智慧燃气应用案例 | 华润燃气润研管网仿真智慧输配运行系统

本案例基于国内自主研发的管网仿真算法，实时在线计算，模拟出全输配管网的动态数据，基于运算大数据，开发出输配运营功能模块，助力燃气企业规划建设、气源采购、安全运营。

图1 系统概况

系统可实现全管网实时监控，并具有异常预警、表具管理、气体溯源、管网建设、气源调度、管网切断模拟等功能。

系统可提升管网整体安全管理水平，节约投资建设及气源采购成本，辅助供销差治理，契合国家生命线工程建设，具有良好的社会效益和经济效益。

图2 输配系统实时状态

打破国外软件垄断，引领行业发展

国内燃气行业管网仿真软件（含离线软件），多为国外软件或基于国外引擎开发，存在价格昂贵、计算速度慢、专业性强，指导性差，数据安全难保障等问题。

本案例打破国外软件垄断，具有完全知识产权，实现仿真系统的国产化应用，行业内具有重大突破性。

本案例实现了燃气管网数字化、实时在线、异常事件预警、未来工况数字化模拟，实现管网安全、高效运营，引领行业高质量发展。

主要突破有：

①采用改进的“Godunov格式”，全面适应空间拓扑结构的管网模型，灵活性高，可在计算运行中任意改变管网拓扑结构而不会出现计算异常；

②采用“高阶K-T算法”可大幅提高计算精度和速度，减少计算资源消耗；

③采用完全“并行计算”内核，可实现大规模线程（1万以上）同时计算；

④采用“组合式”高智能算法，具有深度自学习能力，高速寻优和深层挖掘能力随使用时间增加而不断增强，自适应性高。

系统精度：压力精度达0.001Pa，流量精度达0.001m³/h；计算速度：10000节点数<0.01s；规模上已做到1千万以上节点数，技术水平国内领先。

定制化功能模块，助力燃气公司安全高效运营

系统通过燃气管网输配系统实时数据进行仿真计算，可满足管网规划建设、多气源优化调度、异常报警、气体溯源、热值/虚拟计量追踪计算等业务管理需求。

系统针对燃气公司实际需求，开发专属功能模块，打通该系统与实际运维管理人员联动，为企业解决输配瓶颈、提高管网泄漏安全保障、管网老旧改造、气源优化管理、拓展大用户等业务提供科学支撑。大大提高城燃企业的智慧化程度，大幅降低燃气企业经营成本，提升管理水平，助力高质量发展。

图3 管网建设功能模块

应用效果良好，行业普适高

本案例于2023年6月13日在长兴华润燃气成功上线，应用效果显著。技术成熟度高，目前已进行产品化推广。本案例结合国内城燃企业实际运行需求定制化开发功能，同时支持个性化需求，适用于整个燃气行业，受众广，包容度强。可为领导层提供决策依据，可为生产运营提供运行支撑，契合城市生命线工程建设。

全网打通，锻造智慧燃气的核心大脑

本案例可支持城燃企业本地部署，也可支持集团化云部署。充分利用物联网及大数据，打通与城燃GIS系统，实现复杂管网快速建模，输配系统及时更新；通过人工智能算法实时计算出全管网的运行状态，实现对全管网运营监控管理。

系统集成各数据系统，打通全管网，锻造智慧燃气的核心大脑。在高速寻优运算的支持下，系统具备日益增强的思考和学习的能力。助力行业高质量发展，技术水平行业领先。

1  应用场景

设计研究中心联合长兴华润燃气开展系统的试点示范项目建设，系统模型包含整个长兴华润高中压管网近七百公里，场站近十个，调压箱柜一千多个，于2023年6月13日正式上线，综合仿真精度达95%以上，能够为长兴华润公司日常运行决策提供科学的支撑，取得了较好的示范效果。

长兴华润公司至系统上线运行以来，将系统不断应用于实际生产运营中，开展了大量的应用工作。在管网规划建设方面节约建设成本约5%，多气源调度方面节约气源采购成本预计节约5%，同时辅助供销差管理，预计提升0.5%左右；同时提高了管网运行安全管理，取得了良好的经济效益及社会效益。

图4 建设方案模拟

继长兴示范项目后，本系统已完成对某大型城燃企业3400多公里高中压管网的仿真模拟计算，计算时长约3分钟。在城市燃气高中压管网仿真系统的应用中，该规模及体量的仿真计算能力，国内尚属首次。

2  应用导向

本方案可为城燃企业提供管网实时监控助力运维管理，提供各种工况仿真模拟，提供决策支撑。根据实际应用情况，将逐步实现仿真系统与实际业务的融合，形成仿真系统跨部门、跨职能协同的应用模式，实现企业间运维数据共享，多部门协同管理，实现智慧化运维管理。

1  实施情况

本案例通过长兴华润近9个月的使用情况，进一步升级系统核心算法，增加仿真模拟模块，提升系统预警能力，实现系统与实际业务的深度融合，达到国内领先的、具有完全知识产权的管网仿真智能输配运行系统。实现了从技术转化到产品化的落地，系统的应用将助力燃气企业提升管理水平及管网整体安全水平，并助力燃气企业管网数据完整性及统一性的提升，具有良好的社会效益及经济效益。

2  应用成效

“华润燃气润研管网仿真智慧输配运行系统”的应用，主要成效有：

（1）安全提升

系统计算出全管网的实时状态，可实现对管网低压、超速以及管网压力的流失等报警，保障管网安全运行。同时，对各种事故工况下，可实现对阀门切断方案的整体把控。

（2）管理提升

系统计算出管网的事实状态，有利于及时了解管网的状态，提升运营管理水平。同时，系统可实现对各种实际运行工况进行模拟分析，提供科学的决策支持。

（3）数据治理

在开展系统建设的过程，需要对城燃企业原有的GIS、SCADA及CIS系统的数据进行统一的治理，使数据的完整性和统一性达到较高的水平，确保数据的准确性，同时有利于进一步发掘数据的价值。

（4）节约建设成本

系统可实现对各类规划建设进行仿真模拟分析，优化管道选型，避免重复投资，节约建设成本。

（5）节约气源成本

系统多气源调度模块，可实现对各个气源之间的优化调度，在保障供气稳定的情况下，优化起源采购方案，节约气源采购成本。

（6）供销差治理

系统表具管理功能模块，可对输配系统表具进行检测，及时发现表具存在的问题及时排查，尤其是对计量偏差较大或压力变化大的用户进行及时排查，辅助输差管理。

同时，基于仿真计算开发老化管道管理、燃气泄漏预警的高阶算法，助力国家老旧管网改造及生命线工程建设。