城市燃气管网优化分析概述
[摘要] 介绍了我国天然气管道的发展现状叙述了城市天然气管网优化的六种方法：图论法、动态规划法、基于Hopefield的神经网络法、MCST法、约束导数法、广义既约梯度法等在城市天然气管网规划中的应用。认为多目标化、模糊化和灰色优化是今后城市天然气管网规划发展的主要发展方向。
[关键词] 天然气管网 优化方法 建议 发展 应用
1.我国天然气管道发展现状
自20世纪60年代我国建设了第一条输气管道（巴渝线）以来，经过40余年的建设，输气管道事业有了很大的发展。至2001年底，全国陆上管道输送里程达到11403.3km。由于受天然气资源的限制，此前我国天然气管道大部分集中在四川省境内。四川管道输气里程占全国总里程的31.4%，在川内五大气区建设了区域性管网，形成了连接各气区和主要城市的环形干线，使得天然气输送与调节更加灵活。从70年代起，在东北、华北和山东、西北建设了较大规模的输气管道，从陕北至北京的陕京线，还有正在修建的忠武线、西气东输管线，这些管线的建成将极大地推动我国天然气管道网的发展。但从整体而言，我国天然气管道现存在的主要问题如下。
（1）管输利用率。我国现有天然气管道管径小，压力低，运距短，输量不足。大部分的管道利用率低于50%，而国外输气利用率一般为70%以上。
（2）旧管道自动化水平低。四川气田是我国气管道比较集中的地区，目前只是在新建的北干线的个别站上实行了站控，其他均为手工控制，不能实现全线统一控制。
（3）管道能耗大、用人多、老化严重。全国天然气管道单位输气耗气量是国外水平的2倍左右。有相当数量的60年代建的气管道仍在使用，管道老化现象严重。
（4）从80年代以来2世界天然气管道建设向地理、气候条件恶劣区域发展。如苏联、挪威、美国近年来的天然气管道建设。而我国特殊环境中（如深海、沼泽、山地等）管道施工技术方面落后。我国天然气管道分布零散，没有形成相互关联的网络，不能互相调配统一管理，管道利用率低。因此，只有规划设计最佳效益的全国输气管网，在新建大型管道时服从统一的规划，建设上水平、上档次，才能最有效地利用天然气资源，加速我国天然气工业的发展。
2.管网规划的方法
2.1图论法
文献中将复杂枝状燃气管网系统作为研究对象,在勘察设计定线后,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、参数优化和方案优化3个子问题。布局优化的目标是使整个管线网络铺设的可行线路总长最短。
根据图论可知,输气管网系统可抽象为无向网络,气源、压气站、供配气节点为网络节点,两点间管线为网络的边。在暂不考虑某些因素,如气体的流向、流量分配的情况下,将这些节点用可能的管道联结起来,以两节点间的管段长度为权,保证所有管道长度之和最短。这样,输气管网布局优化问题便转化为求无向网络的最小生成树问题,可以采用破圈法、边割法,但是它们的共同特点是都不便用计算机进行编程处理。常用的方法有图论中的Dijkstra算法和Kruskal算法,这些方法只能在已知固定点间求总长最短的几何布局。1972年,纽约大学张希国教授提
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