[发明专利]稳态天然气管网的组分分布确定方法、系统和电子设备

说明书

本发明涉及天然气管网技术领域，尤其涉及一种稳态天然气管网的组分分布确定方法、系统和电子设备，方法包括：获取稳态天然气管网中的每个气源点的气体组分；构建稳态天然气管网的组分分布计算模型；根据每个气源点的气体组分和组分分布计算模型，计算得到稳态天然气管网中任一位置的气体组分。能够计算全稳态天然气管网中任意位置的气体组分，进而可以确定稳态天然气管网中流体的热值与华白系数变化，保证下游用户的用气质量稳定。

技术领域

本发明涉及天然气管网技术领域，尤其涉及一种稳态天然气管网的组分分布确定方法、系统和电子设备。

背景技术

在天然气管道行业，不同来源的天然气可能掺混在同一张管网中进行输送。因此，管网中输送的气体含有许多不同组分，有些组分间差异小，而有些组分间物性差异甚至相当大，因此导致掺混过程的复杂多样。比如，当组分差异极大的H₂组分与NG组分掺混时，由于H₂组分的气体常数超出NG组分1个数量级，使得H₂组分与NG组分在管道内的流速差较大，因此导致这两种组分掺混后可能出现分层流动或局部氢气聚集，且H₂组分的高热值(HHV)按照体积计算为NG组分的1/3，而按照质量计算却为NG组分的3倍，又会导致掺混后气体的热值波动巨大，从而影响到下游用户的用气质量。而当两种不同的天然气(NG)组分相互掺混，两者物性差异很小，往往能够完全、均匀地混合。当N2、H₂O与H₂S等杂质成分与NG组分相互混合时，由于N₂组分与H₂S组分的气体常数大约为NG组分的一半，这可能会导致这些组分和流动气体间存在些许流速差，但由于含量很低因此可以视为均匀的混合。当面对确定气源的天然气管网时，可以根据恒定组分间的物性差异处理混合过程。而当气源组分不确定时，就需要考虑到不同物性差异的多种气体组分间相互掺混的各种过程与掺混后气体的流动性质与气体质量的变化。

目前天然气管网稳态仿真技术已经可以通过建立复杂的管网水力、热力计算模型与非管道元件特性方程模型实现对管道起终点压力、温度、各压缩机站出口压力与管道输量的模拟，在对大型复杂管网的稳态仿真速度可以达到10s以内，处于国际领先水平，且计算误差可以控制在7％以内。然而，但目前天然气管网的稳态仿真技术还未能实现对管网任意节点处气体组分分布、气源占比情况与气体热值的计算。尤其是，不同气源的天然气来气将混入同一张网内进行输送，当这些热值与华白系数差异较大的气源来气在管网中游发生掺混后，很可能影响到下游用户的用气质量与燃气互换性。对于工业用户，燃气互换性可以通过专线供气的途径解决，而对于数量庞大的居民用户，专线供气的途径难以适用。并且，当管道中掺氢输送时，由于H₂组分具有危险性且与NG组分物性参数差异极大，很容易引起局部聚集。因此，需要针对管网任意节点处气体组分分布、气源占比情况与气体热值进行稳态仿真模拟。

综上所述，目前天然气管网稳态仿真技术可以实现对沿线压力、温度、输量与压缩机功率的稳态模拟，但是缺少对管网任意节点处组分分布模拟的相关技术。因此，需要提出了一种天然气管网稳态运行下的组分分布计算方法，可以用于计算天然气管网稳态运行下的组分分布。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种天然气管网稳态运行的组分分布确定方法和系统。

本发明的一种稳态天然气管网的组分分布确定方法的技术方案如下：

获取稳态天然气管网中的每个气源点的气体组分；

构建所述稳态天然气管网的组分分布计算模型；

根据每个气源点的气体组分和所述组分分布计算模型，计算得到所述稳态天然气管网中任一位置的气体组分。

本发明的一种稳态天然气管网的组分分布确定系统的技术方案如下：

包括获取模块、构建模块和计算模块；