第44卷第2期
当 代 化 工 Vol.44，No.2 2015年2月 Contemporary Chemical Industry February，2015
收稿日期： 2014-07-30 作者简介： 张铄（1991-），男，辽宁盘锦人，辽宁石油化工大学油气储运工程在读硕士，研究方向：管线优化运行。E-mail：86233803@https://www.doczj.com/doc/5c9928624.html,。
天然气输气管道优化的最优化方法研究
张 铄1，吴 明1，牛 冉1，张志勇2
（1. 辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001； 2. 辽河油田油建一公司，辽宁 盘锦 124010）
摘 要：简要的阐述了最优化方法及天然气输气管道优化运行，介绍了优化数学模型如何建立并列出了相关约束条件。通过总结不同学者对最优化方法在输气管道优化中的应用，对最优化方法未来的发展方向发表了看法。
关 键 词：最优化方法；输气管道；数学模型；工艺参数
中图分类号：TE 832 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）02-0408-02
Research on Optimization Methods for Optimal
Operation of Natural Gas Pipelines
ZHANG Shuo 1，WU Ming 1，NIU Ran 1，ZHANG Zhi-yong 2
（1. College of Petroleum and Natural Gas Engineering, Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China ；
2. Liaohe Oil Field No.1 Construction & Engineering Company, Liaoning Panjin 124010, China ）
Abstract : The optimization method for optimal operation of natural gas pipelines was introduced, how to create the mathematical model and make a list of relevant confining conditions was described. By summarizing optimization methods for operation of the gas pipeline developed by different scholars, the development direction of these optimization methods in future was discussed.
Key words : Optimization methods; Gas pipeline; Mathematical model; Technological parameter
运用数学方法对各种系统的优化途径和方案进行研究， 进而为决策人员提供相对科学的决策依据，这种方法就叫做最优化方法，也叫做运筹学方法。20世纪40年代以前，计算最优化问题的方法主要是微分法和变分法，但是它比较简单，无法处理复杂的离散问题。第二次世界大战爆发后，由于军事需要，产生了如线性规划、非线性规划、动态规划和整数规划等新方法。20世纪60年代以后，由于近代科技的飞速发展，最优化方法得到了广泛的应用。
天然气是一种高效、优质的清洁能源，它在管道内输送时，会发生管道摩擦损失、沿途控制元件损失、转弯损失、管道分体处内耗损失、温度变化损失和气体泄漏损失等。为了提高天然气的利用效率，降低输送成本，所以需要对天然气输气管道优化运行，优化运行就是使管道在能耗最小的情况下，
安全可靠地完成天然气的输送和供应[1]
。
1 影响输气管道优化的因素及基本数
学模型的建立
1.1 理想化假设
由于实际问题比较复杂，不利于计算，我们通
常对气体的流动状态、各压气站间气体的平均压缩系数、压缩机站之间是否有分气点、各压缩机站的出站压力、环境的温度、气体的压缩过程等进行理想化假设。
1.2 数学模型的建立
在输气管线设计时，为了使经济效益最大化，必须对输气管道的管径、壁厚、压气站数等工艺参数进行优化设计。围绕降低能耗和节约成本的问题，已有许多学者根据不同的观点、角度建立了输气管
道的设计模型[2~13]
。
数学模型建立时，通常采用输气管道在其寿命期内的总费用作为其目标函数，总费用通常包括管道建设费、压气站建设费和运行管理费。由于管道建设费和压气站建设费为一次性投资，而运行管理费通常以年为单位结算，所以引入“折算费用”的概念，将建设费用与运行管理费按相同的年利率折
算到设备寿命末年时的费用[2]
。
Z s =Z 1s +Z 2s +Z 3s （1）
式中： Z s —s 年时的总费用；
Z 1s —s 年时的管道建设费； Z 2s —s 年时的压气站建设费； Z 3s —s 年时的运行管理费。