天然气管道调度优化研究

【摘要】：随着我国天然气工业的快速发展,近年来我国天然气管网规模不断扩大,保证天然气管道安全、经济运行已成为科技攻关和管理运营的一个重要课题。天然气调度方案的优化问题作为管理者关注的问题,随着我国管道走向开放,将越来越有研究价值。 一个好的调度方案需要在能够保证管道系统安全运行的前提下,保证各用户的供应量,此外还应兼顾运营者的经济效益。近年来国内外的研究方向主要关于压缩机能耗的优化、管道调峰方案的优化,而以天然气管道最大运行经济效益为目标函数的优化研究较少。 本文以天然气管道调度方案的优化为对象,对天然气管道调度优化模型的建立和求解方法进行研究,在对比分析各种建模方法和寻优方法后,选择改进后的人工神经网络算法作为建立管道沿途各站调度量和管道经济效益两者关系的建模方法,通过SPS模拟得到所研究管道的运行情况,利用改进神经网络进行二次建模并将得到的关联模型代入优化模型进行求解,得到优化调度方案并将其用于指导天然气管道的调度运行,可以显著增加天然气管道的的经济效益,兼顾了社会、环境效益,并充分地利用管道的输送能力。在以川气东送管道为例对本文优化方法进行展示过程中,优化后的调度方案满足管道安全、平稳运行条件,同时通过经济性的检验证明了该优化方法能够显著提升管道运行经济效益。 【关键词】：天然气管道 调度方案 寻优算法 神经网络 遗传算法
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE973
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-18
• 1.1 国内外天然气管道调度优化概述7-10
• 1.1.1 国内外天然气管道发展现状7-8
• 1.1.2 天然气管道调度优化的必要性8-9
• 1.1.3 天然气管道调度优化的技术战略9-10
• 1.2 天然气调度优化的研究概述10-15
• 1.2.1 天然气管道调度优化问题描述10-11
• 1.2.2 国内外优化方法应用及研究概况11-15
• 1.3 主要研究内容、研究思路及创新点15-18
• 1.3.1 主要研究内容15
• 1.3.2 研究技术路线15-16
• 1.3.3 主要创新点16-18
• 第2章 天然气管道调度优化模型18-25
• 2.1 基本假设18
• 2.2 天然气管道调度优化模型18-21
• 2.2.1 目标函数及优化变量18-20
• 2.2.2 约束条件20-21
• 2.3 统计学算法进行二次建模21-24
• 2.3.1 建模算法优选21-23
• 2.3.2 建模数据的获得23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 调度优化模型的建立与求解25-52
• 3.1 基于遗传算法优化的小波神经网络(GA-WNN)模型25-41
• 3.1.1 小波分析理论25-27
• 3.1.2 小波神经网络(WNN)理论27-36
• 3.1.3 遗传算法(GA)36-40
• 3.1.4 遗传算法优化参数的小波神经网络40-41
• 3.2 神经网络模型结构设计41-45
• 3.2.1 神经网络结构41-43
• 3.2.2 模型数据样本—输入/输出向量设计43
• 3.2.3 调度方案的设计43-44
• 3.2.4 利用正交法制定样本集44-45
• 3.3 利用SPS对样本集进行模拟45-49
• 3.3.1 SPS仿真软件的介绍46-47
• 3.3.2 利用SPS建立天然气管道运行模型47-49
• 3.4 模型求解与验证49-51
• 3.4.1 天然气调度优化模型求解49-50
• 3.4.2 寻优算法优选50-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 应用实例52-73
• 4.1 川气东送管道工程概述52-53
• 4.2 川气东送管道基本参数53-58
• 4.2.1 气源53-54
• 4.2.2 各站场概况54-56
• 4.2.3 天然气分配56-57
• 4.2.4 其他数据57-58
• 4.3 训练集的建立58-63
• 4.3.1 选择进行调度的站场58-59
• 4.3.2 方案集的制定与模拟59-63
• 4.4 模型的建立与求解63-69
• 4.4.1 神经网络运行参数调试与设置63-64
• 4.4.2 对神经网络进行训练64-68
• 4.4.3 对优化模型进行求解68-69
• 4.5 优化结果分析69-73
• 第5章 结论73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-79
• 附录A 川气东送管道101×10~8m~3年输量的调度优化模型程序79-103
• A.1 遗传算法优化的小波神经网络代码79-97
• A.1.1 Main函数79-83
• A.1.2 C plus plus83-96
• A.1.3 头文件96-97
• A.2 调度方案的优化模型与求解代码97-103
• A.2.1 Main函数97-98
• A.2.2 C plus plus98-101
• A.2.3 头文件101-103
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果103

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