多源单汇液态轻烃管网系统运行优化MINLP模型
发布时间：2020-12-17 21:36
目前中国油气田多源单汇液态轻烃管网系统主要采用间歇混合输送模式运行,将不同种类的液态轻烃从多个产烃站场混合输送至下游储备库,现场运行计划主要依靠人工经验制定,存在启停泵频繁、运行能耗较高、管网水力波动较大等问题。鉴于所建模型大多求解过程较复杂、计算结果经济性不高、启停泵次数较多,基于离散时间、定时步表达法,考虑各约束条件,以各产烃站场外输泵运行费用与外输切换操作成本总和最小为目标函数,建立了混合整数非线性规划(MINLP)模型,采用分段线性化方法处理非线性约束,并采用大规模数学规划求解器Gurobi进行求解。以中国某实际运行的多源单汇液态轻烃管网系统作为算例进行计算,求解耗时245.7 s,求解结果提高了管网运行的稳定性、安全性及经济性,符合现场操作工艺。(图7,表4,参28)
【文章来源】：油气储运. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
流量幂次项（Q1.75）的分段线性化结果
中国某个实际运行的液态轻烃管网系统包含3个子系统，互相独立运行，将不同种轻烃从多个源点输送到同一个汇点，为多源单汇管网系统。以运行工艺最复杂的一个子系统为例，将研究时长设为72 h，管网（图2）包含6个源点（S1～S6）、1个汇点（H1）、2个普通节点（N1、N2）及8条管段（L1～L8）。列出了管网设计参数和生产参数（表1、表2）、不同时段电价及单次外输切换操作费用（表3）、3种液态轻烃物性参数（表4）。以该液态轻烃管网为例建立模型，考虑源点、管网、汇点工艺约束及压力、流量约束等约束条件，运用大规模数学规划求解器进行优化求解，模型计算用时245.7 s（图3）。图中横坐标轴为时间轴，表示整个研究周期时长。不同颜色线条分别描述各站场每种轻烃的外输状态。线条长度代表该源点该种轻烃处于外输操作的时长，每部分线条的起点对应到时间轴上代表开始外输的时刻，终点对应到时间轴上代表结束外输的时刻。优化结果表明源点轻烃切换输送次数及启停泵次数与文献[7]中的求解方式相比减少约12%，与现场制定的运行计划相比降低近50%，大幅提高了管网运行的连续性与稳定性。根据模型的计算结果，所有源点的外输操作基本都发生在电价低谷期，较大程度地降低了管网的运行成本。
以该液态轻烃管网为例建立模型，考虑源点、管网、汇点工艺约束及压力、流量约束等约束条件，运用大规模数学规划求解器进行优化求解，模型计算用时245.7 s（图3）。图中横坐标轴为时间轴，表示整个研究周期时长。不同颜色线条分别描述各站场每种轻烃的外输状态。线条长度代表该源点该种轻烃处于外输操作的时长，每部分线条的起点对应到时间轴上代表开始外输的时刻，终点对应到时间轴上代表结束外输的时刻。优化结果表明源点轻烃切换输送次数及启停泵次数与文献[7]中的求解方式相比减少约12%，与现场制定的运行计划相比降低近50%，大幅提高了管网运行的连续性与稳定性。根据模型的计算结果，所有源点的外输操作基本都发生在电价低谷期，较大程度地降低了管网的运行成本。绘制了源点轻烃储罐储存量、外输流量及汇点注入流量曲线（图4～图6），对于源点轻烃储罐储存量及外输流量变化，仅选取输送工艺较复杂且具有代表性的源点S1、S2、S3、S6为例进行说明。由源点轻烃储罐罐存变化曲线（图4）可见，各源点轻烃罐存量任意时刻都在罐存允许范围内。由源点外输流量变化曲线（图5）和汇点注入流量曲线（图6）可见，各源点外输流量与汇点注入流量均在流量允许范围内。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人工神经网络的天然气井产量计算方法研究[J]. 宋尚飞,洪炳沅,史博会,吴海浩,康琦,王智,宫敬. 石油科学通报. 2017(03)
[2]耦合水力约束的成品油管道调度模型研究[J]. 段志刚,梁永图,张浩然,颜筱函,廖绮. 石油科学通报. 2017(01)
[3]Supply-based optimal scheduling of oil product pipelines[J]. Hao-Ran Zhang,Yong-Tu Liang,Qiao Xiao,Meng-Yu Wu,Qi Shao. Petroleum Science. 2016(02)
[4]多源单汇液态轻烃管网系统调度优化[J]. 段志刚,梁永图,何国玺,周江宏. 油气田地面工程. 2016(01)
[5]多源单汇多批次顺序输送管道调度优化[J]. 张浩然,梁永图,王宁,任玉鸿,邵奇. 石油学报. 2015(09)
[6]大庆油田轻烃管网调度优化[J]. 梁永图,张浩然,周江宏,姜夏雪,冯浩,张黛. 油气储运. 2015(11)
[7]基于风险的长输油气管道选线优化方法[J]. 张圣柱,吴宗之. 石油学报. 2014(03)
[8]轻烃管网顺序输送的可行性研究[J]. 梁永图,张妮,姜夏雪,周江宏. 天然气工业. 2014(04)
[9]轻烃站场外输调度优化[J]. 梁永图,任魁杰,黄中梁,何国玺. 油气储运. 2014(02)
[10]多气源混输管网的供气方案[J]. 王冠培,苏清博,郭开华,李宁,皇甫立霞. 油气储运. 2013(10)
本文编号：2922755
【文章来源】：油气储运. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
流量幂次项（Q1.75）的分段线性化结果
中国某个实际运行的液态轻烃管网系统包含3个子系统，互相独立运行，将不同种轻烃从多个源点输送到同一个汇点，为多源单汇管网系统。以运行工艺最复杂的一个子系统为例，将研究时长设为72 h，管网（图2）包含6个源点（S1～S6）、1个汇点（H1）、2个普通节点（N1、N2）及8条管段（L1～L8）。列出了管网设计参数和生产参数（表1、表2）、不同时段电价及单次外输切换操作费用（表3）、3种液态轻烃物性参数（表4）。以该液态轻烃管网为例建立模型，考虑源点、管网、汇点工艺约束及压力、流量约束等约束条件，运用大规模数学规划求解器进行优化求解，模型计算用时245.7 s（图3）。图中横坐标轴为时间轴，表示整个研究周期时长。不同颜色线条分别描述各站场每种轻烃的外输状态。线条长度代表该源点该种轻烃处于外输操作的时长，每部分线条的起点对应到时间轴上代表开始外输的时刻，终点对应到时间轴上代表结束外输的时刻。优化结果表明源点轻烃切换输送次数及启停泵次数与文献[7]中的求解方式相比减少约12%，与现场制定的运行计划相比降低近50%，大幅提高了管网运行的连续性与稳定性。根据模型的计算结果，所有源点的外输操作基本都发生在电价低谷期，较大程度地降低了管网的运行成本。
以该液态轻烃管网为例建立模型，考虑源点、管网、汇点工艺约束及压力、流量约束等约束条件，运用大规模数学规划求解器进行优化求解，模型计算用时245.7 s（图3）。图中横坐标轴为时间轴，表示整个研究周期时长。不同颜色线条分别描述各站场每种轻烃的外输状态。线条长度代表该源点该种轻烃处于外输操作的时长，每部分线条的起点对应到时间轴上代表开始外输的时刻，终点对应到时间轴上代表结束外输的时刻。优化结果表明源点轻烃切换输送次数及启停泵次数与文献[7]中的求解方式相比减少约12%，与现场制定的运行计划相比降低近50%，大幅提高了管网运行的连续性与稳定性。根据模型的计算结果，所有源点的外输操作基本都发生在电价低谷期，较大程度地降低了管网的运行成本。绘制了源点轻烃储罐储存量、外输流量及汇点注入流量曲线（图4～图6），对于源点轻烃储罐储存量及外输流量变化，仅选取输送工艺较复杂且具有代表性的源点S1、S2、S3、S6为例进行说明。由源点轻烃储罐罐存变化曲线（图4）可见，各源点轻烃罐存量任意时刻都在罐存允许范围内。由源点外输流量变化曲线（图5）和汇点注入流量曲线（图6）可见，各源点外输流量与汇点注入流量均在流量允许范围内。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人工神经网络的天然气井产量计算方法研究[J]. 宋尚飞,洪炳沅,史博会,吴海浩,康琦,王智,宫敬. 石油科学通报. 2017(03)
[2]耦合水力约束的成品油管道调度模型研究[J]. 段志刚,梁永图,张浩然,颜筱函,廖绮. 石油科学通报. 2017(01)
[3]Supply-based optimal scheduling of oil product pipelines[J]. Hao-Ran Zhang,Yong-Tu Liang,Qiao Xiao,Meng-Yu Wu,Qi Shao. Petroleum Science. 2016(02)
[4]多源单汇液态轻烃管网系统调度优化[J]. 段志刚,梁永图,何国玺,周江宏. 油气田地面工程. 2016(01)
[5]多源单汇多批次顺序输送管道调度优化[J]. 张浩然,梁永图,王宁,任玉鸿,邵奇. 石油学报. 2015(09)
[6]大庆油田轻烃管网调度优化[J]. 梁永图,张浩然,周江宏,姜夏雪,冯浩,张黛. 油气储运. 2015(11)
[7]基于风险的长输油气管道选线优化方法[J]. 张圣柱,吴宗之. 石油学报. 2014(03)
[8]轻烃管网顺序输送的可行性研究[J]. 梁永图,张妮,姜夏雪,周江宏. 天然气工业. 2014(04)
[9]轻烃站场外输调度优化[J]. 梁永图,任魁杰,黄中梁,何国玺. 油气储运. 2014(02)
[10]多气源混输管网的供气方案[J]. 王冠培,苏清博,郭开华,李宁,皇甫立霞. 油气储运. 2013(10)
本文编号：2922755
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