[发明专利]天然气产销优化调度模型

摘要

本发明一种基于动态规划的天然气产销优化调度模型，涉及产销调度技术领域。本发明利用所建立的动态规划模型，通过包括根据前提假设，建立以天然气公司最大销售收益为目标函数的动态规划模型及利用编程输入上述参数，通过逆序递推方法求出天然气分配的最优决策序列和天然气公司的最大收益的等操作步骤，克服了传统的建立线性规划模型，利用单纯形法求解，并因其产地与销售地点相距较远，市场分布比较分散，而用户的需求具有波动性，所以存在时间与空间上的不均匀性，同时，该算法还存在计算开销大的问题。本发明与现有技术比较具有简单、便捷、快速，低成本的特点，为天然气企业销售收益的最大化提供了坚实的技术物质基础。

主权项

1.一种天然气产销优化调度方法，其特征是，包括步骤：A.建立以天然气公司最大销售收益为目标函数的动态规划模型；B.通过逆序递推方法求出天然气分配的最优决策序列和天然气公司的最大收益；并设定：甲.认为天然气公司从各个气源的购气费用与购气量呈正比例关系，其向各用户销售天然气所获得的销售气收入与销售气量也呈正比例关系，即Ci＝ciQ1iSj＝SjQ2j乙.假定向第j个用户销售一定量的天然气时，天然气管道的运行费用和压气站的运行费用考虑为一个常数Cj；丙.在目标函数中不考虑与管网的运行方案无关的管道、压气站的人工和设备维修费用，天然气的产销是平衡的方法中没有考虑天然气的储气部分；所述步骤A.建立以天然气公司最大销售收益为目标函数的动态规划模型其包括：阶段变量j：将天然气产销运行的周期细化为一个月，在每个月内以天然气公司在该运行周期内以用户个数划分阶段，在该时段中有多少天然气用户，就将产销运行过程划分为多少个阶段，则有：j＝1，2，...，M；这里，M表示用户的个数；所述状态变量Qj：以该阶段内天然气公司现有的总的天然气量作为状态变量，假设在运行初期，天然气公司从各个气源购买的天然气总量为Q，并假定Q1＝Q；所述决策变量Q2j：以天然气公司向各个用户销售的天然气总量作为决策变量，则：其中，Q2ij表示第j个阶段，天然气公司向用户j销售的属于气源i的天然气量；Q2j表示第j个阶段，天然气公司向用户j销售的天然气总量；所述状态转移方程：Qj+1＝Qj‑Q2j，即第j+1阶段天然气公司拥有的天然气总量Qj+1等于第j个阶段初期天然气公司拥有的天然气总量Qj与第j个阶段公司向第j个用户销售的天然气总量Q2j之差，则有QM+1＝0；所述效益函数rj(Q2j)：效益函数rj(Q2j)表示在第j个阶段，天然气公司向用户j销售总量为Q2j天然气时获得的收益；则最终目标函数为：其中，约束条件包括：在该运行周期内，天然气公司向M个用户销售的属于气源i的天然气总量应该满足：在第j个阶段，天然气公司向用户j销售的天然气量应该满足用户的用气要求，即：Q2jmin≤Q2j≤Q2jmax；各个时间段内，在产销平衡的条件下，M个用户的总用气量应与从N个气源购买的天然气量相等，即：在该运行周期内，用户j总购气总量应与从N个购买的天然气的总和相等，即：各个变量的非负性约束：Q1i≥0，Q2j≥0，Q2ij≥0；所述步骤B.通过逆序递推方法求出天然气分配的最优决策序列和天然气公司的最大收益，利用Matlab7.12.0编程输入以上模型中得到的约束条件和目标函数，其中，逆序算法步骤：设定初始值，取j＝M+1，fM+1(QM+1)＝0，Q1＝Q；逆向递推，综合气源供气量、用户购气量和供销平衡这些约束条件，依次取j＝M，M‑1，...，1，计算：Qj+1＝Qj‑Q2j根据初始条件fM+1(QM+1)＝0，先求出第M个阶段的最优决策和最大收益，然后代入迭代公式中，求出第M‑1个阶段的最优决策和最大收益，依次类推，逐段求出每个阶段的最优决策和最大收益，直至求到f1(Q1)，得到整段时期的最大收益。