转输天然气管网用气负荷研究与预测分析

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摘要：随着社会经济的不断发展，能源需求与供应的矛盾日益突出，能源问题直接影响着国民经济发展的状况。天然气属于一种环保、价格低廉的能源，在我国能源结构中占有的比例逐渐增加，成为了我国能源结构的重要组成部分。随着天然气应用规模及范围的不断扩大，天然气用气负荷不断增加，转输天然气管网生产运行调度的要求越来越高。进行转输天然气管网用气负荷的研究与预测，可以降低管网运行压力，确保供气稳定，并为企业收获良好的经济效益与社会效益。

关键词：转输；天然气管网；用气负荷；能源供应

中图分类号：TE973 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）21-0004-02

1 转输天然气管网用气负荷研究与预测国内外现状

1.1 国内天然气管网用气负荷研究与预测现状

在早期，国内的天然气用户主要是城市居民，而工业企业用户较少。居民用户天然气用气负荷预测主要采取的是典型抽样法，通过对不同生活水平与不同生活方式的天然气居民用户进行抽样调查，获得居民用户用气量与用气规律，从而预测出城市所有居民用气量。工业用户天然气用气负荷预测主要采取的是统计学方法。根据用气单位昨日用气量与明日生产活动的需要量为基础，估算工业用户天然气用气负荷并预测城市所有工业用户总用气量。

1.2 国外天然气管网负荷研究与预测现状

在国外，天然气的应用时间较早，应用范围较广，在研究天然气用气负荷预测与模型方面较为深入。其天然气用气负荷预测方法主要包括神经网络法、指数平滑法、多元回归与自回归整体移动平均法等，通过预测方法，构建出了短期与长期天然气用气负荷预测系统。

2 天然气用气负荷概述

2.1 天然气用气负荷分类

天然气用气负荷按照不同的标准，可以划分出不同的类型，如按照使用性质来划分，则可以分为居民生活用气、工业用气、商业用气等；按照时间来划分，则可以划分为短期与中长期负荷，其中短期负荷为时负荷及日负荷，中长期负荷一般为年负荷；按照季节来划分，则可以分为采暖用气负荷与制冷用气负荷。

2.2 天然气用气负荷特点

由于城市天然气系统中存在着各种类型的天然气用户，用户之间对用气负荷的要求存在着较大区别，但彼此之间也存在着一定的关联，通过研究发现，城市天然气用气负荷存在着时序性、时变性、随机性、周期性、非线性与分散性等特点。

3 影响天然气用气负荷不均匀的因素

天然气用气负荷不均匀指的是随着时间的变化，城市用气负荷不断变化，证明了城市天然气用气负荷存在着不均匀性。一般将城市天然气用气负荷不均匀分为三种，分别为时不均匀性、日不均匀性与月不均匀性。影响城市用气负荷不均匀的因素很多，如城市性质、城市气候、用户构成及供气规模等。研究天然气用气负荷不均匀，对于确定城市天然气输配系统的天然气总容量，确定天然气输配管网与天然气输送设备等具有极为重要的意义，并对天然气输配系统的经济性产生重大影响。

4 天然气管网用气负荷预测方法

在综合考虑天然气供应输配系统的运行特点、社会环境、自然条件等因素的基础上，根据历史天然气用气负荷值，利用一定的技术方法，在确保精度的条件下，计算出未来某一特定时间内天然气用气负荷值的方法就是天然气用气负荷预测法。

4.1 天然气用气负荷预测的操作步骤

编制预测目标，确定预测具体计划；对历史数据进行调查，并选择出重要数据；根据实际情况，选择建立预测模型；根据实际数据，对预测模型的参数进行确定；将预测模型应用在实际预测活动中，最终获得预测值。

4.2 天然气用气负荷预测方法

4.2.1 回归分析预测法。回归分析预测法是通过对两个或两个以上的变量之间的关系进行研究，并实现对未来数值预测的方法。这种方法主要是确定相关变量与独立变量之间存在的关系，并建立函数关系，通过函数确定相关变量未来值。

4.2.2 人工神经网络预测法。人工神经网络预测法是一种模仿人的神经系统，并能够反映出人脑部分特征的一种计算结构，在预测领域中，人工神经网络预测模型应用最为广泛的当属BP网络模型。这种预测方法能够拟合出任意的非线性函数，并具备极强的泛化能力，通过输入变量与预测值之间的映射关系，最终获得预测结果。

4.2.3 指数平滑法。指数平滑法通过渐消记忆的方法，采取逐步衰减不等全平均法的方式，对数据进行处理，最终获得结果的预测方法。这种方法可以通过历史数据直接推算出用气负荷预测值，并可以修正计算结果，在天然气负荷预测中应用较为广泛。

4.2.4 时间序列分析法。时间序列分析法是按照时间先后的顺序，对天然气用气负荷进行观察、统计与记录，通过统计分析最终获得预测结果。这种方法在燃气负荷预测中占有十分重要的地位，在预测值缺失的情况下经常应用。

4.2.5 模糊理论法。模糊理论法在处理不确定或不完全信息问题时十分实用，通过对历史数据的模糊处理与分析，找出燃气负荷变化的典型模型，并推算出预测结果。这种方法可以有效处理存在不确定因素的负荷预测。

5 结语

天然气作为一种新型能源，在我国能源结构中的地位越来越重要。随着天然气应用规模及范围不断扩大，确保天然气供应的安全性与稳定性成为了时展的重要问题。对转输天然气管网用气负荷进行研究与预测，可以有效降低管网运行压力，确保供气的稳定性，最终为企业收获良好的经济效益与社会效益。

参考文献

[1] 薛晋.转输天然气管网用气负荷研究与预测[D].上海交通大学，2011.

[2] 郑建国.大型天然气管网仿真计算引擎的研究与实现[D].西南石油大学，2012.

[3] 韩金丽.复合型压缩天然气加气站供应模式研究[D].天津大学，2010.

作者简介：牛卓韬（1971-），男，河北高阳人，供职于新地能源工程技术有限公司，研究方向：城市燃气用气平衡。