采用數(shù)字孿生和人工智能理念，以及區(qū)塊鏈技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)，對中石油在天然氣產(chǎn)業(yè)鏈上中下游、國內(nèi)國外、中石油內(nèi)部不同單位部門之間的所有生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、市場價(jià)格信息、效益指標(biāo)信息、安全節(jié)能要求等進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、歸類、計(jì)算、分析、預(yù)測、追蹤、優(yōu)化，最終根據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)得出最佳的最能兼顧上中下游的一個(gè)平衡的產(chǎn)、運(yùn)、銷、儲、貿(mào)的智能化方案。通過采集SCADA系統(tǒng)、在線仿真系統(tǒng)、CRM系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，連續(xù)監(jiān)測長輸管網(wǎng)壓力、接氣流量、輸氣流量和氣量資源計(jì)劃等數(shù)據(jù)，動態(tài)感知管網(wǎng)輸氣情況，并結(jié)合管網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行工況，與在線仿真系統(tǒng)測算數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，全面分析管網(wǎng)氣源和用戶輸氣運(yùn)行動態(tài)，并對輸供氣方案出現(xiàn)的偏差情況進(jìn)行預(yù)警。
管網(wǎng)資源智能調(diào)度分配系統(tǒng)
管網(wǎng)資源智能調(diào)度分配系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算技術(shù)和語音識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對燃?xì)庀到y(tǒng)的智能化管理和優(yōu)化。運(yùn)行方案庫既可以自動推薦不同目標(biāo)下最合適的方案，也支持人工比選，從運(yùn)行方案庫中調(diào)取方案后會再次代入模型進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果無誤，即可應(yīng)用到實(shí)際管網(wǎng)中。最大程度將歷史經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，從整體集中天然氣管網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、監(jiān)管、運(yùn)行、銷售的各個(gè)環(huán)節(jié)優(yōu)化建設(shè)管理手段，發(fā)展相關(guān)技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)新質(zhì)力目標(biāo)。
面對以上環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)整體數(shù)智化管理，進(jìn)行智慧化建設(shè)，那么“天然氣智能化”建設(shè)方案不僅僅局限于業(yè)務(wù)聯(lián)通、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)挖掘、多樣性展示，其核心思想和理念是基于自主研發(fā)的天然氣管網(wǎng)動態(tài)仿真計(jì)算引擎，從本質(zhì)上為天然氣管理系統(tǒng) “賦智”提供整體解決方案。
基于仿真技術(shù)進(jìn)行資源分配系統(tǒng)建設(shè)，不僅僅是對仿真技術(shù)和功能的應(yīng)用，更是一次從本質(zhì)上的系統(tǒng)重構(gòu)，將從多個(gè)層次開展相關(guān)工作。依托數(shù)據(jù)中臺引接SCADA、在線仿真、智能調(diào)度、CRM等系統(tǒng)數(shù)據(jù)深度融合，將生產(chǎn)類數(shù)據(jù)和管網(wǎng)資源調(diào)度分配系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，實(shí)時(shí)監(jiān)控長輸管網(wǎng)輸氣的動態(tài)和各氣源資源量執(zhí)行情況，調(diào)用在線仿真測算數(shù)據(jù)，根據(jù)各管道未來壓力運(yùn)行工況，統(tǒng)籌分析管網(wǎng)氣量資源配置合理性，內(nèi)置資源優(yōu)化調(diào)配模塊，關(guān)聯(lián)在線仿真系統(tǒng)進(jìn)行自動測算，形成管網(wǎng)氣量資源配置概貌圖，能夠?qū)崟r(shí)瀏覽未來24小時(shí)管網(wǎng)流量、壓力、管存等變化趨勢。系統(tǒng)設(shè)置報(bào)警提醒模塊，根據(jù)分析結(jié)果提前24小時(shí)輸出報(bào)警，以達(dá)到提前介入優(yōu)化氣源調(diào)配的目的，全面應(yīng)用和發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力。
天然氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)智能校核
數(shù)據(jù)是所有應(yīng)用的基礎(chǔ)，是體現(xiàn)系統(tǒng)價(jià)值的核心資源，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、標(biāo)準(zhǔn)型、安全性管理成為了系統(tǒng)的重要且必要的組成部分，天然氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)智能校核系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。
天然氣管網(wǎng)的原始拓?fù)鋽?shù)據(jù)和儀表計(jì)量數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，會出現(xiàn)信息偏差、標(biāo)準(zhǔn)化程度弱、計(jì)量出現(xiàn)誤差或異常等情況，且目前沒有通用的校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，利用管網(wǎng)模擬仿真計(jì)算能解決天然氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)和校核，這是一個(gè)全新的解決方案，利用智慧化手段解決大規(guī)模數(shù)據(jù)的治理，配合人工現(xiàn)場核查，替代依賴經(jīng)驗(yàn)檢查規(guī)?；瘮?shù)據(jù)的傳統(tǒng)手段，可保證數(shù)據(jù)檢驗(yàn)治理工作的標(biāo)準(zhǔn)性、高效性、統(tǒng)一性。
天然氣管網(wǎng)一直以來都是城市建設(shè)和管理的重點(diǎn)之一。管網(wǎng)拓?fù)湫畔⒚枋隽斯芫W(wǎng)的物理特征和靜態(tài)結(jié)構(gòu)，天然氣管網(wǎng)上分布的計(jì)量點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)體現(xiàn)了管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，但靜態(tài)信息和關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)無法完整的呈現(xiàn)天然氣管網(wǎng)的全貌，無法揭示管道內(nèi)未知空間的沿程工況，使監(jiān)管工作受到了極大的約束和限制。
模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用將為天然氣管網(wǎng)賦智，通過仿真計(jì)算，為全網(wǎng)沿程進(jìn)行實(shí)時(shí)的全網(wǎng)影像掃描和體檢，可以獲得天然氣通過全網(wǎng)每一個(gè)管段，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括壓力、流量、溫度、流速、比摩阻等等，甚至可以描繪和預(yù)測天然氣在管道內(nèi)的流動方向，讓天然氣管網(wǎng)真正的擁有了生命，同時(shí)也讓管理者真正的掌控全域網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。
天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)安全預(yù)警
安全無小事，在所有天然氣管網(wǎng)的監(jiān)管工作中，安全運(yùn)行首當(dāng)其沖。現(xiàn)有的信息化和數(shù)字化水平給管理帶來了很大的局限性，安全工作的開展不得不依靠人工、歷史經(jīng)驗(yàn)和有限的數(shù)據(jù)分析能力。隨著天然氣管網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，復(fù)雜程度的不斷提高，傳統(tǒng)的工作方法和方式越來越顯得力不從心。
天然氣管道內(nèi)原本未知的運(yùn)行狀態(tài)，通過模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了完整的呈現(xiàn)，在全新的技術(shù)方向上，為安全管理手段和能力進(jìn)行全面升級。更因模擬仿真技術(shù)和大數(shù)據(jù)、人工智能算法的有機(jī)結(jié)合，天然氣領(lǐng)域內(nèi)的行業(yè)痛點(diǎn)、攻堅(jiān)難題將被逐一攻破。
這樣就可以做到全天然氣產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)模擬仿真計(jì)算，掌握最新的生產(chǎn)運(yùn)行動態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)參考天氣氣候變化和節(jié)假日對天然氣消費(fèi)量的影響對未來用氣情況進(jìn)行消費(fèi)預(yù)測和條件預(yù)測，以天然氣管道輸送的管存目標(biāo)、LNG接收站儲罐的罐存目標(biāo)、地下儲氣庫的庫存目標(biāo)等進(jìn)行能耗計(jì)算綜合節(jié)能優(yōu)化，做好資源最大化利用與分配。尤其是四大天然氣進(jìn)口大通道與沿海LNG接收站碼頭、國家管網(wǎng)、各省天然氣管道的物流優(yōu)化也需要考慮。
天然氣全產(chǎn)業(yè)鏈模擬仿真系統(tǒng)
首先是天然氣管網(wǎng)數(shù)字化管理，建立智能化管理體系，把天然氣管網(wǎng)的調(diào)峰要求與管道壓力進(jìn)行優(yōu)化匹配和預(yù)測，通過云計(jì)算進(jìn)行管網(wǎng)流量和壓力監(jiān)控，結(jié)合調(diào)峰管存、罐存和庫存等資源變量，對不同氣源進(jìn)行智能調(diào)配，顯示各氣源的氣質(zhì)組分和氣源占比情況。比如進(jìn)口中亞氣、進(jìn)口俄羅斯氣、進(jìn)口緬甸氣，國內(nèi)各中石油氣田產(chǎn)氣，各LNG接收站碼頭進(jìn)口氣，地下儲氣庫的氣，中石油在國內(nèi)外部采購的比如跟中石化、中海油的氣源串換等等，以智能化的算法計(jì)算不同氣源氣量、進(jìn)氣、出氣、注入采出氣時(shí)間，以天然氣銷售和結(jié)算價(jià)格最優(yōu)、天然氣組分最優(yōu)（俄氣有時(shí)候超標(biāo)）、氣量最優(yōu)、熱值利用最優(yōu)（未來國家推廣熱值計(jì)量的時(shí)候），優(yōu)化氣源組合和批發(fā)與零售市場銷售組合，實(shí)現(xiàn)在保證安全、節(jié)能的情況下運(yùn)行效益最優(yōu)、管網(wǎng)資源優(yōu)化配置和未來實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)可控。
以管道天然氣管存、地下儲氣庫庫存、LNG接收站儲罐罐存結(jié)合安全生產(chǎn)運(yùn)行的壓力要求和最低生產(chǎn)運(yùn)行功耗、能耗、損耗要求，把多種工作狀態(tài)進(jìn)行合理優(yōu)化，設(shè)置不同的邊界條件，結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和仿真模擬數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)人工智能的模擬仿真計(jì)算來發(fā)現(xiàn)、分析、預(yù)測產(chǎn)、運(yùn)、銷、儲、貿(mào)各個(gè)環(huán)節(jié)的問題并合理優(yōu)化平衡的解決。
對于天然氣市場營銷而言也可以納入軟件模擬仿真計(jì)算，比如結(jié)合批發(fā)與零售天然氣終端用戶的歷史用氣情況、假期管理（放假用氣量降低）、意外事件（比如中亞斷供、海浪臺風(fēng)影響LNG接收站進(jìn)港、重大安全生產(chǎn)事故等）、實(shí)時(shí)溫度、歷史氣候狀況、管存和庫存以及罐存變化，進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算、監(jiān)控、分析、優(yōu)化來數(shù)據(jù)分析和條件預(yù)測，制定進(jìn)銷計(jì)劃和調(diào)整方案，滿足上下游需求，提高資源利用率和公司經(jīng)濟(jì)效益。
在產(chǎn)運(yùn)銷儲貿(mào)方案分配不能滿足各方需求時(shí)，智能仿真軟件會做出超限報(bào)警并提出解決方案，與市場營銷部的天然氣銷售系統(tǒng)和生產(chǎn)運(yùn)行部的調(diào)度運(yùn)行CRM系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)相互結(jié)合，實(shí)時(shí)計(jì)算日指定變化后全網(wǎng)和局部區(qū)域天然氣管網(wǎng)的壓力、流量、經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能環(huán)保、安全生產(chǎn)變化情況，分析進(jìn)氣計(jì)劃和下游用戶需求，利用智能算法進(jìn)行人工智能計(jì)算，輸出最優(yōu)化的解決方案以供實(shí)時(shí)決策。
在保供生產(chǎn)運(yùn)行應(yīng)急管理方面，智能仿真系統(tǒng)通過云平臺計(jì)算，以目標(biāo)管存、運(yùn)行壓力、最低能耗為目標(biāo)對生產(chǎn)資源優(yōu)化分配,發(fā)現(xiàn)和分析產(chǎn)運(yùn)銷儲貿(mào)方案中的瓶頸問題,提前化解資源不足和分配不合理的風(fēng)險(xiǎn)。
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