我國城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃的現(xiàn)狀與特點

張婷(大慶油田有限責任公司天然氣分公司規(guī)劃設計研究所規(guī)劃室， 黑龍江 大慶 163000)

我國城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃的現(xiàn)狀與特點

張婷(大慶油田有限責任公司天然氣分公司規(guī)劃設計研究所規(guī)劃室， 黑龍江 大慶 163000)

天然氣是人們生產、生活中的一種常用能源，在推動經濟發(fā)展、保障社會穩(wěn)定等方面具有非常重要的作用。隨著市場經濟的迅速發(fā)展，人們的生活水平與生活質量不斷提高，這樣的背景下，對天然氣資源的需求量不斷增加、應用范圍不斷擴大，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)已經成為了城市現(xiàn)代化發(fā)展的一個重要標志，因此，必須加強對城市天然氣管網(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)劃的特點進行了分析與研究，以供參考。

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

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，也越來越受到人們的關注與重視。城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃通常情況下會涉及到諸多方面，同時其本身也具有一定的復雜性，不僅要對現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)的供求關系進行實時分析，還要對天然氣管網(wǎng)結構進行最優(yōu)化選擇，在不影響質量的前提下實現(xiàn)天然氣管網(wǎng)鋪設成本的最小化。與此同時，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)階段來說，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、長距離天然氣輸送管道三種類型；根據(jù)鋪設方法的不同，可以將城市天然氣管網(wǎng)分為高空燃氣管道、地下燃氣管道兩種類型[1]；根據(jù)輸氣壓力進行劃分，城市天然氣管道主要可以分為四種類型：第一種是高壓燃氣管道，這種管道的壓力范圍在1.6兆帕至4兆帕之間；第二種是次高壓燃氣管道，這種管道的壓力范圍在0.4兆帕至1.6兆帕之間；第三種是中壓力燃氣管道，這種管道的壓力范圍在0.01兆帕至0.4兆帕之間；第四種是低壓燃氣管道，這種管道的壓力范圍在0.01兆帕以下。

從根本上來說，城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃現(xiàn)狀主要取決于城市的實際發(fā)展狀況，必須嚴格遵循城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃原則的要求來實際進行布線。基于這樣的原因，城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃開始之前，應綜合調查、全面認識規(guī)劃區(qū)域的道路狀況以及發(fā)展現(xiàn)狀，確保準備充分、勘察無誤之后，方可進行布線。除此之外，實際進行城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃的時候，也要進行前瞻性的考慮，對于城市的經濟發(fā)展、人口規(guī)模變化等情況應具有一定的預見性，并綜合考慮上述因素，來計算天然氣管網(wǎng)線路[2]。與此同時，也要充分考慮街道路面的實際情況，盡量減少跨越河流、鐵路、公路等工程，以實現(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等研究學者首次成功應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)劃中的有效應用，可以同時確定壓氣站中壓縮機的實際操作情況、壓氣站的數(shù)目以及對2個壓氣站間的管徑、管段長進行優(yōu)化等方面的內容，從而有利于城市天然氣管網(wǎng)鋪設費用、城市天然氣管網(wǎng)運行費用的降低。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)動態(tài)規(guī)劃法 動態(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，其主要通過對城市天然氣管網(wǎng)中各節(jié)點的壓力進行優(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、城市天然氣管網(wǎng)運行的費用。在利用動態(tài)規(guī)劃法的時候，應提前確定各管段的管徑、長度以及壓氣站的位置、數(shù)目[3]。動態(tài)規(guī)劃法不適合對多網(wǎng)絡元件的城市天然氣管網(wǎng)進行處理，究其原因在于，使用動態(tài)規(guī)劃法進行求解的時候，假設一維狀態(tài)為x個，那么y維狀態(tài)就有xy個，這對于y稍大的現(xiàn)象，在實際情況中并不現(xiàn)實。

(3)約束導數(shù)法 約束導數(shù)法也是較為常見的一種城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃方法，國外眾多研究學者經過長時間的研究，結果發(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)化設計問題。例如，利用約束導數(shù)法，F(xiàn)lanigan等人對天然氣管網(wǎng)中壓縮機功率、管道直徑進行了優(yōu)化，同時，在進行優(yōu)化的過程中，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，也將設計變量分成了狀態(tài)變量、決策變量兩個類型。從數(shù)學角度上來看，約束導數(shù)法是一種典型的數(shù)學規(guī)劃方法，但卻僅適用于設計問題的局部優(yōu)化。

3 結語

綜上所述，天然氣能源在我國各行各業(yè)中均有著十分廣泛的應用，并為推動城市經濟的發(fā)展、保障城市居民的生活穩(wěn)定做出了非常重要的貢獻，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)建設一直以來都是社會各界普遍關注的問題。本文中，筆者主要對城市天然氣管網(wǎng)的規(guī)劃現(xiàn)狀進行了分析，并探討了城市天然氣管網(wǎng)規(guī)劃的方法，望可以對促進我國城市天然氣管網(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[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)建設特點探討[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].管道技術與設備,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裝置和天然氣管道的規(guī)劃設計工作。