城市天然氣高壓外環(huán)的水力工況模擬與運(yùn)行規(guī)律研究.pdf

1、隨著天然氣開發(fā)規(guī)模和使用范圍的不斷擴(kuò)展，我國各個(gè)地區(qū)的天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)也不斷擴(kuò)展和完善。要解決多氣源、高參數(shù)、一體化的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、改造、運(yùn)行、管理調(diào)度等方面存在相關(guān)技術(shù)問題，就需要建立管網(wǎng)的水力模型，以掌握管網(wǎng)的運(yùn)行規(guī)律，才能保證管網(wǎng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、連續(xù)地運(yùn)行。
　　為了建立燃?xì)夤芫W(wǎng)的水力模型，本文將管網(wǎng)的管段壓降方程、節(jié)點(diǎn)流量方程、環(huán)能量方程用矩陣的形式表示，并用節(jié)點(diǎn)法或回路法求解矩陣方程組。其中節(jié)點(diǎn)解法是基于節(jié)

2、點(diǎn)連續(xù)性方程，求解節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，而回路解法是基于環(huán)能量方程，由齊次線性方程組的任意一個(gè)特解求解回路阻抗矩陣。對(duì)于非管元件的模擬，本文的模型采用非管元件的進(jìn)口壓力、出口壓力、通過流量三者之間的關(guān)系來描述。模型中摩擦阻力系數(shù)可采用二分法、牛頓迭代法、弦截法計(jì)算。
　　本文以A市2020年多氣源的天然氣高壓外環(huán)管網(wǎng)為例，基于MATLAB軟件編制該市天然氣高壓外環(huán)管網(wǎng)的水力工況模擬程序，分別模擬該市用氣高峰、低谷、供需平衡時(shí)刻在供氣壓力一

3、定或供氣流量一定的情況下的水力工況，得到各工況下的流量和壓力分布曲線，并分析該高壓外環(huán)的運(yùn)行規(guī)律，提出合理的運(yùn)行管理調(diào)度建議。
　　通過模擬得出的成果和結(jié)論如下：
　?、僖訫ATLAB為平臺(tái)建立的水力工況模型，可經(jīng)過適當(dāng)修改而用于燃?xì)夤芫W(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)模擬、運(yùn)行模擬，甚至管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益模擬。模型的使用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)，且操作簡(jiǎn)單，收斂速度快。
　　②對(duì)A市各類天然氣用戶進(jìn)行研究得出用氣規(guī)律，采用不均勻系數(shù)法建立A市天然氣負(fù)荷

4、預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)2020年高峰時(shí)（12月某日19點(diǎn)）和低谷時(shí)刻（5月某日4點(diǎn)）用氣量分別為104.2129萬m3/h和29.1391萬m3/h，增強(qiáng)負(fù)荷計(jì)算的準(zhǔn)確性。
　?、劾盟幹频哪M程序?qū)市天然氣高壓外環(huán)進(jìn)行模擬，得到各個(gè)工況下的壓力曲線。無論是用氣高峰、用氣低谷時(shí)，還是供需平衡時(shí)，2節(jié)點(diǎn)均為壓力最低點(diǎn)，2節(jié)點(diǎn)所供應(yīng)的C區(qū)成為用氣緊張區(qū)域。而氣源點(diǎn)中，5節(jié)點(diǎn)的壓力較低。應(yīng)將2節(jié)點(diǎn)和5節(jié)點(diǎn)作為今后的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象，避免供氣不足