隨需應變的智慧化管網平臺建設

摘 要

1 前言在天然氣資源供需矛盾日益突出的今天，城市燃氣企業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現用戶、政府、企業等多方利益的最佳平衡，實現城市天然氣資源
1 前言
在天然氣資源供需矛盾日益突出的今天，城市燃氣企業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現用戶、政府、企業等多方利益的最佳平衡，實現城市天然氣資源調配快速響應，是值得城市燃氣企業研究的課題。
重慶燃氣集團隨需應變的智慧化管網平臺建設以科學發展觀為指導，遵循“高效、科學、均衡、安全”的天然氣資源配置方針，以信息技術和自動化技術為支撐，建設基于網絡的智能化識別、定位、跟蹤、監控的輸配管網，以輸配管網數據采集與監視控制系統(SCADA系統)、地理信息系統(GIS系統)、仿真系統為一體的管網資源信息管理平臺，達到管網運行管理的智慧化，支持科學決策，實現滿足社會經濟發展需要、滿足企業社會責任需要、滿足客戶需要、滿足企業戰略發展需要的隨需應變、高效合理的天然氣資源配置目標，不斷提高資源利用效率，實現多方共贏。

2 管網建設與運行智慧化管理的技術架構
    重慶燃氣集團結合行業特點，融合先進理念，利用現代信息技術，控制技術和通訊技術，搭建由感知層、網絡層和應用層組成的城市燃氣管網建設及運行智慧化管理平臺，實現隨需應變的資源配置。
    感知層——構建智能化識別、定位、跟蹤、監控的輸配管網。
    網絡層——由通訊網絡(GPRS/CDMA、ADSL、光纖網絡等)與RTU控制系統網絡相連構成通信網絡系統。
    應用層——輸配管網數據采集與監視控制系統(SCADA系統)、地理信息系統(GIS系統)、仿真系統為一體的管網資源信息管理平臺。
3 管網建設與運行智慧化管理的目標體系
3.1 實現隨需應變的資源配置
    (1) 隨社會責任需要的資源配置。重慶燃氣集團根據重慶市《供氣應急保障預案》，對資源配置實行分類供氣保障制度，在有限的資源發揮最大的效益的同時滿足了各類客戶需求。
    (2) 隨社會經濟發展需要的資源配置。按重慶市產業改革導向，重慶燃氣集團在資源配置時支持低耗能、高附加值的產業，限制發展高耗能、低附加值產業，節約資源，促進社會經濟發展。
    (3) 隨客戶需要的資源配置。重慶燃氣集團按供氣保障的重要程度不同，把客戶分為居民、工業、商業、集體、醫院、學生公寓、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，便于預測客戶用氣量，提供準確的資源配置。
    (4) 隨企業發展戰略需要的資源配置。重慶燃氣集團根據企業發展戰略，在天然氣資源充足時滿足供銷差價大的企業的用氣需求，降低成本，提高企業經濟效益。
    城市燃氣企業圍繞以上4個方面的目標，根據資源狀況、經濟環境及企業內、外部環境的不同，建立相應的模型，選擇管網建設及運行管理的最佳方案，對資源配置適時做出凋整。
3.2 實現管網建設與運行管理智慧化
    重慶燃氣集團建設了以地理信息系統為基礎，以數據采集與監控系統的實時數據為運行工況，建立仿真模型，為規劃設計、管網建設與運行搭建了智慧化平臺的管理平臺，實現了專家預測和智能決策。管網的數據集中，支持深層次的挖掘分析，從而使得資源配置、管網運行管理持續優化。
4 智慧管網建設的實施
4.1 加大管網設施建設
    (1) 改造管網架構。重慶燃氣集團根據重慶市發展，對埋地管網進行統一規劃，實施了老舊管網改造和新管網建設，并將新舊管網整合，將以往涮峰能力差的支狀管網逐漸變為由高壓、中壓、低壓組成的三級環狀網，實現整個管網互聯互通，徹底消除供氣末端氣問題。
    (2) 增強調峰手段。重慶燃氣集團新建了頭塘儲配站、擴建了六店子儲配站，新增了80萬m3的儲氣調峰能力，不僅實現了“削峰填谷”，管網負荷更加均衡；還提高了儲氣能力，管網的資源配置能力得到加強。
4.2 數字化管網資料
    針對管網資料不全，管理混亂的現狀，重慶燃氣集團對管網資料進行了全面梳理，建立了管網的生命周期檔案。首先，對已有管網竣工圖進行數化，累計數字化圖紙4500張，管線6000多km。其次，委托勘察設計院對管網進行勘測。最后，將數化的圖紙與勘測的情況比對，通過連通性分析、坐標配準等多種技術手段，形成集團公司地下管網的矢量化數據檔案。
4.3 實施管網智慧化改造
    重慶燃氣集團對所有站場進行了自動化改造，裝備了自動閥門、壓力變送器、溫度變送器、差壓變送器等先進設備，建立了與集團總部的通訊線路。通過自動化改造，能對站場工藝進行全面、實時監控，達到本地或遠程的自動控制，并在集團公司調度中心及職能部門實現了數據的實時共享和智能化的識別、監控和管理。
4.4 建設信息系統
    重慶燃氣集團注重新技術運用，結合實際情況，建設了各類信息系統，建立了完整的數學模型，為實現管網運行管理智慧化打下基礎。2003年—2007年，集團投入大量資金，建設了地理信息系統(即GIS系統)，實現了埋地管網的跨生命周期的管理；建設輸配管網數據采集與監控系統(即SCADA系統)，已能對主城70多個站場和重點終端客戶、所有CNG加氣站進行監控，實現對各類站場數據、終端用戶數據、管網運行數據的實時采集，提高管網運行監控能力；建設仿真系統，建立主城區高/中壓主線管網的在線模型，能對管網運行情況進行模擬、預測，實現優化天然氣資源的配置方案。
5 管網運行智慧化管理
5.1 各級管理智慧化
    重慶燃氣集團通過實施管網智慧化建設，運行管理扁平化，由粗放型、經驗型管理向精細化、智慧化管理轉變。
    基層管理人員借助智慧管網，能實時了解管轄區域內的站場、管網運行狀況，對調度指令能快速執行，及時反饋。高層管理人員能掌握集團公司整體管網運行狀況，預測負荷變化情況，了解重要客戶用氣需求，能優化天然氣資源配置方案，及時滿足客戶需求。
5.2 優化管網建設維護決策
    重慶燃氣集團借助地理信息和仿真系統能測算出在滿足管網運行壓力的情況下，投入成本最少的方案，為規劃設計提供了智慧化的管理平臺，集團投資決策科學化，降低建設成本，保護企業投資。配備先進技術設備，實現了對管網的安全評估，并可將巡線、維護、搶險等信息進行記錄，通過計算預測管道運行情況，發揮管道最大效能，為領導決策管網的改造和維護提供科學依據。
5.3 優化資源配置決策
    重慶燃氣集團通過使用仿真系統，輔助各級管理人員的資源配置決策。仿真系統以輸配管網數據采集與監控系統采集的現場實時數據以及地理信息系統的管網數據為基礎參數，對管網的各種狀況進行模擬分析，達到智能模擬管網運行情況，預測管網負荷、終端用戶負荷，為資源配置選擇最佳方案，提高資源配置的準確性。
6 結語
    重慶燃氣集團通過實施隨需應變的管網建設與運行智慧化管理，對創新城市燃氣行業資源配置管理模式進行了有效探索，增強了城市燃氣供應保障能力，在實現資源利用最大化的同時滿足不同層次的差異化需求，有效提升企業社會效益和經濟效益，支持了企業可持續發展。
    然而，由于城市管網的復雜程度較高，在城市燃氣智慧化管網建設及運行管理中建立準確有效的數學模型還存在巨大困難，重慶燃氣集團憑借30多年的城市燃氣運營管理經驗，運用科學的方法，不斷摸索規律，將為形成更加準確有效的數學模型，高效均衡的城市燃氣智慧化管理平臺不斷探索。
 
(本文作者：肖麗華 齊研科 楊穎 王為眾 重慶燃氣集團股份有限公司 400020)