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DNV在燃气管网模拟仿真与优化场景中的应用与价值

在燃气管网规划、建设、运营和转型过程中,DNV面向能源企业、管道运营商、燃气公用事业公司、工程设计院及政府相关机构,提供以管网模拟仿真、在线水力监控、运行优化和风险分析为基础的技术服务与数字化解决方案。DNV是DNV集团北亚地区总部实体,2009年在上海注册成立,在大中国区20个城市设立32处办事机构,长期服务于海事、能源、高端制造和数字化产业。围绕天然气输配、长输管道、海上及陆上管网以及氢能基础设施,DNV利用SPS、Synergi Gas(SYG)等软件和技术方案,帮助客户理解管网运行状态,评估输送能力,识别系统瓶颈,并支撑安全、经济和可持续运营。

在燃气管网模拟仿真场景下,用户通常需要解决管网规模大、设备和工况复杂、运行数据分散以及规划方案难以验证等问题。当管道负荷变化、气源切换、压缩机运行方式调整或天然气管网向氢气输送转型时,仅依靠经验判断难以准确评估压力分布、沿线压降、管存能力、输送能力和设备响应。对于运营企业而言,还需要及时发现异常工况、判断泄漏位置、开展调度方案比选,并通过模型支撑改扩建投资和长期资产管理。

DNV可通过SPS建立燃气管道及站场的水力模型,模拟不同负荷、供气计划、设备动作和运行策略下的系统表现。在管网规划与扩容场景中,模型可用于分析网络压力分布、最大输送能力、管道沿程压降、管存管理能力和系统瓶颈,为新建管道、压缩机配置、设备改造及输送方案选择提供依据。在在线运行场景中,SPS可接入SCADA等系统的实时数据,支持管道运行状态监控、泵和压缩机工作状态分析、油气批次或介质输送跟踪、离线工况仿真及调度培训。针对管道泄漏问题,DNV案例中采用RTTM模型法与NPW负压波方法结合的复合检测方式,实现泄漏检测、泄漏定位和泄漏量评估,帮助运营人员降低误报和漏报风险。

在天然气管网收购、资产评估和持续运营场景中,Synergi Gas(SYG)可用于建立高精度燃气输配系统模型,帮助企业了解管网的扩展能力与长期运行潜力。相关案例显示,KeySpan在收购燃气输配公司后,使用SYG开展管网容量、覆盖范围、运行能力和瓶颈分析,并结合GIS数据审查和模型自动更新,为设备改建、升级决策及投资优先级安排提供支持。对于拥有多区域管网的企业,模型还可用于持续反映不同负荷条件下的水力行为,并随着基础数据变化进行维护。

在氢能基础设施建设场景下,DNV将燃气管网模拟能力用于输氢和天然气管道改造研究。HyNet North West项目中,SPS用于建立约125公里纯氢输送管网模型,分析网络压力、输送能力、管存管理、系统瓶颈及扩容方案。East Coast Hydrogen项目则利用SPS对天然气转换为氢气输送后的运行特性进行评估,比较不同介质条件下的最大输送能力、压降和管存调节能力,并分析压缩机动态、瞬态压力波、泄漏检测、调度优化和数字孪生建设等需求。这类模拟适用于输氢管网规划、既有天然气管道改造和氢能网络运行策略验证。

在海上及陆上长输管道运营场景中,DNV还提供在线水力仿真、实时工况监控、泄漏检测、离线方案比选和操作员培训等能力。国内某港口原油进口泊位配套管道项目中,DNV基于SPS搭建在线仿真模型,接入SCADA实时数据,实现管道运行监控、油源批次跟踪、泵运行状态分析和泄漏检测,并通过Smart Order模块对多组运行方案进行自动仿真和比对。爱尔兰Bord Gáis Éireann项目覆盖775公里陆上长输管道和412公里海上长输管道,DNV为其提供在线水力模拟、负荷预测、自动前瞻分析、泄漏定位、预测建模及操作员培训系统,支持复杂管网的安全运行和应急处置。

DNV的燃气管网模拟仿真与优化方案适用于天然气长输管道、城市燃气输配网络、海底及陆上管道、油气集输系统、港口原油管道、压缩机站和储气设施,也适用于输氢管网、天然气掺氢和既有管网能源转型项目。服务对象包括管道公司、燃气公用事业企业、油气能源企业、氢能项目开发方、工程总包与设计咨询机构,以及需要开展管网资产评估、运行培训和风险预警的管理部门。

总体而言,DNV在燃气管网模拟仿真场景中的价值,体现为把设计阶段的方案验证、运营阶段的实时监控、异常状态下的泄漏检测、规划阶段的扩容分析以及能源转型阶段的输氢评估连接起来。依托DNV在能源风险管理、工程分析和数字化解决方案方面的积累,企业可以围绕管网能力、运行安全、设备投资和低碳转型开展可追溯的量化分析,形成适用于不同管网规模、介质类型和业务阶段的技术支撑体系。