【NGIB】陈双庆、刘天晴等:环-星状天然气田管网通用布局优化设计方法

文摘   2024-11-26 09:30   四川  



研究背景


开展天然气田集输管网的布局优化设计可以得到最佳布局方案,降低建设投资、提高运行效率。目前,鲜有关于气田环-星状集输管网布局优化方法的报道,且优化方案质量受决策偏好影响,围绕特定决策偏好的布局优化方法通用性较弱,不能满足气田智能化决策的需求。为此,来自东北石油大学的研究团队针对气田环-星状集输管网通用布局优化问题进行了研究。


研究思路、方法


论文综合天然气田集输管网布局优化设计中常用的长度偏好、建设费用偏好和可靠度偏好,建立目标函数。考虑结构约束、站场处理量约束、集输半径约束、管道规格约束等实际决策限制,形成了环-星状天然气田集输管网通用布局优化模型。针对粒子群算法求解优化模型易陷入局部最优的不足,提出了激素调节算子、邻域勘察算子和变异算子,构建了基于激素调节的粒子群算法(HRPSO)。分析了算法的收敛性,数值计算对比分析了算法的求解性能。应用所提优化方法进行示例计算,验证了方法的有效性。


研究结果


1. 在气田集输管网布局优化模型的构建中,从模型通用性的角度出发,在目标函数中涵盖长度偏好、建设费用偏好和可靠度偏好,进行统一表征。在约束条件的建立中考虑限制气田集输管网布局方案的结构约束、站场处理量约束、集输半径约束、管道规格约束等实际决策限制。所建立的优化模型可适用于长度偏好、建设费用偏好和可靠度偏好下的环-星状集输管网布局优化设计。



图1 环-星状天然气集输管网拓扑结构示意图

2.为改善粒子群算法求解优化模型易陷入局部最优的不足,基于激素调节的自然规律,提出了激素调节算子、邻域勘察算子和变异算子,构建了基于激素调节的粒子群算法(HRPSO)。理论分析证明了HRPSO算法的收敛性,与同类算法的对比数值试验明确了算法的主控参数范围,验证了算法的局部挖掘和全局搜索能力。


图2 基准函数测试对比图


图3 不同主控参数值下的运行结果图




作者简介


陈双庆,东北石油大学副教授、博士研究生导师,主要从事油气田地面工程系统优化及智能化研究。出版专著3部,发表论文40余篇,授权专利及软件著作权20余项,主持国家自然科学基金、中国博士后科学基金特别资助等科研项目10余项。


江蕊希

排版:张  敏

审核:罗  强  黄   东

《NGIB》


Natural Gas Industry B 创刊于2014年,是天然气工业杂志社与KeAi公司合作出版的一本开放获取型国际期刊,在爱思唯尔旗下的ScienceDirect平台上双月出版。创刊至今,Natural Gas Industry B 始终秉承“报道天然气领域前沿学术研究,展示工程技术发展趋势,以理论研究成果推动工程技术进步”的办刊宗旨,服务全球天然气产业,并积极推动能源行业碳减排和低碳转型的发展。近年来,期刊逐渐获得了国际学术界的广泛认可,论文下载量超20万次/年,读者来自于全球85个国家和地区,论文被71个国家和地区的1310个机构引用。2024年6月Web of Science影响因子4.2,在ENERGY & FUELS学科类的Q2区。2023年12月入选《2023年中国科学院文献情报中心期刊分区表》。根据谷歌最新学术指标排行榜显示,期刊位居全球石油、天然气工程类学术期刊第10名。


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天然气工业
创刊于1981年,是由中国石油西南油气田公司、川庆钻探工程有限公司联合主办的学术期刊。关注地质勘探、开发工程、钻井工程、集输加工、安全环保、经济管理等多个领域。Ei检索、CSCD核心、中文核心、中国科技核心、入选中国科技期刊卓越行动计划。
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