[发明专利]在天然气管道网络中增加容量因子的控制系统

说明书

一种用于控制气体输送的系统和方法，包括具有至少一个天然气生产厂的天然气管道网络，至少一个客户的气体回收设施，多个管道段和多个控制元件，一个或多个控制器和一个或多个处理器。使用线性化压降模型来确定向客户的气体接收设施提供增加的气体流率的液压可行性。客户对天然气的潜在需求是使用潜在需求模型估算的。基于水力可行性和潜在需求，接收来自客户的新的气体流量请求率。网络流量的解决方案是基于新的气体流量请求率计算的。网络流量的解决方案与由控制器用于控制一个或多个控制元素的控制元素设定点相关联。

技术领域

天然气管道网络的控制本发明涉及用于天然气的生产，输送和分配的天然气管道网络的控制。

发明概述

本发明涉及用于控制气体输送的系统和方法。该系统包括天然气管道网络，其中包括至少一个天然气生产厂，至少一个客户的气体回收设施，多个管道段。该系统还包括多个控制元件，一个或多个控制器以及一个或多个处理器。使用线性化压降模型来确定向客户的气体接收设施提供增加的气体流率的液压可行性。客户对天然气的潜在需求是使用潜在需求模型估算的。基于水力可行性和潜在需求，接收来自客户的新的气体流量请求率。网络流量的解决方案是基于新的气体流量请求率计算的。网络流量的解决方案与控制元素设定点相关联。至少一个控制器接收描述控制元件设定点的数据，并基于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。

在一些实施例中，多个管道段中的每一个内的气体流动与方向相关联，该方向与正号或负号相关联。所述一个或多个处理器中的一个或多个处理器还被配置为通过以下操作来开发所述线性化压降模型：基于所述客户接收的假设，限定所述多个管道段中的至少一些的最小符号流速和最大符号流速所述气体的流量大于所述客户当前接收到的所述气体的流量；以及针对所述多个管道段中的至少一些管道段中的最小符号流速与最大符号流速之间的流量，线性化非线性压降关系。

在一些实施例中，多个管道段中的每一个内的气体流动与方向相关联。方向与正号或负号相关联。处理器还可以被配置为通过以下操作来计算多个管道段中的至少一些管道段的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来平分天然气管道网络的数学模型创建一个左子网和右子网；通过从左子网络中的每个天然气生产厂的最低生产率之和中减去左子网络中的每个气体接收设施的需求率之和来计算左子网络中的最小不足量；通过从右子网络中的每个气体接收设施的需求费用总和中减去右子网络中的每个天然气生产厂的最高生产率之和来计算右子网络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网络中的最小不足量的最大值和右子网络中的最小未满足需求；通过从左子网络中的每个天然气生产厂的最高生产率的总和中减去左子网络中的每个气体接收设施的需求率的总和来计算左子网络中的最大过度供应量；通过从右子网络中的每个气体接收设施的需求率的总和中减去右子网络中的每个天然气生产厂的最低生产率的总和来计算右子网络中的最大未满足需求；以及将至少一个管道段的最大符号流速计算为左子网络中最大过度供应量的最小值和右子网络中最大未满足需求。

在一些实施例中，潜在需求模型包括机器学习模型，例如分类树或支持向量机。

在一些实施方案中，气体包含氢气，并且气体接收设施中的至少一个包含石油炼油厂。

背景技术

天然气管道网络具有巨大的经济重要性。截至2016年9月，全球共有天然气管道270多万公里，氢气管道4500多公里。2015年在美国，管道网交付的天然气占全国一次能源消费总量的29％。

附图概述

当结合示例性实施例的附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及下面对本发明实施例的详细描述。然而，应该理解的是，本发明不限于所示的精确布置和手段。

在附图中：

图1A示出了示例性的天然气管道网络。

图1B示出了根据本发明示例性实施例的示例性处理单元。