【正文】 用氣指標(biāo)法確定負(fù)荷需要確定年總用氣量和三個(gè)高峰系數(shù)，即月高峰系數(shù) K1max、日高峰系數(shù) K2max、小時(shí)高峰系數(shù) K3max。在分區(qū)中區(qū)域管網(wǎng)之間需要用管道連接來(lái)保證事故工況的正常運(yùn)行， 連通管上安裝隔離閥，正常工況下隔離閥關(guān)閉，事故時(shí)打 開(kāi)。此方法的缺點(diǎn) 是缺乏對(duì)事故工況下系統(tǒng)方案的可靠性的研究。單氣源中壓一級(jí)系統(tǒng)不能進(jìn)行分區(qū)，多氣源系統(tǒng)可以，但是每個(gè)氣源供氣量差別不能太。在對(duì)城市水管網(wǎng)故障模擬中應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可靠度模型，水利分析后建立了給水管網(wǎng)綜合可靠性指標(biāo)模型。采用先進(jìn)的水力計(jì)算方法，如各種優(yōu)化算法 [1120]，可靠性算法 [2123]等，雖然能優(yōu)化管徑，提高管網(wǎng)可靠性，并使管道達(dá)到技術(shù)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)，但是因?yàn)闆](méi)有改變管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，所以并不 能從根本上解決這些問(wèn)題，因此有必要對(duì)管網(wǎng)提出新的結(jié)構(gòu)模式。因此隔離閥的數(shù)量受安全運(yùn)行的限制，不能安裝太多。目前我國(guó)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)在運(yùn)行和規(guī)劃中存在諸多問(wèn)題，統(tǒng)計(jì)并分析如下： ① 低壓點(diǎn)集中在管網(wǎng)中部 對(duì)于高 （ 次高 ） 中壓二級(jí)系統(tǒng)，高壓 （ 次高 ） 管道都布置在城市外圍，高 （ 次高 ）壓 中壓調(diào)壓站布置在高壓 （ 次高 ） 管道附近，因此中壓管網(wǎng)的壓力低點(diǎn)出現(xiàn)在距離調(diào)壓站最遠(yuǎn)端，這些位置多數(shù)都在城市管網(wǎng)中部，如果各調(diào)壓站負(fù)荷差別較大，壓力低點(diǎn)將靠近負(fù)荷較大的調(diào)壓站。國(guó)內(nèi)天然氣產(chǎn)量一直 維持較高的增長(zhǎng)水平 [3]。 68 Prospect 61 The valve setting of the city gas pipeline work partition model 58 The division management mode for the moment of good condition reliability 29 The hydraulic calculation result and the working condition analysis 16 The determination of pipeline work calculation flow 56 可靠性過(guò)程管理 42 燃?xì)夤芫W(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠度分析 12 第 2 章 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)用氣量預(yù)測(cè) 11 研究的技術(shù)路 線 3) 闡述了分區(qū)管網(wǎng)模式的水力計(jì)算方法 ，詳細(xì)介紹了解環(huán)方程法的原理和計(jì)算步驟。 4) 基于節(jié)點(diǎn)的可靠性、管段水力可靠性和燃?xì)夤芫W(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的加權(quán)和，采用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可靠性分析方法，進(jìn)行管網(wǎng)的系統(tǒng)可靠度研究。 1 研究背景 19 第 3 章 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)分區(qū)模式水力計(jì)算及工況分析 23 水力計(jì)算管內(nèi)流動(dòng)的基本方程 43 水力可靠性分析 43 The parison of calculation working reliability 63 The summary of this chapter 67 Chapter 6 Conclusion and prospect 我國(guó)天然氣發(fā)展趨勢(shì)根據(jù)國(guó)家對(duì)能源的規(guī)劃統(tǒng)計(jì)如表 13所示。這些壓力低點(diǎn)一般都在城市人口密度較大的 區(qū)域，這些區(qū)域用氣量較大，在高峰時(shí)段壓力降低明顯。大型集中式燃?xì)夤芫W(wǎng)，停氣放散的區(qū)域很難縮小。針對(duì)集中型管網(wǎng)過(guò)于集中的問(wèn)題，本文提出了集中型燃?xì)夤芫W(wǎng)的分區(qū)模式，將集中型管網(wǎng)按照一定規(guī)律分成若干個(gè)小區(qū)域，進(jìn)行分區(qū)供氣，實(shí)施區(qū)域管理，為解決城市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、事故后影響范圍廣、科學(xué)規(guī)劃用氣、優(yōu)化城市用氣結(jié)構(gòu)等有一定的實(shí)用意義。 趙洪賓于 2020 年首次在國(guó)內(nèi)提出了供水管網(wǎng)區(qū)域管理的思路 [6]，為國(guó)內(nèi)供水管網(wǎng)分區(qū)管理模式的研究開(kāi)辟了先河。 3) 氣源數(shù)量及管網(wǎng)布置要求分區(qū) 對(duì)于中壓配氣管網(wǎng)而言 ，門(mén)站和調(diào)壓站都是氣源，這些氣源的數(shù)量應(yīng)該比較多，并且在整個(gè)供氣區(qū)域內(nèi)均勻分布。 WRC 提出了典型的 DMA 層次設(shè)計(jì)的思路 [32]，依靠閥門(mén)實(shí)現(xiàn) DMA 分區(qū)，流量計(jì)安裝在區(qū)域入口處，這種方式過(guò)于生硬，且割斷了管網(wǎng)的有機(jī)聯(lián)系。所研究的燃?xì)夤芫W(wǎng)分區(qū)，是符合燃?xì)庖?guī)劃要求的，要充分考慮到管網(wǎng)的水力工況、事故影響、可靠性、運(yùn)行等各方面。 各類用戶用氣量的確定 居民用氣 1) 居民用戶耗氣定額 目前，該市城區(qū)居民生活用氣定額約 Nm3/人 .日 ， 隨著人民生活水平的提高，家用采暖設(shè)備的增加及家用燃?xì)鈶?yīng)用領(lǐng)域的拓展 ， 居民生 活用氣定額將緩慢增加，根據(jù)該市用氣情況，并參照同類城市耗 氣 定額，確定 2020 年、 2025 年主城區(qū)居民耗氣定額為 。 用氣指標(biāo)法 城市各類燃?xì)庥脩舻男栌霉r及用氣變化規(guī)律是不均勻的，它隨月、日、時(shí)而變化，表現(xiàn)為月不均勻性、日不均勻性和時(shí)不均勻性，用相應(yīng)的不均勻系數(shù) K K2和 K3表示。 研究的內(nèi)容 論文所提出來(lái)的燃?xì)夤芫W(wǎng)分區(qū)是針對(duì)中壓管網(wǎng)，以門(mén)站和調(diào)壓站為中心， 通過(guò)對(duì)某中壓燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行分區(qū)供氣管理。 管網(wǎng)分區(qū)模式目前研究的不足 刁克功對(duì)分區(qū)管理模式給水管網(wǎng)的水力分析與模擬技術(shù)進(jìn)行了研究 [31]，提出了一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)演化的給水管網(wǎng)自動(dòng)分區(qū)方法； 提出了基于動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的校核方法來(lái)服務(wù)于分區(qū)模式管網(wǎng)；通過(guò)對(duì)分區(qū)模式下管網(wǎng)流量特性的分析，同時(shí)采用了峰值流量系數(shù)中不同的方法，提出了關(guān)于分區(qū)模式下管網(wǎng)改造及設(shè)計(jì)的可行性建議。采用分區(qū)模式，不影響管網(wǎng)壓力級(jí)制，不改變高壓 （ 次高壓 ） 管網(wǎng)參數(shù)，不影響門(mén)站或調(diào)壓站的位置及供氣量。在可靠性計(jì)算中利用了推導(dǎo)出來(lái)的可用度公式，同時(shí)采用了圖論理論，即求解圖的最小路并進(jìn)行不交化處理。這些問(wèn)題是由管網(wǎng)結(jié)構(gòu)造成的，是難以避免的。另外閥門(mén)如果存在內(nèi)漏等問(wèn)題，在停氣動(dòng)火時(shí)就不能徹底關(guān)閉，會(huì)使微量燃?xì)庑孤度雱?dòng)火操作區(qū)域，引發(fā)安全事故，這樣，多一個(gè)閥門(mén)就多一個(gè)安全隱患。而對(duì)于 大型燃?xì)夤芫W(wǎng)而言，存在著低壓點(diǎn)集中在管網(wǎng)中部、門(mén)站及各調(diào)壓站供氣范圍不明確、事故時(shí)放散面積大等問(wèn)題，管網(wǎng)越大，這些問(wèn)題越嚴(yán)重 [6]。我國(guó)天然氣主要用于民用、商用、工業(yè)、交通運(yùn)輸、化工、發(fā)電等，發(fā)改委頒布的天然氣利用政策確定了天然氣發(fā)展的原則，未來(lái)天然氣使用結(jié)構(gòu)將不斷趨于優(yōu)化。 31 The analysis and parison for accident hydraulic conditions 29 The city gas pipeline work profiles of southwest 25 The characteristics of hydraulic calculation partition work 15 The determination of peak coefficient 25 分區(qū)管網(wǎng)水力計(jì)算特點(diǎn)及求解步驟 5 管網(wǎng)分區(qū)模式目前研究的不足 分區(qū)模式 適用于集中型管網(wǎng)、壓力級(jí)制為高 （ 次高 ） 壓 中壓二級(jí)管網(wǎng) 、有 2 個(gè)及以上高 （ 次高 ） 壓 中壓區(qū)域調(diào)壓站，分區(qū)時(shí)以各區(qū)域調(diào)壓站為中心 各成 獨(dú)立系統(tǒng) ， 并且 為保證事故工況，管網(wǎng)不能完全隔 斷，各區(qū)域之間用管道連通，連通管上安裝隔離閥，正常工況下隔離閥關(guān)閉，事故時(shí)打開(kāi)。介紹了燃?xì)夤芫W(wǎng)可靠性管理的概念，對(duì)管網(wǎng)全生命周期的各階段可靠性管理內(nèi)容進(jìn)行了探究。 15 高峰系數(shù)的確定 29 水力計(jì)算結(jié)果及工況分析 40 城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)水力可靠性的特點(diǎn) 59 氣源壓力降低 11 The technical route 18 The summary of this chapter 19 Chapter 3 The hydraulic calculation and working condition analysis of the city gas pipeline work partition model 27 The introduction of hydraulic calculation software monly used 42 The analysis of gas work topology results 43 Hydraulic reliability analysis 59 Pressure lower source gas 71 About author 城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)分區(qū)模式下的水力可靠性研究 2 表 12 2020~2020 年我國(guó)天然氣產(chǎn)量及增長(zhǎng)率統(tǒng)計(jì) [3] 年份 當(dāng)年產(chǎn)量 （ 3810m? ） 增長(zhǎng)率 （ %） 2020 500 2020 586 2020 693 2020 761 2020 830 表 13 我國(guó)天然氣發(fā)展趨勢(shì) [4] 事項(xiàng) 趨勢(shì)分析 氣化率 截至 2020 年底，我國(guó)氣化率為 %，預(yù)計(jì) 2020 年全國(guó)城鎮(zhèn)氣化率將達(dá)到 60%以上 擴(kuò)大用途 天然氣作為低碳低污染的清潔燃料，在公共交通燃料方面的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大 工業(yè)燃料 工業(yè)企業(yè)使用天然氣燃料進(jìn)程將會(huì)加速 發(fā)電 天然氣發(fā)電將成為未來(lái) 10 年我國(guó)天然氣利用量增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力 化工用料 化工原料用天然氣所占比例進(jìn)一步降低 隨著天然 氣的快速發(fā)展，出現(xiàn)了諸多問(wèn)題，其中天然氣的管道系統(tǒng)包括上游的礦場(chǎng)集輸系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)，中游的長(zhǎng)輸管道和下游的城市配氣管網(wǎng)，這三大系統(tǒng)把天然氣輸送過(guò)程的采、凈、輸、儲(chǔ)、配五大環(huán)節(jié)緊密的聯(lián)系在一起，構(gòu)成一個(gè)封閉的、連續(xù)的、統(tǒng)一的天然氣輸送系統(tǒng)。只要采用二級(jí)管網(wǎng)，并且調(diào)壓站布置在外圍，這個(gè)情況就不可避免。一些研究提出了一些算法，并編寫(xiě)了程序，能夠在事故時(shí)準(zhǔn)確、快速的搜索出需關(guān)閉的隔離閥 [8,9]，但是不能從根本上解決環(huán)網(wǎng)放散區(qū)域大，放散時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。 城市燃?xì)夤芫W(wǎng)分區(qū)模式國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)外管網(wǎng)分區(qū)模式研究現(xiàn)狀 目前燃?xì)夤芫W(wǎng)的研究集中在負(fù)荷預(yù)測(cè)；穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)模擬；建模、優(yōu)化；安全評(píng)價(jià)、可靠性分析、完整性管理； GIS 相關(guān)設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程控制等方面。從分區(qū)目的和分區(qū)方法對(duì)供水管網(wǎng)進(jìn)行了闡述。氣源數(shù)量太少就沒(méi)必要進(jìn)行管網(wǎng)分區(qū)。 凌文翠，張濤等對(duì)北京市二環(huán)內(nèi)供水管網(wǎng) DMA 分區(qū)方法及安全性分析進(jìn)行了探討[33]。城鎮(zhèn)燃?xì)庀到y(tǒng)分區(qū)模式研究主要包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容：