[发明专利]优化氢气管线系统的操作

说明书

技术领域

通常，氢气管线系统提供了一种连续的管道，包括诸如阀门、压缩机站、通信系统和仪表等等的设备，以将氢气从一点输送到另一点，通过从制造或处理的一个点输送到另一点或使用点。

背景技术

优化氢气管线系统的操作是复杂的任务。特别地，优化管线系统以解决各个节点的功率成本、允许可再配置的元件(例如，可作用为在管线的特定节点处增加压力或流量或减小压力或流量的管线原件)以及满足在各节点处的合约规定的输出和压力要求，这已经被证明是困难的任务。此外，各种不同的源可以将氢气以不同的纯度水平引入到管线中；输入馈给(feed)(以及输出馈给)的纯度差异复杂化了优化过程。商业可得的管线优化系统通常不能对于配置复杂的管线系统提供满意的方案。特别是，商业可得的管线优化系统对于可能影响操作管线的操作成本的各种因素是无用的。替代地，这样的系统通常会约束各种变量，并在假设可以单独优化其他方面的情况下寻求优化管线系统的单独的方面。通常，这导致次最优解。此外，即使在当前系统已经证明能够识别高质量方案的情况下，该系统通常也不能以合理的时间量进行识别。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于识别基于各种操作约束操作氢气管线的低成本方案的优化系统，以及操作该系统涉及的细微差别。

本发明的一个实施例包括一种优化氢气管线网络的操作的计算机实施的方法。所述方法通常包括读取一组输入数据，所述输入数据描述了氢气管线、被配置为将氢气引入到所述氢气管线中的多个氢气产生源、被配置为从所述管线去除氢气的多个氢气消耗装置、在优化进程(run)中使用的多个优化参数以及一个或多个优化进程结束条件。所述方法还包括产生方案群，其中每个方案规定了所述氢气管线、所述多个氢气产生源以及所述多个氢气消耗装置的可行的操作状态。所述方法还包括评估所述方案群中的每个方案以为每个方案产生评估分以及对所述多个方案重复进行遗传(genetic)优化过程以进化所述方案群直到满足所述结束条件中的一个。所述方法还包括从所述进化的方案群选择所述方案中的一个，其中所述选择的方案相对于在所述进化的方案群中的方案具有最高评估分数。所述方法还包括对所述选择的方案应用一个或多个试探，其中应用每个试探以进一步优化在所述选择的方案中规定的所述氢气管线的所述操作状态。

在特定的实施例中，所述遗传优化过程规定通过所述管线的氢流量和通过所述管线的环路段的流量分配，以及其中一旦通过所述遗传优化过程分配了氢气流量便使用直接压力优化技术来优化压力。所述氢气产生源可包括一个或多个蒸汽甲烷重整单元、一个或多个废气处理单元、一个或多个存储设备(例如盐丘、蓄水层、掩埋存储罐)以及一个或多个第三方供应源。

另外，进行所述遗传优化过程的步骤可自身包括：修改由所述群中的至少一个方案规定的所述可行操作状态的至少一个方面；根据由所述修改的方案规定的所述操作状态模拟所述氢气管线网络的所述操作并评估所述修改的方案的所述性能。所述遗传优化过程还包括将所述修改的方案添加到所述群并从所述群中选择从所述方案群中去除的方案。此外，使用来自存储了所述管线系统的当前操作状态的管理控制和数据采集(SCADA)管线状态数据库的数据来产生所述组的输入数据。

附图说明

为了进一步了解本发明的主旨和目的，可以结合附图参考下列详细的描述，其中相似的元件被赋予相同或类似的参考号，以及其中：

图1为示例了根据本发明的一个实施例的氢气管线系统的部件的框图；

图2示例了根据本发明的一个实施例的用于优化在图1中示出的实例氢气管线系统的操作方面的计算机系统的部件；

图3示例了根据本发明的一个实施例的配置为优化在图1中示出的实例氢气管线系统的操作方面的氢气管线优化程序的部件；

图4示例了根据本发明的一个实施例的用于描述氢气管线系统的配置和优化参数的输入文件的实例；

图5A-5B示例了根据本发明的一个实施例的由图2示出的计算机系统提供的实例图形用户界面；

图6示例了根据本发明的一个实施例的氢气管线优化程序的优化模块的部件；

图7为示例了根据本发明的一个实施例的用于优化氢气管线系统的操作的方法的流程图；

图8示例了根据本发明的一个实施例的用于模拟进化过程以优化氢气管线的操作的方法；以及

图9示例了根据本发明的一个实施例的由图2示出的计算机系统提供的实例图形用户界面。

具体实施方式