[发明专利]一种复合能源管道传输特性分析方法

说明书

本发明公开了一种复合能源管道传输特性分析方法，包括：确定复合能源管道结构，从外向内依次包括：保温层、外LNG管道、屏蔽层、绝缘层、高温超导电缆和内LNG管道；对复合能源管道进行输电分析，建立复合能源管道输电模型，保证复合能源管道无线路损耗；对复合能源管道进行输气分析，建立复合能源管道输气模型；通过复合能源管道输气模型计算复合能源管道在输送过程中的压力损耗与冷能损耗，建立复合能源管道冷泵站模型；建立复合能源管道能量传输模型，进行复合能源管道传输特性分析。在极大的提高天然气输送效率的同时为高温超导电缆提供工作所需过冷环境，降低了输电过程中的损耗，实现电能与天然气的共同传输。

技术领域

本发明涉及油气储存与运输技术领域，更具体的说是涉及一种复合能源管道传输特性分析方法。

背景技术

我国幅员辽阔，但能源与负荷中心成逆向分布，无论是天然气还是电能，都需要进行长距离输送，传输损耗巨大。复合能源管道(composite energy pipeline,CEP)作为一种新兴的能源传输方式，利用液化天然气LNG混合工质作为超导电缆的冷却介质，同时输送LNG和电能，能有效降低能量传输过程中的能量损耗，是当前能源传输的重要发展方向。

复合能源管道(Composite Energy Pipeline,CEP)作为一种新兴的多能流传输方式，结合了超导输电与液化天然气混合工质运输，利用LNG混合工质作为超导电缆的冷却介质，将LNG混合工质与电能通过CEP共同输送，中途设置冷泵站提供LNG保持过冷状态所需冷量和输送动力，可为解决超导电缆冷却问题提供有效措施，为提升液化天然气输运容量和效率提供优越方案。

目前的超导电缆普遍采用液氮冷却的方式，但是液氮冷却系统的生产成本相对较高且存在冷能利用不充分的问题。尽管采用超导电缆输电可以最大程度的减小电能在传输过程中的损耗一套，但单独为超导电缆搭建液氮冷却装置的投资与运维成本将远远超过其所减少的电力传输损耗。

因此如何解决不影响天然气运输效率的同时为超温高导电缆提供工作环境，及如何分析管道传输特性和机理是该专利需解决的主要问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种复合能源管道传输特性分析方法，利用LNG温度低、密度大、比热容高的特点，在极大地提高天然气输送效率的同时，为管内的高温超导电缆提供工作所需过冷环境，使得电缆处于超导工作状态，降低了输电过程中的损耗，实现电能与天然气的共同传输。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合能源管道传输特性分析方法，包括：

S1：确定复合能源管道结构，从外向内依次包括：保温层、外LNG管道、屏蔽层、绝缘层、高温超导电缆和内LNG管道；

S2：对复合能源管道进行输电分析，建立复合能源管道输电模型，保证复合能源管道无线路损耗；

S3：对复合能源管道进行输气分析，建立复合能源管道输气模型；

S4：通过复合能源管道输气模型计算复合能源管道在输送过程中的压力损耗与冷能损耗，建立复合能源管道冷泵站模型；

S5：通过复合能源管道输电模型、复合能源管道输气模型和复合能源管道冷泵站模型建立复合能源管道能量传输模型，进行复合能源管道传输特性分析。

优选的，S2具体包括：

S21：根据临界电流值，确定高温超导电缆电流密度，保证高温超导电缆为正常态，计算公式为：

式中，J_e为高温超导电缆电流密度；S_T为高温超导电缆截面积，I_C可由高温超导电缆超导层的临界电流密度J_C与超导体的截面积S_S表示，如式：