管網仿真與智慧燃氣NetworkSimulationandIntelligentCity

Gas目錄數字經濟下的管網仿真智慧燃氣中的應用場景管網仿真應用案例傳統架構01天然氣管網在線仿真系統管道生產系統SCADA

系統能耗分析系統優化平臺系統ERP系統地理信息GIS系統主光纜通信備用衛星通信管道完整性管理生產日報表生產參數報表作業計劃重要設備狀態日指定批復日指定變更計量交割憑證管理銷售計劃發布日指定計劃各系統重要計算結果寫入生產報表數字經濟下的智慧管網01大數據智能硬件區塊鏈智能燃氣GIS系統萬物互聯物聯網智能銷售消費預測應急管理數字孿生體管網仿真智能運營智能巡檢智能巡線燃氣管網4G網絡云平臺云計算設備管理完整性管理數據中心5G網絡工業互聯網智慧管網數字經濟下的智慧管網架構01天然氣管網智能調控工業互聯網系統消費預測管網優化熱值交易、區塊鏈地理信息系統GIS物聯網IoT3G、4G、5G網絡管道完整性管理氣源追蹤、熱值追蹤平衡管理管容交易應急管理管網規劃管網調峰氣源管理泄漏檢測數據共享天氣氣象系統Carlos一體化供應鏈管理環境感知數據開發應用大數據產生與管理仿真系統平臺生產數據實時采集 重要參數回寫實時、預測的全管網壓力、流量、溫度、管存、輸差、進銷平衡氣源組分等仿真計算結果共享銷售計劃導入，作業計劃、運行調整計劃、應急管理方案作為條件預測邊界條件導入，計算完成后返回計算結果服務器端多個模型并行運行，實現云計算，在PC、手機APP查看計算結果Carlos—人工智能運輸管理01設備模型圖形化建模、節點處為儲存元素（管道、儲罐）和調節元素（閥門、壓縮機）庫存管理包括體積流量、產品種類和位置計劃編制與優化管道庫存船期計劃量的供應和運輸，導入和管理。模擬調度場景，對資源可用量進行管理物流模擬流路管理批次管理設備管理（壓縮機、泵等）LNG運輸交易時的庫存調整、計算LNG移動的時間消費預測01PSIforecast消費預測是PSI根據在線仿真計算結果和歷史數據，結合輸送計劃變化情況和影響用氣消費的其他因素，對未來用氣情況進行預測分析、并對供氣方案進行優化的專業化模塊。預測的影響因素合同情況溫度區域天氣預測日歷習俗根據不同國家和地區的習俗，配置日歷，計算不同日期消費者的用氣量變化配置日歷定義不同的天然氣日等級，計算節假日對消費者的影響天然氣日等級定義溫度區域，計算用戶所在區域平均溫度對消費者用氣量的影響溫度區域回歸分析外插法時間序列負載特征長期適應趨勢修正法用到的數學方法目錄數字經濟下的管網仿真智慧燃氣中的應用場景管網仿真應用案例GIS數據地圖數據管徑管長材質坐標……輸配系統運行工況場站的壓力、溫度、流量等；管網關鍵節點壓力、溫度、流量等；客戶端的壓力、溫度、流量等設備、設施的運行狀態等客戶方數據客戶用氣計劃增量與減量信息可中斷信息……其他數據天氣變化信息上游管網輸配調整信息城市發展規劃城市大型活動等消費預測模型用戶分類與管理年度負荷預測季節性用氣預測月、周、日用氣負荷預測離線仿真模型新建管網選型已建管網瓶頸工況報警參數的測算管容匹配核算在線仿真模型實時計算管網管存量實時計算高壓、中壓管網管容管網內燃氣流向清管作業模擬與清管器追蹤不同氣源、組分、熱值的跟蹤數據感知仿真模型功能應用管網規劃新建場站、管網規劃方案管網設備選型方案已建管網及設施優化方案……智 1.輸配系統運行全過程實時監控能

溫度、壓力、流量、流速調

設備啟/停狀態管容、管存、輸差變化實時監控度

庫存變化、庫容提取實時監控2.管網平衡與調峰管容交易分析與匹配方案報警條件設置方案儲配設施調取方案可中斷用戶停/限方案智慧燃氣中的應用場景022.1

實時仿真計算精度（高于設計院驗收標準）溫度不大于

6%流量、壓力不大于

3%熱值不大于

3%數據源數據更新周期：不高于在線仿真系統數據采集周期（3~5分鐘）數據精度：壓力±0.075%溫度±0.1℃流量±1%在線仿真模型通過已監控用戶流量和壓力計算全管網所有管道、節點的瞬時流量、壓力、管存等參數，實現管網工況數字化重建。壓力，壓力、流量、溫度、管存、進銷平衡、輸差、可用管容、管存、管輸效率、管輸流量、流速等實時監控氣體參數閥門、調節閥、壓縮機、空冷器等重要設備的工作狀態實時監控設備狀態氣源比例、組分、熱值、清管器位置等持續計算并跟蹤：如小時不均衡系數、日不均衡系數等用于預測和調峰擬合用戶用氣規律如通訊狀態報警、參數超限值如壓力、流量、溫度超限值報警、設備超限報警如管輸效率、泄漏檢測、調節閥流量等超過限值實時監控報警實時對比在線仿真計算結果與采集值的偏差，如果偏差過大，則提示報警信息實時監控仿真精度共享至手機APP2.2

預測仿真自動預測條件預測定期自動啟動，預測管網未來24小時內瞬態變化可發現：用氣高峰期末端運行壓力過低進氣量不足導致管網不平衡管網內任意管道瞬時流量變化，分析是否存在可用管容和管容不足管網內進銷平衡瞬態變化管網內任意管道管存、管輸效率、管輸流量、流速、組分、熱值、氣源比例等參數的瞬態變化手動啟動，預測設定條件下管網未來的瞬態變化可用于：進氣計劃是否滿足管網內所有用戶用氣及調峰需求，分析是否存在可用管容和管容不足制定進銷計劃調整方案，以滿足上下游需求優化進銷計劃，錯峰供氣以提高管道利用效率和經濟效益應急狀態下制定可中斷用戶停/限方案持續監控未來變化，發現潛在風險實現運行調整可控和方案優化最新管網狀態作為起點自動代入按照用氣規律變化的未來計劃用氣量2.3

智能化管網管理平臺在線仿真系統穩定性連續性精度高兼容性接口友好，可與多種外部應用實現功能交互和數據共享管網數字化平臺（實時）在線仿真系統計算并展示實時運行參數根據需要在其他應用進行數據展示和再開發生產計劃管理平臺利用管網仿真制定和優化生產方案根據作業進展進行仿真，及時調整作業方案進銷計劃管理平臺利用管網仿真，對進銷計劃可行性進行驗證結合管網內用戶調峰需求，合理調配進銷計劃管網優化平臺結合管網內管道運行效率，擴建管容瓶頸管道，增加低效率管道利用率結合管網內用戶分布和氣體流向，優化管網運行應急管理平臺管網內實時運行參數超限值提示報警信息，幫助發現運行風險自動預測未來24小時工況，提前發現壓力超低、進氣不足等運行風險，及時進行調整運行風險出現后，制定應急方案并驗證方案可行性；2.4

追蹤功能追蹤功能:在線仿真系統可以計算當前時刻的管網內任意節點的氣源進氣流量、氣源組分、熱值、清管器位置并進行標記Q,GQs,

TQQ,GQs,

Tp,Q,GQs,

TQp,GQs,

TQ,GQs,

Tp,GQs,

Tp,GQs,

Tpp,Q,GQs,

TQ,GQs,

TQQ,GQs,

Tp,Q,GQs,

TQp,GQs,

Tp,Q,GQs,

TQ,GQs,

Tp,GQs,

Tp,GQs,

Tp一個計算周期（3分鐘）后追蹤功能:計算下一時刻的管網內任意節點的氣源進氣流量、氣源進氣比例、氣源組分、熱值、清管器位置并更新追蹤功能:在線仿真系統具備氣源追蹤、熱值追蹤、組分追蹤、清管器追蹤功能，可以幫助管網運行方更加全面、準確地了解管網情況，更加精確地進行運行調整、熱值計量、清管作業等氣源比例用氣點熱值目錄數字經濟下的管網仿真智慧燃氣管網仿真應用場景管網仿真應用案例3.1

案例一StructuralDataforThyssengasGmbHnaturalgastransmission

networkPressurerating

[bar]Numberofexit

points(31.12.2019)Lengthofgaspipelinesystem[km]

(31.12.2019)Total1,0824,179High

pressureDP>=

70841,40970>DP>=

40861,03340>DP>=

2511841325>DP>=

167401,03916>DP>

141285Medium

pressure1>=DP>

0,11101)Low

pressure0,1>=

DP202)案例一是一家獨立運營的公司，所轄管網長達4,200公里，有1100多個出氣點，每年能傳輸100億立方米的天然氣3.1

案