天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供了一種天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法及裝置，其中，該方法包括：根據(jù)天然氣管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將天然氣管網(wǎng)劃分成多個(gè)區(qū)域；對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立表示該區(qū)域中管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的第一控制方程，第一控制方程的未知數(shù)是該區(qū)域中管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)，第一控制方程的已知參數(shù)包括該區(qū)域中的管道結(jié)構(gòu)參數(shù)、元件操作參數(shù)和天然氣物性參數(shù)；對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立表示該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程；對(duì)第一控制方程和第二控制方程進(jìn)行求解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)和每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)。本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了只需對(duì)方程數(shù)目較少的代數(shù)方程組進(jìn)行求解，從而實(shí)現(xiàn)了天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)計(jì)算的高效快速，且簡(jiǎn)單易行。
【專利說(shuō)明】天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣運(yùn)輸【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣作為一種清潔、高效的化石能源，天然氣的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到重視?！笆晃濉逼陂g，我國(guó)天然氣產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)截止2010年底，天然氣管道總長(zhǎng)度達(dá)到4萬(wàn)公里，天然氣使用量達(dá)到1070億立方米/年，并且預(yù)計(jì)到“十二五”末天然氣利用規(guī)模將達(dá)到2600億立方米/年。為了保障天然氣順利調(diào)度，我國(guó)已經(jīng)建了眾多大口徑、高壓力、長(zhǎng)管線、大流量的現(xiàn)代化天然氣管道，如西氣東輸一二線、川氣東送線管道、陜京線等，將大干線連成管網(wǎng)是我國(guó)天然氣工業(yè)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。
[0003]天然氣管網(wǎng)(天然氣管網(wǎng)是用于輸送天然氣的管道相互連接而形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))仿真是保障管道安全運(yùn)行不可或缺的技術(shù)，天然氣管網(wǎng)的計(jì)算機(jī)仿真主要是通過(guò)數(shù)值解法求解控制方程(控制方程是描述天然氣在管道內(nèi)部運(yùn)行的偏微分方程，包括連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程)以得到管道內(nèi)部的管流狀態(tài)參數(shù)，例如，管道的壓力、溫度、流量等參數(shù)。在天然氣管網(wǎng)的計(jì)算機(jī)仿真過(guò)程中，由于控制方程為偏微分方程，無(wú)法或極難直接求出解析解，此時(shí)工程上常常采用數(shù)值解法來(lái)求解，具體的求解過(guò)程可分為以下5個(gè)步驟:
[0004]1、建立整個(gè)管網(wǎng)的控制方程后，計(jì)算區(qū)域的離散:首先，將計(jì)算區(qū)域劃分很多小段，即將每個(gè)管道劃分成很多個(gè)小段，其中，壓縮機(jī)和閥門(mén)等短小的元件可作為一個(gè)小段。
[0005]2、控制方程的離散:在每一個(gè)小段上，將控制方程通過(guò)一定的離散格式離散成可以直接求解的代數(shù)方程。
[0006]3、補(bǔ)充邊界條件:對(duì)管網(wǎng)的外部邊界節(jié)點(diǎn)可以寫(xiě)代數(shù)方程。
[0007]4、計(jì)算機(jī)求解:聯(lián)立上述所得到的代數(shù)方程，采用計(jì)算機(jī)求解，得到數(shù)值解(用很多個(gè)離散的數(shù)來(lái)代替連續(xù)變化的解)。
[0008]5、結(jié)果展示:由所得到結(jié)果畫(huà)出曲線圖來(lái)描述和分析管道內(nèi)部的管流狀態(tài)參數(shù)。
[0009]在上述步驟4中，計(jì)算機(jī)求解過(guò)程即計(jì)算機(jī)求解離散后的代數(shù)方程組的過(guò)程，控制方程離散后，要以矩陣的形式將代數(shù)方程寫(xiě)入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)該矩陣進(jìn)行處理完成代數(shù)方程組的求解工作，由于天然氣管網(wǎng)的復(fù)雜性(管網(wǎng)中元件眾多，管線很長(zhǎng)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)千奇百怪)，且將整個(gè)管網(wǎng)作為一個(gè)整體來(lái)處理，導(dǎo)致代數(shù)方程數(shù)目龐大。因此，在對(duì)整個(gè)管網(wǎng)的矩陣進(jìn)行處理時(shí)，計(jì)算機(jī)的耗時(shí)與代數(shù)方程數(shù)目的平方呈線性關(guān)系(例如，A與B成線性關(guān)系，則若A增大(減小)，B會(huì)成比例的增大(減小))，需電腦內(nèi)存很大，此時(shí)計(jì)算速度緩慢，當(dāng)管網(wǎng)規(guī)模和復(fù)雜度增加時(shí)，計(jì)算耗時(shí)迅速增加。
[0010]在計(jì)算機(jī)求解過(guò)程中，雖然常采用稀疏矩陣存儲(chǔ)方式進(jìn)行加速，但稀疏矩陣法實(shí)施過(guò)程非常復(fù)雜，且影響加速效果的不可控因素很多，某些極端的情況下，也未必能有很好的效果。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法及裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中天然氣管網(wǎng)仿真速度緩慢的技術(shù)問(wèn)題。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法，該方法包括:根據(jù)天然氣管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將所述天然氣管網(wǎng)劃分成多個(gè)區(qū)域；對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立表示該區(qū)域中管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的第一控制方程，所述第一控制方程的未知數(shù)是該區(qū)域中管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)，所述第一控制方程的已知參數(shù)包括該區(qū)域中的管道結(jié)構(gòu)參數(shù)、元件操作參數(shù)和天然氣物性參數(shù)；對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立表示該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程，所述第二控制方程的未知數(shù)是該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)，該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)是該區(qū)域與所述天然氣管網(wǎng)中其他區(qū)域連接的連接點(diǎn)；對(duì)所述第一控制方程和第所述二控制方程進(jìn)行求解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)和每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)。
[0013]在對(duì)每個(gè)區(qū)域的第一控制方程進(jìn)行求解之前，還包括:對(duì)每個(gè)區(qū)域的第一控制方程進(jìn)行線性化處理；將每個(gè)區(qū)域的計(jì)算區(qū)域離散成多個(gè)段，并將每個(gè)區(qū)域線性化處理后的第一控制方程在所述段上離散成代數(shù)方程組，每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組的系數(shù)矩陣為具有預(yù)設(shè)規(guī)則的矩陣。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述第一控制方程和所述第二控制方程進(jìn)行求解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)和每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)，包括:對(duì)每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組進(jìn)行求解，得到每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組的基礎(chǔ)解系和通解；對(duì)每個(gè)區(qū)域，分析該區(qū)域的基礎(chǔ)解系，得到該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)與該區(qū)域的基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系，其中，該區(qū)域的基礎(chǔ)變量是該區(qū)域的基礎(chǔ)解系表示該區(qū)域的通解時(shí)所乘的系數(shù)所代表的變量；聯(lián)立所有區(qū)域的第二控制方程和所有區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)與基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系，求得所有區(qū)域的基礎(chǔ)變量的值，并將每個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)變量的值，確定為該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值解；根據(jù)每個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)變量的數(shù)值解、基礎(chǔ)解系和通解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值解。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)包括:管道壓力、管道流量、管道溫度、天然氣管道內(nèi)流速和天然氣管道內(nèi)密度；每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)包括:管道壓力、管道流量、管道溫度、天然氣管道內(nèi)流速和天然氣管道內(nèi)密度。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定裝置，該裝置包括:劃分模塊，用于根據(jù)天然氣管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將所述天然氣管網(wǎng)劃分成多個(gè)區(qū)域；第一方程建立模塊，用于對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立表示該區(qū)域中管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的第一控制方程，所述第一控制方程的未知數(shù)是該區(qū)域中管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)，所述第一控制方程的已知參數(shù)包括該區(qū)域中的管道結(jié)構(gòu)參數(shù)、元件操作參數(shù)和天然氣物性參數(shù)；第二方程建立模塊，用于對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立表示該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程，所述第二控制方程的未知數(shù)是該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)，該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)是該區(qū)域與所述天然氣管網(wǎng)中其他區(qū)域連接的連接點(diǎn)；求解模塊，用于對(duì)所述第一控制方程和所述第二控制方程進(jìn)行求解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)和每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，還包括:線性處理模塊，用于在對(duì)每個(gè)區(qū)域的第一控制方程進(jìn)行求解之前，對(duì)每個(gè)區(qū)域的第一控制方程進(jìn)行線性化處理；離散模塊，用于將每個(gè)區(qū)域的計(jì)算區(qū)域離散成多個(gè)段，并將每個(gè)區(qū)域線性化處理后的第一控制方程在所述段上離散成代數(shù)方程組，每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組的系數(shù)矩陣為具有預(yù)設(shè)規(guī)則的矩陣。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，所述求解模塊，包括:第一單元，用于對(duì)每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組進(jìn)行求解，得到每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組的基礎(chǔ)解系和通解；線性分析單元，用于對(duì)每個(gè)區(qū)域，分析該區(qū)域的基礎(chǔ)解系，得到該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)與該區(qū)域的基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系，其中，該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)是該區(qū)域與所述天然氣管網(wǎng)中其他區(qū)域連接的連接點(diǎn)，該區(qū)域的基礎(chǔ)變量是該區(qū)域的基礎(chǔ)解系表示該區(qū)域的通解時(shí)所乘的系數(shù)所代表的變量；第二單元，用于聯(lián)立所有區(qū)域的第二控制方程和所有區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)與基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系，求得所有區(qū)域的基礎(chǔ)變量的值，并將每個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)變量的值，確定為該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值解；第三單元，用于根據(jù)每個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)變量的數(shù)值解、基礎(chǔ)解系和通解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值解。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)包括:管道壓力、管道流量、管道溫度、天然氣管道內(nèi)流速和天然氣管道內(nèi)密度；每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)包括:管道壓力、管道流量、管道溫度、天然氣管道內(nèi)流速和天然氣管道內(nèi)密度。
[0020]在本發(fā)明實(shí)施例中，將根據(jù)天然氣管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將所述天然氣管網(wǎng)劃分成多個(gè)區(qū)域，對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立獨(dú)立的表示天然氣在該區(qū)域中管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的第一控制方程，并建立表示該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程，然后，對(duì)第一控制方程和第二控制方程進(jìn)行求解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)和每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)，得到天然氣管網(wǎng)完整的管流狀態(tài)參數(shù)。通過(guò)將天然氣管網(wǎng)劃分成多個(gè)區(qū)域，對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立該區(qū)域邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程和獨(dú)立的表示該區(qū)域中管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的第一控制方程，在求解過(guò)程中，只需聯(lián)立求解所有第二控制方程(未知量數(shù)目只為劃分的區(qū)域數(shù)目的4倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于任何一個(gè)區(qū)域的第一控制方程的未知數(shù))，各區(qū)域的第一控制方程可獨(dú)立求解，實(shí)現(xiàn)了在對(duì)第一控制方程和第二控制方程進(jìn)行求解的過(guò)程中，將控制方程離散成代數(shù)方程組后，只需對(duì)方程數(shù)目較少的代數(shù)方程組進(jìn)行求解，避免將整個(gè)天然氣管網(wǎng)作為一個(gè)整體、對(duì)方程數(shù)目龐大的代數(shù)方程組進(jìn)行求解計(jì)算的過(guò)程；同時(shí)每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組相互獨(dú)立，可以并行求解計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)了天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)計(jì)算的高效快速，且簡(jiǎn)單易行，進(jìn)而提高天然氣管網(wǎng)仿真的速度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中:
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法的流程圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0025]在本發(fā)明實(shí)施例中，提供了一種天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法，如圖1所示，該方法包括:[0026]步驟101:根據(jù)天然氣管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將所述天然氣管網(wǎng)劃分成多個(gè)區(qū)域；
[0027]步驟102:對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立表示該區(qū)域中管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的第一控制方程，所述第一控制方程的未知數(shù)是該區(qū)域中管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)，所述第一控制方程的已知參數(shù)包括該區(qū)域中的管道結(jié)構(gòu)參數(shù)、元件操作參數(shù)和天然氣物性參數(shù)；該第一控制方程表征該區(qū)域管道內(nèi)部各處管流狀態(tài)參數(shù)之間的相互關(guān)系。
[0028]步驟103:對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立表示該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程，所述第二控制方程的未知數(shù)是該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)，該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)是該區(qū)域與所述天然氣管網(wǎng)中其他區(qū)域連接的連接點(diǎn)；該第二控制方程表征該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)與其他區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)之間的相互關(guān)系。
[0029]步驟104:對(duì)所述第一控制方程和所述第二控制方程進(jìn)行求解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)和每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)。
[0030]由圖1所示的流程可知，在本發(fā)明實(shí)施例中，將根據(jù)天然氣管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將所述天然氣管網(wǎng)劃分成多個(gè)區(qū)域，對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立獨(dú)立的表示天然氣在該區(qū)域中管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的第一控制方程(例如，管道流動(dòng)方程，連續(xù)性方程，動(dòng)量方程和能量方程)，并建立表示該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程(例如，流量平衡方程:管網(wǎng)中連接點(diǎn)的總進(jìn)入質(zhì)量量與總流出質(zhì)量量相等；壓力相等方程:與管網(wǎng)中連接點(diǎn)的元件在該點(diǎn)處壓力都相等；能量平衡方程:管網(wǎng)中連接點(diǎn)的總進(jìn)入能量與總流出能量相等)，然后，對(duì)所有區(qū)域的第一控制方程和第二控制方程進(jìn)行求解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)和每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)，得到天然氣管網(wǎng)完整的管流狀態(tài)參數(shù)。通過(guò)將天然氣管網(wǎng)劃分成多個(gè)區(qū)域，對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立該區(qū)域邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程和獨(dú)立的表示天然氣在該區(qū)域中管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的第一控制方程，在求解過(guò)程中，只需聯(lián)立求解所有第二控制方程(未知量數(shù)目只為劃分的區(qū)域數(shù)目的4倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于任何一個(gè)區(qū)域的第一控制方程的未知數(shù))，各區(qū)域的第一控制方程可獨(dú)立求解，實(shí)現(xiàn)了在對(duì)所有區(qū)域的第一控制方程和第二控制方程進(jìn)行求解的過(guò)程中，將控制方程離散成代數(shù)方程組后，只需對(duì)方程數(shù)目較少的代數(shù)方程組進(jìn)行求解，避免將整個(gè)天然氣管網(wǎng)作為一個(gè)整體、對(duì)方程數(shù)目龐大的代數(shù)方程組進(jìn)行求解計(jì)算的過(guò)程；同時(shí)每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組相互獨(dú)立，可以并行求解計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)了天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)計(jì)算的高效快速，且簡(jiǎn)單易行，尤其對(duì)于大規(guī)模和復(fù)雜度高的天然氣管網(wǎng)，可以提高天然氣管網(wǎng)仿真的速度。
[0031 ] 具體實(shí)施時(shí),每個(gè)區(qū)域中包括的元件可以是壓縮機(jī)、閥門(mén)等元件,元件的操作參數(shù)則可以是功率、開(kāi)度等，管道結(jié)構(gòu)參數(shù)可以是管徑、管長(zhǎng)等參數(shù)，天然氣物性參數(shù)可以是天然氣密度、溫度等參數(shù)。
[0032]具體實(shí)施時(shí)，為了進(jìn)一步提高計(jì)算速度，在本實(shí)施例中，通過(guò)以下步驟將每個(gè)區(qū)域的第一控制方程離散成代數(shù)方程組，例如，在對(duì)每個(gè)區(qū)域的第一控制方程進(jìn)行求解之前，對(duì)每個(gè)區(qū)域的第一控制方程進(jìn)行線性化處理，對(duì)每個(gè)區(qū)域的計(jì)算區(qū)域進(jìn)行離散，將每個(gè)區(qū)域的計(jì)算區(qū)域離散成很多小段，例如，將管道劃分成很多小段，壓縮機(jī)和閥門(mén)等短小元件可以作為一個(gè)小段；將每個(gè)區(qū)域線性化處理后的第一控制方程在被離散的小段上離散成代數(shù)方程組，每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組的系數(shù)矩陣為具有預(yù)設(shè)規(guī)則的矩陣。即通過(guò)對(duì)每個(gè)區(qū)域的第一控制方程進(jìn)行線性化處理，使得每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組的系數(shù)矩陣為特殊形式的矩陣，例如，三對(duì)角形式的矩陣，從而可以采用高效快速的矩陣處理方法來(lái)求解代數(shù)方程組，避免了由于直接離散后的代數(shù)方程組的一些數(shù)學(xué)特性，該直接離散后的代數(shù)方程組的系數(shù)矩陣為雜亂、無(wú)法分塊、只有很少非零元素的矩陣，無(wú)法采用高效快速的矩陣處理方法，只能采用常規(guī)通用的矩陣處理方法，而導(dǎo)致計(jì)算速度慢的問(wèn)題。
[0033]具體實(shí)施時(shí)可以通過(guò)以下步驟來(lái)對(duì)所有區(qū)域的第一控制方程和第二控制方程進(jìn)行求解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)和每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)，例如，對(duì)每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組進(jìn)行求解，得到每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組的基礎(chǔ)解系(能夠線性組合出齊次線性方程組的任意一組解的向量)和通解(齊次線性方程組中最基礎(chǔ)的、不用乘系數(shù)的那組解)；由于求解所述第一控制方程所需要的條件是已知該區(qū)域中邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)值，第二控制方程的未知數(shù)是該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)，而求解所述第二控制方程所需要的條件是已知該區(qū)域中邊界節(jié)點(diǎn)處不同管流狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系，因此，為了求得第一控制方程的數(shù)值解，需要對(duì)每個(gè)區(qū)域，分析該區(qū)域的基礎(chǔ)解系，得到該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)與該區(qū)域的基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系，其中，該區(qū)域的基礎(chǔ)變量是該區(qū)域的基礎(chǔ)解系表示該區(qū)域的通解時(shí)所乘的系數(shù)所代表的變量(例如，所乘的系數(shù)所代表的變量可以是邊界節(jié)點(diǎn)的壓力值或流量值等)；再聯(lián)立所有區(qū)域的第二控制方程和所有區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)與基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系，可以一次性求得所有區(qū)域的基礎(chǔ)變量的值，并將每個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)變量的值，確定為該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值解；根據(jù)每個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)變量的數(shù)值解、基礎(chǔ)解系和通解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值解(用很多個(gè)離散的數(shù)來(lái)代替連續(xù)變化的解)。即先通過(guò)每個(gè)區(qū)域的第一控制方程的分解確定區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)與該區(qū)域的基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系，然后通過(guò)所有區(qū)域的第二控制方程聯(lián)立求解，一次性確定所有區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)，最后得到每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)，從而得到了整個(gè)天然氣管網(wǎng)完整的管流狀態(tài)參數(shù)。
[0034]具體實(shí)施過(guò)程中，可以通過(guò)圖形或數(shù)據(jù)的形式，將求得的天然氣在每個(gè)區(qū)域中管道內(nèi)運(yùn)行的管流狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值解和每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處天然氣運(yùn)行的管流狀態(tài)參數(shù)的值展示出來(lái)。
[0035]具體實(shí)施時(shí)，每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)包括:管道壓力、管道流量、管道溫度、天然氣管道內(nèi)流速和天然氣管道內(nèi)密度；每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)包括:管道壓力、管道流量、管道溫度、天然氣管道內(nèi)流速和天然氣管道內(nèi)密度。
[0036]以下結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述通過(guò)上述天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法進(jìn)行天然氣管網(wǎng)仿真的過(guò)程，該過(guò)程包括如下步驟:
[0037]步驟I 輸入天然氣管網(wǎng)信息”，該天然氣管網(wǎng)信息包括天然氣管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、各元件的參數(shù)及操作條件等。
[0038]步驟2 拆分成若干個(gè)求解單元(即區(qū)域)”，根據(jù)天然氣管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將天然氣管網(wǎng)信拆分成若干個(gè)求解單元，例如，求解單元1、……求解單元1、……求解單元M。
[0039]步驟3:分析和儲(chǔ)存從步驟2中拆分的求解單元i的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和元件參數(shù)等信息，建立求解單元i中表示天然氣在該求解單元i中管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的第一控制方程。
[0040]步驟4 第一控制方程的處理”，主要是對(duì)第一控制方程進(jìn)行線性化處理，求解單元的計(jì)算區(qū)域離散，然后將線性化的第一控制方程在被離散的小段上離散成代數(shù)方程組，即將控制方程轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)學(xué)方程。[0041]步驟5 第一控制方程的分解”，對(duì)“求解單元i”的代數(shù)方程組進(jìn)行求解，得到求解單元i的代數(shù)方程組的基礎(chǔ)解系和通解，其實(shí)也即是代數(shù)方程的系數(shù)矩陣分解的過(guò)程，是天然氣管網(wǎng)仿真的核心，也是計(jì)算機(jī)耗時(shí)的最主要過(guò)程。
[0042]步驟6:儲(chǔ)存步驟5中代數(shù)方程組求解后所得到的基礎(chǔ)解系和通解。
[0043]步驟7 求解單元i的邊界節(jié)點(diǎn)的管流狀態(tài)參數(shù)與基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系”，通過(guò)分析步驟6中求解單元i的基礎(chǔ)解系，得到求解單元i的邊界節(jié)點(diǎn)的管流狀態(tài)參數(shù)與求解單元i的基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系，并建立表示天然氣在該求解單元i的邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程，為一次性求解所有求解單元的邊界節(jié)點(diǎn)的管流狀態(tài)參數(shù)提供部分方程。
[0044]步驟8 基礎(chǔ)變量的求解”，根據(jù)步驟7中所得的所有求解單元的邊界節(jié)點(diǎn)的管流狀態(tài)參數(shù)與基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系、和所有求解單元的邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程，一次性求得所有求解單元的基礎(chǔ)變量的值，一次性求解所有求解單元的邊界節(jié)點(diǎn)的管流狀態(tài)參數(shù)，邊界節(jié)點(diǎn)即求解單元中管道與元件之間的連接點(diǎn)、管道與管道之間的連接點(diǎn)。
[0045]步驟9 求解單元i內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的求解”，由步驟8中所得到基礎(chǔ)變量，結(jié)合步驟6中求解單元i的基礎(chǔ)解系和通解，直接得到天然氣在求解單元i中管道內(nèi)運(yùn)行的管流狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值解，即求得求解單元i的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的管流狀態(tài)參數(shù)，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)即求解單元計(jì)算區(qū)域離散時(shí)所劃分的小段之間的連接點(diǎn)。
[0046]步驟10 整個(gè)天然氣管網(wǎng)求解完成，結(jié)果展示”，整個(gè)管網(wǎng)仿真工作完成，以圖形和數(shù)據(jù)的形式展示計(jì)算結(jié)果。
[0047]基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定裝置，如下面的實(shí)施例所述。由于天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定裝置解決問(wèn)題的原理與天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法相似，因此天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定裝置的實(shí)施可以參見(jiàn)天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法的實(shí)施，重復(fù)之處不再贅述。以下所使用的，術(shù)語(yǔ)“單元”或者“模塊”可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的軟件和/或硬件的組合。盡管以下實(shí)施例所描述的裝置較佳地以軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是硬件，或者軟件和硬件的組合的實(shí)現(xiàn)也是可能并被構(gòu)想的。
[0048]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定裝置的一種結(jié)構(gòu)框圖，如圖2所示，包括:劃分模塊201、第一方程建立模塊202、第二方程建立模塊203和求解模塊204，下面對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0049]劃分模塊201，用于根據(jù)天然氣管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將所述天然氣管網(wǎng)劃分成多個(gè)區(qū)域；
[0050]第一方程建立模塊202，與劃分模塊201連接，用于對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立表示該區(qū)域中管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的第一控制方程，所述的第一控制方程的未知數(shù)是該區(qū)域中管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)，所述第一控制方程的已知參數(shù)包括該區(qū)域中的管道結(jié)構(gòu)參數(shù)、元件操作參數(shù)、天然氣物性參數(shù)；
[0051]第二方程建立模塊203，與第一方程建立模塊202連接，用于對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立表示該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程，該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)是該區(qū)域與所述天然氣管網(wǎng)中其他區(qū)域連接的連接點(diǎn)；
[0052]求解模塊204，與第二方程建立模塊203連接，用于對(duì)所述第一控制方程和所述第二控制方程進(jìn)行求解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)和每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)。
[0053]在一個(gè)實(shí)施例中，還包括:線性處理模塊，用于在對(duì)每個(gè)區(qū)域的第一控制方程進(jìn)行求解之前，對(duì)每個(gè)區(qū)域的第一控制方程進(jìn)行線性化處理；離散模塊，與線性處理模塊連接，用于對(duì)每個(gè)區(qū)域的計(jì)算區(qū)域進(jìn)行離散，離散成多個(gè)段，并將每個(gè)區(qū)域線性化處理后的第一控制方程在被離散的段上離散成代數(shù)方程組，每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組的系數(shù)矩陣為具有預(yù)設(shè)規(guī)則的矩陣。
[0054]在一個(gè)實(shí)施例中，所述求解模塊204，包括:第一單元，用于對(duì)每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組進(jìn)行求解，得到每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組的基礎(chǔ)解系和通解；線性分析單元，與第一單元連接，用于對(duì)每個(gè)區(qū)域，分析該區(qū)域的基礎(chǔ)解系，得到該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)與該區(qū)域的基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系，其中，該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)是該區(qū)域與所述天然氣管網(wǎng)中其他區(qū)域連接的連接點(diǎn)，該區(qū)域的基礎(chǔ)變量是該區(qū)域的基礎(chǔ)解系表示該區(qū)域的通解時(shí)所乘的系數(shù)所代表的變量；第二單元，與線性分析單元連接，用于聯(lián)立所有區(qū)域的第二控制方程和所有區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)與基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系，一次性求得所有區(qū)域的基礎(chǔ)變量的值，并將每個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)變量的值，確定為該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值解；第三單元，與第二單元連接，用于根據(jù)每個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)變量的數(shù)值解、基礎(chǔ)解系和通解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值解。
[0055]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)包括:管道壓力和管道流量；或管道壓力、管道流量、管道溫度、天然氣管道內(nèi)流速和天然氣管道內(nèi)密度；每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)包括:管道壓力、管道流量、管道溫度、天然氣管道內(nèi)流速和天然氣管道內(nèi)密度。
[0056]在本發(fā)明實(shí)施例中，將根據(jù)天然氣管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將所述天然氣管網(wǎng)劃分成多個(gè)區(qū)域，對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立獨(dú)立的表示天然氣在該區(qū)域中管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的第一控制方程，并建立表示該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程，然后，對(duì)第一控制方程和第二控制方程進(jìn)行求解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)和每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)，得到天然氣管網(wǎng)完整的管流狀態(tài)參數(shù)。通過(guò)將天然氣管網(wǎng)劃分成多個(gè)區(qū)域，對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立該區(qū)域邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程和獨(dú)立的表示該區(qū)域中管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的第一控制方程，在求解過(guò)程中，只需聯(lián)立求解所有第二控制方程(未知量數(shù)目只為劃分的區(qū)域數(shù)目的4倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于任何一個(gè)區(qū)域的第一控制方程的未知數(shù))，各區(qū)域的第一控制方程可獨(dú)立求解，實(shí)現(xiàn)了在對(duì)第一控制方程和第二控制方程進(jìn)行求解的過(guò)程中，將控制方程離散成代數(shù)方程組后，只需對(duì)方程數(shù)目較少的代數(shù)方程組進(jìn)行求解，避免將整個(gè)天然氣管網(wǎng)作為一個(gè)整體、對(duì)方程數(shù)目龐大的代數(shù)方程組進(jìn)行求解計(jì)算的過(guò)程；同時(shí)每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組相互獨(dú)立，可以并行求解計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)了天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)計(jì)算的高效快速，且簡(jiǎn)單易行，進(jìn)而提高天然氣管網(wǎng)仿真的速度。
[0057]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明實(shí)施例的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明實(shí)施例不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。
[0058]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明實(shí)施例可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法，其特征在于，包括: 根據(jù)天然氣管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將所述天然氣管網(wǎng)劃分成多個(gè)區(qū)域； 對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立表示該區(qū)域中管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的第一控制方程，所述第一控制方程的未知數(shù)是該區(qū)域中管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)，所述第一控制方程的已知參數(shù)包括該區(qū)域中的管道結(jié)構(gòu)參數(shù)、元件操作參數(shù)、天然氣物性參數(shù)； 對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立表示該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程，所述第二控制方程的未知數(shù)是該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)，該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)是該區(qū)域與所述天然氣管網(wǎng)中其他區(qū)域連接的連接點(diǎn)； 對(duì)所述第一控制方程和所述第二控制方程進(jìn)行求解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)和每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法，其特征在于，在對(duì)每個(gè)區(qū)域的第一控制方程進(jìn)行求解之前，還包括: 對(duì)每個(gè)區(qū)域的第一控制方程進(jìn)行線性化處理； 將每個(gè)區(qū)域的計(jì)算區(qū)域離散成多個(gè)段，并將每個(gè)區(qū)域線性化處理后的第一控制方程在所述段上離散成代數(shù)方程組，每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組的系數(shù)矩陣為具有預(yù)設(shè)規(guī)則的矩陣。
3.如權(quán)利要求2所述天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法，其特征在于，對(duì)第一控制方程和第二控制方程進(jìn)行求解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)和每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)，包括: 對(duì)每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組進(jìn)行求解，得到每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組的基礎(chǔ)解系和通解；對(duì)每個(gè)區(qū)域，分析該區(qū)域的基礎(chǔ)解系，得到該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)與該區(qū)域的基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系，其中，該區(qū)域的基礎(chǔ)變量是該區(qū)域的基礎(chǔ)解系表示該區(qū)域的通解時(shí)所乘的系數(shù)所代表的變量； 聯(lián)立所有區(qū)域的第二控制方程和所有區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)與基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系，求得所有區(qū)域的基礎(chǔ)變量的值，并將每個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)變量的值，確定為該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值解； 根據(jù)每個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)變量的數(shù)值解、基礎(chǔ)解系和通解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值解。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定方法，其特征在于， 每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)包括: 管道壓力、管道流量、管道溫度、天然氣管道內(nèi)流速和天然氣管道內(nèi)密度； 每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)包括: 管道壓力、管道流量、管道溫度、天然氣管道內(nèi)流速和天然氣管道內(nèi)密度。
5.一種天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定裝置，其特征在于，包括: 劃分模塊，用于根據(jù)天然氣管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將所述天然氣管網(wǎng)劃分成多個(gè)區(qū)域； 第一方程建立模塊，用于對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立表示該區(qū)域中管道內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的第一控制方程，所述第一控制方程的未知數(shù)是該區(qū)域中管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)，所述第一控制方程的已知參數(shù)包括該區(qū)域中的管道結(jié)構(gòu)參數(shù)、元件操作參數(shù)和天然氣物性參數(shù)； 第二方程建立模塊，用于對(duì)每個(gè)區(qū)域，建立表示該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處運(yùn)行狀態(tài)的第二控制方程，所述第二控制方程的未知數(shù)是該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)，該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)是該區(qū)域與所述天然氣管網(wǎng)中其他區(qū)域連接的連接點(diǎn)； 求解模塊，用于對(duì)所述第一控制方程和所述第二控制方程進(jìn)行求解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)和每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定裝置，其特征在于，還包括: 線性處理模塊，用于在對(duì)每個(gè)區(qū)域的第一控制方程進(jìn)行求解之前，對(duì)每個(gè)區(qū)域的第一控制方程進(jìn)行線性化處理； 離散模塊，用于將每個(gè)區(qū)域的計(jì)算區(qū)域離散成多個(gè)段，并將每個(gè)區(qū)域線性化處理后的第一控制方程在所述段上離散成代數(shù)方程組，每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組的系數(shù)矩陣為具有預(yù)設(shè)規(guī)則的矩陣。
7.如權(quán)利要求6所述天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定裝置，其特征在于，所述求解模塊，包括: 第一單元，用于對(duì)每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組進(jìn)行求解，得到每個(gè)區(qū)域的代數(shù)方程組的基礎(chǔ)解系和通解； 線性分析單元，用于對(duì)每個(gè)區(qū)域，分析該區(qū)域的基礎(chǔ)解系，得到該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)與該區(qū)域的基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系，其中，該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)是該區(qū)域與所述天然氣管網(wǎng)中其他區(qū)域連接的連接點(diǎn)，該區(qū)域的基礎(chǔ)變量是該區(qū)域的基礎(chǔ)解系表示該區(qū)域的通解時(shí)所乘的系數(shù)所代表的變量； 第二單元，用于聯(lián)立所有區(qū)域的第二控制方程和所有區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)與基礎(chǔ)變量的線性關(guān)系，求得所有區(qū)域的基礎(chǔ)變量的值，并將每個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)變量的值，確定為該區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值解； 第三單元，用于根據(jù)每個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)變量的數(shù)值解、基礎(chǔ)解系和通解，確定每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值解。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述天然氣管網(wǎng)管流狀態(tài)參數(shù)確定裝置，其特征在于， 每個(gè)區(qū)域的管道內(nèi)的管流狀態(tài)參數(shù)包括: 管道壓力、管道流量、管道溫度、天然氣管道內(nèi)流速和天然氣管道內(nèi)密度； 每個(gè)區(qū)域的邊界節(jié)點(diǎn)處的管流狀態(tài)參數(shù)包括: 管道壓力、管道流量、管道溫度、天然氣管道內(nèi)流速和天然氣管道內(nèi)密度。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103955186SQ201410163421
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】宇波, 王鵬, 鄧雅軍 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)