隨需應(yīng)變的智慧化管網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)

摘 要

1 前言在天然氣資源供需矛盾日益突出的今天，城市燃?xì)馄髽I(yè)承受著巨大的天然氣保供壓力。如何在資源有限的情況下實(shí)現(xiàn)用戶、政府、企業(yè)等多方利益的最佳平衡，實(shí)現(xiàn)城市天然氣資源
1 前言
在天然氣資源供需矛盾日益突出的今天，城市燃?xì)馄髽I(yè)承受著巨大的天然氣保供壓力。如何在資源有限的情況下實(shí)現(xiàn)用戶、政府、企業(yè)等多方利益的最佳平衡，實(shí)現(xiàn)城市天然氣資源調(diào)配快速響應(yīng)，是值得城市燃?xì)馄髽I(yè)研究的課題。
重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)隨需應(yīng)變的智慧化管網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，遵循“高效、科學(xué)、均衡、安全”的天然氣資源配置方針，以信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)為支撐，建設(shè)基于網(wǎng)絡(luò)的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控的輸配管網(wǎng)，以輸配管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA系統(tǒng))、地理信息系統(tǒng)(GIS系統(tǒng))、仿真系統(tǒng)為一體的管網(wǎng)資源信息管理平臺(tái)，達(dá)到管網(wǎng)運(yùn)行管理的智慧化，支持科學(xué)決策，實(shí)現(xiàn)滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要、滿足企業(yè)社會(huì)責(zé)任需要、滿足客戶需要、滿足企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展需要的隨需應(yīng)變、高效合理的天然氣資源配置目標(biāo)，不斷提高資源利用效率，實(shí)現(xiàn)多方共贏。

2 管網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行智慧化管理的技術(shù)架構(gòu)
    重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)，融合先進(jìn)理念，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，控制技術(shù)和通訊技術(shù)，搭建由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)及運(yùn)行智慧化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)隨需應(yīng)變的資源配置。
    感知層——構(gòu)建智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控的輸配管網(wǎng)。
    網(wǎng)絡(luò)層——由通訊網(wǎng)絡(luò)(GPRS/CDMA、ADSL、光纖網(wǎng)絡(luò)等)與RTU控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相連構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
    應(yīng)用層——輸配管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA系統(tǒng))、地理信息系統(tǒng)(GIS系統(tǒng))、仿真系統(tǒng)為一體的管網(wǎng)資源信息管理平臺(tái)。
3 管網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行智慧化管理的目標(biāo)體系
3.1 實(shí)現(xiàn)隨需應(yīng)變的資源配置
    (1) 隨社會(huì)責(zé)任需要的資源配置。重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)根據(jù)重慶市《供氣應(yīng)急保障預(yù)案》，對資源配置實(shí)行分類供氣保障制度，在有限的資源發(fā)揮最大的效益的同時(shí)滿足了各類客戶需求。
    (2) 隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的資源配置。按重慶市產(chǎn)業(yè)改革導(dǎo)向，重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)在資源配置時(shí)支持低耗能、高附加值的產(chǎn)業(yè)，限制發(fā)展高耗能、低附加值產(chǎn)業(yè)，節(jié)約資源，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
    (3) 隨客戶需要的資源配置。重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)按供氣保障的重要程度不同，把客戶分為居民、工業(yè)、商業(yè)、集體、醫(yī)院、學(xué)生公寓、CNG加氣站等7大類20小類，并為每位客戶建立了檔案，記錄客戶歷史用氣情況，便于預(yù)測客戶用氣量，提供準(zhǔn)確的資源配置。
    (4) 隨企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略需要的資源配置。重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)根據(jù)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，在天然氣資源充足時(shí)滿足供銷差價(jià)大的企業(yè)的用氣需求，降低成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
    城市燃?xì)馄髽I(yè)圍繞以上4個(gè)方面的目標(biāo)，根據(jù)資源狀況、經(jīng)濟(jì)環(huán)境及企業(yè)內(nèi)、外部環(huán)境的不同，建立相應(yīng)的模型，選擇管網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)行管理的最佳方案，對資源配置適時(shí)做出凋整。
3.2 實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行管理智慧化
    重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)建設(shè)了以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為運(yùn)行工況，建立仿真模型，為規(guī)劃設(shè)計(jì)、管網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行搭建了智慧化平臺(tái)的管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了專家預(yù)測和智能決策。管網(wǎng)的數(shù)據(jù)集中，支持深層次的挖掘分析，從而使得資源配置、管網(wǎng)運(yùn)行管理持續(xù)優(yōu)化。
4 智慧管網(wǎng)建設(shè)的實(shí)施
4.1 加大管網(wǎng)設(shè)施建設(shè)
    (1) 改造管網(wǎng)架構(gòu)。重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)根據(jù)重慶市發(fā)展，對埋地管網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，實(shí)施了老舊管網(wǎng)改造和新管網(wǎng)建設(shè)，并將新舊管網(wǎng)整合，將以往涮峰能力差的支狀管網(wǎng)逐漸變?yōu)橛筛邏?、中壓、低壓組成的三級(jí)環(huán)狀網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)管網(wǎng)互聯(lián)互通，徹底消除供氣末端氣問題。
    (2) 增強(qiáng)調(diào)峰手段。重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)新建了頭塘儲(chǔ)配站、擴(kuò)建了六店子儲(chǔ)配站，新增了80萬m3的儲(chǔ)氣調(diào)峰能力，不僅實(shí)現(xiàn)了“削峰填谷”，管網(wǎng)負(fù)荷更加均衡；還提高了儲(chǔ)氣能力，管網(wǎng)的資源配置能力得到加強(qiáng)。
4.2 數(shù)字化管網(wǎng)資料
    針對管網(wǎng)資料不全，管理混亂的現(xiàn)狀，重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)對管網(wǎng)資料進(jìn)行了全面梳理，建立了管網(wǎng)的生命周期檔案。首先，對已有管網(wǎng)竣工圖進(jìn)行數(shù)化，累計(jì)數(shù)字化圖紙4500張，管線6000多km。其次，委托勘察設(shè)計(jì)院對管網(wǎng)進(jìn)行勘測。最后，將數(shù)化的圖紙與勘測的情況比對，通過連通性分析、坐標(biāo)配準(zhǔn)等多種技術(shù)手段，形成集團(tuán)公司地下管網(wǎng)的矢量化數(shù)據(jù)檔案。
4.3 實(shí)施管網(wǎng)智慧化改造
    重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)對所有站場進(jìn)行了自動(dòng)化改造，裝備了自動(dòng)閥門、壓力變送器、溫度變送器、差壓變送器等先進(jìn)設(shè)備，建立了與集團(tuán)總部的通訊線路。通過自動(dòng)化改造，能對站場工藝進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)監(jiān)控，達(dá)到本地或遠(yuǎn)程的自動(dòng)控制，并在集團(tuán)公司調(diào)度中心及職能部門實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享和智能化的識(shí)別、監(jiān)控和管理。
4.4 建設(shè)信息系統(tǒng)
    重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)注重新技術(shù)運(yùn)用，結(jié)合實(shí)際情況，建設(shè)了各類信息系統(tǒng)，建立了完整的數(shù)學(xué)模型，為實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)運(yùn)行管理智慧化打下基礎(chǔ)。2003年—2007年，集團(tuán)投入大量資金，建設(shè)了地理信息系統(tǒng)(即GIS系統(tǒng))，實(shí)現(xiàn)了埋地管網(wǎng)的跨生命周期的管理；建設(shè)輸配管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(即SCADA系統(tǒng))，已能對主城70多個(gè)站場和重點(diǎn)終端客戶、所有CNG加氣站進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對各類站場數(shù)據(jù)、終端用戶數(shù)據(jù)、管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，提高管網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控能力；建設(shè)仿真系統(tǒng)，建立主城區(qū)高/中壓主線管網(wǎng)的在線模型，能對管網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行模擬、預(yù)測，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化天然氣資源的配置方案。
5 管網(wǎng)運(yùn)行智慧化管理
5.1 各級(jí)管理智慧化
    重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)通過實(shí)施管網(wǎng)智慧化建設(shè)，運(yùn)行管理扁平化，由粗放型、經(jīng)驗(yàn)型管理向精細(xì)化、智慧化管理轉(zhuǎn)變。
    基層管理人員借助智慧管網(wǎng)，能實(shí)時(shí)了解管轄區(qū)域內(nèi)的站場、管網(wǎng)運(yùn)行狀況，對調(diào)度指令能快速執(zhí)行，及時(shí)反饋。高層管理人員能掌握集團(tuán)公司整體管網(wǎng)運(yùn)行狀況，預(yù)測負(fù)荷變化情況，了解重要客戶用氣需求，能優(yōu)化天然氣資源配置方案，及時(shí)滿足客戶需求。
5.2 優(yōu)化管網(wǎng)建設(shè)維護(hù)決策
    重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)借助地理信息和仿真系統(tǒng)能測算出在滿足管網(wǎng)運(yùn)行壓力的情況下，投入成本最少的方案，為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了智慧化的管理平臺(tái)，集團(tuán)投資決策科學(xué)化，降低建設(shè)成本，保護(hù)企業(yè)投資。配備先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對管網(wǎng)的安全評估，并可將巡線、維護(hù)、搶險(xiǎn)等信息進(jìn)行記錄，通過計(jì)算預(yù)測管道運(yùn)行情況，發(fā)揮管道最大效能，為領(lǐng)導(dǎo)決策管網(wǎng)的改造和維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。
5.3 優(yōu)化資源配置決策
    重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)通過使用仿真系統(tǒng)，輔助各級(jí)管理人員的資源配置決策。仿真系統(tǒng)以輸配管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)采集的現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及地理信息系統(tǒng)的管網(wǎng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)參數(shù)，對管網(wǎng)的各種狀況進(jìn)行模擬分析，達(dá)到智能模擬管網(wǎng)運(yùn)行情況，預(yù)測管網(wǎng)負(fù)荷、終端用戶負(fù)荷，為資源配置選擇最佳方案，提高資源配置的準(zhǔn)確性。
6 結(jié)語
    重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)通過實(shí)施隨需應(yīng)變的管網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行智慧化管理，對創(chuàng)新城市燃?xì)庑袠I(yè)資源配置管理模式進(jìn)行了有效探索，增強(qiáng)了城市燃?xì)夤?yīng)保障能力，在實(shí)現(xiàn)資源利用最大化的同時(shí)滿足不同層次的差異化需求，有效提升企業(yè)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，支持了企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
    然而，由于城市管網(wǎng)的復(fù)雜程度較高，在城市燃?xì)庵腔刍芫W(wǎng)建設(shè)及運(yùn)行管理中建立準(zhǔn)確有效的數(shù)學(xué)模型還存在巨大困難，重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)憑借30多年的城市燃?xì)膺\(yùn)營管理經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用科學(xué)的方法，不斷摸索規(guī)律，將為形成更加準(zhǔn)確有效的數(shù)學(xué)模型，高效均衡的城市燃?xì)庵腔刍芾砥脚_(tái)不斷探索。
 
(本文作者：肖麗華 齊研科 楊穎 王為眾 重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司 400020)