城市天然氣高壓外環(huán)的水力工況模擬與運行規(guī)律研究

1、城市天然氣高壓外環(huán)的水力工況模擬與運行規(guī)律研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：付琬嫻指導(dǎo)教師：彭世尼教授專業(yè)：供熱、供燃氣、通風(fēng)及空調(diào)工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院二O一五年五月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要摘要隨著天然氣開發(fā)規(guī)模和使用范圍的不斷擴展，我國各個地區(qū)的天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)也不斷擴展和完善。要解決多氣源、高參數(shù)、一體化的城市燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)在設(shè)計、改造、運行、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

2、力模型，以掌握管網(wǎng)的運行規(guī)律，才能保證管網(wǎng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、連續(xù)地運行。為了建立燃氣管網(wǎng)的水力模型，本文將管網(wǎng)的管段壓降方程、節(jié)點流量方程、環(huán)能量方程用矩陣的形式表示，并用節(jié)點法或回路法求解矩陣方程組。其中節(jié)點解法是基于節(jié)點連續(xù)性方程，求解節(jié)點導(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特解求解回路阻抗矩陣。對于非管元件的模擬，本文的模型采用非管元件的進口壓力、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

3、力系數(shù)可采用二分法、牛頓迭代法、弦截法計算。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、供需平衡時刻在供氣壓力一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)的運行規(guī)律，提出合理的運行管理調(diào)度建議。通過模擬得出的成果和結(jié)論如下：①以MATLAB為平臺建立的水力工況模型，可經(jīng)過適當(dāng)修改而用于燃氣管網(wǎng)

4、的規(guī)劃設(shè)計模擬、運行模擬，甚至管網(wǎng)經(jīng)濟效益模擬。模型的使用范圍廣，實用性強，且操作簡單，收斂速度快。②對A市各類天然氣用戶進行研究得出用氣規(guī)律，采用不均勻系數(shù)法建立A市天然氣負荷預(yù)測模型，預(yù)測2020年高峰時（12月某日19點）和低谷時刻（5月某日4點）用氣量分別為104.2129萬mh和29.1391萬mh，增強負荷計算的準(zhǔn)確性。③利用所編制的模擬程序?qū)市天然氣高壓外環(huán)進行模擬，得到各個工況下的壓力曲線。無論是用氣高峰、用氣低谷時，

5、還是供需平衡時，2節(jié)點均為壓力最低點，2節(jié)點所供應(yīng)的C區(qū)成為用氣緊張區(qū)域。而氣源點中，5節(jié)點的壓力較低。應(yīng)將2節(jié)點和5節(jié)點作為今后的重點監(jiān)測對象，避免供氣不足或壓力過低。④多氣源環(huán)狀管網(wǎng)系統(tǒng)相鄰氣源點之間的壓力和流量會相互影響。A市高壓外環(huán)中，5和6節(jié)點的氣源均來自同一長輸管線，可以考慮適當(dāng)減少6節(jié)點的氣源供氣量，而增加5節(jié)點的供氣量，使得5節(jié)點有足夠的流量提供給2和3節(jié)點。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：管網(wǎng)模擬，高壓外環(huán)，水力工況，多氣源，MATL