第20卷第1期 2012年3月
摘
北京石油化工学院学报
Journal of Beijing Institute of Petro-chemical Technology
输气管道最优化研究田野王岳郭士欢
（辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001）
Vol.20No.1 Mar.2012
要简要的阐述了天然气使用的前景及特点，着重以管道部门收益最大化为目标函数
进行研究和分析，综合考虑上游生产条件、下游用气条件以及管道系统的工况条件，建立了管道系统优化运行数学模型，并使用单纯形法对模型进行求解和分析。最后对河北某燃气公司的现场数据进行计算和分析，验证了模型和算法的正确性和可行性，对燃气管道系统优化领域具有一定的参考价值。
关键调收益最大化，研究；分析；数学模型；单纯形法中图法分类号
+TE937
美国早在20世纪60年代初就开始进行干线输气管道优化运行研究。经过几十年的发展，美国、英国、俄罗斯等天然气工业发达的国家已经形成了一套比较完整的输气管道优化运行的理论和方法，并且已将其应用到输气管线的生产实践中[1}。1967年，科罗拉多州际天然气公司根据美国燃气协会（AGA）的研究成果开发了输气管网优化运行软件。根据预测，在该公司的输气管网上使用该软件后节约的自耗气量最多可达到管网总输气量的2%左右。 1982年，M.Piekarski对波兰的输气管网进行运行方案优化，预计其能耗将降低13%左右，大约相当于该管网总输气量的0.16%。1984 年，美国西部的PGT（PacificGas TransmissionCo.）与加拿大的ANG（Alberta NaturalGasCo.Ltd)公司采用GSE(Gilmour SystemsEngineering）公司设计的优化软件对其所拥有的管网进行优化，结果表明低输量下能节省8%的能耗，即每年节省130万美元：高输量下可节省12%，即每年节省270万美元[3]。由此可见管网优化运行对节约能耗和提
高经济效益是必不可少的。 1
管网系统的数学模型建立
天然气技术管道系统主要负责收集从并口收稿日期；2011-09-29
开采出来的天然气，然后通过分离、计量、净化配气、增压等一整套单元工艺装置的配合与合理安排，输送到用户或长输管道首站。其组成包括井场、集气管网、集气站、天然气处理场、总站或增压站等。笔者主要从经济方面入手，研究如何根据上游生产部门的购气价格、下游用户的售气价格、管道系统的运营价格以及他们
的特点，制定出科学的调度运行方案。 1.1目标函数
以下游用户的售气费用减去上游购气费用
和管网压缩机的费用的最大值为目标函数：
()3-
式中：Q表示第i节点进（分)气量，取分气为正，进气为负，如果没有进（分）气量时取0；E 表示第i节点购气和销气的费用系数；N，表示第i个压缩机站的功率；3表示与第i个压缩机站功率有关的费用系数：N。表示管道系统节点数；N，表示管道系统中压机站的总数。前期的投入费用，如勘探开发费用、管道投资费用、管道运营费用等因素都由各节点的购气和销气费用系数表示。压缩机站的用气量、维修、损
耗、维护等因素都由β表示。 1.2约束条件
制定输气方案时要对管网工艺多方面因素进行考虑，天然气作为储藏在地下的资源，与地面管网连接，需要考虑上游供气压力和下游用气压力的限制，同时还要满足管道压力小于管