張婷(大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所規(guī)劃室， 黑龍江 大慶 163000)

我國(guó)城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃的現(xiàn)狀與特點(diǎn)

張婷(大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所規(guī)劃室， 黑龍江 大慶 163000)

天然氣是人們生產(chǎn)、生活中的一種常用能源，在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保障社會(huì)穩(wěn)定等方面具有非常重要的作用。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們的生活水平與生活質(zhì)量不斷提高，這樣的背景下，對(duì)天然氣資源的需求量不斷增加、應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，這就給城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃工作提出了更高的要求。現(xiàn)階段，城市天然氣管網(wǎng)已經(jīng)成為了城市現(xiàn)代化發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志，因此，必須加強(qiáng)對(duì)城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃方面的研究。本篇論文中，筆者主要對(duì)城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃的現(xiàn)狀、城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃的特點(diǎn)進(jìn)行了分析與研究，以供參考。

城市天然氣管網(wǎng)；管網(wǎng)規(guī)劃；現(xiàn)狀；特點(diǎn)

天然氣作為一種重要的礦石能源，在城市居民的日常生活中發(fā)揮著非常大的作用，城市天然氣管網(wǎng)作為天然氣能源的主要輸送方式，也越來(lái)越受到人們的關(guān)注與重視。城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃通常情況下會(huì)涉及到諸多方面，同時(shí)其本身也具有一定的復(fù)雜性，不僅要對(duì)現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)的供求關(guān)系進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，還要對(duì)天然氣管網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行最優(yōu)化選擇，在不影響質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)天然氣管網(wǎng)鋪設(shè)成本的最小化。與此同時(shí)，天然氣本身便具有一定的易燃性、易爆性以及毒性，這也給城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃增加了很大的難度。

1 城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃現(xiàn)狀

就現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，根據(jù)管網(wǎng)用途的不同，可以將城市天然氣管網(wǎng)分為工業(yè)化天然氣輸送管道、城市天然氣輸送管道、長(zhǎng)距離天然氣輸送管道三種類型；根據(jù)鋪設(shè)方法的不同，可以將城市天然氣管網(wǎng)分為高空燃?xì)夤艿馈⒌叵氯細(xì)夤艿纼煞N類型[1]；根據(jù)輸氣壓力進(jìn)行劃分，城市天然氣管道主要可以分為四種類型：第一種是高壓燃?xì)夤艿?，這種管道的壓力范圍在1.6兆帕至4兆帕之間；第二種是次高壓燃?xì)夤艿?，這種管道的壓力范圍在0.4兆帕至1.6兆帕之間；第三種是中壓力燃?xì)夤艿?，這種管道的壓力范圍在0.01兆帕至0.4兆帕之間；第四種是低壓燃?xì)夤艿溃@種管道的壓力范圍在0.01兆帕以下。

從根本上來(lái)說(shuō)，城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃現(xiàn)狀主要取決于城市的實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r，必須嚴(yán)格遵循城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃原則的要求來(lái)實(shí)際進(jìn)行布線。基于這樣的原因，城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃開始之前，應(yīng)綜合調(diào)查、全面認(rèn)識(shí)規(guī)劃區(qū)域的道路狀況以及發(fā)展現(xiàn)狀，確保準(zhǔn)備充分、勘察無(wú)誤之后，方可進(jìn)行布線。除此之外，實(shí)際進(jìn)行城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃的時(shí)候，也要進(jìn)行前瞻性的考慮，對(duì)于城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口規(guī)模變化等情況應(yīng)具有一定的預(yù)見性，并綜合考慮上述因素，來(lái)計(jì)算天然氣管網(wǎng)線路[2]。與此同時(shí)，也要充分考慮街道路面的實(shí)際情況，盡量減少跨越河流、鐵路、公路等工程，以實(shí)現(xiàn)成本的降低。

2 城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃方法

(1)廣義既約梯度法 廣義既約梯度法是一種常用的城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃方法，其是被Edger等研究學(xué)者首次成功應(yīng)用于城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃之中。廣義既約梯度法在城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃中的有效應(yīng)用，可以同時(shí)確定壓氣站中壓縮機(jī)的實(shí)際操作情況、壓氣站的數(shù)目以及對(duì)2個(gè)壓氣站間的管徑、管段長(zhǎng)進(jìn)行優(yōu)化等方面的內(nèi)容，從而有利于城市天然氣管網(wǎng)鋪設(shè)費(fèi)用、城市天然氣管網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用的降低。除此之外，廣義既約梯度法在解決非線性天然氣管網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題的方面，也有著一定的優(yōu)越性，但是，如果要獲得離散的最優(yōu)管道直徑，還需要其他方法的配合與幫助，例如次梯度優(yōu)化法、分支定界法等。

(2)動(dòng)態(tài)規(guī)劃法 動(dòng)態(tài)規(guī)劃法是城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃中的一種常用方法，其主要通過(guò)對(duì)城市天然氣管網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的壓力進(jìn)行優(yōu)化，獲取最優(yōu)壓力后，以此為根據(jù)，選擇出一種適合的管網(wǎng)元件，以盡可能地降低城市天然氣管網(wǎng)建設(shè)、城市天然氣管網(wǎng)運(yùn)行的費(fèi)用。在利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法的時(shí)候，應(yīng)提前確定各管段的管徑、長(zhǎng)度以及壓氣站的位置、數(shù)目[3]。動(dòng)態(tài)規(guī)劃法不適合對(duì)多網(wǎng)絡(luò)元件的城市天然氣管網(wǎng)進(jìn)行處理，究其原因在于，使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行求解的時(shí)候，假設(shè)一維狀態(tài)為x個(gè)，那么y維狀態(tài)就有xy個(gè)，這對(duì)于y稍大的現(xiàn)象，在實(shí)際情況中并不現(xiàn)實(shí)。

(3)約束導(dǎo)數(shù)法 約束導(dǎo)數(shù)法也是較為常見的一種城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃方法，國(guó)外眾多研究學(xué)者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種方法可以用于解決那些具有等式約束的輸氣管道工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題。例如，利用約束導(dǎo)數(shù)法，F(xiàn)lanigan等人對(duì)天然氣管網(wǎng)中壓縮機(jī)功率、管道直徑進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)，在進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中，提前確定了城市天然氣管網(wǎng)中壓氣站的位置、壓氣站的數(shù)量，也將設(shè)計(jì)變量分成了狀態(tài)變量、決策變量?jī)蓚€(gè)類型。從數(shù)學(xué)角度上來(lái)看，約束導(dǎo)數(shù)法是一種典型的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，但卻僅適用于設(shè)計(jì)問(wèn)題的局部?jī)?yōu)化。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，天然氣能源在我國(guó)各行各業(yè)中均有著十分廣泛的應(yīng)用，并為推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、保障城市居民的生活穩(wěn)定做出了非常重要的貢獻(xiàn)，城市天然氣管網(wǎng)是輸送天然氣能源的重要工具，因此，城市天然氣管網(wǎng)建設(shè)一直以來(lái)都是社會(huì)各界普遍關(guān)注的問(wèn)題。本文中，筆者主要對(duì)城市天然氣管網(wǎng)的規(guī)劃現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并探討了城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃的方法，望可以對(duì)促進(jìn)我國(guó)城市天然氣管網(wǎng)事業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展提供一定的幫助。

[1]馬焦?jié)?淺析城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃現(xiàn)狀與特點(diǎn)[J].科技展望,2016,(10):317.

[2]王勃,楊光,王遇冬.大型城市天然氣管網(wǎng)建設(shè)特點(diǎn)探討[J].天然氣與石油,2014,(04):12-15+92.

[3]蘇欣,袁宗明,張琳,胡安鑫.城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃現(xiàn)狀[J].管道技術(shù)與設(shè)備,2016,(04):5-7.

張婷(1989- )，女 黑龍江大慶人,工藝規(guī)劃,本科,主要從事天然氣站場(chǎng)裝置和天然氣管道的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。