一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法及装置

1.本发明涉及天然气管网技术领域，特别是涉及一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法及装置。


背景技术：

2.随着天然气需求的不断上升，对天然气管网的输送能力提出了更高的要求，随着“全国一张网”的逐步形成，更会有新储气库或是新用户连接到现有的天然气管网上，天然气管网规模庞大，拓扑结构复杂，全网分析工作复杂，凭借人力难以决策出最优的天然气管网输送能力提升设计方案。
3.天然气管网输送能力提升设计是一个多周期、长期、复杂的问题。想要获得尽可能低成本的一个天然气管网输送能力提升方案，需要系统、科学的合理设计，考虑多方面的因素，包括上下游的供给和需求，管网系统中的基础设施能力，管道的流量流向分配等等，因此管网的基础设施和拓扑结构需要进行调整改变，以满足不同时段的基本供气需求。
4.目前，有学者在文献中考虑到了天然气需求量在不断上涨，但是往往采用了以年为尺度的建模方法，忽略了储气设施的实际作用，往往造成所规划的管网与实际严重不符。由于天然气在同一年度不同时期存在较大的需求差异，而随着需求量的不断上升，淡旺季差异将更加显著。在旺季储气库充当的是“气源”的作用，此时天然气管网承担着更大的输送任务，而仅仅以年为尺度规模不能准确有效地分析出实际天然气管网堵点，从而影响了管道建设的时序性，对天然气管网输气能力提升产生较大的误差。此外，对于模型解决方案，虽然常用智能算法和启发式方法，但仍难以保证结果具有全局最优性。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法及装置，可以为天然气管网输气能力提升提供了有效的支撑和指导，降低了总成本。其具体方案如下：
6.一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法，包括：
7.获取与天然气管网相关的基础参数；所述基础参数包括管道基础参数、管材基本参数、储气库基本参数、技术经济参数和供需数据；
8.根据获取的所述基础参数，生成待建立的多周期天然气管网milp模型的约束条件；
9.根据生成的所述约束条件和预设的成本目标函数，建立所述milp模型；
10.通过基于分支定界算法的milp求解器求解所述milp模型，得到多周期天然气管网输送能力提升设计结果。
11.优选地，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，在建立所述milp模型之前，还包括：
12.计算输送天然气所需的费用、新建或扩建管道的费用和储气库相关费用；
13.根据所述输送天然气所需的费用、所述新建或扩建管道的费用和所述储气库相关费用，得到不同时期的现金流；
14.根据不同时期的所述现金流，得到最小总成本净现值，并将所述最小总成本净现值作为所述成本目标函数。
15.优选地，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，计算输送天然气所需的费用、新建或扩建管道的费用和储气库相关费用，包括：
16.根据管道输送费用、输送距离、管道输送流量的乘积值，计算单条管道的输送费用；取所有管道的输送费用之和作为输送天然气所需的费用；
17.根据管道单位管长造价与管道距离，计算新建或扩建管道的费用；
18.根据储气库注气、采气、储气的成本总和，计算储气库相关费用。
19.优选地，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，生成待建立的多周期天然气管网milp模型的约束条件，包括：
20.对每个节点定义节点上传流量、节点下载流量、管道流入流量和管道流出流量来表征管网的流量关系；
21.根据所述管网的流量关系、所述节点上传流量与当地天然气生产量之间的大小关系以及所述节点下载流量与当地天然气最小需求量之间的大小关系，生成流量平衡约束条件。
22.优选地，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，生成待建立的多周期天然气管网milp模型的约束条件，还包括：
23.根据两个可能新建或扩建管道的节点之间只建设一次管道的条件，生成管网结构约束条件。
24.优选地，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，生成待建立的多周期天然气管网milp模型的约束条件，还包括：
25.将不扩建的已建管道输送能力设为定值，根据新建或扩建后的管道输送能力与当前最大输送能力的大小关系，生成管道输送能力约束条件；
26.根据管道同一时刻流动方向只有一个，以及流量方向与流动方向一致的条件，生成管道输送方向约束条件。
27.优选地，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，生成待建立的多周期天然气管网milp模型的约束条件，还包括：
28.根据储气库储气能力约束条件、储气库注气能力约束条件、储气库采气能力约束条件以及储气库采气能力与储气库存量之间的大小关系，生成储气库约束条件。
29.优选地，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，所述多周期天然气管网输送能力提升设计结果包括管道建设的时间、位置、设计输量，所需的管道输送、管道建设和储气库运行成本，各管道在各周期的流量、管道利用率，以及管网内储气库在各周期的工作情况。
30.本发明实施例还提供了一种多周期天然气管网输送能力提升设计装置，包括：
31.参数获取模块，用于获取与天然气管网相关的基础参数；所述基础参数包括管道基础参数、管材基本参数、储气库基本参数、技术经济参数和供需数据；
32.约束条件生成模块，用于根据获取的所述基础参数，生成待建立的多周期天然气
管网milp模型的约束条件；
33.模型建立模块，用于根据生成的所述约束条件和预设的成本目标函数，建立所述milp模型；
34.模型求解模块，用于通过基于分支定界算法的milp求解器求解所述milp模型，得到多周期天然气管网输送能力提升设计结果。
35.优选地，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计装置中，还包括：
36.目标函数获取模块，用于计算输送天然气所需的费用、新建或扩建管道的费用和储气库相关费用；根据所述输送天然气所需的费用、所述新建或扩建管道的费用和所述储气库相关费用，得到不同时期的现金流；根据不同时期的所述现金流，得到最小总成本净现值，并将所述最小总成本净现值作为所述成本目标函数。
37.从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法，包括：获取与天然气管网相关的基础参数；基础参数包括管道基础参数、管材基本参数、储气库基本参数、技术经济参数和供需数据；根据获取的基础参数，生成待建立的多周期天然气管网milp模型的约束条件；根据生成的约束条件和预设的成本目标函数，建立milp模型；通过基于分支定界算法的milp求解器求解milp模型，得到多周期天然气管网输送能力提升设计结果。
38.本发明提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法，把管道、管材、储气库作为重要考虑因素，在多周期视野下做出天然气管输送能力提升设计，通过分支定界算法求解多周期天然气管网milp模型，以整体获得全局最优解，该模型能够反映实际的天然气管网系统实际的情况，通过管道基础参数、管材基本参数、储气库基本参数、技术经济参数和供需数据得到最优的天然气管道建设方案，为天然气管网输气能力提升提供了有效的支撑和指导，降低了总成本。
39.此外，本发明还针对多周期天然气管网输送能力提升设计方法提供了相应的装置，进一步使得上述方法更具有实用性，该装置具有相应的优点。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
41.图1为本发明实施例提供的多周期天然气管网输送能力提升设计方法的流程图；
42.图2为本发明实施例提供的多周期天然气管网输送能力提升设计装置的结构示意图。
具体实施方式
43.天然气管网系统通常包括了气源、管道、压气站、储气设施和用户。气源是管网的起点之一，天然气从气源首站进入管道，通过压气站加压，最终运输至用户；储气设施在供气富余时注气，在供气不足时采气；用户是天然气的下载点。天然气管网输气能力提升设计
难点主要有以下几个部分。一，气田的产量处于波动之中，而各个用户的需求量更是具有不确定性，尤其是淡旺季需求存在明显差异，需要借助储气设施来合理调配流量；二，长期来看天然气需求是在稳定上升的，现有的天然气管道输送能力逐渐不能应对快速增长的天然气需求，需要考虑管道规模的改变；三，天然气管网结构日益复杂，对于给定的天然气供需预测，天然气管网具有不同的管道规划和流量调度方案，不同的方案的管输成本、管道建设成本和储气库成本均不同，且天然气管道造价成本昂贵，不同的管道建设方案之间成本相差较大，其方案的选择直接影响天然气管网投资总成本。四，天然气管道的建设成本计算涉及到相当多的因素，包括管道建设的位置、长度、地形、是否穿跨越、建设工期、投资合同等等。同时考虑上述因素将使模型更接近现实，但会使得天然气管网输气能力提升管建设计工作更加艰难。五，天然气管网输气能力提升管建设计问题属于非线性问题，再加上复杂的拓扑结构会使得模型很难在短时间内求得最优解。基于此，本发明提出一种统筹管网运行与规划全局，降低供气成本的多周期天然气管网输气能力提升设计方法。
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.本发明提供一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法，如图1所示，包括以下步骤：
46.s101、获取与天然气管网相关的基础参数；基础参数包括管道基础参数、管材基本参数、储气库基本参数、技术经济参数和供需数据；
47.具体地，管理基础参数可以包括管道长度、管径、管道输送能力；管材基本参数可以包括管径、管道输送能力；储气库基本参数可以包括储气库初始气量、最大库存、最大注气能力、最小注气能力、最大采气能力、最小采气能力、采气泄漏率、储气泄漏率、注气泄漏率、单位采气成本、单位储气成本、单位注气成本；技术经济参数可以包括管输单位成本、管道单位建设费用；供需数据可以包括未来一定时间段内天然气用户的需求、气田规划产量。
48.s102、根据获取的基础参数，生成待建立的多周期天然气管网milp模型的约束条件；
49.具体地，多周期天然气管网milp模型包含许多约束，包括节点和管道，管道流量，管道压力，障碍物和整体构造。结合具体的实际数据和分段线性化方法，该模型可以转化为milp数学模型，其中所有约束和目标函数都是线性的。
50.s103、根据生成的约束条件和预设的成本目标函数，建立milp模型；
51.较佳地，本发明以半年为尺度，建立多周期天然气管网milp模型，这样考虑到了储气设施的实际作用，能够有效地分析出实际天然气管网堵点，减少对天然气管网输气能力提升产生的误差。
52.s104、通过基于分支定界算法的milp求解器求解milp模型，得到多周期天然气管网输送能力提升设计结果。
53.在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，把管道、管材、储气库作为重要考虑因素，考虑了淡旺季及供需波动，在多周期视野下做出天然气管输送能力提升设计，通过分支定界算法求解多周期天然气管网milp模型，以整体获得
全局最优解，该模型能够反映实际的天然气管网系统实际的情况，通过管道基础参数、管材基本参数、储气库基本参数、技术经济参数和供需数据得到最优的天然气管道建设方案，为天然气管网输气能力提升提供了有效的支撑和指导，降低了总成本。
54.需要说明的是，多周期天然气管网输气能力提升管建设计方法的目的是通过建立数学规划模型，在给定的基本经济参数和工艺参数下，制定出总成本最低的管网建设方案。如上所述，优化设计不仅在经济上是最佳的，保障天然气用户的需求也应在考虑范围内。因此，针对以往研究中采用仅流量优化、忽略淡旺季供需波动及多周期输气能力提升的问题，本发明将储气库作为一个重要因素，提出了一种考虑淡旺季及供需波动的多周期天然气管网输气能力提升设计方法，用于规划天然气管网的管道建设，具体地，首先是获取参数数据，再将数据结合到milp模型中进行建模，并使用最先进的milp求解器gurobi进行模型求解，最后得到最优的天然气管网建设方案。
55.在实际应用中，本发明建立milp模型的前提下，可以假设：输气成本不考虑边际成本，同一条管道单位输气成本取固定值；不考虑管网水热力特性；两个节点之间最多只能建设一次；储气库注气和采气能力改为半年期间的合计能力(半年注采能力等于日注采能力乘以182)；气源供气稳定，淡旺季供气比为1：1，用户需求不平衡，淡旺季需求比为0.45:0.55；天然气管道建设成本只与管径大小和管道长度相关。
56.进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，在执行步骤s103建立milp模型之前，还可以包括：首先，计算输送天然气所需的费用、新建或扩建管道的费用和储气库相关费用；然后，根据输送天然气所需的费用、新建或扩建管道的费用和储气库相关费用，得到不同时期的现金流；最后，根据不同时期的现金流，得到最小总成本净现值，并将最小总成本净现值作为成本目标函数。
57.可以理解的是，输气能力提升的重点在于解决天然气管道建设及流量分配等宏观问题，围绕管网运行、建设与总成本关系，通过简化管网水热力、管道建设运行成本、储气库运行等流程，把目标函数和约束条件抽象出来。本发明以最小总成本净现值为目标函数，考虑每个时间段的管输能力限制和储气库注采气、储气能力限制，建立了milp模型，从而可以通过基于分枝定界算法的milp求解器求解模型，得到全局最优解。
58.具体地，成本目标函数的计算公式为：
59.npv＝∑
t∈tct
·
(1+r)-t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
60.其中，npv表示决策周期内的目标函数净现值，c
t
表示t时期的现金流，t∈t表示时间节点的集合，r表示折现率。
61.t时期的现金流c
t
包括三部分，输送合格天然气所需的费用新建或扩建管道的费用和储气库相关费用：
[0062][0063]
其中，ctran
t
表示t时期输送天然气所需的费用，cpipe
t
表示t时期新建或扩建管道的费用，cstorage
t
表示t时期储气库相关费用。
[0064]
在具体实施时，上述步骤中计算输送天然气所需的费用、新建或扩建管道的费用和储气库相关费用，可以包括：
[0065]
根据管道输送费用、输送距离、管道输送流量的乘积值，计算单条管道的输送费用；取所有管道的输送费用之和作为输送天然气所需的费用；
[0066]
根据管道单位管长造价与管道距离，计算新建或扩建管道的费用；
[0067]
根据储气库注气、采气、储气的成本总和，计算储气库相关费用。
[0068]
具体地，t时期输送费用ctran
t
等于所有管道的输送费用之和，单条管道输送费用等于管输费用乘以输送距离再乘以管输流量：
[0069][0070]
其中，p
trani,j,t
表示t时期节点i和节点j间的管道输送费用，l
i,j
表示两节点的距离，q
pipei,j,t
表示t时期从节点i到节点j的管输天然气流量；i,j∈na表示管网拓扑中所有点的集合，包括气源点、需求点、储气库点和普通节点。
[0071]
t时期新建/扩建管道的费用cpipe
t
等于管道单位管长造价乘以管道距离l
i,j
：
[0072][0073]
其中，cpcd表示d类型管道的单位长度建设费用；如果在t时期节点i与节点j间新建或者扩建了d类型管道，则bb
t,i,j,d
＝1，否则bb
t,i,j,d
＝0；d∈d表示管道直径规格的集合。
[0074]
t时期储气库相关费用cstorage
t
等于储气库注气、采气、储气的成本总和：
[0075][0076]
其中，csto
t
表示t时期储气库储气费用,cdo
t
表示t时期储气库注气费用,cup
t
表示t时期储气库采气费用。
[0077]
在周期t储气库储气费用csto
t
等于储气库储气量乘以单位的储气成本：
[0078][0079][0080]
其中，cv
starti
表示初始储气库存量，cv
i,t
表示节点储气量，csto
i,t
表示单位的储气成本；nq∈na表示管网拓扑中储气库节点的集合。
[0081]
t时期储气库注气费用cdo
t
等于管网往储气库注气量乘以单位的注气成本：
[0082][0083]
其中，表示管网往储气库的注气量(即节点下载流量)，表示单位的注气成本。
[0084]
t时期储气库采气费用cup
t
等于管网从储气库的实际的采气量乘以单位的采气成本：
[0085][0086]
其中，表示管网从储气库的实际采气量，leak
upi
表示储气库节点采气泄漏率，表示单位的采气成本。
[0087]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计
方法中，步骤s102生成待建立的多周期天然气管网milp模型的约束条件，包括：对每个节点定义节点上传流量、节点下载流量、管道流入流量和管道流出流量来表征管网的流量关系；根据管网的流量关系、节点上传流量与当地天然气生产量之间的大小关系以及节点下载流量与当地天然气最小需求量之间的大小关系，生成流量平衡约束条件。
[0088]
具体地，对每个节点定义了如下4个流量来表征管网的流量关系，包括：节点上传流量qup
i,t
、节点下载流量qdo
i,t
、管道流入流量q
pipej,i,t
和管道流出流量q
pipei,j,t
。
[0089]
节点上传量qup
i,t
小于等于当地产能：
[0090][0091]
其中，qp
i,t
表示t时期节点i的天然气生产量，气源点qp
i,t
》0，其余节点qp
i,t
＝0。
[0092]
需求节点下载量qdo
i,t
大于等于当地最小需求：
[0093][0094]
其中，qd
i,t
表示t时期节点i的天然气需求量，需求点qd
i,t
》0，其余节点qd
i,t
＝0。nd∈na表示管网拓扑中需求点的集合。
[0095]
其他节点下载量qdo
i,t
为0：
[0096][0097]
所有节点流量守恒，(上传+流入)等于(下载+流出)：
[0098][0099]
不同节点之间才存在管道流量：
[0100][0101]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，步骤s102生成待建立的多周期天然气管网milp模型的约束条件，还包括：根据两个可能新建或扩建管道的节点之间只建设一次管道的条件，生成管网结构约束条件。
[0102]
具体地，管道初始拓扑结构赋值：
[0103][0104]
其中，如果在t时期节点i与节点j间存在管道，则be
t,i,j
＝1，否则be
t,i,j
＝0。b
i,j
表示初始状态下节点i与节点j间管道是否存在；t0表示初始时间。
[0105]
两个可能新建或扩建管道的节点之间只会建设一次管道：
[0106][0107][0108]
其中，(i,j)∈ea表示管网拓扑中管道的集合；ee∈ea表示管网拓扑拓建管道备选的集合；en∈ea表示管网拓扑中新建管道备选路由的集合。
[0109]
新建或者扩建管道后则管道存在：
[0110]
[0111]
管道来源于原有存在或者是新建/扩建的：
[0112][0113]
管道存在后可以在后续时期都能发挥作用：
[0114][0115]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，步骤s102生成待建立的多周期天然气管网milp模型的约束条件，还包括：将不扩建的已建管道输送能力设为定值，根据新建或扩建后的管道输送能力与当前最大输送能力的大小关系，生成管道输送能力约束条件；根据管道同一时刻流动方向只有一个，以及流量方向与流动方向一致的条件，生成管道输送方向约束条件。
[0116]
具体地，关于管道输送能力约束条件包括：将不扩建的已建管道输送能力始终为定值：
[0117][0118]
其中，cp
i,j,t
表示t时期从节点i到节点j的管道输送能力，cp
i,j
表示初始状态ij间管道输送能力。
[0119]
备选扩建管道输送能力初始状态：
[0120][0121]
备选新建管道输送能力初始状态为0：
[0122][0123]
新建/扩建后管道输送能力增加，增加能力与所选管道类型有关：
[0124][0125]
其中，cpdd表示d类型管道的输送能力(精细做法应该由水热力来决定，宏观做法可以作为给定值)。
[0126]
流量不能超过当前最大输送能力：
[0127][0128]
考虑管道输送的弹性余量，将管道输送能力设定在上限的95％。
[0129]
关于管道输送方向约束条件包括：决策变量bp限制流动方向：
[0130][0131]
其中，如果在t时期流量从节点i流向j节点，则bp
t,i,j
＝1，否则bp
t,i,j
＝0。
[0132]
单向管道流向已知：
[0133][0134][0135]
其中，es∈ea表示管网拓扑中单向管道的集合；e
p
∈ea表示管网拓扑中已有管道的集合。
[0136]
管道同一时刻流动方向只有一个：
[0137][0138]
流量方向与流动方向一致：
[0139][0140]
其中，m表示一个充分大的数，程序中数值为所有需求量总和。
[0141]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，步骤s102生成待建立的多周期天然气管网milp模型的约束条件，还包括：根据储气库储气能力约束条件、储气库注气能力约束条件、储气库采气能力约束条件以及储气库采气能力与储气库存量之间的大小关系，生成储气库约束条件。
[0142]
具体地，储气量初始值：
[0143][0144]
其中，leak
doi,t
表示t时期储气库节点注气泄漏率，leak
i,t
表示t时期储气库储气泄漏率。
[0145]
后续周期储气量：
[0146][0147]
储气库储气能力约束：
[0148][0149]
其中，表示储气库存量的最小值，表示储气库存量的最大值。
[0150]
储气库注气能力约束：
[0151][0152]
其中，表示储气库的最小注气量，表示储气库的最大注气量。
[0153]
储气库采气能力约束：
[0154][0155]
其中，表示储气库的最小采气量，表示储气库的最大采气量。
[0156]
储气库的采气能力小于库存：
[0157][0158]qupi,t
≤cv
i,t-1
,i∈nq,t∈t且t≠0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(36)
[0159]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法中，多周期天然气管网输送能力提升设计结果可以包括管道建设的时间、位置、设计输量，所需的管道输送、管道建设和储气库运行成本，各管道在各周期的流量、管道利用率，以及管网内储气库在各周期的工作情况。
[0160]
需要指出的是，本发明在天然气管网输送能力提升设计过程中考虑了多周期，同时考虑了管道输送能力变化，储气库注采储气能力，通过建立的milp模型，进行整体优化，
能够得到全局最优解。
[0161]
在实际应用中，本发明可以基于天然气需求预测的结果，自动量化，先以半年为尺度，考虑储气库调峰作用，对天然气管网进行宏观的优化调度，只需给定多个备选建设路由方案后，变可由模型自动计算对比各方案的优劣以及各建设方案完成之后的管输调配变动和储气库运行变动，最终决出经济性最优的天然气管网输送能力提升设计方案。
[0162]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种多周期天然气管网输送能力提升设计装置，由于该装置解决问题的原理与前述一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法相似，因此该装置的实施可以参见多周期天然气管网输送能力提升设计方法的实施，重复之处不再赘述。
[0163]
在具体实施时，本发明实施例提供的多周期天然气管网输送能力提升设计装置，如图2所示，具体包括：
[0164]
参数获取模块11，用于获取与天然气管网相关的基础参数；基础参数包括管道基础参数、管材基本参数、储气库基本参数、技术经济参数和供需数据；
[0165]
约束条件生成模块12，用于根据获取的基础参数，生成待建立的多周期天然气管网milp模型的约束条件；
[0166]
模型建立模块13，用于根据生成的约束条件和预设的成本目标函数，建立milp模型；
[0167]
模型求解模块14，用于通过基于分支定界算法的milp求解器求解milp模型，得到多周期天然气管网输送能力提升设计结果。
[0168]
在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计装置中，可以通过上述四个模块的相互作用，得到最优的天然气管道建设方案，为天然气管网输气能力提升提供了有效的支撑和指导，降低了总成本。
[0169]
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述多周期天然气管网输送能力提升设计装置中，还可以包括：
[0170]
目标函数获取模块，用于计算输送天然气所需的费用、新建或扩建管道的费用和储气库相关费用；根据输送天然气所需的费用、新建或扩建管道的费用和储气库相关费用，得到不同时期的现金流；根据不同时期的现金流，得到最小总成本净现值，并将最小总成本净现值作为成本目标函数。
[0171]
关于上述各个模块更加具体的工作过程可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。
[0172]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0173]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应
认为超出本技术的范围。
[0174]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0175]
综上，本发明实施例提供的一种多周期天然气管网输送能力提升设计方法，包括：获取与天然气管网相关的基础参数；基础参数包括管道基础参数、管材基本参数、储气库基本参数、技术经济参数和供需数据；根据获取的基础参数，生成待建立的多周期天然气管网milp模型的约束条件；根据生成的约束条件和预设的成本目标函数，建立milp模型；通过基于分支定界算法的milp求解器求解milp模型，得到多周期天然气管网输送能力提升设计结果。上述多周期天然气管网输送能力提升设计方法把管道、管材、储气库作为重要考虑因素，在多周期视野下做出天然气管输送能力提升设计，通过分支定界算法求解多周期天然气管网milp模型，以整体获得全局最优解，该模型能够反映实际的天然气管网系统实际的情况，通过管道基础参数、管材基本参数、储气库基本参数、技术经济参数和供需数据得到最优的天然气管道建设方案，为天然气管网输气能力提升提供了有效的支撑和指导，降低了总成本。此外，本发明还针对多周期天然气管网输送能力提升设计方法提供了相应的装置，进一步使得上述方法更具有实用性，该装置具有相应的优点。
[0176]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0177]
以上对本发明所提供的多周期天然气管网输送能力提升设计方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。