全球變暖會(huì)使全球降水量重新分配、冰川和凍土消融、海平面上升等，不僅危害自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡，還影響人類(lèi)健康，甚至威脅人類(lèi)的生存。全球變暖主要是二氧化碳含量增加，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，而通過(guò)植樹(shù)造林、節(jié)能減排等形式，抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的“零排放”，達(dá)到碳中和是阻止全球變暖的有效途徑。

研究發(fā)現(xiàn)，二氧化碳的排放與能源消耗密切相關(guān)。在中國(guó)，能源供應(yīng)鏈及其生產(chǎn)流程占二氧化碳排放總量的43.8％。中國(guó)在2011年到2019年期間，天然氣進(jìn)口量逐年增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)從2024年到2030年中國(guó)天然氣平均需求總量將會(huì)從3153.78億m 上升到4363.27億m ，這會(huì)使得天然氣管道運(yùn)輸過(guò)程中的碳排放量增加。為了應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的天然氣需求量以及能源供應(yīng)過(guò)程中碳排放量帶來(lái)的新挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的天然氣管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方案需進(jìn)一步技術(shù)創(chuàng)新，以達(dá)到低碳排放標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種碳中和目標(biāo)下的天然氣管道操作優(yōu)化方法。

一種碳中和目標(biāo)下的天然氣管道操作優(yōu)化方法，包括以下步驟：

S1：確定決策變量的類(lèi)型，并獲取初始?jí)簹庹具M(jìn)口參數(shù)；所述決策變量為：X＝(Q,N,R,S) ；式中：X為決策變量；Q為管線輸量，m3/s；N為每個(gè)壓氣站中壓縮機(jī)的開(kāi)機(jī)數(shù)量；R為壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，l/min；S為兩條管道間的連接狀態(tài)；

S2：判斷兩條管道間的連接狀態(tài)，根據(jù)所述連接狀態(tài)確定各管道的流量，然后計(jì)算壓縮機(jī)站的出口壓力和出口溫度；

S3：使壓縮機(jī)站的出口壓力等于下一管段的進(jìn)口壓力，壓縮機(jī)站的出口溫度等于下一管段的進(jìn)口溫度，然后計(jì)算下一管段的終點(diǎn)溫度和終點(diǎn)壓力；

S4：使上一管段的終點(diǎn)壓力等于下一段壓縮機(jī)站的進(jìn)口壓力，上一管段的終點(diǎn)溫度等于下一段壓縮機(jī)站的進(jìn)口溫度，重復(fù)步驟S2?S4，直至計(jì)算得到系統(tǒng)中各壓縮機(jī)站的壓力和溫度變化；

S5：設(shè)置約束條件，計(jì)算燃驅(qū)壓縮機(jī)在管道系統(tǒng)中的耗氣量和電驅(qū)壓縮機(jī)的耗電量；

S6：引入碳排放系數(shù)，計(jì)算各不同能源驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的碳排放量，建立最小碳排放目標(biāo)函數(shù)；

S7：利用優(yōu)化算法對(duì)所述最小碳排放目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，根據(jù)求解結(jié)果確定最小碳排放目標(biāo)的天然氣管道操作方案。

本發(fā)明從能源結(jié)構(gòu)調(diào)整角度出發(fā)，提出了一個(gè)完整的天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)低碳低耗優(yōu)化模型，用于精細(xì)化計(jì)算天然氣管網(wǎng)運(yùn)輸過(guò)程中多能源的碳排放量以及能耗；針對(duì)不同能源結(jié)構(gòu)背景，建立相應(yīng)的最小碳排放目標(biāo)函數(shù)，采用優(yōu)化算法求解所述最小碳排放目標(biāo)函數(shù)并給出最優(yōu)調(diào)度方案，從而在管道運(yùn)輸過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，為中國(guó)整個(gè)天然氣行業(yè)早日完成“碳達(dá)峰，碳中和”的目標(biāo)提供技術(shù)支撐。