输气管道运行优化算法适性研究.pdf

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1、第33卷第1期计算机仿真2016年1月文章编号：1006—9348(2016)01—0369—04输气管道运行优化算法适性研究张俊，李博，柳建军，康阳(中油管道科技研究中心，河北廊坊065000)摘要：研究天然气管道运行优化问题。天然气在管道中流动时，压缩机消耗大约3％～5％的管输气体来提供流动所需能量，会产生巨额的能耗费用及排放大量二氧化碳气体。从经济性及节能减排角度，为对输气管道运行方案进行优化。提出以全线总能耗为目标函数．在考虑管道、压缩机等约束条件的基础上建立优化模型。为混合整数非线性规划问题，决策变量庞大，且目标函数和约束条

2、件均是非线性非凸的，采用传统数学规划方法很难计算出真正意义上的最优解。可分别选择动态规划法和遗传算法求解。并通过实际算例进行分析，从计算速度和结果最优性两方面讨论了两种算法在输气管道运行优化中的适应性．为今后输气管道运行优化问题提供指导作用。关键词：输气管道；运行优化；动态规划法；遗传算法中图分类号：TE319文献标识码：BAdaptabilityofAlgorithmsinNaturalGasPipelineOperationOptimizationProblemZHANGJun，LIBo，LIUJian-jun，KANGYang(

3、PetrochinaPipelineR&DCenter，LangfangHebei065000，China)ABSTRACT：Theissueofnaturalgaspipelineoperationoptimizationwasresearched．Whennaturalgasflowsinthepipeline．thecompressorsneedtoconsume3—5％ofthenaturalgastoprovidekineticenergyforflowing，thiscostshugeenergyexpenseanddri

4、vesoffalotofcarbondioxide．Fromtheaspectsofbotheconomyandenergysaving，theoptimizationproblemofgaspipelineoperationschemeisofgreatsignificance．Thispaperbuiltamathematicalmodelwhichtakestheoverallenergyconsumptionasobjectfunction，andalsoeonsiderestheconstraintofpipelineand

5、eom—pressor．Thismodeldescribesamixedintegernonlinearprogrammingproblem，anditisdifficulttofindtheoptimumsolutionsincetheamountofdecisionvariablesislargeandbothofobjectivefunctionandconstrainsarenon—linearandnon—convex．DynamicProgramming(DP)andGeneticAlgorithm(GA)arechose

6、ntosolvethisproblemrespec—tively．Bytheanalysisofresultobtained，wedemonstratedtheadaptabilityofthosetwoalgorithmsfromtwoaspectsofcomputingspeedandresultoptimality，thishasacertainguidingsignificanceonfuturegaspipelineoperationoptimi—zationproblem．KEYWORDS：Naturalgaspipeli

7、ne；Operationoptimization；Dynamicprogramming；Geneticalgorithm1引言天然气作为目前最清洁的高效矿物能源之一，已成为21世纪世界能源结构优化的重要发展目标。管道输送是陆上天然气长距离运输的主要形式，在国民经济发展中发挥着越来越多的作用。目前，我国已经形成横跨东西、纵贯南北的天然气管网，管输能耗费用巨大。保持天然气管道安全、高效、经济的运行迫在眉睫。基金项目：中国石油天然气股份有限公司科学研究与技术开发项目(2013B一3410)收稿日期：2015—01—20修回日期：2015—0

8、3—30天然气管道运行优化是指通过合理选择工艺运行方案来降低管道中压缩机的能耗费用。该问题规模庞大，目标函数及约束条件均是非凸且非线性的，所以求解时通常要做很多简化⋯．或者利用仿真软件对若干运行工况进行优选【2J，并不能