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天然气集输管网的参数优化设计模型，属于非线性离散化最优组合问题，且目标函数具有多峰性，往往存在局部极小点，遗传算法对处理此类工程设计问题具有较大的优越性。为此，以管道建设费用为目标函数，以管道的稳态分析、各节点的流量、压力及管道的压力限制等为约束条件，建立了天然气集输管网的参数优化设计模型。采用遗传方法求解，并给出了计算机软件算法框图。利用该算法可以提高全局收敛性，从而加快系统的求解速度，并由此得到问题的最优解，是一种可取的优化算法。     

基于改进的遗传算法的天然气管网系统运行优化

在天然气管网系统安全稳定运行的基础上,为了实现节能减排,充分合理地利用管道的输配能力,将目标函数定义为天然气的最大流量,同时考虑管道内天然气稳定流动、各节点流量平衡、节点及管段压力等约束条件,建立了天然气管网系统优化数学模型。采用整数编码来进行管径编码,用模拟退火罚函数转化约束条件,并合理地将遗传算法的全局寻优能力和模拟退火的局部搜索能力互补融合起来,实现算法的改进和优化。将改进的遗传算法应用到某大型天然气管网优化设计的实例中,计算结果表明,改进的遗传算法在解的质量上和收敛的速度上都优于基本遗传算法,验证了所建立的优化模型是高效可行的。     

城市天然气管网遗传算法优化设计

文章以使管网建设和运行费用最少为目标函数，以管道的稳态分析、各节点的流量、压力及管道的压力限制等为约束条件，建立了城市天然气管网优化模型。根据天然气管网结构特点，采用遗传算法求解，构建了遗传算法中重要的适应度函数，给出了管道编码的方法。通过编程实例计算，表明遗传算法是在天然气管网优化领域中可取的一种算法。     

基于基因表达混乱遗传算法的管网优化的新方法

以降低管网造价和运行费用为目标,将基因表达混乱遗传算法引入到供水管网系统的扩建优化设计中,对其在供水管网优化扩建实践领域进行了探索。通过模拟管网扩建实例计算,结果表明：采用优化设计方案后,总投资比采用混合遗传算法有所减少,并且基因表达混乱遗传算法收敛速度大大加快,算例中只搜索约0．0002％的可行域便可找到问题的最优解。     

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将天然气管道输送理论、灰色系统理论、最优化理论和决策支持系统理论相结合，开发研究出“天然气长输管道设计方案优选系统”(简称GPDOS)，实现了沿线地形起伏，沿线有若干进、分气点的长距离输气管道设计方案优选。章详细介绍了GPDOS设计的基本过程：概念设计、功能设计和结构设计。算例在GPDOS上的运行表明，该系统的独到之处在于：实现了天然气长输管道工艺计算和方案优选的自动化，实现了多方案计算的任意组舍；对优化投资费和运营管理费，缩短管道设计方案优选周期，快速获取输气管道沿线各段直径、壁厚和沿线压气站位置、数目、压气机型号及其组合方式以及输送压力等一系列最优参数，提高设计质量取得了明显的效果；对更新设计观念，按系统论的思想方法考虑工程设计问题起到了促进作用。     

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以复杂树枝状干线输气管网系统为研究对象,在勘探设计定线后,根据天然气管输理论和最优化设计理论,采用分级优化的策略,将整个输气管网优化设计问题分解成布局优化,参数优化,方案优选等三个子问题,对每个子问题建立了数学模型,并采用有效的寻优方法进行求解,最终得到整个系统的最优设计方案以及投资费用分析,研制开发了复杂树枝状干线输气管网系统的优化设计软件,实例计算验证了理论的正确性,该设计方法对其它优化研究具有一[定的 启发性和参考价值。     

长输管道天然气集输管网优化设计

针对天然气集输管网规划设计问题,从井组划分优化、集输场站选址布置优化、干支管网连接网格化设计优化等三个方面对其管网系统的规划进行优化,通过对各优化方案进行设计方案分析表明,本文提出的优化方案好于传统优化方法。在天然气集输管网布局优化的基础上,从集输管网设计优化、管网运行优化等方面对其系统整体优化设计进行补充分析。详细提出了设计优化、运行优化的数学函数优化模型,界定了优化约束条件,对管网优化方案思路进行了明确。     

基于人工鱼群算法的管道摩阻系数校正

在管网摩阻系数校正问题中,最优化模型是被讨论和应用最多的模型.其思想是:在满足管网水力平衡和校正参数取值范围等约束条件下,寻找最优校正参数的取值,使得由管网节点实测压力值与计算压力值之差的平方和所构成的目标函数值最小.提出一种基于人工鱼群算法校正油田注水管道摩阻系数的方法.结合注水管网的实际数据,利用人工鱼群算法对模型求解.从管道摩阻系数校正的结果看,校正值与管道实际摩阻系数值误差的平均值是0.99.     

地形起伏地区带分支输气管道优化设计

为了保证天然气管道系统设计方案的经济、安全、合理性,通过分析影响天然气长输管道总费用的各种因素,建立了复杂地形条件下天然气长输管道参数优化设计数学模型.在该模型中以管道系统建设时的一次性投资和在使用年限中所付出的总经营费用之和为目标,考虑管道系统的强度约束、稳定性约束、压气站进站气压约束以及参数约束等条件,并采用组合形方法进行求解,对我国山区复杂地形长输管道的优化设计有重要的指导意义.     

复杂天然气管网周转量计算模型及其应用——以川渝天然气管网为例

管网周转量测算是控制管道运行现金成本、管道能源消耗,实现降本增效的措施之一。川渝天然气管网作为目前国内最复杂的区域性管网（由枝状管网和环形管网交错结合在一起）,具有进出气点多、管线压力等级复杂、管网输配调度灵活、调峰方式多样等特点,同时存在天然气气体流向复杂、原始数据采集不实时、计算周期难确定等问题。为此,根据该复杂天然气管网特点,建立了枝状管网和环状管网管线图模型,采用“微元法”原理和方法,建立了较为适合复杂天然气管网特点的周转量计算模型,将整个管网系统按照管理层级层层分解,将周转量的测算细分到每一管段,以作业区作为一个计算区间进行测算,再进行层层累加求和,即得到整个系统的周转量。通过对比实例计算,得出了用“微元法”计算复杂天然气管网周转量的方法较为符合川渝管网的实际的结论。该成果可为全国联网天然气管道周转量的测算提供借鉴,有助于联网管道的销售管理、结算管理和运行管理。鉴于复杂天然气管网的特殊性,可采用年度或季度平均法,在统计分析的基础上计算周转量。     

成品油管道工艺方案优化设计研究

基于计算期内总费用最小现值建立了干线成品油管道工艺方案优化设计的数学模型,分析了分输方式、分输流量变化及工艺计算参数的选取等问题.考虑到传统数值算法求解多变量混合整数非线性规划问题的局部最优性及对初值敏感性强等缺陷,针对所建立的数学模型的特点,引进了一种较新的全局搜索算法——杂交差分进化方法,并对其进行了局部改进,采取了动态处理约束条件的措施.在泵站可选位置确定的条件下,采用赋权有向图来表示工艺方案优化设计问题.泵站位置候选点对应图的顶点,两顶点间管道的总费用现值对应弧的权值.通过递归调用Dijkstra算法,求解出了前N条最短路径对应的最优和次优方案,并以其作为进一步进行多因素方案比选的候选方案.用实际算例说明了上述方法的有效性.     

油气管道结构全寿命周期可靠性优化方法

对油气管道结构的优化设计方法进行了新的探讨,得到了以油气管道结构生命全过程的动态可靠性为约束,以油气管道结构初始投资、失效损失和维修加固费用之和为目标函数的油气管道结构优化设计表达式。该方法对油气管道结构的设计和管理具有一定的参考价值。     

大型水平输气管线优化设计新方法

提出了含进分气点的水平输气管线优化设计新方法，该方法对于传统的优化思想进行了改进，概念清晰，方法简便，同时，将遗传算法引入输气管线的优化设计中，与常规的优化方法相比，具有明显的优越性。     

模糊综合评判在油气管道工艺方案优选中的应用

1. Introduction Pipeline is the most energy efficient, safest and most economical mode of transporting oil and gas over a longdistance. Owning to the vast investment and highreliability demand, a more reasonable way is needed forpipeline design. Designing…     

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“西气东输”管道全长3900 km，设计输气量为120×108 m3/a，设计压力为10 MPa，外径为1016 mm，采用带内涂层的X70钢管敷设，管道沿线分布着10座压气站和11条分气支线。在“西气东输”管道达到120×108 m3/a的设计输气能力时，全线投运的压气站和压缩机组数目较多。利用笔者自行研制的“西气东输”管道优化运行专用软件，计算了在多种条件下的稳态优化运行方案，并从输气工艺角度对计算结果进行了较深入的分析与讨论，在此基础上总结了“西气东输”管道优化运行的基本规律，对该管道投产后的运行调度及后期的增输改造具有参考价值。     

Supply-based optimal scheduling of oil product pipelines

Oil product pipelines have features such as transporting multiple materials, ever-changing operating conditions, and synchronism between the oil input plan and the oil offloading plan. In this paper, an optimal model was established for a single-source multi-distribution oil product pipeline, and scheduling plans were made based on supply. In the model, time node constraints, oil offloading plan constraints, and migration of batch constraints were taken into consideration. The minimum deviation between the demanded oil volumes and the actual offloading volumes was chosen as the objective function, and a linear programming model was established on the basis of known time nodes’ sequence. The ant colony optimization algorithm and simplex method were used to solve the model. The model was applied to a real pipeline and it performed well.     

Hydraulic model optimization of a multi-product pipeline

An optimization model is established for a multi-product pipeline which has a known delivery demand and operation plan for each off-take station.The aim of this optimization model is to minimize the total pumping operation cost,considering not only factors including the energy equilibrium constraint,the maximum and minimum suction and discharge pressures constraints of pump stations,and pressure constraint at special elevation points,but also the regional differences in electricity prices along the pipeline.The dynamic programming method is applied to solve the model and to find the optimal pump configuration.     

Determination of Optimal Parameters of Distributive Gas Pipeline by Dynamic Programming Method

Abstract

In this article we present a model for determination of optimal parameters of main distributive gas pipelines by dynamic programming (DP) methods. The basic characteristic of this gas pipeline system is that the transported gas quantities are variables. This article presents DP techniques for solving the problem of minimizing investment costs of gas pipeline building. The main objective of this program is to determine the optimal location of compressor station and the optimal diameter of gas pipeline under the constraint of pressure value achievement for all users. The proposed model develops an improved numerical searching technique with the purpose of finding the optimal solution quickly.

Applications for this method for optimal parameter determination of gas pipelines and the results are exemplified by the design of a gas pipeline in Belgrade–Valjevo. The model presented will be applied in a feasibility study to define the optimal parameters of a future gas pipeline, South Stream, from the Russian Federation to central Europe.     

油品需求型成品油管道分输计划优化

成品油管道的最大特点是采用"背靠背"的方式同时输送多种油品，其运行与管理的一项重要内容是制定批次计划。利用计算机自动优化批次计划对提高成品油管道管理水平与效率具有重要意义。成品油管道批次计划优化问题建模的难点在于如何描述批次在管道内的运移过程以及满足诸多的工艺运行要求。针对单点注入、多点分输油品需求型成品油管道分输计划优化问题，以管道沿线各管段运行流量整体平稳性最高为目标，采用离散时间的表达方法建立了混合整数线性规划模型。模型可满足批次跟踪、管段运行流量、首站输入、中间站分输、末站分输、站场需求等约束条件。为增加优化结果的实用性，模型中引入了两类约束条件：管道沿线任一中间站应既允许执行部分分输作业，也允许执行全分输作业；为减少管道操作人员的工作量，要求在相邻的两个时段内，若同一中间站对同一批次执行部分分输作业，其分输流量应保持一致。以成品油管道历史输油任务为例，成功利用CPLEX软件获得了模型最优解，验证了模型的有效性。     

灰色非线性规划在输气干线优化设计中的应用

由于输气干线建设和运营的复杂性，其优化设计模型中的经济参数是处于动态变化的，并且对有关数字进行估计又很难完全、准确。为了提高优化结果的可靠性和适应性，将灰色非线性规划应用于输气干线的优化设计，考虑到了模型参数的变化和发展，把信息不完全、关系不确定的参数作为灰数处理，应用等维新息灰色预测模型预测目标值，再应用灰色非线性规划和互补几何规划对输气干线进行灰色优化设计建模和求解。实例证明，对输气干线进行灰色优化设计更符合工程实际，灰色非线性规划比确定性规划方法有更多的灵活性，提高了对输气干线设计方案科学决策的适应能力。