本技術涉及天然氣運輸領域，具體涉及一種用于確定天然氣管網的能量管存量的方法、存儲介質及處理器。

背景技術：

1、天然氣管網水力計算是天然氣管網系統(tǒng)穩(wěn)定運行、精準調控和優(yōu)化分析的基礎。天然氣的管存作為天然氣管道調峰效果的主要指標，是保障管道內氣體能否平穩(wěn)安全的運行重要標準。對于確定的輸氣管道，管存就是指天然氣在管道內某一時刻實際儲存的天然氣的氣體體積量，即在標準狀況下的體積。目前工程使用的管存計算方法都是基于穩(wěn)態(tài)水力計算得到的，相較于實際運行過程中的動態(tài)過程，能量管存量計算存在偏差，計量精度較低，影響企業(yè)的經濟效益。

技術實現(xiàn)思路

1、本技術實施例的目的是提供一種用于確定天然氣管網的能量管存量的方法、存儲介質及處理器。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本技術第一方面提供一種用于確定天然氣管網的能量管存量的方法，包括：

3、基于天然氣管網的管道結構和邊界元件確定天然氣管網的拓撲結構，拓撲結構包括天然氣管網的多個管道、每個管道對應的節(jié)點以及每個管道中天然氣的流向，每個管道包括多個管段，管段是指相鄰的兩個位置點之間的管道；

4、根據(jù)拓撲結構確定天然氣在每個管道的流速；

5、針對每個管道，根據(jù)流速確定管道中天然氣的流動狀態(tài)對應的數(shù)學模型，數(shù)學模型包括多個非線性方程；

6、針對每個管道的每個管段，根據(jù)管段的兩個位置點對多個非線性方程進行改寫，以得到與每個非線性方程對應的目標非線性方程；

7、根據(jù)多個目標非線性方程確定天然氣在每個管段的物性參數(shù)；

8、根據(jù)物性參數(shù)確定天然氣在每個管段的能量管存量。

9、在本技術的實施例中，每個管道對應的節(jié)點包括第一節(jié)點和第二節(jié)點，根據(jù)拓撲結構確定天然氣在每個管道的流速包括：針對每個管道，獲取第一節(jié)點的第一壓力和第二節(jié)點的第二壓力；針對每個管道，根據(jù)第一壓力和第二壓力確定第一節(jié)點和第二節(jié)點之間的第一壓力列向量；根據(jù)拓撲結構確定天然氣管網對應的降階關聯(lián)矩陣；針對每個管道，根據(jù)第一壓力列向量和降階關聯(lián)矩陣確定全部管道對應的第二壓力列向量；根據(jù)第二壓力列向量確定全部管道對應的第一流量列向量；針對每個管道，根據(jù)第一流量列向量和降階關聯(lián)矩陣確定管道對應的第二流量列向量；針對每個管道，根據(jù)第二流量列向量確定管道中天然氣的流速。

10、在本技術的實施例中，多個非線性方程包括狀態(tài)方程，天然氣的混合物包括多個氣體組分，方法還包括：獲取每個氣體組分的體積分數(shù)；針對每個管道，基于狀態(tài)方程根據(jù)全部體積分數(shù)和第一壓力列向量確定天然氣處于管道時的密度。

11、在本技術的實施例中，針對每個管道，基于狀態(tài)方程根據(jù)全部體積分數(shù)和第一壓力列向量確定天然氣處于管道時的密度包括，根據(jù)以下公式(1)計算密度：

12、

13、其中，p是指天然氣在每個管道的第一壓力列向量，ρ是指天然氣在每個管道的密度，r為通用氣體常數(shù)，t為系統(tǒng)溫度，a0、b0、c0、d0、a、α、b、d、γ是指天然氣混合物中的氣體組分不同的viral系數(shù)。

14、在本技術的實施例中，非線性方程包括動量方程，針對每個管道，根據(jù)流速確定管道中天然氣的流動狀態(tài)對應的數(shù)學模型，數(shù)學模型包括多個非線性方程包括：針對每個管道，根據(jù)密度和流速確定天然氣在管道的雷諾數(shù)；獲取每個管道的直徑和實際粗糙度；針對每個管道，根據(jù)雷諾數(shù)、直徑和實際粗糙度確定管道的摩擦阻力系數(shù)；針對每個管道，根據(jù)摩擦阻力系數(shù)、直徑、流速確定動量方程。

15、在本技術的實施例中，多個目標非線性方程包括目標連續(xù)性方程、目標動量方程、目標能量方程、目標狀態(tài)方程，物性參數(shù)包括多個待求參數(shù)，每個管段對應多個待求參數(shù)，每個待求參數(shù)包括多個管段對應的多個待求參數(shù)值；根據(jù)多個目標非線性方程確定天然氣在每個管段的物性參數(shù)包括：針對每個待求參數(shù)，根據(jù)多個待求參數(shù)值確定待求參數(shù)對應的迭代矩陣；針對每個待求參數(shù)，根據(jù)迭代矩陣對待求參數(shù)進行多次迭代計算；針對每次迭代計算，根據(jù)迭代矩陣、迭代計算對應的迭代次數(shù)和多個目標非線性方程確定迭代計算對應的迭代增量；針對每個待求參數(shù)，根據(jù)多個迭代增量、多個迭代矩陣、多個目標非線性方程確定在多次迭代計算后的多個計算結果，并將多個計算結果確定為多個待求參數(shù)值；根據(jù)多個待求參數(shù)的全部待求參數(shù)值確定天然氣在每個管段的物性參數(shù)。

16、在本技術的實施例中，針對每個待求參數(shù)，根據(jù)多個待求參數(shù)值確定待求參數(shù)對應的迭代矩陣包括，根據(jù)以下公式(2)確定迭代矩陣：

17、

18、其中，x0…xn-1是指每個待求參數(shù)的待求參數(shù)值，f0…fn-1是指與每個待求參數(shù)值對應的多個目標非線性方程，j是指每個待求參數(shù)對應的迭代矩陣。

19、在本技術的實施例中，針對每次迭代計算，根據(jù)迭代矩陣、迭代計算對應的迭代次數(shù)和多個目標非線性方程確定迭代計算對應的迭代增量包括，根據(jù)以下公式(3)確定迭代增量：

20、jkδxk＝f(xk)???????(3)

21、其中，k是指每次迭代計算的迭代次數(shù)，jk是指第k次迭代計算對應的迭代矩陣，x是指天然氣在每個管段對應的每個待求參數(shù)的待求參數(shù)值，δxk是指第次迭代計算對應的迭代增量，f(xk)是指第k次迭代計算對應的多個非目標非線性方程。

22、在本技術的實施例中，針對每個管道的每個管段，根據(jù)管段的兩個位置點與多個非線性方程進行改寫，以得到與每個非線性方程對應的目標非線性方程包括，多個目標非線性方程包括以下公式(4)(5)(6)(7)(8)：

23、

24、其中，t是指時刻，i是指每個管道的第i個位置點，i+1是指每個管道與第i個位置點相鄰的下一個位置點，是指t時刻每個管道內第i個位置點的天然氣的密度，是指t時刻每個管道內第i個位置點的天然氣的流速，δt是指設置計算的時間步長，δx是指每個管段的空間步長，是指t時刻每個管道內第i個位置點的天然氣的壓力；是指t時刻每個管道的第i個位置點的天然氣的焓值，是指t時刻每個管道內第i個位置點的氣體組分n的摩爾分數(shù)，g是指重力加速度，θ是指每個管道的管道傾角，λ是指每個管道的實際粗糙度，d為每個管道的直徑，t0是指環(huán)境溫度，k是指綜合換熱系數(shù)，z是指壓縮因子。

25、在本技術的實施例中，物性參數(shù)包括天然氣在每個管段的兩個位置點分別對應的第一溫度和第二溫度，以及第一壓力和第二壓力，根據(jù)物性參數(shù)確定天然氣在每個管段的能量管存量：針對每個管段，根據(jù)第一溫度和第二溫度確定管段的平均溫度；針對每個管段，根據(jù)第一壓力和第二壓力確定管段的平均壓力；針對每個管段，根據(jù)平均溫度和平均壓力確定管段的第一管存；針對每個管道，根據(jù)全部管段的第一管存確定管道的第二管存；針對每個管道，根據(jù)第二管存確定管道的能量管存量。

26、在本技術的實施例中，物性參數(shù)還包括天然氣在每個管段中每個氣體組分的摩爾分數(shù)，針對每個管道，根據(jù)第二管存確定管道的能量管存量包括：針對每個管段，根據(jù)全部的摩爾分數(shù)確定天然氣在管段的實際高位摩爾發(fā)熱量，并將管段的實際高位摩爾發(fā)熱量作為管段對應的管道中天然氣的實際高位摩爾發(fā)熱量；針對每個管道，根據(jù)實際高位摩爾發(fā)熱量、第二管存確定天然氣在管道的能量管存量。

27、本技術第二方面提供一種處理器，被配置成執(zhí)行上述的用于確定天然氣管網的能量管存量的方法。

28、本技術第三方面提供一種機器可讀存儲介質，該機器可讀存儲介質上存儲有指令，該指令在被處理器執(zhí)行時使得所述處理器被配置成執(zhí)行上述的用于確定天然氣管網的能量管存量的方法。

29、通過上述技術方案，基于天然氣管網的管道結構和邊界元件確定天然氣管網的拓撲結構，拓撲結構包括天然氣管網的多個管道、每個管道對應的節(jié)點以及每個管道中天然氣的流向，每個管道包括多個管段，管段是指相鄰的兩個位置點之間的管道；根據(jù)拓撲結構確定天然氣在每個管道的流速；針對每個管道，根據(jù)流速確定管道中天然氣的流動狀態(tài)對應的數(shù)學模型，數(shù)學模型包括多個非線性方程；針對每個管道的每個管段，根據(jù)管段的兩個位置點對多個非線性方程進行改寫，以得到與每個非線性方程對應的目標非線性方程；根據(jù)多個目標非線性方程確定天然氣在每個管段的物性參數(shù)；根據(jù)物性參數(shù)確定天然氣在每個管段的能量管存量。基于天然氣管網的動態(tài)水力計算，可以提高管網中天然氣能量管存量的計算精度，提升天然氣管網運行的安全性，使得天然氣在運輸、貿易過程中減少損失。

30、本技術實施例的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。