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一、城市燃气管网的建设的意义
城市燃气是指供给居民生活、公共建筑和工业企业生产作燃料用的天然气、液化石油气和人工煤气。随着天然气资源的不断充足,干线管道和支线管网建设的日益完善,以及下游消费市场的不断成熟,天然气在城市燃气市场中的应用得到了极大发展,大有赶超液化石油气、替代人工煤气的趋势。
城市管道燃气是城市公用事业的重要组成部分,城市燃气供应的安全性和可靠性关系到城市人民的生活和社会稳定,关系到城市功能的有效发挥。燃气的调峰与储气问题目前已成为一个各大城市共同面临的、棘手的、急需解决的问题。燃气日用气量的准确预测,是供气企业进行调峰调度和落实气源的基础依据。城市燃气的实际用量受节假日、气象、用户类型构成、气源条件等多种因素的影响,其中季节和气象的影响最为明显。研究气象因素对城市燃气用气量影响的规律, 对于提高燃气负荷预测精度,保证燃气供应系统的经济、安全、可靠运行具有重要意义。
城市燃气行业集中度提高,安全保供为重中之重随着天然气的开发利用和城市燃气公用事业的逐步放开,港资、民资、国际跨国公司等资本竞相涌入,加之改制后的国有燃气公司摩拳擦掌,使得现有城市燃气市场的竞争日趋激烈,成熟优质的管道燃气项目渐显稀缺。因此,只有以足够的实力,现代化的管理手段,众多效益好、规模大的燃气项目作为支撑,才能掌握城市燃气行业跨区域整合的话语权,进而在城市燃气行业的变革中胜出。
城市燃气联系千家万户,具有公益性、安全性、季节波动性及连续性等特点。近年来,燃气行业的发展大多通过“跑马圈地”的方式占有市场,掩盖了行业发展中的一些深层次矛盾:不少城市燃气企业尚无能力采用储气设施、应急气源和可中断用户等方式应对可能存在的供需矛盾或紧急状况。随着天然气用户的增多,保障安全稳定供气已成为各燃气公司生产运营的重中之重。
二、城市燃气管网的建设的机遇与挑战
(一)发展机遇
1.低碳经济和节能减排为城市燃气发展创造了良好的环境。天然气是最低碳的化石能源,大量利用天然气不仅可以降低能耗、提高效率,而且能够改善大气环境,提高人民生活质量。同时,天然气是我国实现低碳经济、实现二氧化碳减排承诺的现实选择,因而为天然气在城市燃气行业中替代人工煤气、液化石油气开拓了广阔前景。
2.天然气产业快速发展,引领城市燃气进入新的发展机遇期。2020年以前,我国天然气市场将继续保持快速增长的态势。天然气在一次能源消费结构中所占的比例将接近两位数,且消费中心继续南下东移,利用区域遍布全国绝大多数县级以上城市。与此同时,从基础设施到国家政策,均为城市燃气行业的快速发展创造了良好的条件:天然气管道进一步完善,有关国家颁布的天然气利用政策中,明确将城市燃气类中的城镇居民生活用气、公共服务设施用气、天然气汽车用气以及分布式热电联产等列为优先类。
3.各地政府大力支持城市燃气发展。我国已经进入城镇化快速发展阶段,预计 2020 年城镇化率将达到 50%~55%。随着城市化水平的不断提高,人民生活水平不断改善,迫切需要改变传统的生产、生活方式。因此,各级政府对关系国计民生的城市燃气行业的支持力度必将越来越大。
(二)面临挑战
1.城市燃气行业市场竞争激烈,市场开发面临挑战。非国有资本大量进入城市燃气行业,市场竞争日趋激烈,特别是五大跨区燃气公司优势明显,业已占领较好的燃气市场,空白市场很少,新市场的开发存在较大难度。
2.城市燃气涉及面广、协调工作量大,企业运营面临挑战。城市燃气属于市政行业,业务开展易受到当地政府各部门的干预,协调管理工作量较大,在燃气建设施工和新用户发展等方面都存在一定困难。
3.价格因素对燃气销售量造成较大影响。国家正在对天然气价格机制进行改革,预计未来天然气上游供气价格将长期处于上升趋势,且随着油品等可替代能源价格的波动,供气价格也可能出现剧烈波动。
4.城市燃气行业属于公用事业,关乎国计民生,社会责任大,对于安全平稳供气的保障程度要求很高。各城市燃气企业需要具备先进规范的管理水平、较高的技术水平以及雄厚的资金实力,并在储气调峰设施、应急气源等方面有明确的规划和大量的资金投入。
三、天然气趋势展望
(一)天然气将成为城市燃气的主要气源
我国天然气市场步入了快速发展期,城市燃气行业也进入了发展的黄金时期。预计 2020年我国城市燃气气化率将接近80%。城市燃气的需求分布,仍将集中在环渤海、长三角和东南沿海地区。这三个地区人口稠密、经济发达,城市较为集中,如环渤海的北京、天津,长三角的上海、南京、杭州,东南沿海的广州、深圳、佛山等。西南地区城市燃气需求量也较大,特别是川渝地区,是我国重要的天然气资源产地,同时天然气利用历史悠久,设施较为完善。
随着天然气的大量进口,预计国内天然气价格将逐渐与国际实现一定程度的接轨,价格的提高将会给城市燃气销售带来较大的压力。但随着国际油价和其它可替代能源价格的提高,以及我国经济水平的快速发展,在天然气供需矛盾相对突出的形势下,我国天然气市场对天然气价格的可承受能力也将逐年提高。
(二)液化石油气成为天然气的有益补充
随着我国天然气气化进程的不断加快,在城市燃气行业中,天然气取代液化石油气已是大势所趋。但液化石油气凭借其灵活机动、基建投资少、建设周期短等优势,仍可在气化天然气管网覆盖不到的村镇中发挥巨大的作用。消费结构仍以民用气为主,所占比例将保持在60%以上的水平。从分地区需求情况来看,东南沿海、长三角和环渤海地区仍将是液化石油气的主要消费中心,这三个地区需求量之和占全国总需求量的 70% 以上。液化石油气价格市场化程度很高,主要与国际油价联动,两者相关性明显。而国内各地区液化石油气价格各不相同,总体上呈现由北向南、由西向东递增的趋势,东南沿海等主要消费市场价格最高,西北地区等资源产地价格最低。
(三)人工煤气最终将退出燃气市场
人工煤气在制取过程中严重污染环境、消耗大量煤炭,在运输过程中压力级制低、腐蚀管道,在使用过程中热值较低、毒性很大。即便如此,人工煤气在油气资源短缺的年代仍然发挥了重要作用。随着我国油气资源的不断丰富、供应设施的不断完善以及经济的不断发展,已经具备了置换人工煤气,改善人民生活条件、优化能源结构的充分条件。因此,人工煤气将逐步被天然气或液化石油气等清洁能源所取代,全面退出历史舞台。
三、城市燃气管网的建设中气象影响因素的主成分选取
(一)夏半年用气量主要影响因素分析
以当日燃气用气量为因变量, 以当日温湿指数以及平均云量, 前一天日用气量、温湿指数、平均云量, 前两天日用气量、温湿指数、平均云量等八项指标作为自变量进行因子舍选。应用对数线性模型对各年度数据采用逐步回归法进行因子舍选计算, 结果表明, 影响夏半年用气量的主要气象因素为温湿指数。平均云量由于相关性相对较差, 在因子舍选中被抛弃。
但值得注意的是, 从负荷预测的角度讲, 需要获得当日或未来几日的温湿指数, 其预报有温度和湿度的双重误差, 最终的实用效果将受到影响。因此是否选用温湿指数作为预测夏季日负荷预测的解释变量应视具体情况而定。
(二)冬半年用气量主要影响因素分析
以当天日用气量为因变量, 以当天日平均温度、日照时数、平均气压、累积温度, 前一天日用气量、日平均温度、日照时数、平均气压, 前两天日用气量、日平均温度、日照时数、平均气压等十二项指标作为自变量进行。应用对数线性模型对各年度数据采用逐步回归法进行因子舍选计算, 结果表明, 影响冬半年日用气量的主要气象因素为日平均温度和日照时数。另外日平均气压也对用气量有一定的影响, 但由于其物理成因机理不够明晰, 且其相关性稳定性较差, 对于提高建模精度贡献不大, 因此在主成分选取中被抛弃。
因此,无论冬半年还是夏半年, 在所有的气象因素中, 日平均温度都是对燃气用气量作用最直接、影响最大的变量, 因此对燃气用气量的温度响应特性进行进一步研究具有重要意义。
经过相关分析和因子舍选, 得到影响夏半年燃气日用气量的主要气象因素为温湿指数, 即日平均温度和日平均相对湿度, 可考虑将其应用于实际负荷预测工作中。
经过相关分析和因子舍选, 得到影响冬半年燃气日用气量的主要气象因素为日平均温度和日照时数。在此基础上, 可选用回归分析、神经网络、支持向量机等多种负荷预测方法对燃气日用气量进行预测。
实践研究证明,室外气候特征如风速、云量、降水量、天气概况等对城市燃气用量的影响不大, 反映室外气候特征的综合气象因子如风寒指数、人体舒适度等, 对燃气用量的影响也不大。不同的城市, 由于用户类型构成、气候条件、人民生活习惯的不同, 可能气象因子对用气量的影响也不同, 但研究方法类似。探索和分析气象因子对燃气用量的影响, 有利于明晰燃气负荷的成因机理, 为城市燃气用气规律总结和负荷高精度预测提供依据。
四、结论
综上所述,我国城市燃气行业担负着改善环境和提高人民生活水平的重任,借助国家天然气业务的快速发展,依托国家相关政策的支持,必将拥有更为广阔的发展前景。城市燃气行业应建立健全相关法规,加大整合力度,提高安全生产意识,重视应急调峰等基础设施建设,进而开创我国城市燃气市场健康、有序、成熟、繁荣的新局面。
参考文献
[1]李伟.我国天然气消费利用现状和发展趋势[J].中外能源.(2010)
[2]彭世尼/苏小红/黄强.城市燃气负荷预测方法及其分析[J].重庆建筑大学学报(2005)
关键词:燃气输配技术;行业发展研究;储气调峰
Abstract: In the city gas, with the adjustment of energy structure of countries, positive, rational utilization of natural gas resources, provinces and cities to increase the construction of city gas network and supporting facilities, and actively improve the natural gas share in city gas. Analysis of the gas transportation and distribution technology development, discusses the significance and necessity of strengthening of gas transmission and distribution technology research, put forward the goal and main content of technology of gas transmission.
Key words: gas transmission and distribution technology; research and development industry; gas storage and peak shaving
中图分类号:TU996.6文献标识码:文章编号:
一、加强燃气输配技术研究的意义
中国天然气市场的高速发展时期正在到来。天然气资源的开发、建设和利用,使城市燃气进入一个新的发展时期。燃气使用范围日益扩大,供气的重点扩展到发电、工业以及供暖、空调和汽车燃料等,今后15~20年是我国天然气需求增长较快的时期。随着各种股权背景下的资本进入城市燃气行业,燃气公司在全国的扩展开始加速,燃气供应领域将逐渐形成激烈的市场竞争。这使得城市燃气包括输配系统在内的建设将有一个持续的高峰时期。可以看出,大量工程的实施必然带来工程技术的发展和变化。所以,在中国城市燃气面临飞速发展的形势下,应加强对城市燃气工程技术的全面系统研究,其成果对于指导燃气工程项目的科学建没和健康发展非常迫切,有十分重要的现实意义。
二、燃气输配技术研究的目标和主要内容
燃气输配技术研究的主要内容为:
(1) 输配系统压力级制和储气调峰
多年来,由于受气源供气压力和城市规模的限制,国内大多数城市的燃气输配系统均采用压力较低的中低压两级系统、中压一级系统甚至低压一级系统。随着城市天然气利用的发展和城市规模的不断扩展,原有的输配系统压力级制已不能适应形势的发展需要。许多城市开始或已经建设压力在4MPa左右甚至更高的输气管网。针对天然气供气压力较高的特点,研究适应新情况的压力级制,提高城市天然气输配系统的供气压力,解决建设高压管网相关的材料、焊接、敷设、腐蚀防护、试验验收等技术问题,科学合理地建设城市天然气利用工程是必要和迫切的。
在城市燃气输配系统中,用气量随着各类用户的用气规律不断变化。为了满足用户不均匀的用气需求,应解决燃气供应与消耗的平衡问题。在以人工煤气供应为主的时期,城市供气的季节调峰一般依靠机动气源或缓冲用户等来解决,而日、小时调峰则主要依靠城市储气设施来解决,由于气源压力较低,一般采取低压储气罐的方式,储气压力一般在4kPa以下。国外普遍采用的天然气储存方式有城市高压管道储气、高压储罐储气、高压管束储气、低温液态储存、地下储气库储气等。近几年,我国在高压储罐和管道储气方面取得一些经验,但与国外相比,城市储气调峰技术从理论到实践都有较大的差距。因此,在气源压力较高、供气范围和规模都有较大增长的情况下,如何发展新的储气方式和调峰手段,充分利用原有储气设施以降低能源消耗,满足用户的用气需求,经济合理地解决城市储气调峰问题是十分重要的。
可以通过对国内外天然气供气系统压力级制和储气调峰现状的调查分析,进行各种压力级制和储气方式的技术经济分析比较。通过对提高供气压力的安全性评价,分析其适用范围和条件,开展对原有储气设施利用改造的技术经济评估,开发高压管道瞬态模拟计算技术和储气调峰的自动调度管理技术,组织编制高压管网建设标准规范。
(2)用气量指标的确定和用气规模的预测
对燃气各类用户用气量指标的确定和用气规模的预测直接影响城市燃气工程的建设规模和效益。在市场经济体系建立之后,在各种能源之间的竞争日趋激烈、燃气应用领域不断拓展的条件下,国内以前一直沿用的各类燃气用户的用气量指标和用气规模的预测方法已不能适用。事实上,各类市场调查研究的成败在很大程度上取决于调查表的设计是否科学、所选取的调查对象是否有代表性、调查的实施是否可以信赖、数据的处理是否准确、数据包含的信息是否得到充分的提炼和分析等等。可以采用多种预测方法进行对比研究,如因果分析法就是目前工程咨询行业用于市场预测的一种主要方法。应针对上述问题,运用现代市场分析统计预测方法,重新调研城市燃气市场的需求,从而总结出确定各类燃气用户用气量指标和用气规模的方法。
正确掌握各类燃气用户的用气规律对于确定城
市燃气工程的建设规模,尤其是城市储气设施的建设规模是非常重要的。根据用户的用气规律得出的用气负荷曲线是上游调整供气量和确定计算流量、设备选型及管网管径的主要依据。我国城市燃气事业经过几十年的蓬勃发展,各用气城市在供气中积累了大量的经验和数据,为我们利用这些基础数据进行分析并总结出各种用户的用气规律提供了条件。对于一些新的燃气利用领域如燃气汽车、燃气空调等,要针对行业特点弄清运行规律。因此,针对上述要求,应进一步弄清各类用户的用气特点和规律,总结出各类用户的基本用气负荷曲线。
(3)供气安全
安全性和可靠性问题是燃气建设领域中的普遍问题,对输配系统建设尤其重要。随着城市燃气事业的发展,管网的不断扩大和延伸,各种对城市燃气管道构成威胁的因素也越来越多。20世纪60-70年代建设的城市燃气管道,由于经济实力有限,往往存在大量缺陷。城市建设的发展,如道路改造、河流箱涵改造、管线改造、用户增加等,使得原来符合安全要求的管道出现安全隐患。另外,也存在施工等人为因素造成管道断裂。这些因素使得输送易燃易爆介质的埋地燃气管道发生泄漏、爆炸等事故的可能性很大。
应针对城市燃气管道,在安全管理技术方面开展研究,防止和减少各类事故的发生,为我国燃气管道安全技术的整体水平提升、安全管理模式由被动抢险转变为基于完整性管理的主动预防、建立适合我国国情的管道安全动态监管长效机制和安全法规标准体系奠定技术基础。可以开展管道设计、制造、检验检测、安全评定、寿命预测、风险评估、失效分析、监测预警、应急抢险等方面的共性与关键性技术的研究和相应设备、软件的开发,以完整性管理为主线,将其整合为一个有机的整体。在燃气管道在线检测方面,可以研究的课题很多。例如,由于管道大部分在交通道路下,情况复杂,非开挖管道检测技术的开发研究大有用武之地。
从供气安全来看,燃气质量的波动和供应中断会带来一系列问题。所以列供气安全技术包括燃气互换性、备用气源、设备可靠性等问题也要加以高度重视。我国地域宽广,各地天然气资源各不相同,沿海一些城市引进LNG后,将产生与原有管道天然气在气源上的匹配问题,一些城市已经出现成分不稳定的气源和要求相对稳定的用户之间的矛盾。应针对天然气质量标准中涉及的互换性问题,解决当前的现实需要。应消化吸收国外相关研究成果,结合我国国情,制定符合我国实际情况的相对统一的天然气质量标准。
(4)新材料和新设备
城市燃气是一个综合集成各种新技术、新产品和新设备开发的大市场,可以带来可观的经济效益。,很多厂家在新技术、新产品和新设备的开发中都获得了不错的经济效益。但我国燃气设备的研制和生产与国外先进水平有较大差距,自主创新水平较低,因此加强我国燃气工程新材料和新设备的研制是非常必要的。
关于输配材料和设备,可以在以下几方面加大研发力度:连续快速测定燃气组成性质的分析仪表,大流量高精度计量装置,天然气液化、储存、气化等设备,高性能专用管材,管道施工、维修和更新改造的技术和设备,具有监控和安全系统的高性能调压装置和高可靠性的阀门装置,设计、运行和管理软件等。
三、结束语
总的来看,目前我国天然气产业从生产到利用发展很快,且预计这一增长趋势仍将持续数年以上。在这一时期,技术的支撑是非常重要的。即天然气规模的快速增长,必须要有相适应的技术作为支撑。
参考文献:
【关键词】城市燃气负荷预测技术
中图分类号:TH138.23 文献标识码:A 文章编号:
一、引言
燃气负荷预测是一项非常重要的研究课题,它不仅是燃气系统调度、实时控制、运行计划和发展规划的前提,更是一个燃气管网调度部门和规划部门所必须具有的基本信息。提高负荷预测技术水平,有利于燃气系统计划管理,有利于合理安排燃气管网运行方式和机组检修计划,有利于建设规划,有利于系统的经济效益和社会效益。负荷预测是指在充分考虑一些重要的系统运行特性、增容决策、自然条件与社会影响的条件下,研究或利用一套系统地处理过去与未来负荷的数学方法,在满足一定精度要求下,决定未来某特定时刻的负荷数值。负荷预测包括两个方面的含义:一是对未来需求量的预测,二是对未来用气量的预测。燃气负荷预测就是根据历史燃气负荷值,在满足一定精度的情况下决定未来某特定时刻的负荷值。负荷预测研究早在20世纪50、60年代就开始了,但直到20世纪80年代,这一课题开始得到发展。
随着计算机技术的迅速发展,负荷预测的速度和精度也逐渐提高。用于城市燃气负荷预测的方法很多,常用的有:时间序列法、灰色理论预测法、回归分析法、专家系统法、神经网络法等。
二、燃气负荷预测方法及模型
1、回归分析预测法
回归分析预测方法是一种应用广泛、理论性较强的定量预测方法。它的基本思路是根据历史数据及一些影响负荷变化的外来因素来推断将来时刻的负荷值。回归分析预测方法不仅方法简单,而且预测速度快;它能够研究预测对象与相关因素的相互关系,研究预测对象变化的实质原因,结果比较可靠,外推性好,对于历史上未出现的情况有较好的预测性;它还能给出预测结果的置信区间和置信度,使得预测结果完整、客观。但它也存在一定的缺陷,即认为每一个实际数据对预测对象的影响程度相同;对数据的要求较高,特别是在历史数据残缺或存在较大误差的情况下,预测效果较差;计算工作量较大,出现新数据时,要重新估计回归方程和进行相关分析;主、次要因素的选取在实际建模时较难把握,并且无法比较详细地考虑各种影响负荷的因素。
2、指数平滑预测法
指数平滑预测法是采取渐消记忆的方式,利用逐步衰减的不等权平均办法进行数据处理的一种预测方法。其基本思想是在预测过程中,越近期的数据越能反映当前的情况,对考虑今后的发展就越有直接意义。这样,对以往数据不应同等看待,对近期的数据应给以较高的加权,只有采取具体逐步衰减性质的加权处理更符合实际。该方法简单实用,能通过平滑作用,自动清除数据序列中的随机波动,尤其是那些不符合统计规律的偶然性波动,但对数据的趋势性转折点鉴别能力不够。
3、时间序列预测法
时间序列就是按时间先后次序观测、统计、记录下来的某种指标的数列。时间可以是年、季度、月份、日、小时、分等。作为现代数据处理方法之一的时间序列分析方法是在20世纪20年代后期开始出现的。时间序列预测法的一般思路是先识别与所研究的预测目标序列相符合的一个随机模型,并估计出随机模型中的未知参数,当确认该随机模型具有适用价值后,再在此基础上进行预测。该方法不仅成熟,并且简单实用。它主要是根据过去的负荷值及干扰值来推算未来的负荷,不需要相关因素的资料,因此在一些相关因素的预测值和某些常数难以得到时,不失为一种可行的方法。但其对数据的要求较高,并且无法刻画负荷与各影响因素之间更为复杂的关系。
4、灰色预测理论预测法
灰色系统理论是我国学者邓聚龙教授于1983年3月首先提出的。该理论是将一般系统论、信息论和控制论的观点与方法延伸到社会、经济、生态等抽象系统,结合运用数学方法,来解决信息不完备系统即灰色系统问题的理论方法。
灰色系统是指既含有已知信息又含有未知或非确知信息的系统。基于灰色系统理论的GM(1,1)模型的预测称为灰色预测。灰色预测是灰色系统理论的一个重要方面,可分为以下五类,即数列预测、灾变预测、季节灾变预测、拓扑预测和系统综合预测。由于灰色预测模型能够根据现有的少量信息进行计算和推测,因而在人口、经济、能源、气象等许多领域都得到了广泛的应用,取得了较好的效果。
5、模糊理论预测法
模糊理论是解决不确定、不完全信息问题的一种有效方法。20世纪90年代以来模糊理论在电力负荷预测中的应用逐渐展开。目前模糊理论在电力预测的应用研究主要集中于两个方向:一是将模糊逻辑与传统数学模型预测方法、神经网络及专家系统预测方法相结合的电力负荷预测方法研究;二是基于模糊理论的负荷预测方法,其主要基于模式匹配的思想,通过对历史数据的模糊化处理和分析,提炼出负荷相关环境及负荷变化的若干种典型模式,通过判定未来待预测环境属于哪种模式,实现负荷预测。模糊理论方法的优势在于处理负荷预测中的不确定因素的有效性,但是在自学习、自适应能力等方面还需要进一步的深入研究。
三、燃气负荷预测技术的应用
1、日负荷预测的实时优化
日负荷的准确预测关系到城市供气的安全、稳定及经济性,具有重要的意义。例如:北京市供暖用天然气量较大,造成高峰日用气量与低峰日用气量相差大。根据日负荷的特点,分为3个阶段:供暖期(当年11月15日到次年3月15日)的供暖日负荷与日平均温度及前两天的负荷相关系数相当大,适合采用线性回归模型预测;供暖过渡期(供暖期的前20天和后15天)与近年对应期的变化规律趋于一致,适合于参照历史信息与当前主要因素建立的神经网络预测模型,样本选取一定量的前两年同期数据及预测日近20日左右的数据,进行训练学习并预测;用气平稳期(供暖期和供暖过渡期以外的时间)的日用气量变化不大,采用经差分处理后的时间序列模型进行预测。
2、短期预测与实时调度结合
如同任何事件的发生一样,天然气“气荒”的发生是有一定预兆的。例如:联邦德国在贯彻欧洲议会和理事会保障安全节能的天然气供应法规时,要求各城市上报未来3天的燃气用气量预测相对误差控制在5%以内。此举促进了燃气预测的发展,对国内燃气的预测工作也有借鉴意义。如果能够利用燃气负荷预测技术加上准确的气象预报数据,燃气负荷的预测必将更为及时与准确,并且与现有的SCADA系统相结合,进行实时的调度,对于减轻天然气供应系统“气荒”的影响将具有重要的意义。
3、燃气负荷预测技术的其他应用
燃气负荷预测技术除了上述应用以外,还有助于燃气公司以最低的成本做好及时、合理的调度,保证输配系统安全可靠地运行;有助于合理安排后期工程,安排设备的更新、维修等;有助于指导安排燃气生产计划,确定燃气产量、储存量;有助于保证用气企业的经济利益,对企业本身的燃气需求做到心中有数,从而合理安排。
结束语
燃气负荷预测已成为实现燃气系统管理现代化的重要内容。各种预测方法都具有其各自的优缺点和适用范围,必须根据实际情况选择适合的方法和模型,以求在预测成本允许范围内达到所需精度。因此必须提高规划人员自身的素质,能及时根据出现的实际情况进行判断,一旦发现有大的误差倾向,就应当及时修改预测模型或改用其他适当预测法。
参考文献
[1] 姚健,周伟国,张中秀. 人工神经网络法燃气日负荷预测输入变量选取[J]. 煤气与热力. 2010(01)
[关键词]燃气;管网;
中图分类号:TU95 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)13-0398-01
(1)国内研究现状。国内城市天然气行业还处于快速发展阶段,尚未达到市场化阶段。而国外城市天然气行业已经处于市场化阶段。国内城市天然气行业在向着市场化发展的过程中,将会对燃气管网产生新的技术需求。
随着我国天然气的快速发展,我国城市燃气网已经发展成多气源供气、多压力级制的纵横交错的网络体系。燃气企业为了保证燃气输配的安全、高效,输配调度的智能化管理是必然手段。涉及的业务内容更加广泛城市智能燃气网涵盖了整个运营调度的各个方面。在城市燃气输配方面,包括智能供气、智能调峰;在日常运营管理方面,包括智能监控、智能决策支持、智能巡检;在用户服务方面,包括智能用气服务和智能用气管理以及未来用户发展等。
(2)对掌握的数据进行集成性的管理城市燃气网从规划到实施再到运行使用都会产生大量数据、资料,将管网基础设施档案、实时运行参数、地理位置信息、客户数据集成管理,增强了数据之间的关联性,避免信息孤立,为燃气网运营管理提供更方便、快捷的访问方式。
(3)先进的技术支持从技术范畴来说,智能燃气网的架构在底层基于物联网,各类设备可以与互联网相衔接,实现了访问终端的多样化,包括电脑、平板电脑、智能手机等;上层基于云计算架构,实现海量数据存储、处理与信息整合。依托先进的技术保证了燃气网智能化的实现。
(4)创新的管理模式智能燃气网除了在技术上的革新,在管理模式上也与之前有了创新。由以前事故后再解决的管理方法,变为了事故前预防的管理模式,变被动管理为基于风险评价的主动管理。
(5)互动的管网系统智能化的燃气网在客户服务方面也有很大改进。燃气企业与客户的关系不再是单一的“一个只管供气、一个只管用气”的状态,而是彼此之间有互动性的。通过提高管网计量水平和自动控制水平,采用分时计价的手段,燃气企业在供气的同时,从用户获取用量数据,再反馈给用户实时信息,可以指导用户采用一种有利于调峰和提高能效的用能方式。
三、构建智能化运营调度的技术条件
我国城市燃气供应技术的发展趋势是将高科技研究成果用于我国城市燃气输配系统,实现燃气管网智能化。智能调度具有 信息化、自动化、互动化 的特点,包含调度的各个环节,覆盖全部管网。应用平台是构架智能化调度系统的关键技术,可为实现各类功能提供技术支持,其基础系统主要包括:
(2)地理信息系统主要用于查看城市燃气网的各级管道、调压站、调压箱等设备的地理位置信息,是一个包含了整个城市管网样貌的地理图,点击地图上也可以查询任一位置管网及设备的基本信息,使燃气网的管理更加形象、便捷。
(3)无线通讯定位系统日常用于定位巡检人员和巡检车辆,保证了巡检人员安全的同时也对人员工作情况进行了监督。当有特殊情况发生时,可以通过定位通讯系统及时定位故障地点,报告现场情况以及调配抢险人员。
(4)气象信息系统建立气象信息的采集与传输、存储系统,提供实时的天气情况。
(5)信息管理系统信息管理系统是用来存储城市燃气网中 SCADA 系统、GIS 系统及其他信息系统在不同时刻采集及存档的数据和信息,然后将这些数据整合、分类、统计、备份,以备需要时可调用。
(6)决策支持系统决策支持系统提供燃气调度分析决策所常用的计算功能,使各级调度部门可便捷地进行调度分析并制定调度方案。其计算功能包括数据分析软件、管网动态模拟软件、对城市用气量预测的软件以及智能决策分析软件,例如管道完整性等级识别分析软件、设备安全等级识别软件、管网运行优化软件等。
由于其海量信息特点,智能调度的应用平台可以采用云计算技术来构建,打通并结合以上各基础平台的功能,实现智能调度的目的。
四、城市燃气网运营调度智能优化方向
(一)输配调度优化
日常的调度动作都是根据预测的负荷值来执行的,因此,精确的负荷预测值是提高智能调度能力的关键。主要有两方面可以改进,一是加强对天然气负荷数据的处理能力,辨别假数据,提高负荷数据的真实性和准确性;二是对模拟软件的定期更新,以更好地适应不断发展的系统,保证数据的可靠性。?
气源调度优化
气源多元化已经是城市燃气发展的大方向,这也为运营调度工作提出了又一问题。多气源来气的压力是否一致、怎样平衡,就需要通过软件进行模拟,找出平衡多气源压力的因素,完善调度措施。
抢险与应急调度优化
当启动抢险调度时,就是有事故发生的时候。此时,抢险开始时间是否最短、人员和资源的运输路线是否最优就是影响抢险救援的关键因素。这就需要建立一个多目标优化模型,使各个目标在不冲突的同时尽可能都达到最优,保证抢险任务在最短时间内开始,最大程度的减少人员伤亡及经济损失。在事故后记录事故情况,可建立数据库,通过事故回放、故障特点分析等方法对事故进行整理、归类,挖掘潜在的事故发生因素。
调度智能化的关键技术
调度智能化的关键技术包括智能监测技术、动态分析决策技术、自动控制技术、安全风险评估技术、优化调度技术、对外服务辅助技术、云计算管理技术等。这些关键技术体现了智能化调度的可靠性、灵活性,为城市燃气管网的正常运行提供保障,可以满足资源优化配置、运营经济性的要求。
超压调度控制流程
将调压器、阀门进行智能改造,改造后的调压器具有手动调节、自动调节、遥调功能及安全保护功能、参数设定及显示功能;改造后的阀门具有手动、自动及遥控切断功能,参数设定及显示功能。
在日常调度运行中,监控系统监测调压器压力。无压力波动时持续监测,当监测出的压力波动符合调压器内预设的压力曲线趋势时,调压器内设定的程序自动启动调节功能,保证压力平稳;当调压器处压力波动且不符合预测曲线时,调度中心的情景决策分析软件对情况进行判断,属于非常规情景发生时,调度中心即输入相关指令得到控制参数,开始进行干预控制,有两种控制方式:一种是根据得到的参数向调压器发出指令远程控制调节,另一种是向场站人员发出指令进行人工调节。对于阀门的调节也是同样道理,由阀门内设定的限流值判断是否进行调节。
五、多气源燃气网运营调度优化
多气源供气的发展情况
我国国内常规天然气的产量难以满足未来天然气增长的需求。因此,就需要通过多种气源的途径来弥补天然气需求的缺口。多气源供气可以保障供气可靠性、稳定性,同时扩展气源采购范围,降低购气成本。我国目前开发的气源种类除了常规天然气外,还包括煤层气、页岩气、煤制天然气、进口LNG 以及进口管道气。
多气源优化调度的数学模型
多气源调度优化的目的是当有多个气源同时向城市燃气网供气时,在气源条件一定的情况下,一般是已知气源点供气压力、管网供气压力和管网零点的允许最低压力,根据城市燃气网门站的输气压力,各用户的用气要求、用气量分布,合理配置各气源点的供气量,实现多气源输气的投资和运行费用最小化。
结语
智能城市燃气网研究是一个涉及多方面的课题,在我国燃气事业迅猛发展的形势下,传统的城市燃气运行管理已经渐渐不能满足需求,发展智能化的城市燃气网是形势所趋;科学技术的不断进步也保证了城市智能燃气网实现的可行性。智能化的运营调度可以使燃气供应更加可靠、稳定,为用户提供更加便捷的服务,使企业更好的掌握生产节奏, 获得最大的经济效益。
参考文献
【关键词】城市;燃气规划;常见问题;研究
伴随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高,人们的环保意识正在不断的提高。我国对能源利用提出了更高的要求。燃气作为一种有效降低能源利用的资源,在城市中被广泛使用。燃气资源自身具有高利用率、低废弃物的优点,被列为城市规划中的重要内容。在城市的燃气规划中,良好的规划对于实现城市的可持续发展、走科学发展道路、防止出现重复建设、合理优化配置资源、集中建设优势以及实现城市经济的健康发展具有至关重要的作用。
一、城市燃气规划的概念分析
所谓城市燃气规划,指的是为了实现某个阶段中城市的经济和社会目标,通过确定城市的发展性质、规模和发展方向,通过合理利用燃气资源,协调城市各个地区对燃气的使用,对燃气的划分进行的综合部署、安排工作。
二、城市燃气规划的常见问题分析
城市燃气规划在建设过程中,存在着一些问题,例如由于规划不够科学、合理,进而造成燃气规划出现重复建设、破坏建设的情况,进而导致出现一系列的安全事故;另外还有资源分配不够合理、不能进行回收投资等问题。在城市燃气规划中主要存在三个方面的问题,分别是科学调研、安全第一以及良好的经济效益等方面,以下针对这三个方面的问题进行详细的分析:
1.科学调研
所谓科学调研,指的是能够进行可行性研究。针对城市燃气规划来说,进行可行性研究,是通过对燃气工程预期制定的项目中的各个方面进行提前调查、研究,并作出全面系统的论证,旨在能够为规划建设项目提供科学、准确的依据,确保所建造的工程项目在技术上具有可行性、经济上具有合理性的特点,并且与其它建设能够进行配合,进而发挥出良好的效果。进行可行性研究,要运用认真细致的研究方式,所研究的结果要能够准确反映出客观实际情况,这样有利于避免由于考虑不周造成工程项目出现重大变革的现象,进而有力的确保工程的安全可靠,达到预期的经济效果。在城市燃气规划的过程中,进行可行性研究主要从以下几个方面进行:
(1)对市场销售情况进行调查研究
城市燃气市场的调查,主要是以用气量为主的。确定燃气的用气量是进行燃气规划、设计的基础条件,燃气规划要综合考虑远期、近期、远景的用气量。由于用气量是由用气人数和用气定额决定的,因此要对这两个主要的决定因素进行预测。另外,还要针对用气人数产生的气化率和用气额度,对燃气居民用户的生活水平、工业用户的设备水平进行预测确定。
(2)对气源、燃气建设工艺路线进行调查研究
针对一个城市燃气工程进行研究,需要对其所采用的气源、工艺路线进行研究,其对于保障技术的先进性、合理控制成本具有十分重要的作用。另外,在考虑是否采用新技术时,要对已经熟练掌握的技术、引进新技术的方式、购买技术专利是否在预算范围内以及引用新技术是否有必要等各个方面进行全面考虑。
(3)对城市燃气的安全系数进行调查研究
燃气作为一种新型能源资源,具有非常明显的优势,但是也具有一定的缺陷。对城市燃气的安全系数进行研究,着重于对运输、气源、使用、相关的配套设施以及事故的处理措施等方面进行调查研究,防患于未然,将事故风险消灭于萌芽之中。
(4)对城市燃气工程的建设条件进行调查
建设燃气工程,要对建设的条件进行全面考虑。例如对气源的可靠性、工程建设原料的来源、建设的水文地质、交通条件、气象条件、工程地质条件以及生活设施等方面进行比较和分析。
(5)对燃气工程建设的劳动力来源、花费成本、培训人员、制定项目计划等方面进行调研。
(6)对建设燃气工程发挥的经济效益进行调查
对建设燃气工程发挥的经济效益进行调查,主要是针对燃气工程建设项目进行的全面综合评价分析,主要从投资回收期、内部收益率、不确定性因素、净现值等方面进行的分析评价。
2.安全第一
燃气以其自身具有的优越性,得到了人们的欢迎、认可,有非常广阔的发展前景和显著的经济效益。但是燃气自身也具有一定的缺陷,燃气自身具有易爆、有毒的特点,带来了一系列的安全问题,十分有必要引起人们的重视。城市燃气规划的调查和研究过程中,安全问题是贯穿其中的重要组成部分。如果一旦发生燃气泄露,那么容易造成火灾、中毒或者爆炸等事故,进而给人们的生命和财产带来影响。因此,在城市燃气的规划中,安全问题要从以下几个方面进行管理:
(1)对燃气工程规划进行科学的设计
进行燃气工程规划的过程中,在气源、储存、运输以及市场投放方面的设计,要依据国家的相关安全标准,遵循安全规范,并通过建立健全完善的监督体系,加强对燃气工程规划设计的管理。
(2)保证燃气工程规划的质量
燃气规划要进行科学的设计、严格施工流程、施工标准,进而建立质量高的燃气工程。燃气工程质量低,必定导致供气管道出现事故,进而对人们的生命、财产和安全带来严重的威胁。因此,通过对燃气工程项目实施工程监理制和项目法人责任制,对燃气工程的勘探、设计、施工管理以及竣工验收阶段,构建一套健全完善的管理体系,进而有力的提高燃气工程规划的质量。
(3)确保燃气工程规划的安全稳定运行
确定安全稳定运行,要着重提高从业人员、用户的安全意识。一方面,加强对其进行安全知识、业务技能的培训工作;另一方面,加强城市燃气工程建设的宣传工作,让人们熟悉了解燃气的使用流程,并且在发生事故时,能够及时采取相应的解决对策,避免燃气事故带来损失。
3.良好的经济效益
经济效益作为进行各种经济活动的最终目的,在城市燃气中占据着十分重要的作用。城市燃气行业,只有获得了经济效益,才能保证燃气行业的生存和发展。燃气工程的效益是通过使用燃气的用户来获得的,尤其是工业用户。因此,在进行城市燃气规划的过程中,要结合当地工业目前的发展情况以及工业未来长期的发展目标,将其考虑在内,其规划内容主要包括了气源、运输、资本投放、工程建设以及维护成本等方面,要实现燃气工程的供气能力和工业用户的用气需求相协调。
三、结语
总而言之,通过对城市燃气规划中常见的问题进行分析和研究,燃气作为一种新型能源资源,在人们的生产生活中发挥着重要的作用。因此,在城市的燃气规划中,进行良好的城市规划,有利于实现城市的可持续发展、走科学发展道路、防止出现重复建设、合理优化配置资源、集中建设优势以及实现城市经济的健康发展。
参考文献:
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