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智慧燃氣應(yīng)用案例 | 華潤燃氣潤研管網(wǎng)仿真智慧輸配運行系統(tǒng)

字體: 放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2024-07-22  來源:中燃協(xié)智氣委  瀏覽次數(shù):192
 2024“引領(lǐng)燃氣高質(zhì)量發(fā)展·智慧燃氣優(yōu)秀應(yīng)用案例”已在第十屆中國智慧燃氣發(fā)展論壇上隆重展示。其中,《華潤燃氣潤研管網(wǎng)仿真智慧輸配運行系統(tǒng)》成功入選十大優(yōu)秀案例。以下為案例全文:

 

 

 

華潤燃氣潤研管網(wǎng)仿真智慧輸配運行系統(tǒng)



 

案例概況


1  承建單位簡介
華潤燃氣(鄭州)市政設(shè)計研究院有限公司隸屬華潤燃氣設(shè)計研究中心。華潤燃氣設(shè)計研究中心由鄭州、南京、成都三家設(shè)計院組建而成,在城市燃氣、分布式能源、氫能、熱力工程等領(lǐng)域具有專業(yè)的設(shè)計及技術(shù)服務(wù)能力。近年來,致力于智慧燃氣、綜合能源領(lǐng)域研究,研發(fā)了華潤燃氣潤研管網(wǎng)仿真智慧輸配運行系統(tǒng),燃氣場站數(shù)字孿生系統(tǒng)等,助力城市燃氣高質(zhì)量發(fā)展。
2  參與單位簡介
長興華潤燃氣有限公司位于浙江省長興縣金陵北路134號,主營生產(chǎn)和銷售管道燃氣、燃氣工程的設(shè)計、施工,燃氣設(shè)備、器具的銷售和維修。目前建有GIS、SCADA及客服、易巡檢等信息化管理系統(tǒng),近年在智慧燃氣發(fā)展方面不斷探索,2023年上線華潤燃氣潤研管網(wǎng)仿真智慧輸配運行系統(tǒng),另以龍之夢樂園為試點,落地實施低功耗遠程控制及燃氣管網(wǎng)泄漏智能預(yù)測項目,不斷提升公司智慧化水平。
3  案例背景
當前城市燃氣企業(yè)主要運營管理系統(tǒng)有GIS、SCADA及CIS等系統(tǒng),主要為信息采集及管理類的系統(tǒng)。隨著城市燃氣的快速發(fā)展,對精益化運營,智慧化管理提出了更高的要求。管網(wǎng)仿真系統(tǒng)將以上信息管理系統(tǒng)采集的靜態(tài)的數(shù)據(jù),通過計算得到全管網(wǎng)的運行數(shù)據(jù),實現(xiàn)對全管網(wǎng)的運行監(jiān)控及各種工況的預(yù)測,是智慧燃氣的核心大腦。目前,國內(nèi)仿真系統(tǒng)應(yīng)用多為國外的軟件,技術(shù)門檻高、安全性難以保障,因此,研發(fā)了這款技術(shù)上安全可控,應(yīng)用上包容性、適應(yīng)性強的仿真系統(tǒng),助力我們城燃企業(yè)智慧化建設(shè)。
4  案例內(nèi)容

本案例基于國內(nèi)自主研發(fā)的管網(wǎng)仿真算法,實時在線計算,模擬出全輸配管網(wǎng)的動態(tài)數(shù)據(jù),基于運算大數(shù)據(jù),開發(fā)出輸配運營功能模塊,助力燃氣企業(yè)規(guī)劃建設(shè)、氣源采購、安全運營。


圖1 系統(tǒng)概

系統(tǒng)可實現(xiàn)全管網(wǎng)實時監(jiān)控,并具有異常預(yù)警、表具管理、氣體溯源、管網(wǎng)建設(shè)、氣源調(diào)度、管網(wǎng)切斷模擬等功能。

系統(tǒng)可提升管網(wǎng)整體安全管理水平,節(jié)約投資建設(shè)及氣源采購成本,輔助供銷差治理,契合國家生命線工程建設(shè),具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。


圖2 輸配系統(tǒng)實時狀
態(tài)

技術(shù)特點


1  行業(yè)引領(lǐng)性

打破國外軟件壟斷,引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展

國內(nèi)燃氣行業(yè)管網(wǎng)仿真軟件(含離線軟件),多為國外軟件或基于國外引擎開發(fā),存在價格昂貴、計算速度慢、專業(yè)性強,指導(dǎo)性差,數(shù)據(jù)安全難保障等問題。

本案例打破國外軟件壟斷,具有完全知識產(chǎn)權(quán),實現(xiàn)仿真系統(tǒng)的國產(chǎn)化應(yīng)用,行業(yè)內(nèi)具有重大突破性。

本案例實現(xiàn)了燃氣管網(wǎng)數(shù)字化、實時在線、異常事件預(yù)警、未來工況數(shù)字化模擬,實現(xiàn)管網(wǎng)安全、高效運營,引領(lǐng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

2  技術(shù)先進性
多項技術(shù)突破,技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先

主要突破有:

①采用改進的“Godunov格式”,全面適應(yīng)空間拓撲結(jié)構(gòu)的管網(wǎng)模型,靈活性高,可在計算運行中任意改變管網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)而不會出現(xiàn)計算異常;

②采用“高階K-T算法”可大幅提高計算精度和速度,減少計算資源消耗;

③采用完全“并行計算”內(nèi)核,可實現(xiàn)大規(guī)模線程(1萬以上)同時計算;

④采用“組合式”高智能算法,具有深度自學(xué)習能力,高速尋優(yōu)和深層挖掘能力隨使用時間增加而不斷增強,自適應(yīng)性高。

系統(tǒng)精度:壓力精度達0.001Pa,流量精度達0.001m³/h;計算速度:10000節(jié)點數(shù)<0.01s;規(guī)模上已做到1千萬以上節(jié)點數(shù),技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。

3  應(yīng)用創(chuàng)新性

定制化功能模塊,助力燃氣公司安全高效運營

系統(tǒng)通過燃氣管網(wǎng)輸配系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)進行仿真計算,可滿足管網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、多氣源優(yōu)化調(diào)度、異常報警、氣體溯源、熱值/虛擬計量追蹤計算等業(yè)務(wù)管理需求。

系統(tǒng)針對燃氣公司實際需求,開發(fā)專屬功能模塊,打通該系統(tǒng)與實際運維管理人員聯(lián)動,為企業(yè)解決輸配瓶頸、提高管網(wǎng)泄漏安全保障、管網(wǎng)老舊改造、氣源優(yōu)化管理、拓展大用戶等業(yè)務(wù)提供科學(xué)支撐。大大提高城燃企業(yè)的智慧化程度,大幅降低燃氣企業(yè)經(jīng)營成本,提升管理水平,助力高質(zhì)量發(fā)展。


管網(wǎng)建設(shè)功能模塊

4  行業(yè)普適性

應(yīng)用效果良好,行業(yè)普適高

本案例于2023年6月13日在長興華潤燃氣成功上線,應(yīng)用效果顯著。技術(shù)成熟度高,目前已進行產(chǎn)品化推廣。本案例結(jié)合國內(nèi)城燃企業(yè)實際運行需求定制化開發(fā)功能,同時支持個性化需求,適用于整個燃氣行業(yè),受眾廣,包容度強??蔀轭I(lǐng)導(dǎo)層提供決策依據(jù),可為生產(chǎn)運營提供運行支撐,契合城市生命線工程建設(shè)。

5  智慧智能化

全網(wǎng)打通,鍛造智慧燃氣的核心大腦

本案例可支持城燃企業(yè)本地部署,也可支持集團化云部署。充分利用物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù),打通與城燃GIS系統(tǒng),實現(xiàn)復(fù)雜管網(wǎng)快速建模,輸配系統(tǒng)及時更新;通過人工智能算法實時計算出全管網(wǎng)的運行狀態(tài),實現(xiàn)對全管網(wǎng)運營監(jiān)控管理。

系統(tǒng)集成各數(shù)據(jù)系統(tǒng),打通全管網(wǎng),鍛造智慧燃氣的核心大腦。在高速尋優(yōu)運算的支持下,系統(tǒng)具備日益增強的思考和學(xué)習的能力。助力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,技術(shù)水平行業(yè)領(lǐng)先。

典型經(jīng)驗

1  應(yīng)用場景

設(shè)計研究中心聯(lián)合長興華潤燃氣開展系統(tǒng)的試點示范項目建設(shè),系統(tǒng)模型包含整個長興華潤高中壓管網(wǎng)近七百公里,場站近十個,調(diào)壓箱柜一千多個,于2023年6月13日正式上線,綜合仿真精度達95%以上,能夠為長興華潤公司日常運行決策提供科學(xué)的支撐,取得了較好的示范效果。

長興華潤公司至系統(tǒng)上線運行以來,將系統(tǒng)不斷應(yīng)用于實際生產(chǎn)運營中,開展了大量的應(yīng)用工作。在管網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方面節(jié)約建設(shè)成本約5%,多氣源調(diào)度方面節(jié)約氣源采購成本預(yù)計節(jié)約5%,同時輔助供銷差管理,預(yù)計提升0.5%左右;同時提高了管網(wǎng)運行安全管理,取得了良好的經(jīng)濟效益及社會效益。


圖4 建設(shè)方案模擬

繼長興示范項目后,本系統(tǒng)已完成對某大型城燃企業(yè)3400多公里高中壓管網(wǎng)的仿真模擬計算,計算時長約3分鐘。在城市燃氣高中壓管網(wǎng)仿真系統(tǒng)的應(yīng)用中,該規(guī)模及體量的仿真計算能力,國內(nèi)尚屬首次。

2  應(yīng)用導(dǎo)向

本方案可為城燃企業(yè)提供管網(wǎng)實時監(jiān)控助力運維管理,提供各種工況仿真模擬,提供決策支撐。根據(jù)實際應(yīng)用情況,將逐步實現(xiàn)仿真系統(tǒng)與實際業(yè)務(wù)的融合,形成仿真系統(tǒng)跨部門、跨職能協(xié)同的應(yīng)用模式,實現(xiàn)企業(yè)間運維數(shù)據(jù)共享,多部門協(xié)同管理,實現(xiàn)智慧化運維管理。

實施情況及成效


1  實施情況

本案例通過長興華潤近9個月的使用情況,進一步升級系統(tǒng)核心算法,增加仿真模擬模塊,提升系統(tǒng)預(yù)警能力,實現(xiàn)系統(tǒng)與實際業(yè)務(wù)的深度融合,達到國內(nèi)領(lǐng)先的、具有完全知識產(chǎn)權(quán)的管網(wǎng)仿真智能輸配運行系統(tǒng)。實現(xiàn)了從技術(shù)轉(zhuǎn)化到產(chǎn)品化的落地,系統(tǒng)的應(yīng)用將助力燃氣企業(yè)提升管理水平及管網(wǎng)整體安全水平,并助力燃氣企業(yè)管網(wǎng)數(shù)據(jù)完整性及統(tǒng)一性的提升,具有良好的社會效益及經(jīng)濟效益。

2  應(yīng)用成效

“華潤燃氣潤研管網(wǎng)仿真智慧輸配運行系統(tǒng)”的應(yīng)用,主要成效有:

(1)安全提升

系統(tǒng)計算出全管網(wǎng)的實時狀態(tài),可實現(xiàn)對管網(wǎng)低壓、超速以及管網(wǎng)壓力的流失等報警,保障管網(wǎng)安全運行。同時,對各種事故工況下,可實現(xiàn)對閥門切斷方案的整體把控。

(2)管理提升

系統(tǒng)計算出管網(wǎng)的事實狀態(tài),有利于及時了解管網(wǎng)的狀態(tài),提升運營管理水平。同時,系統(tǒng)可實現(xiàn)對各種實際運行工況進行模擬分析,提供科學(xué)的決策支持。

(3)數(shù)據(jù)治理

在開展系統(tǒng)建設(shè)的過程,需要對城燃企業(yè)原有的GIS、SCADA及CIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的治理,使數(shù)據(jù)的完整性和統(tǒng)一性達到較高的水平,確保數(shù)據(jù)的準確性,同時有利于進一步發(fā)掘數(shù)據(jù)的價值。

(4)節(jié)約建設(shè)成本

系統(tǒng)可實現(xiàn)對各類規(guī)劃建設(shè)進行仿真模擬分析,優(yōu)化管道選型,避免重復(fù)投資,節(jié)約建設(shè)成本。

(5)節(jié)約氣源成本

系統(tǒng)多氣源調(diào)度模塊,可實現(xiàn)對各個氣源之間的優(yōu)化調(diào)度,在保障供氣穩(wěn)定的情況下,優(yōu)化起源采購方案,節(jié)約氣源采購成本。

(6)供銷差治理

系統(tǒng)表具管理功能模塊,可對輸配系統(tǒng)表具進行檢測,及時發(fā)現(xiàn)表具存在的問題及時排查,尤其是對計量偏差較大或壓力變化大的用戶進行及時排查,輔助輸差管理。

同時,基于仿真計算開發(fā)老化管道管理、燃氣泄漏預(yù)警的高階算法,助力國家老舊管網(wǎng)改造及生命線工程建設(shè)。

 
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