智慧燃氣應用案例 | 華潤燃氣潤研管網仿真智慧輸配運行係統

本案例基於(yu) 國內(nei) 自主研發的管網仿真算法，實時在線計算，模擬出全輸配管網的動態數據，基於(yu) 運算大數據，開發出輸配運營功能模塊，助力燃氣企業(ye) 規劃建設、氣源采購、安全運營。

圖1 係統概況

係統可實現全管網實時監控，並具有異常預警、表具管理、氣體(ti) 溯源、管網建設、氣源調度、管網切斷模擬等功能。

係統可提升管網整體(ti) 安全管理水平，節約投資建設及氣源采購成本，輔助供銷差治理，契合國家生命線工程建設，具有良好的社會(hui) 效益和經濟效益。

圖2 輸配係統實時狀態

打破國外軟件壟斷，引領行業(ye) 發展

國內(nei) 燃氣行業(ye) 管網仿真軟件（含離線軟件），多為(wei) 國外軟件或基於(yu) 國外引擎開發，存在價(jia) 格昂貴、計算速度慢、專(zhuan) 業(ye) 性強，指導性差，數據安全難保障等問題。

本案例打破國外軟件壟斷，具有完全知識產(chan) 權，實現仿真係統的國產(chan) 化應用，行業(ye) 內(nei) 具有重大突破性。

本案例實現了燃氣管網數字化、實時在線、異常事件預警、未來工況數字化模擬，實現管網安全、高效運營，引領行業(ye) 高質量發展。

主要突破有：

①采用改進的“Godunov格式”，全麵適應空間拓撲結構的管網模型，靈活性高，可在計算運行中任意改變管網拓撲結構而不會(hui) 出現計算異常；

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“並行計算”內(nei) 核，可實現大規模線程（1萬(wan) 以上）同時計算；

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

係統精度：壓力精度達0.001Pa，流量精度達0.001m³/h；計算速度：10000節點數<0.01s；規模上已做到1千萬(wan) 以上節點數，技術水平國內(nei) 領先。

定製化功能模塊，助力燃氣公司安全高效運營

係統通過燃氣管網輸配係統實時數據進行仿真計算，可滿足管網規劃建設、多氣源優(you) 化調度、異常報警、氣體(ti) 溯源、熱值/虛擬計量追蹤計算等業(ye) 務管理需求。

係統針對燃氣公司實際需求，開發專(zhuan) 屬功能模塊，打通該係統與(yu) 實際運維管理人員聯動，為(wei) 企業(ye) 解決(jue) 輸配瓶頸、提高管網泄漏安全保障、管網老舊改造、氣源優(you) 化管理、拓展大用戶等業(ye) 務提供科學支撐。大大提高城燃企業(ye) 的智慧化程度，大幅降低燃氣企業(ye) 經營成本，提升管理水平，助力高質量發展。

圖3 管網建設功能模塊

應用效果良好，行業(ye) 普適高

本案例於(yu) 2023年6月13日在長興(xing) 華潤燃氣成功上線，應用效果顯著。技術成熟度高，目前已進行產(chan) 品化推廣。本案例結合國內(nei) 城燃企業(ye) 實際運行需求定製化開發功能，同時支持個(ge) 性化需求，適用於(yu) 整個(ge) 燃氣行業(ye) ，受眾(zhong) 廣，包容度強。可為(wei) 領導層提供決(jue) 策依據，可為(wei) 生產(chan) 運營提供運行支撐，契合城市生命線工程建設。

全網打通，鍛造智慧燃氣的核心大腦

本案例可支持城燃企業(ye) 本地部署，也可支持集團化雲(yun) 部署。充分利用物聯網及大數據，打通與(yu) 城燃GIS係統，實現複雜管網快速建模，輸配係統及時更新；通過人工智能算法實時計算出全管網的運行狀態，實現對全管網運營監控管理。

係統集成各數據係統，打通全管網，鍛造智慧燃氣的核心大腦。在高速尋優(you) 運算的支持下，係統具備日益增強的思考和學習(xi) 的能力。助力行業(ye) 高質量發展，技術水平行業(ye) 領先。

1  應用場景

設計研究中心聯合長興(xing) 華潤燃氣開展係統的試點示範項目建設，係統模型包含整個(ge) 長興(xing) 華潤高中壓管網近七百公裏，場站近十個(ge) ，調壓箱櫃一千多個(ge) ，於(yu) 2023年6月13日正式上線，綜合仿真精度達95%以上，能夠為(wei) 長興(xing) 華潤公司日常運行決(jue) 策提供科學的支撐，取得了較好的示範效果。

長興(xing) 華潤公司至係統上線運行以來，將係統不斷應用於(yu) 實際生產(chan) 運營中，開展了大量的應用工作。在管網規劃建設方麵節約建設成本約5%，多氣源調度方麵節約氣源采購成本預計節約5%，同時輔助供銷差管理，預計提升0.5%左右；同時提高了管網運行安全管理，取得了良好的經濟效益及社會(hui) 效益。

圖4 建設方案模擬

繼長興(xing) 示範項目後，本係統已完成對某大型城燃企業(ye) 3400多公裏高中壓管網的仿真模擬計算，計算時長約3分鍾。在城市燃氣高中壓管網仿真係統的應用中，該規模及體(ti) 量的仿真計算能力，國內(nei) 尚屬首次。

2  應用導向

本方案可為(wei) 城燃企業(ye) 提供管網實時監控助力運維管理，提供各種工況仿真模擬，提供決(jue) 策支撐。根據實際應用情況，將逐步實現仿真係統與(yu) 實際業(ye) 務的融合，形成仿真係統跨部門、跨職能協同的應用模式，實現企業(ye) 間運維數據共享，多部門協同管理，實現智慧化運維管理。

1  實施情況

本案例通過長興(xing) 華潤近9個(ge) 月的使用情況，進一步升級係統核心算法，增加仿真模擬模塊，提升係統預警能力，實現係統與(yu) 實際業(ye) 務的深度融合，達到國內(nei) 領先的、具有完全知識產(chan) 權的管網仿真智能輸配運行係統。實現了從(cong) 技術轉化到產(chan) 品化的落地，係統的應用將助力燃氣企業(ye) 提升管理水平及管網整體(ti) 安全水平，並助力燃氣企業(ye) 管網數據完整性及統一性的提升，具有良好的社會(hui) 效益及經濟效益。

2  應用成效

“華潤燃氣潤研管網仿真智慧輸配運行係統”的應用，主要成效有：

（1）安全提升

係統計算出全管網的實時狀態，可實現對管網低壓、超速以及管網壓力的流失等報警，保障管網安全運行。同時，對各種事故工況下，可實現對閥門切斷方案的整體(ti) 把控。

（2）管理提升

係統計算出管網的事實狀態，有利於(yu) 及時了解管網的狀態，提升運營管理水平。同時，係統可實現對各種實際運行工況進行模擬分析，提供科學的決(jue) 策支持。

（3）數據治理

在開展係統建設的過程，需要對城燃企業(ye) 原有的GIS、SCADA及CIS係統的數據進行統一的治理，使數據的完整性和統一性達到較高的水平，確保數據的準確性，同時有利於(yu) 進一步發掘數據的價(jia) 值。

（4）節約建設成本

係統可實現對各類規劃建設進行仿真模擬分析，優(you) 化管道選型，避免重複投資，節約建設成本。

（5）節約氣源成本

係統多氣源調度模塊，可實現對各個(ge) 氣源之間的優(you) 化調度，在保障供氣穩定的情況下，優(you) 化起源采購方案，節約氣源采購成本。

（6）供銷差治理

係統表具管理功能模塊，可對輸配係統表具進行檢測，及時發現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，基於(yu) 仿真計算開發老化管道管理、燃氣泄漏預警的高階算法，助力國家老舊管網改造及生命線工程建設。