CN116128692B - 一种城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法和系统 - Google Patents
一种城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法和系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116128692B CN116128692B CN202211668156.8A CN202211668156A CN116128692B CN 116128692 B CN116128692 B CN 116128692B CN 202211668156 A CN202211668156 A CN 202211668156A CN 116128692 B CN116128692 B CN 116128692B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipe network
- gas
- network
- data
- hydrogen loading
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 200
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 158
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 158
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 158
- 238000011068 loading method Methods 0.000 title claims abstract description 129
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 161
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 101
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims abstract description 43
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 58
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 50
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 44
- 238000011002 quantification Methods 0.000 claims description 32
- 238000013139 quantization Methods 0.000 claims description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 14
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 5
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008713 feedback mechanism Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011157 data evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000003211 malignant effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
- G06Q50/26—Government or public services
- G06Q50/265—Personal security, identity or safety
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
-
- G06Q50/40—
Abstract
本发明提供了城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法和系统，解决现有城市天然气管网掺氢输送时掺氢比可靠性判断缺失的技术问题。方法包括：根据气源气体的理化参数进行掺混气体的质量量化评估；根据在役天然气管网的运维数据进行管网可用性评估；根据掺混气体质量和管网可用性的适配度形成理论掺氢比范围和管网改造适配数据；监测根据管网改造适配数据形成的适配管网在理论掺氢比下的运行状态形成在役评估，根据在役评估调整实际掺氢比。形成双向采集反馈机制，根据掺混气体质量初始化掺氢比以适应在役管网的可用性指标，最大限度保证管网系统安全；根据在役管网的在役评估逐步调整工况中掺氢比逐步适配掺混气体质量以适应低碳减排的目标值。
Description
技术领域
本发明涉及能源输送技术领域，具体涉及一种城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法和系统。
背景技术
现有技术中，氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。天然气掺氢技术既能实现氢能的大规模储存，又能高效低成本地输送氢气，将可再生能源等制取的“绿氢”通过天然气管网输送到终端用户，是降低天然气利用过程碳排放强度以及保障燃气供应安全的有效途径。
目前各国研究的天然气掺氢比例一般为5％至30％。以不显著改变管道和终端燃烧设备为前提。如何充分利用天然气管网等现有基础设施，在保证输气和用气安全的前提下，平衡输送效益和改造成本，实现在役燃气管网掺氢输送最大化，形成有效掺氢输送比例，是亟待解决的行业内技术问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明实施例提供一种城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法和系统，解决现有城市天然气管网用于掺氢输送时掺氢比可靠性判断缺失的技术问题。
本发明实施例的城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法，包括：
根据气源气体的理化参数进行掺混气体的质量量化评估；
根据在役天然气管网的运维数据进行管网可用性评估；
根据掺混气体质量和管网可用性的适配度形成理论掺氢比范围和管网改造适配数据；
监测根据管网改造适配数据形成的适配管网在理论掺氢比下的运行状态形成在役评估，根据在役评估调整实际掺氢比。
本发明一实施例中，所述根据气源气体的理化参数进行掺混气体的质量量化评估包括：
提取天然气源的理化数据形成燃气理化参数量化集合；
提取氢气源的理化数据形成氢气理化参数量化集合；
根据预设的相互反应评估规则，针对两种气源气体掺混过程中的生成物进行量化，确定有害物和无害物的种类和比例；
根据预设的相互影响评估规则，针对两种气源气体掺混过程中的环境干扰因素进行量化，确定掺混气体稳定输送的边界状态；
根据预设的相互掺混评估规则，针对气源气体掺混过程中的物理状态进行量化，确定掺混气体形成稳定输送的可用掺氢工艺范围。
本发明一实施例中，所述根据在役天然气管网的运维数据进行管网可用性评估包括：
采集在役天然气管网的管网安全检查数据评估网内各对象的运行状态；
采集在役天然气管网的巡检记录数据评估网内现场对象的工况状态；
采集在役天然气管网的防腐层抽样检测数据评估网内各隐蔽对象的破损状态；
根据各状态评估形成在役天然气管网内不同对象层面和路由范围内的可用性评估。
本发明一实施例中，所述根据掺混气体和管网可用性的适配度形成理论掺氢比范围和管网适配数据包括：
根据可用性评估确定适应掺混气体输送的局部管网可用占比和局部管网可用等级；
根据局部管网可用性确定局部管网间进行连通改造的管网适配数据；
根据局部管网可用等级确定局部可用管网内升级改造的管网适配数据；
通过管网适配数据模拟改造后的适配管网对掺混气体稳定输送的管网承载边界阈值；
根据适配管网的承载边界阈值和掺混气体稳定输送的可用掺氢比工艺范围确定理论掺氢比。
本发明一实施例中，所述监测根据管网适配数据形成的适配管网在理论掺氢比下的运行状态形成在役评估，根据在役评估调整实际掺氢比包括：
确定掺氢比，进行掺混气体输送，形成适配管网的验证周期；
在验证周期中，进行泄漏监测，将采集数据与历史天然气输送的泄漏数据进行对比，形成输送气体差异导致的泄漏程度偏移数据；
当根据泄漏程度偏移数据处于容忍阈值范围内时，增加掺氢比形成后续验证周期继续进行泄漏监测和对比；
当根据泄漏程度偏移数据超出容忍阈值范围内时，降低掺氢比形成后续验证周期继续进行泄漏监测和对比。
本发明实施例的城市天然气管网掺氢输送的递进式评估系统，包括：
气源量化装置，用于根据气源气体的理化参数进行掺混气体的质量量化评估；
管网量化装置，用于根据在役天然气管网的运维数据进行管网可用性评估；
初始设置装置，用于根据掺混气体质量和管网可用性的适配度形成理论掺氢比范围和管网改造适配数据；
动态调整装置，用于监测根据管网改造适配数据形成的适配管网在理论掺氢比下的运行状态形成在役评估，根据在役评估调整实际掺氢比。
本发明一实施例中，所述气源量化装置包括：
第一量化模块，用于提取天然气源的理化数据形成燃气理化参数量化集合；
第二量化模块，用于提取氢气源的理化数据形成氢气理化参数量化集合；
反映量化模块，用于根据预设的相互反应评估规则，针对两种气源气体掺混过程中的生成物进行量化，确定有害物和无害物的种类和比例；
环境量化模块，用于根据预设的相互影响评估规则，针对两种气源气体掺混过程中的环境干扰因素进行量化，确定掺混气体稳定输送的边界状态；
掺混量化模块，用于根据预设的相互掺混评估规则，针对气源气体掺混过程中的物理状态进行量化，确定掺混气体形成稳定输送的可用掺氢工艺范围。
本发明一实施例中，所述管网量化装置包括：
网态量化模块，用于采集在役天然气管网的管网安全检查数据评估网内各对象的运行状态；
设备量化模块，用于采集在役天然气管网的巡检记录数据评估网内现场对象的工况状态；
管线量化模块，用于采集在役天然气管网的防腐层抽样检测数据评估网内各隐蔽对象的破损状态；
综合量化模块，用于根据各状态评估形成在役天然气管网内不同对象层面和路由范围内的可用性评估。
本发明一实施例中，所述初始设置装置包括：
局部量化模块，用于根据可用性评估确定适应掺混气体输送的局部管网可用占比和局部管网可用等级；
局部评估模块，用于根据局部管网可用性确定局部管网间进行连通改造的管网适配数据；
路由评估模块，用于根据局部管网可用等级确定局部可用管网内升级改造的管网适配数据；
量化修正模块，用于通过管网适配数据模拟改造后的适配管网对掺混气体稳定输送的管网承载边界阈值；
初始掺混模块，用于根据适配管网的承载边界阈值和掺混气体稳定输送的可用掺氢比工艺范围确定理论掺氢比。
本发明一实施例中，所述动态调整装置包括：
验证建立模块，用于确定掺氢比，进行掺混气体输送，形成适配管网的验证周期；
验证量化模块，用于在验证周期中，进行泄漏监测，将采集数据与历史天然气输送的泄漏数据进行对比，形成输送气体差异导致的泄漏程度偏移数据；
向上验证模块，用于当根据泄漏程度偏移数据处于容忍阈值范围内时，增加掺氢比形成后续验证周期继续进行泄漏监测和对比；
向下验证模块，用于当根据泄漏程度偏移数据超出容忍阈值范围内时，降低掺氢比形成后续验证周期继续进行泄漏监测和对比。
本发明实施例的城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法和系统将掺混气体质量与在役管网的实际运维数据形成有效融合，形成双向采集反馈机制，根据掺混气体质量初始化掺氢比以适应在役管网的可用性指标，最大限度保证管网系统安全；根据在役管网的在役评估逐步调整工况中掺氢比逐步适配掺混气体质量以适应低碳减排的目标值。有效建立了针对气源质量的动态掺氢比调节过程，兼顾了系统安全和生产减排。
附图说明
图1所示为本发明一实施例城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法的流程示意图。
图2所示为本发明一实施例城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法中质量量化评估的流程示意图。
图3所示为本发明一实施例城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法中管网可用性评估的流程示意图。
图4所示为本发明一实施例城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法中形成理论掺氢比范围和管网适配数据的流程示意图。
图5所示为本发明一实施例城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法中调整实际掺氢比的流程示意图。
图6所示为本发明一实施例城市天然气管网掺氢输送的递进式评估系统的架构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一实施例城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法如图1所示。在图1中，本发明实施例包括：
步骤100：根据气源气体的理化参数进行掺混气体的质量量化评估。
掺混气体至少包括规模形成的天然气气源和氢气气源。每种气源气体根据国标限定的理化参数进行检测，以获得量化气体质量的理化参数量化集合，天然气的理化参数量化集合包括但不限于高位发热量、总硫、硫化氢、二氧化碳摩尔分数、烃露点等，氢气的理化参数量化集合包括但不限于氢纯度、氧含量、氮含量、氯含量、碱含量、水分露点等。根据理化参数量化集合进行气源气体间掺混可行性的量化评估，量化评估包括但不限于混合气体的有害反应生成物容忍度、混合气体密度变化容忍度、结露温度容忍度等。
步骤200：根据在役天然气管网的运维数据进行管网可用性评估。
在役天然气管网采用压力级制，管网布设根据供气规模、管材选择、水力计算、管道敷设、阀门设置等设计规范形成。管网可用性包括但不限于单一材料稳定性、单一设备稳定性、区域管网组成材料稳定性和区域管网组成设备稳定性等量化数据和推算数据。在役天然气管网具体包括但不限于掺氢输送的输配系统和用户系统中涉及到的管材管件及连接、工艺设备(混气设备、调压设备等)、密封件、计量表、仪器仪表(甲烷、氢气泄漏检测装置等)、安全设施、居民用户燃烧器具、商业用户用气设备等组成对象。根据材料设备掺氢评估确定理论掺氢比。首先是材料、设备制造单位进行单项材料、设备掺氢的技术性能评价，针对管网对象的工作状态和对象缺失状态，可以形成针对掺混气体输送的不同评估层级和范围多维度的可用性评估。
步骤300：根据掺混气体质量和管网可用性的适配度形成理论掺氢比范围和管网改造适配数据。
根据掺混气体质量和管网可用性在压力、温度、使用寿命等衡量维度的综合评估基础上形成在役天然气管网的技术性能评价以量化在役天然气管网适应掺混气体的代价最小最小或效率最均衡的管网适配数据。根据技术性能适配度匹配理论掺氢比范围。同时根据管网可用性对在役天然气管网的局部区域技术性能缺陷不适应理论掺氢比的状态进行局部管网构造参数适配，形成局部区域管网符合掺氢输送标准的偏差评估，并据此形成局部区域管网进行调整克服局部区域技术性能缺陷的管网改造适配数据。根据各项评估报告综合确定理论掺氢比及必要的在役管网改造方案。
步骤400：监测根据管网改造适配数据形成的适配管网在理论掺氢比下的运行状态形成在役评估，根据在役评估调整实际掺氢比。
根据管网改造适配数据局部改造后的在役天然气管网形成在役的适配管网，持续监测适配管网的运行状态例如通过持续监测适配管网的厂站、管线和用户的移动式燃气(甲烷和氢气)泄漏状态，建立数据真实有效且连续的运行监测周期形成工程验证。根据工程验证的运维数据形成在役评估，进而在理论掺氢比范围内调整实际掺氢比。
本发明实施例的城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法将掺混气体质量与在役管网的实际运维数据形成有效融合，形成双向采集反馈机制，根据掺混气体质量初始化掺氢比以适应在役管网的最小可用性指标，最大限度保证管网系统安全；根据在役管网的在役评估逐步调整工况中掺氢比逐步适配掺混气体质量以适应低碳减排的最大目标值。有效建立了针对气源质量的动态掺氢比调节过程，兼顾了系统安全和生产减排。
发明一实施例城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法中质量量化评估如图2所示。在图2中，质量量化评估包括：
步骤110：提取天然气源的理化数据形成燃气理化参数量化集合。
天然气源的理化数据采集提取标准主要包括但不限于标准GB 55009《燃气工程项目规范》、GB 17820《天然气》。
步骤120：提取氢气源的理化数据形成氢气理化参数量化集合。
氢气源的理化数据采集提取标准主要包括但不限于T/CAS 590—2022《天然气掺氢混气站技术规程》。
步骤130：根据预设的相互反应评估规则，针对两种气源气体掺混过程中的生成物进行量化，确定有害物和无害物的种类和比例。
两种气源中存在杂质气体或液体。不同气源间的杂质气体存在化学反应可能。根据气压、温度、密度的差异可能存在相互反应的必备条件。通过预设的常规反应评估规则可以量化单位气源气体间形成反应物的有害物和无害物的种类和占比。
步骤140：根据预设的相互影响评估规则，针对两种气源气体掺混过程中的环境干扰因素进行量化，确定掺混气体稳定输送的边界状态。
气源气体掺混过程中受各自存储环境对在役管网输送环境存在影响。在考虑环境因素不利影响的前提下，对气源气体稳定输送的环境参数边界进行量化。
步骤150：根据预设的相互掺混评估规则，针对气源气体掺混过程中的物理状态进行量化，确定掺混气体形成稳定输送的可用掺氢工艺范围。
两种气源气体掺混过程中形成单位容积内掺混气体密度掺混流量和掺混速率都会影响掺混效果，根据预设的掺混过程参数适配规则，可以形成掺混气体混合特性变化时的工艺量化。在符合管网输送要求的前提下，可以量化可用掺氢比范围的上下限及输送环境、掺混环境等的限定参数。
本发明实施例的城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法根据已知科学评估规则对气源气体在掺混前后的理化反应过程进行全面量化，形成对掺混气体质量和掺混后良性和恶性结果的评估基础，以及形成掺氢-输送的工艺参数量化，进而形成理论掺氢比的部分计算依据，使得掺氢比与气源质量和输送状态形成真实状态对应，确保从源头上准确量化掺混气体的稳定性和可用性。
发明一实施例城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法中管网可用性评估如图3所示。在图2中，管网可用性评估包括：
步骤210：采集在役天然气管网的管网安全检查数据评估网内各对象的运行状态。
采集的管网安全检查数据主要依据运维系统生产日志中的传感器反馈系统和业务联动系统中的业务检测、监测数据形成。
步骤220：采集在役天然气管网的巡检记录数据评估网内现场对象的工况状态。
采集的工况状态数据类型主要依据设备采购清单、部署清单和设备日常巡检记录形成。
步骤230：采集在役天然气管网的防腐层抽样检测数据评估网内各隐蔽对象的破损状态。
采集的破损状态数据类型主要依据《埋地钢质管道应力腐蚀开裂(SCC)外检测方法》GB/T 36676-2018、《城镇燃气管网泄漏检测技术规程》CJJ/T215-2014、《压力管道安全性能评价方法-工业管道》DB 13/T 2076-2014等相应规程形成。
步骤240：根据各状态评估形成在役天然气管网内不同对象层面和路由范围内的可用性评估。
可用性评估主要依据《燃气系统运行安全评价标准》GB/T 50811-2012、SY/T0087.1-2018、《钢质管道及储罐腐蚀评价标准第1部分：埋地钢质管道外腐蚀直接评价》、《城镇燃气管网泄漏评估技术规程》T/CCES 24-2021、《天然气管道检验规程》Q/SY93-2007、《在役聚乙烯燃气管道检验与评价》T/CASEI 006-2022等相应规程形成。可用性评估结论分为：继续使用、限制条件运行和停止使用等分级分类。
对象层面包括但不限于管材层、设备层和闸阀层等，路由范围包括但不限于线性路由层、区域路由层和网络层等。
可用性评估结论中的可用性指标包括但不限于理论MTBF数据(Mean TimeBetween Failure即平均无故障工作时间)、MTTR(Mean Time To Repair即平均修复时间)和MTTF(Mean Time To Failure即平均失效时间)等。
本发明实施例的城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法通过对既往形成的管网建设数据、运维数据和现场数据形成对在役管网不同层面和维度的可用性评估，提供输送气体发生变化时管网承受度的综合量化，以满足输送气体发生动态改变时对管网安全运行进行实时量化的分析基础。
本发明一实施例城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法中形成理论掺氢比范围和管网适配数据如图4所示。在图4中，包括：
步骤310：根据可用性评估确定适应掺混气体输送的局部管网可用占比和局部管网可用等级。
整体在役管网从不同设备、材料层面和路由范围角度可以划分不同的管网局部，形成不同的可用性等级，以及不同的可用性等级在整体在役管网中的占比。根据可用性等级可以综合描述在役管网的局部可用性和局部可用性加权后的整体可用性。
步骤320：根据局部管网可用性确定局部管网间进行连通改造的管网适配数据。
包括关联局部管网根据局部管网可用性确定局部管网间可用性向好改造均衡的改造适配数据。
步骤330：根据局部管网可用等级确定局部可用管网内升级改造的管网适配数据。
包括局部可用管网内存在的单一性缺陷经改造升级后可提升可用等级的向好改造的改造适配数据。
步骤340：通过管网适配数据模拟改造后的适配管网对掺混气体稳定输送的管网承载边界阈值。
包括局部管网内外根据改造适配数据改造形成的适配管网的预期承载阈值边界，包括但不限于掺混气体流量、流速、工作温度、喘振频率等管网承载能力的量化。
步骤350：根据适配管网的承载边界阈值和掺混气体稳定输送的可用掺氢比工艺范围确定理论掺氢比。
改造后的适配管网具有理论上更好的掺混气体承载能力。能够适应更宽的掺氢比范围和灵活的输送形成需求。根据输送的工艺边界状态可以明确理论上适配管网可以接收的理论掺氢比上下限。
本发明实施例的城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法通过管网可用性评估建立最大范围内进行掺混气体输送的最优范围和掺氢比，并形成符合传送范围和掺氢比管网适配数据以改造现有在役天然气管网。使得现有管网可以根据评估结果进行针对掺氢比和输送范围的高投入产出比的改造升级。改造升级针对确定气源的理论掺氢比(范围)具有设计裕度，避免了改造管网在早期验证运行过程中的潜在风险，有利于针对气源差异充分优化掺氢比。
本发明一实施例城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法中调整实际掺氢比如图5所示。在图5中，调整实际掺氢比包括：
步骤410：确定掺氢比，进行掺混气体输送，形成适配管网的验证周期。
验证周期根据掺氢比调整，比例越高周期越长。
步骤420：在验证周期中，进行泄漏监测，将采集数据与历史天然气输送的泄漏数据进行对比，形成输送气体差异导致的泄漏程度偏移数据。
本发明实施例以泄漏监测数据作为验证数据，利用既往时序性、流量特性或环境特性符合的历史监测数据进行对比，形成输送介质变化后的实践验证过程。
步骤430：当根据泄漏程度偏移数据处于容忍阈值范围内时，增加掺氢比形成后续验证周期继续进行泄漏监测和对比。
根据泄漏程度为主的验证数据评估结果调整掺氢比，调整步长和验证周期时长可以根据与初始掺氢比和验证周期的偏离程度逐步缩小。
步骤440：当根据泄漏程度偏移数据超出容忍阈值范围内时，降低掺氢比形成后续验证周期继续进行泄漏监测和对比。
根据泄漏程度为主的验证数据评估结果调整掺氢比，调整步长和验证周期时长可以根据与初始掺氢比和验证周期的偏离程度逐步缩小。
本发明实施例的城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法通过验证周期进行与掺混气体输送过程的安全性和管网系统可靠性验证，根据验证结果调整后续，使得掺氢比的调节与气源评估相结合，形成气源与管网掺混输送间的动态优化。利用于在役管网充分适应气源变化，保证在役管网供气稳定性和管网运维安全。
本发明实施例的城市天然气管网掺氢输送的递进式评估系统，包括：
存储器，用于存储上述城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法处理过程的程序代码；
处理器，用于执行上述城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法处理过程的程序代码。
处理器可以采用DSP(Digital Signal Processor)数字信号处理器、FPGA(Field-Programmable Gate Array)现场可编程门阵列、MCU(Microcontroller Unit)系统板、SoC(system on a chip)系统板或包括I/O的PLC(Programmable Logic Controller)最小系统。
本发明实施例的城市天然气管网掺氢输送的递进式评估系统如图6所示。在图6中，实施例包括：
气源量化装置10，用于根据气源气体的理化参数进行掺混气体的质量量化评估；
管网量化装置20，用于根据在役天然气管网的运维数据进行管网可用性评估；
初始设置装置30，用于根据掺混气体质量和管网可用性的适配度形成理论掺氢比范围和管网改造适配数据；
动态调整装置40，用于监测根据管网改造适配数据形成的适配管网在理论掺氢比下的运行状态形成在役评估，根据在役评估调整实际掺氢比。
如图6所示，在本发明一实施例中，气源量化装置10包括：
第一量化模块11，用于提取天然气源的理化数据形成燃气理化参数量化集合；
第二量化模块12，用于提取氢气源的理化数据形成氢气理化参数量化集合；
反映量化模块13，用于根据预设的相互反应评估规则，针对两种气源气体掺混过程中的生成物进行量化，确定有害物和无害物的种类和比例；
环境量化模块14，用于根据预设的相互影响评估规则，针对两种气源气体掺混过程中的环境干扰因素进行量化，确定掺混气体稳定输送的边界状态；
掺混量化模块15，用于根据预设的相互掺混评估规则，针对两种气源气体掺混过程中的物理状态进行量化，确定掺混气体形成稳定输送的可用掺氢比范围。
如图6所示，在本发明一实施例中，管网量化装置20包括：
网态量化模块21，用于采集在役天然气管网的管网安全检查数据评估网内各对象的运行状态；
设备量化模块22，用于采集在役天然气管网的巡检记录数据评估网内现场对象的工况状态数据；
管线量化模块23，用于采集在役天然气管网的防腐层抽样检测数据评估网内各隐蔽对象的破损状态数据；
综合量化模块24，用于根据各状态评估形成在役天然气管网内不同对象层面和路由范围内的可用性评估。
如图6所示，在本发明一实施例中，初始设置装置30包括：
局部量化模块31，用于根据可用性评估确定适应掺混气体输送的局部管网可用占比和局部管网可用等级；
局部评估模块32，用于根据局部管网可用性确定局部管网间进行连通改造的管网适配数据；
路由评估模块33，用于根据局部管网可用等级确定局部可用管网内升级改造的管网适配数据；
量化修正模块34，用于通过管网适配数据模拟改造后的适配管网对掺混气体稳定输送的管网承载边界阈值；
初始掺混模块35，用于根据适配管网的承载边界阈值和掺混气体稳定输送的可用掺氢比工艺范围确定理论掺氢比。
如图6所示，在本发明一实施例中，动态调整装置40包括：
验证建立模块41，用于确定掺氢比，进行掺混气体输送，形成适配管网的验证周期；
验证量化模块42，用于在验证周期中，进行泄漏监测，将采集数据与历史天然气输送的泄漏数据进行对比，形成输送气体差异导致的泄漏程度偏移数据；
向上验证模块43，用于当根据泄漏程度偏移数据处于容忍阈值范围内时，增加掺氢比形成后续验证周期继续进行泄漏监测和对比；
向下验证模块44，用于当根据泄漏程度偏移数据超出容忍阈值范围内时，降低掺氢比形成后续验证周期继续进行泄漏监测和对比。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法，其特征在于，包括：
根据气源气体的理化参数进行掺混气体的质量量化评估；
根据在役天然气管网的运维数据进行管网可用性评估；
根据掺混气体质量和管网可用性的适配度形成理论掺氢比范围和管网改造适配数据；包括：
根据可用性评估确定适应掺混气体输送的局部管网可用占比和局部管网可用等级；
根据局部管网可用性确定局部管网间进行连通改造的管网适配数据；
根据局部管网可用等级确定局部可用管网内升级改造的管网适配数据；
通过管网适配数据模拟改造后的适配管网对掺混气体稳定输送的管网承载边界阈值；
根据适配管网的承载边界阈值和掺混气体稳定输送的可用掺氢比工艺范围确定理论掺氢比；
监测根据管网改造适配数据形成的适配管网在理论掺氢比下的运行状态形成在役评估，根据在役评估调整实际掺氢比；包括：
确定掺氢比，进行掺混气体输送，形成适配管网的验证周期；
在验证周期中，进行泄漏监测，将采集数据与历史天然气输送的泄漏数据进行对比，形成输送气体差异导致的泄漏程度偏移数据；
当根据泄漏程度偏移数据处于容忍阈值范围内时，增加掺氢比形成后续验证周期继续进行泄漏监测和对比；
当根据泄漏程度偏移数据超出容忍阈值范围内时，降低掺氢比形成后续验证周期继续进行泄漏监测和对比。
2.如权利要求1所述的城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法，其特征在于，所述根据气源气体的理化参数进行掺混气体的质量量化评估包括：
提取天然气源的理化数据形成燃气理化参数量化集合；
提取氢气源的理化数据形成氢气理化参数量化集合；
根据预设的相互反应评估规则，针对两种气源气体掺混过程中的生成物进行量化，确定有害物和无害物的种类和比例；
根据预设的相互影响评估规则，针对两种气源气体掺混过程中的环境干扰因素进行量化，确定掺混气体稳定输送的边界状态；
根据预设的相互掺混评估规则，针对气源气体掺混过程中的物理状态进行量化，确定掺混气体形成稳定输送的可用掺氢工艺范围。
3.如权利要求1所述的城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法，其特征在于，所述根据在役天然气管网的运维数据进行管网可用性评估包括：
采集在役天然气管网的管网安全检查数据评估网内各对象的运行状态；
采集在役天然气管网的巡检记录数据评估网内现场对象的工况状态；
采集在役天然气管网的防腐层抽样检测数据评估网内各隐蔽对象的破损状态；
根据各状态评估形成在役天然气管网内不同对象层面和路由范围内的可用性评估。
4.一种城市天然气管网掺氢输送的递进式评估系统，其特征在于，包括：
气源量化装置，用于根据气源气体的理化参数进行掺混气体的质量量化评估；
管网量化装置，用于根据在役天然气管网的运维数据进行管网可用性评估；
初始设置装置，用于根据掺混气体质量和管网可用性的适配度形成理论掺氢比范围和管网改造适配数据；所述初始设置装置包括：
局部量化模块，用于根据可用性评估确定适应掺混气体输送的局部管网可用占比和局部管网可用等级；
局部评估模块，用于根据局部管网可用性确定局部管网间进行连通改造的管网适配数据；
路由评估模块，用于根据局部管网可用等级确定局部可用管网内升级改造的管网适配数据；
量化修正模块，用于通过管网适配数据模拟改造后的适配管网对掺混气体稳定输送的管网承载边界阈值；
初始掺混模块，用于根据适配管网的承载边界阈值和掺混气体稳定输送的可用掺氢比工艺范围确定理论掺氢比；
动态调整装置，用于监测根据管网改造适配数据形成的适配管网在理论掺氢比下的运行状态形成在役评估，根据在役评估调整实际掺氢比；所述动态调整装置包括：
验证建立模块，用于确定掺氢比，进行掺混气体输送，形成适配管网的验证周期；
验证量化模块，用于在验证周期中，进行泄漏监测，将采集数据与历史天然气输送的泄漏数据进行对比，形成输送气体差异导致的泄漏程度偏移数据；
向上验证模块，用于当根据泄漏程度偏移数据处于容忍阈值范围内时，增加掺氢比形成后续验证周期继续进行泄漏监测和对比；
向下验证模块，用于当根据泄漏程度偏移数据超出容忍阈值范围内时，降低掺氢比形成后续验证周期继续进行泄漏监测和对比。
5.如权利要求4所述的城市天然气管网掺氢输送的递进式评估系统，其特征在于，所述气源量化装置包括：
第一量化模块，用于提取天然气源的理化数据形成燃气理化参数量化集合；
第二量化模块，用于提取氢气源的理化数据形成氢气理化参数量化集合；
反映量化模块，用于根据预设的相互反应评估规则，针对两种气源气体掺混过程中的生成物进行量化，确定有害物和无害物的种类和比例；
环境量化模块，用于根据预设的相互影响评估规则，针对两种气源气体掺混过程中的环境干扰因素进行量化，确定掺混气体稳定输送的边界状态；
掺混量化模块，用于根据预设的相互掺混评估规则，针对气源气体掺混过程中的物理状态进行量化，确定掺混气体形成稳定输送的可用掺氢工艺范围。
6.如权利要求4所述的城市天然气管网掺氢输送的递进式评估系统，其特征在于，所述管网量化装置包括：
网态量化模块，用于采集在役天然气管网的管网安全检查数据评估网内各对象的运行状态；
设备量化模块，用于采集在役天然气管网的巡检记录数据评估网内现场对象的工况状态；
管线量化模块，用于采集在役天然气管网的防腐层抽样检测数据评估网内各隐蔽对象的破损状态；
综合量化模块，用于根据各状态评估形成在役天然气管网内不同对象层面和路由范围内的可用性评估。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211668156.8A CN116128692B (zh) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | 一种城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法和系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211668156.8A CN116128692B (zh) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | 一种城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法和系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116128692A CN116128692A (zh) | 2023-05-16 |
| CN116128692B true CN116128692B (zh) | 2023-08-25 |
Family
ID=86305660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211668156.8A Active CN116128692B (zh) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | 一种城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法和系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116128692B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016198814A (ja) * | 2015-04-14 | 2016-12-01 | 小池酸素工業株式会社 | ガス切断方法及びガス切断装置 |
| CN111541299A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-08-14 | 北京市煤气热力工程设计院有限公司 | 一种天然气掺氢混气站的自供电系统及其控制方法 |
| CN111992071A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-27 | 山西铭石煤层气利用股份有限公司 | 一种氢能源利用燃气掺混系统及氢气和天然气配比控制方法 |
| CN113405025A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-17 | 深圳市燃气集团股份有限公司 | 一种天然气稳定掺氢控制方法及应用 |
| CN114001278A (zh) * | 2021-09-16 | 2022-02-01 | 北京市燃气集团有限责任公司 | 一种城市燃气门站掺氢混气方法和系统 |
| CN114441593A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-06 | 南京工业大学 | 一种掺氢天然气管道泄漏点火燃烧试验装置 |
| CN114693069A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-07-01 | 浙江英集动力科技有限公司 | 一种自主优化运行集中供热运行稳定性评估方法及系统 |
| CN114811699A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-29 | 山东省节能技术研究院 | 浅氢能吸收式空气源热泵系统 |
-
2022
- 2022-12-23 CN CN202211668156.8A patent/CN116128692B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016198814A (ja) * | 2015-04-14 | 2016-12-01 | 小池酸素工業株式会社 | ガス切断方法及びガス切断装置 |
| CN111541299A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-08-14 | 北京市煤气热力工程设计院有限公司 | 一种天然气掺氢混气站的自供电系统及其控制方法 |
| CN111992071A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-27 | 山西铭石煤层气利用股份有限公司 | 一种氢能源利用燃气掺混系统及氢气和天然气配比控制方法 |
| CN113405025A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-17 | 深圳市燃气集团股份有限公司 | 一种天然气稳定掺氢控制方法及应用 |
| CN114001278A (zh) * | 2021-09-16 | 2022-02-01 | 北京市燃气集团有限责任公司 | 一种城市燃气门站掺氢混气方法和系统 |
| CN114441593A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-06 | 南京工业大学 | 一种掺氢天然气管道泄漏点火燃烧试验装置 |
| CN114693069A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-07-01 | 浙江英集动力科技有限公司 | 一种自主优化运行集中供热运行稳定性评估方法及系统 |
| CN114811699A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-29 | 山东省节能技术研究院 | 浅氢能吸收式空气源热泵系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王洪建 等. 天然气掺氢技术应用现状与分析.《 煤气与热力》.2021,第41卷(第10期),第B12-B15页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116128692A (zh) | 2023-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Melaina et al. | Blending hydrogen into natural gas pipeline networks: a review of key issues | |
| CN101255947B (zh) | 流体流量自动采集计量系统 | |
| Karjunen et al. | A method for assessing infrastructure for CO2 utilization: A case study of Finland | |
| Reshetnikov et al. | An evaluation of historical methane emissions from the Soviet gas industry | |
| Lipiäinen et al. | Use of existing gas infrastructure in European hydrogen economy | |
| CN113343498A (zh) | 一种含h2s/co2环境管道钢腐蚀速率计算方法 | |
| CN116128692B (zh) | 一种城市天然气管网掺氢输送的递进式评估方法和系统 | |
| CN111586127B (zh) | 一种基于物联网系统的工况数据处理方法 | |
| Barati et al. | Flare gas review in oil and gas industry | |
| CN109027700B (zh) | 一种漏点探漏效果的评估方法 | |
| Iswara et al. | Carbon footprint of offshore platform in Indonesia using life cycle approach | |
| Mackinnon et al. | Acorn-a North East response to evolve and thrive through decarbonisation | |
| Hlebnikov et al. | Damages of the Tallinn district heating networks and indicative parameters for an estimation of the networks general condition | |
| Hermesmann et al. | Environmental assessment of climate-friendly hydrogen supply chains–a trade-off between capacity utilization and transport distance | |
| Savickis et al. | The Development of the Smart Gas Distribution: General Trends and the Latvian Context | |
| Paleyeva et al. | Analysis of Gas Transmission Systems Elements from the Perspective of the Sustainable Development Concept | |
| Arends | The feasibility of transforming the Dutch main-and regional natural gas pipeline infrastructure into a hydrogen network | |
| CN114593375B (zh) | 基于泵房能耗的二次供水小区管道漏损监测和定位方法 | |
| Zhao et al. | Prediction Method for Leakage Probability of Typical Fluid Machinery & Pipeline based on Cloud Model | |
| CN216448960U (zh) | 关闭煤矿井筒综合灾害管控设施 | |
| Emery et al. | Final Report Mitigating Low Volume Methane Emissions 16-ARPC-05 | |
| CN111855549A (zh) | 一种高含硫站场检测方法 | |
| ERA-Net | CO2 and H2 Infrastructure in Germany–Final Report of the German Case Study | |
| MINING | II. 1. Coal Mining | |
| Heydarzadeh | Leakage, Pressure and Flow Dynamics of the Natural Gas System for Renewable Gas Use |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |