[发明专利]达到满意的压力限制的天然气管道网络中的控制系统

权利要求书

1.一种控制天然气管道网络中气体流量的系统，包括：

天然气管道网络，包括至少一个天然气生产厂、客户的至少一个气体接收设施、多个管道段、多个网络节点和多个控制元件，

其中所述多个管道段中的每一个内的气体流量与方向相关联，该方向与正号或负号相关联；

一个或多个控制器；和

一个或多个处理器，被配置为：

计算每个管道段的最小符号流速和最大符号流速，所述最小符号流速构成每个管道段中的流量下限且所述最大符号流速构成每个管道段中的流量上限；

在流量下限和流量上限内线性化非线性压降关系，从而为每个管道段建立线性压降模型；

使用所述线性压降模型来计算网络流量的解决方案，包括所述多个管道段中的每一个的流速以满足需求约束和所述多个网络节点中的每一个的压力以满足压力约束，其中压力约束的下限包括最小输送压力，并且压力约束的上限包括管道的最大工作压力，网络流量的解决方案与控制元件设定点相关联；

所述控制器中的至少一个接收描述控制元件设定点的数据；以及使用描述控制元件设定点的数据来控制多个控制元件中的至少一些。

2.权利要求1所述的系统，其中所述处理器还被配置为通过以下来计算最小符号流速和最大符号流速：

使用多个管道段中的至少一个平分表示天然气管道网络的无向图，以创建左子图和右子图；

通过从左子图中的每个天然气生产厂的最小生产率之和中减去左子图中的每个气体接收设施的需求率之和来计算左子图中的最小不足量；

通过从右子图中的每个气体接收设施的需求率总和中减去右子图中的每个天然气生产厂的最大生产率的总和来计算右子图中的最小未满足需求；

将至少一个管道段的最小符号流速计算为左子图中最小不足量和右子图中最小未满足需求中的最大值；

通过从左子图中的每个天然气生产厂的最大生产率的总和中减去左子图中的每个气体接收设施的需求率的总和来计算左子图中的最大过度供应量；

通过从右子图中的每个气体接收设施的需求率的总和中减去右子图中的每个天然气生产厂的最小生产率的总和来计算右子图中的最大未满足需求；和

将至少一个管道段的最大符号流速计算为左子图中最大过度供应量和右子图中最大未满足需求中的最小值。

3.权利要求1所述的系统，其中多个网络节点中的每一个的压力预测中的误差都是有界的，并且边界用于确保使用线性化压降模型产生的网络流量的解决方案在使用非线性压降模型时满足压力约束。

4.权利要求3所述的系统，其中多个网络节点中的每一个的压力预测中的误差被计算为与参考节点相关联的绝对误差的上限加上网络节点与参考节点之间的最短路径距离，并且网络节点与参考节点之间的距离是在网络节点和参考节点之间的路径中的边缘上的最大平方压降预测误差的总和。

5.权利要求1所述的系统，其中管道段之一的线性压降模型是该段的最小和最大流量范围内的非线性压降关系的最小二乘拟合。

6.权利要求3所述的系统，其中如果允许流量范围不包括零流量条件，则使用斜率截距模型，并且如果允许流量范围包括零流量条件，则使用仅斜率模型。

7.权利要求1所述的系统，其中线性程序被用来创建所述网络流量的解决方案。

8.权利要求1所述的系统，其中所述控制元件包括蒸汽甲烷重整装置。

9.权利要求1所述的系统，其中所述控制元件包括空气分离单元。

10.权利要求1所述的系统，其中所述控制元件包括压缩系统。

11.权利要求1所述的系统，其中所述控制元件包括阀门。