一種lng接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法，包括在任一接收站內設置一LNG動態(tài)站間轉運仿真系統(tǒng)平臺，分別設置在兩接收站內的DCS和GMS終端，仿真系統(tǒng)平臺內設置有初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫，內置有綜合了蒙特卡洛算法和運籌學排隊論的離散仿真推演程序的仿真模塊，指標和報表顯示模塊和分析數(shù)據(jù)庫，仿真模塊除了執(zhí)行長期ADP的仿真推演外，還要執(zhí)行長期ADP與動態(tài)站間轉運請求交互模式的仿真推演，并將仿真推演結果通過網(wǎng)絡上傳給兩接收站的GMS終端據(jù)此生成LNG動態(tài)轉運的調度計劃。本發(fā)明將動態(tài)站間轉運調度計劃與原有的長期ADP一起，共同構成可靠、完整的ADP信息，它可以廣泛用于各種LNG接收站的動態(tài)站間轉運預測調度過程中。
【專利說明】一種LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種LNG (液化天然氣)轉運預測調度方法，特別是關于一種相鄰兩座LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法。
【背景技術】
[0002]在LNG產業(yè)鏈中，LNG接收站的基本功能是接卸從LNG長期供貨點(即液化廠)經(jīng)遠洋海運來的LNG運輸船，把LNG物料卸船后存儲在LNG儲罐中，根據(jù)下游用氣需求，將LNG氣化后外輸至工業(yè)、民用和燃氣電廠三類氣態(tài)用戶，同時還將一小部分LNG通過LNG槽車直接液態(tài)外運。出于下游用氣調峰、季節(jié)波動和計劃外突增用氣等原因，以及相鄰兩接收站聯(lián)合優(yōu)化保供用氣市場的潛在要求，接收站除了逐批次地執(zhí)行長期供貨點的ADP(年度交付計劃)外，還會有通過LNG轉運船進行LNG動態(tài)站間轉運的需求。其核心內容是同時處理離散化的大宗LNG物料來料，不斷變化的連續(xù)LNG物料和小批量的離散LNG物料外運，保持LNG物料庫存在正常范圍內，并且要求在當前和未來至少三個月以上的時間內保持時空匹配。
[0003]目前，實現(xiàn)上述內容的技術手段通常是通過單個接收站的DCS(分散控制系統(tǒng))監(jiān)測站內每一座儲罐的罐容水平、分析長期供貨點對接收站的ADP (簡稱長期ADP)和下游用氣預期需求的匹配關系，對未來三個月以上時間的LNG存貨水平進行人工分析，推斷出接收站的站間轉運數(shù)量和時間窗口，GMS (氣體管理系統(tǒng))據(jù)此制定接收站的站間轉運調度計劃。這種方法以主觀經(jīng)驗為主導，關鍵數(shù)據(jù)分析和處理較為初級，缺乏合理的計劃性，干擾接收站正常運行的風險很高。在下游用氣波動性大、作為長期供貨點發(fā)貨到港時間存在以天為單位的延誤、轉運船運力緊張且預定時間較短、接收站港口存在惡劣天氣的高可能性等諸多變量元素的影響下，這種分析結果粗糙而籠統(tǒng)，往往難以匹配合理的接收站站間轉運時間窗口，從而引發(fā)儲罐發(fā)生“空罐”(預留儲罐空余罐容較大)，或“逼罐”(存量較高，難以進行灌裝)、接收站港口運輸船和轉運船排隊等現(xiàn)象，進而貽誤決策時機造成嚴重的經(jīng)濟損失，如罰款、動態(tài)站間轉運溢價較高、減縮下游供氣量，甚至無法為正常供氣提供有效保障。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠預測生成更加準確的接收站動態(tài)站間轉運時間窗口，為合理預測調度相鄰兩座接收站及轉運船的動態(tài)轉運計劃，為聯(lián)合保障供氣提供科學依據(jù)的LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案:一種LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法，其包括以下步驟:1)建立一 LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度系統(tǒng)，其包括分別設置在兩接收站內的DCS、設置在任意一接收站內的LNG動態(tài)站間轉運仿真系統(tǒng)平臺和分別設置在兩接收站內的GMS終端；所述仿真系統(tǒng)平臺通過網(wǎng)絡連接兩接收站的DCS和GMS終端；所述仿真系統(tǒng)平臺包括初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫、內置有綜合了蒙特卡洛算法和運籌學排隊論的離散仿真推演程序的仿真模塊、指標和報表顯示模塊和分析數(shù)據(jù)庫；2)仿真系統(tǒng)平臺的初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫中預先輸入有原始信息，其包括兩接收站與長期供貨點之間的供貨信息，兩接收站下游的槽車液態(tài)外運和天然氣外輸用戶的年、月、日、小時需求預測信息，通過網(wǎng)絡連接兩DCS采集的兩接收站內每一儲罐的初始液位和總罐容信息，以及儲罐動態(tài)監(jiān)控指標；3)仿真系統(tǒng)平臺對初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的信息進行更新，其包括通過兩DCS實時收集到的兩接收站中每一儲罐的實時液位信息和總罐容信息，港口和航道的惡劣天氣信息的最新天氣預報，根據(jù)近一年期的歷史數(shù)據(jù)報表，當前簽訂的購氣合同，下游用戶最新提出的用氣需求和小時流量的波動幅度，預測的槽車液態(tài)外運和天然氣外輸用戶的年、月、日、小時需求信息；4)仿真系統(tǒng)平臺啟動仿真模塊進行仿真推演，其包括以下步驟:①仿真模塊讀入初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫更新后的數(shù)據(jù)信息，掃描指定時間內兩接收站的長期ADP，如果那一個接收站沒有長期ADP，則終止仿真推演程序，否則進入下一步仿真模塊根據(jù)儲罐動態(tài)監(jiān)控指標，分析除了長期ADP外，是否還啟動了動態(tài)站間轉運請求:如果未啟動動態(tài)站間轉運請求，進入步驟③；否則，進入步驟④執(zhí)行各接收站的長期ADP模式，即仿真模塊按照預設的長期ADP進行仿真推演，輸出執(zhí)行長期ADP的仿真推演結果；④執(zhí)行長期ADP與動態(tài)站間轉運請求交互模式，即仿真模塊在模擬長期ADP的同時，模擬其中一接收站根據(jù)下游用戶的實時用氣需求提出的動態(tài)轉運請求，模擬由另一作為發(fā)貨接收站和相應的轉運船予以響應，并根據(jù)發(fā)貨接收站的條件和運輸航道，預排調度動態(tài)站間轉運及轉運船去發(fā)貨接收站取貨的過程；5)仿真推演結束后，在指標和報表顯示模塊上顯示輸出執(zhí)行長期ADP與動態(tài)站間轉運請求交互模式的仿真推演結果；6)仿真系統(tǒng)平臺將仿真推演結果及其對應的初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫信息，存入分析數(shù)據(jù)庫，并將指定時間內動態(tài)站間轉運需求的數(shù)量和時間窗口，通過網(wǎng)絡上傳至兩GMS終端，由兩GMS終端據(jù)此生成本接收站的LNG動態(tài)站間轉運的調度計劃。
[0006]在步驟5)與步驟6)之間增加一驗證仿真推演結果的步驟，具體操作方法是:將步驟5)仿真推演結果中的動態(tài)站間轉運時間窗口分布轉化成站間轉運ADP，按照時間分布插入原有的長期ADP，并據(jù)此更新初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫的信息，然后進行以驗證為目的仿真推演；如果仿真推演結果中不再產生動態(tài)站間轉運指標，則說明步驟5)的仿真推演結果正確，進入步驟6)，否則返回步驟2)，調整初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫信息進行新一輪的仿真推演。
[0007]本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明由于設置了一動態(tài)站間轉運預測調度系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中設置了一動態(tài)站間轉運預測調度仿真系統(tǒng)平臺，并在仿真系統(tǒng)平臺內設置了初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫、仿真模塊、指標和報表顯示模塊和分析數(shù)據(jù)庫，同時利用原有兩接收站內設置的DCS采集相應接收站內的各種信息，因此可以根據(jù)下游用氣調峰和季節(jié)波動等原因產生的動態(tài)站間轉運需求，通過仿真模塊并行和根據(jù)條件依時序地模擬接收站執(zhí)行長期ADP與動態(tài)站間轉運交互的復雜過程，生成指定時間內動態(tài)站間轉運需求的數(shù)量和時間窗口，并通過網(wǎng)絡上傳至GMS終端，使GMS終端能夠據(jù)此擬定出準確的動態(tài)站間轉運調度計劃。2、本發(fā)明由于在仿真模塊中內置了綜合了蒙特卡洛算法和運籌學排隊論的離散仿真推演過程，因此能夠對動態(tài)站間轉運請求的波動性、不確定性分布、長期供貨點發(fā)貨到港時間存在以天為單位的延誤、可用的LNG轉運資源價格波動、接收站港口存在惡劣天氣的高可能性、運輸船、轉運船和LNG外輸設備的可靠性等不確定因素進行細致的數(shù)學處理，進而提供出均一化的確定性結果，不但使仿真推演結果及據(jù)此進行的調度計劃更加準確可信，而且可以將各種運算過程中的數(shù)據(jù)存儲在分析數(shù)據(jù)庫中，以備進行歷史回顧和查詢。3、本發(fā)明設置的動態(tài)站間轉運預測調度系統(tǒng)，除了能夠預測和生成動態(tài)站間轉運的數(shù)量和時間窗口分布外，還可以根據(jù)給定時間長度內的推演結果，細致、完備地提供運輸船和轉運船、長期供貨點、動態(tài)站間轉運供貨接收站、儲罐高-低液位與逼罐-空罐報警的時空屬性統(tǒng)計及費用統(tǒng)計報表，為進一步改善和拓展系統(tǒng)外圍功能提供更高的可能性。
4、本發(fā)明由于在設置的動態(tài)站間轉運預測調度系統(tǒng)中，充分利用接收站內原有的DCS采集各種數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡向GMS終端發(fā)送動態(tài)站間轉運需求的數(shù)量和時間窗口，有效地提高了整個系統(tǒng)的自動化程度，使本發(fā)明可以根據(jù)實際需要，更新指定時間內的動態(tài)站間轉運請求以及相應的排期調度計劃，使接收站的管理更加科學化、現(xiàn)代化。5、本發(fā)明不僅可以處理兩座接收站的動態(tài)站間轉運預測調度，而且可以將基于兩個接收站的動態(tài)站間轉運預測調度系統(tǒng)，連接多個沒有交叉或干涉關系的接收站，分別處理多個并行的接收站的動態(tài)站間轉運預測調度，從而解決現(xiàn)有技術中預測動態(tài)站間轉運結果準確度低、實用操作性差和采辦周期預留不準確等問題。本發(fā)明這種經(jīng)過仿真推演預測的動態(tài)站間轉運調度計劃與原有的長期ADP —起，共同構成了準確可靠且完整的ADP信息，能夠更好地滿足下游用氣需求，這是現(xiàn)有技術做不到的。本發(fā)明可以廣泛用于各種相鄰兩接收站的動態(tài)站間轉運預測調度過程中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明接收站動態(tài)站間轉運預測調度系統(tǒng)示意圖
[0009]圖2是本發(fā)明儲罐罐容監(jiān)控指標示意圖
[0010]圖3是本發(fā)明接收站動態(tài)站間轉運預測調度流程示意圖
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明包括以下步驟:
[0013]I)建立一 LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度系統(tǒng)
[0014]動態(tài)站間轉運預測調度系統(tǒng)包括:分別設置在相鄰兩接收站內的DCS1、設置在任意一接收站內的LNG動態(tài)站間轉運仿真系統(tǒng)平臺2和分別設置在相鄰兩接收站內的GMS終端3 ;其中，DCSl和GMS終端3在兩接收站內均為已有設置；仿真系統(tǒng)平臺2通過網(wǎng)絡連接相鄰兩接收站的DCSl和GMS終端3 ;仿真系統(tǒng)平臺2內設置有初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫21、仿真模塊22、指標和報表顯示模塊23和分析數(shù)據(jù)庫24。
[0015]仿真模塊22內置有綜合了蒙特卡洛算法和運籌學排隊論的離散仿真推演過程。其中蒙特卡洛算法是以概率和統(tǒng)計理論方法為基礎，把求解的問題同恰當?shù)母怕誓Ｐ拖嗦?lián)系，用計算機產生大量的隨機數(shù)或偽隨機數(shù)進行統(tǒng)計模擬或抽樣，以獲得近似解；蒙特卡洛求解算法是計算程序中生成隨機數(shù)的方法，是公開且廣泛應用的技術。運籌學排隊論是通過對服務對象到來及服務時間的統(tǒng)計研究，得出包括等待時間、排隊長度、忙期長短等數(shù)量指標的統(tǒng)計規(guī)律；運籌學排隊論是排隊規(guī)則和隨機分布函數(shù)的設置，這種函數(shù)本身是公開且廣泛應用的技術。離散仿真方法是綜合了運籌學排隊論和蒙特卡洛求解算法的具體計算機程序，通過該計算機程序，對各個元素進行細致、完整地描述，對各個元素的操作規(guī)則采用同步并行和依照條件按時間順序兩種模式，完全按照客觀的實際操作處理離散流和連續(xù)流的元素活動，離散仿真方法，即按照連續(xù)、均勻間隔的時間序列，根據(jù)實際的工作流程和活動順序，在規(guī)定時間內順序地改變上述元素和實體的工作狀態(tài)，也是屬于公開且廣泛應用的技術。本發(fā)明根據(jù)需要解決問題的具體情況、不同的描述對象和相互之間的對應關系，將上述各種方法引入本發(fā)明，并將其具體地應用在各種模型的仿真推演過程中。
[0016]2)初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫21中的原始信息
[0017]①初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫21內預先存儲有兩接收站的長期ADP，兩接收站與相應長期供貨點之間的往返雙向航程航道，執(zhí)行長期ADP的運輸船和執(zhí)行動態(tài)站間轉運的轉運船，兩長期供貨點內部的各類設施及附屬港口、碼頭，兩接收站內部各類設施及附屬港口、碼頭，執(zhí)行長期ADP的運輸船和執(zhí)行動態(tài)站間轉運的轉運船進出兩接收站港口的操作和準備時間，長期供貨點與相應接收站港口和航道的惡劣天氣、潮汐條件和日間操作時間限制等信肩、O
[0018]初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫21中的運輸船和轉運船是兩種功能不同的船只，運輸船用于執(zhí)行長期ADP運輸，轉運船用于各個接收站的網(wǎng)絡型站間小批量的轉運，實踐中也進行這種區(qū)分。在長期供貨點與接收站的對應關系中，運輸船的選擇可以相同也可以不同，同一艘運輸船可以執(zhí)行不同長期供貨點與接收站之間的交付計劃，但是運輸船必須沿著長期供貨點與相應接收站對應關系中給定的航道進行往返，這同實際情況一樣。
[0019]②初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫21中輸入有兩接收站涵蓋工業(yè)用戶、城鎮(zhèn)用戶和燃氣電廠三類氣態(tài)用戶、以及槽車液態(tài)用戶在內的下游用戶信息，下游用戶提出的用氣需求報表和波動幅度數(shù)據(jù)，槽車液態(tài)外運和天然氣外輸用戶的年、月、日、小時需求預測等信息。
[0020]③兩接收站的CSl通過網(wǎng)絡采集各自接收站內每一座儲罐的初始液位和總罐容信息，并將采集的數(shù)據(jù)輸入初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫21 ;在初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫21中還預存有儲罐動態(tài)監(jiān)控指標，儲罐動態(tài)監(jiān)控指標包括(如圖2所示):
[0021]a、逼罐比率參數(shù)，其取值范圍一般為儲罐容量的85%?95%。
[0022]逼罐比例參數(shù)用于表明儲罐內LNG充裝量占儲罐有效容積的高限百分比，當運輸船到達接收站的外港時，如果儲罐達到逼罐比率的總空間減去現(xiàn)有LNG罐容的剩余空間，小于運輸船的有效船容，則不允許運輸船進內港錨地和碼頭泊位，亦即產生“逼罐”問題。
[0023]b、高警戒液位參數(shù)，其取值范圍一般為儲罐容量的85%?90%。
[0024]高警戒液位參數(shù)類似于逼罐比率參數(shù)，但不是功能性參數(shù)，可以取與逼罐比率相同數(shù)值，僅用于儲罐操作運行過程中的高液位報警。
[0025]C、低警戒液位參數(shù)，其取值范圍一般為儲罐容量的8%?15%。
[0026]低警戒液位參數(shù)用于儲罐操作運行過程中的低液位報警。
[0027]d、警戒罐容滿足下游需求臨界值參數(shù)，其取值范圍一般為48小時?72小時。
[0028]警戒罐容滿足下游需求臨界值參數(shù)=(儲罐的當前剩余罐容一低警戒液位參數(shù)對應罐容)/當前日平均小時用氣量，該參數(shù)以小時為單位進行不間斷的數(shù)據(jù)比對。警戒罐容滿足下游需求臨界值參數(shù)與低警戒液位參數(shù)配合，對下游用氣需求優(yōu)先級保供問題進行處理。當儲罐剩余庫存達到低警戒液位參數(shù)，又不足以維持警戒罐容滿足下游需求臨界值的時長時，如果接收站碼頭、內港泊位沒有運輸船或轉運船卸貨，則接收站需按照下游用戶用氣優(yōu)先級逐級關停外輸泵，停止外輸供氣(以下簡稱“保供”)，關停順序為:先槽車，其次燃氣電廠用戶，最后工業(yè)用戶，僅保供城鎮(zhèn)用戶用氣。[0029]e、請求轉運液位參數(shù)，其取值范圍一般為60小時?100小時。
[0030]請求轉運液位參數(shù)=(儲罐當前剩余罐容一低警戒液位參數(shù)對應罐容)/當前日平均小時用氣量，該參數(shù)以小時為單位進行不間斷的數(shù)據(jù)比對。請求轉運液位參數(shù)用于實現(xiàn)動態(tài)站間轉運請求功能。當儲罐當前剩余罐容與低警戒液位參數(shù)對應罐容的差值，按照當前時刻下游用戶用氣速率所能維持的時長小于請求轉運液位參數(shù)時，系統(tǒng)發(fā)出一次動態(tài)站間轉運請求。
[0031]3)初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫21中的信息更新
[0032]本發(fā)明可以根據(jù)需要通過仿真系統(tǒng)平臺2啟動仿真模塊22進行自動仿真推演，所謂需要可以是一年，或更長、或更短時間；進行仿真推演之前，需要先進行初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫21的信息更新，更新內各包括:
[0033]①仿真系統(tǒng)平臺2通過兩接收站DCSl實時監(jiān)測得到相應接收站內的每一座儲罐的液位信息、總罐容信息和長期ADP執(zhí)行信息，并對初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫21進行更新，其中，長期ADP的起始時間可以設定為最近一次運輸船完成交付LNG的時間；
[0034]②港口和航道的惡劣天氣信息根據(jù)最新天氣預報資料手動更新；
[0035]③槽車液態(tài)外運和天然氣外輸用戶的年、月、日、小時需求預測信息可以根據(jù)近一年期的歷史數(shù)據(jù)報表、當前簽訂的購氣合同、下游用戶最新提出的用氣需求和以小時為單位的流量波動幅度等數(shù)據(jù)手動更新。
[0036]4)仿真系統(tǒng)平臺2啟動仿真模塊22進行仿真推演
[0037]仿真模塊22的仿真推演程序包括以下步驟(如圖3所示):
[0038]①仿真模塊22讀入初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫21更新后的數(shù)據(jù)信息，給每一個元素賦值，掃描指定時間(通常是指未來三個月、一年或更長時間)內每一接收站的長期ADP，如果該接收站的長期ADP為空，則終止該接收站的仿真推演程序；如果有長期ADP，則進入下一步；
[0039]②仿真模塊22根據(jù)儲罐動態(tài)監(jiān)控指標，分析除了長期ADP外，是否還啟動了動態(tài)站間轉運請求:
[0040]如果未啟動動態(tài)站間轉運請求,則進入步驟③；
[0041]如果已啟動動態(tài)站間轉運請求,則進入步驟④；
[0042]③執(zhí)行長期ADP模式的仿真推演，具體的仿真推演過程包括:
[0043]a、在長期供貨點內部，LNG物料按照從氣田、天然氣處理裝置、天然氣液化裝置、儲罐、裝船設施至運輸船滿船的順序流動；與此同步，選定的運輸船空船按照進入外港、內港泊位、連接裝船設施的操作順序活動。其中，天然氣處理裝置和天然氣液化裝置會考慮一定比例的損耗，在進入外港和內港泊位的作業(yè)中，會受到惡劣天氣和潮汐條件等不確定性元素的影響，LNG裝船速率會有一定的波動性。
[0044]b、在接收站內部，LNG物料按照從卸船設施、儲罐、BOG (蒸發(fā)氣)處理設施至LNG外輸泵，再從LNG外輸泵、LNG氣化器、通過外輸管道至工業(yè)用戶、城鎮(zhèn)用戶和燃氣電廠三類氣態(tài)用戶，以及從LNG外輸泵至槽車液態(tài)外運的順序流動。在流動過程中，根據(jù)儲罐動態(tài)監(jiān)控指標作相應處理，即在卸船設施與儲罐之間判斷是否“逼罐”，在儲罐與LNG外輸泵之間判斷是否“保供”和是否“空罐”，處理結果包括:
[0045]如果運輸船卸料時，儲罐剩余罐容不足以存儲整船的LNG物料，產生“逼罐”現(xiàn)象，則仿真結果中可以輸出一 “接收站逼罐明細”報表，記錄接收站的ID編號、發(fā)生時刻、結束時刻、運輸船的ID編號、船型等明細數(shù)據(jù)，同時還可以記錄逼罐船數(shù)、平均逼罐時長和總逼罐時長，運輸船須等待直至“逼罐”現(xiàn)象消除方能開始卸料；
[0046]如果儲罐已經(jīng)“空罐”(到達低警戒液位參數(shù))，則仿真推演結果中輸出一“站點低液位預警”報表，記錄發(fā)生低警戒液位報警接收站的ID編號、報警開始時刻、結束時刻等明細數(shù)據(jù)；
[0047]如果儲罐已經(jīng)到達“警戒罐容滿足下游需求臨界值參數(shù)”，需要啟動不同等級的“保供”，則仿真推演結果中輸出一“站點空罐時段記錄”和“站點保民用關停報表”，記錄報警時間及空罐時間等詳細的運行數(shù)據(jù)。LNG外輸泵須按照“分級關?？刂扑俾省钡脑瓌t，控制LNG外輸泵逐次關停與槽車、燃氣電廠用戶、工業(yè)用戶、直至城鎮(zhèn)用戶之間連接的外輸管道。
[0048]與此同步，運輸船滿船按照進入外港、內港泊位、連接卸船設施的操作順序活動。其中，在進入內港泊位后可以根據(jù)碼頭數(shù)量和功能判斷是否同時作業(yè):如僅一個碼頭則單艘運輸船卸料；如兩個碼頭則兩艘運輸船同時卸料。在進入外港和內港泊位的作業(yè)中，會受到惡劣天氣和潮汐條件等不確定性元素，以及日間操作時間限制的影響。
[0049]日間操作時間限制是指運輸船滿船只能在日間規(guī)定時間內從外港進入內港泊位。在進港和靠泊作業(yè)的時間順序中，產生惡劣天氣的不確定性影響和日間限制的規(guī)則限制，僅在日間限制時間范圍內，允許運輸船進港靠泊。其中，接收站的槽車裝車速率、運輸船裝卸船速率存在一定的波動性；接收站的外輸泵、氣化器外輸設備可靠性存在不確定性。
[0050]C、接收站的下游用戶的用氣需求，以設定的時間間隔(比如30分鐘)不斷地發(fā)給接收站，由接收站的LNG氣化器和LNG外輸泵給予匹配的供應；其間如果接收站供應能力達不至IJ，則按照供應設備的瓶頸能力或限定的LNG供給數(shù)量供應，即按照儲罐動態(tài)監(jiān)控指標中警戒罐容滿足下游需求臨界值中的描述執(zhí)行。其中，下游用戶用氣的小時用氣速率會存在一定的波動性。
[0051]d、執(zhí)行長期ADP的運輸船，在長期供貨點至接收站的雙向航道上來回往返。在抵達長期供貨點和離開接收站時，運輸船的狀態(tài)為“空船”;在離開長期供貨點和抵達接收站時，運輸船的狀態(tài)為“滿船”。
[0052]e、輸出執(zhí)行長期ADP模式的仿真推演結果，以用于后期長期ADP的分析。按照本發(fā)明方法得到的仿真推演結果會與預設的長期ADP計劃存在偏差，屬于正常情況，仿真推演結果用于糾正預設長期ADP計劃的不合理之處，但仿真推演結果中不會出現(xiàn)動態(tài)站間轉運指標，仿真程序結束。
[0053]④執(zhí)行長期ADP與動態(tài)站間轉運請求交互模式的仿真推演:
[0054]仿真模塊22在模擬長期ADP的同時，還要模擬其中一接收站A根據(jù)下游用戶的實時用氣需求，基于儲罐罐容發(fā)出的動態(tài)站間轉運請求，模擬由另一接收站作為發(fā)貨接收站B和相應的轉運船予以響應，并根據(jù)發(fā)貨接收站B的條件和運輸航道，預排調度動態(tài)站間轉運及轉運船去發(fā)貨接收站B取貨的過程；具體的仿真推演程序包括:
[0055]首先執(zhí)行上述步驟③長期ADP模式的仿真推演步驟a?d ;然后執(zhí)行下述步驟:
[0056]e、在發(fā)貨站接收站B內，LNG物料從發(fā)貨接收站B的儲罐、裝船設施至轉運船滿船的順序流動；與此同步，轉運船空船按照進入發(fā)貨接收站B的外港、內港泊位、連接裝船設施的操作順序活動；[0057]f、執(zhí)行動態(tài)站間轉運任務的轉運船與執(zhí)行長期ADP的運輸船的參數(shù)設置不相同，(兩種船的物理特性指標不同，功能不同，每艘轉運船都有獨立的ID編號，用于最終結果的統(tǒng)計)，轉運船在發(fā)貨接收站B與接收站A之間的航道上來回往返；在到達動態(tài)站間轉運請求接收站A和離開發(fā)貨接收站B時，轉運船的狀態(tài)為滿船；在離開動態(tài)站間轉運請求接收站A和到達發(fā)貨接收站B時，轉運船的狀態(tài)為空船。
[0058]g、在系統(tǒng)仿真推演的過程中，根據(jù)長期ADP的執(zhí)行情況和下游用戶用氣的實際需求，仿真模塊22按照實時采集的儲罐液位信息與儲罐動態(tài)監(jiān)控指標的對比結果，發(fā)出動態(tài)站間轉運請求。動態(tài)站間轉運請求的實現(xiàn)和滿足，需要一定的過程和時間，由于系統(tǒng)在發(fā)出一次動態(tài)站間轉運請求直至其滿足的過程中，還會不斷產生其它的動態(tài)站間轉運請求，因此可以設定仿真模塊22只有在一次動態(tài)站間轉運請求得到滿足后，才會根據(jù)最新情況啟動新一輪的仿真推演，期間對于其它的動態(tài)站間轉運請求不做任何響應。
[0059]在每一次啟動仿真模塊22進行自動仿真推演時，為了提高仿真推演的準確性，可以設定重復推演多次，比如50次，或更多、或更少次數(shù)，多次計算后給出均一化的平均結果O
[0060]在上述步驟③、步驟④的仿真推演過程中，本發(fā)明優(yōu)選均勻隨機分布函數(shù)模擬槽車裝車速率、運輸船和轉運船裝卸船速率，矩形隨機分布函數(shù)模擬港口惡劣天氣影響，正態(tài)隨機分布函數(shù)模擬LNG外輸泵和LNG氣化器外輸設備的可靠性,負指數(shù)隨機分布函數(shù)模擬運輸船和轉運船到港時間延誤和槽車灌裝到達時間，負指數(shù)隨機分布函數(shù)模擬運輸船、轉運船和槽車的到達時間間隔，泊松隨機分布函數(shù)模擬運輸船、轉運船和槽車在指定時間內的到達數(shù)量，均勻隨機分布函數(shù)模擬下游用戶用氣的小時用氣速率波動性；同時還采用等待制的排隊規(guī)則，先到先服務。上述各種函數(shù)的使用方法均是公開的，本發(fā)明僅是將其引入本發(fā)明各種仿真模式的推演過程中。另外在上述各步驟中也可以采用上述指定函數(shù)方法之外的其它方法進行模擬推演，在此不再贅述。
[0061]5)指標和報表顯示模塊23顯示輸出仿真推演結果
[0062]仿真推演結束后，在指標和報表顯示模塊23上顯示輸出執(zhí)行長期ADP與動態(tài)站間轉運請求交互模式的仿真推演結果；仿真推演結果包括:運輸船和轉運船信息、兩長期供貨點與相應接收站之間的對應關系、發(fā)出動態(tài)站間轉運請求接收站A與發(fā)貨接收站B之間的對應關系、儲罐高-低液位與逼罐-空罐報警的時空屬性統(tǒng)計和費用統(tǒng)計報表，以及指定時間(未來三個月至一年，或更長時間，取決于給定的仿真時間長度)內的動態(tài)站間轉運批次、時間窗口分布等動態(tài)站間轉運指標。
[0063]6) GMS終端3生成LNG動態(tài)站間轉運的調度計劃
[0064]仿真系統(tǒng)平臺2將仿真推演結果及其對應的初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫21信息，存入分析數(shù)據(jù)庫24，并將指定時間內動態(tài)站間轉運需求的數(shù)量和時間窗口，通過網(wǎng)絡上傳至兩接收站A、B的GMS終端3，GMS終端3據(jù)此生成本接收站的動態(tài)站間轉運的調度計劃。這種經(jīng)過仿真推演預測的動態(tài)站間轉運調度計劃與原有的長期ADP—起，共同構成可靠、完整的ADP信息，從而能夠很好地滿足下游用氣需求。
[0065]上述實施例中，在步驟5)與步驟6)之間可以增加一驗證仿真推演結果的步驟，如果選擇此步驟，則采用以下方法:
[0066]將步驟5)仿真推演結果中的動態(tài)站間轉運時間窗口，分布轉化成站間轉運ADP，按照時間分布插入原有的長期ADP，并據(jù)此更新初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫21的信息，然后進行以驗證為目的的仿真推演；
[0067]如果仿真推演結果中不再產生動態(tài)站間轉運指標，則說明步驟5)的仿真推演結果正確，進入步驟6)；
[0068]否則返回步驟2)，調整初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫21的信息(主要是檢查一下是否有輸入性錯誤或進行一些有關功能性的修改，比如動態(tài)站間轉運用轉運船的船容等)后，啟動仿真模塊22進行新一輪的仿真推演。
[0069]上述分析數(shù)據(jù)庫24中包含對每次仿真推演結果特別是經(jīng)過確認后的初始參數(shù)列表和對應的長期供貨點、動態(tài)站間轉運請求的接收站A、發(fā)貨接收站B、運輸船和轉運船的聯(lián)運聯(lián)供指標等，用于人工回顧和歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，形成人工分析經(jīng)驗。
[0070]上述實施例，僅僅是舉例描述兩個接收站聯(lián)合“保供”的情況，在實際操作中，可以是多個接收站共同使用一個仿真系統(tǒng)平臺2，即將仿真系統(tǒng)平臺2設置在其中一個接收站內，通過網(wǎng)絡分別連接多個接收站的DCSl和GMS終端3，對任意兩相鄰接收站A、B進行動態(tài)站間轉運的仿真模擬。
[0071]上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中一些參數(shù)和步驟的設置是可以有所變化的，特別是某些數(shù)據(jù)的設置范圍、采用的方法等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
【權利要求】
1.一種LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法，其包括以下步驟: 1)建立一LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度系統(tǒng)，其包括分別設置在兩接收站內的DCS、設置在任意一接收站內的LNG動態(tài)站間轉運仿真系統(tǒng)平臺和分別設置在兩接收站內的GMS終端；所述仿真系統(tǒng)平臺通過網(wǎng)絡連接兩接收站的DCS和GMS終端；所述仿真系統(tǒng)平臺包括初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫、內置有綜合了蒙特卡洛算法和運籌學排隊論的離散仿真推演程序的仿真模塊、指標和報表顯示模塊和分析數(shù)據(jù)庫； 2)仿真系統(tǒng)平臺的初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫中預先輸入有原始信息，其包括兩長期供貨點對相應接收站的供貨信息，兩接收站下游的槽車液態(tài)外運和天然氣外輸用戶的年、月、日、小時需求預測信息，通過兩DCS采集的兩接收站內每一儲罐的初始液位和總罐容信息，以及儲te動態(tài)監(jiān)控指標； 3)仿真系統(tǒng)平臺對初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的信息進行更新，其包括通過兩DCS實時收集到的兩接收站中每一儲te的實時液位彳目息和總te容彳目息，港口和航道的惡劣天氣信息的最新天氣預報，根據(jù)近一年期的歷史數(shù)據(jù)報表，當前簽訂的購氣合同，下游用戶最新提出的用氣需求和小時流量的波動幅度，預測的槽車液態(tài)外運和天然氣外輸用戶的年、月、日、小時需求信息； 4)仿真系統(tǒng)平臺啟動仿真模塊進行仿真推演，其包括以下步驟: ①仿真模塊讀入初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫更新后的數(shù)據(jù)信息，掃描指定時間內兩接收站的長期ADP,如果哪一個接收站沒有長期ADP，則終止仿真推演程序，否則進入下一步； ②仿真模塊根據(jù)儲罐動態(tài) 監(jiān)控指標，分析除了長期ADP外，是否還啟動了動態(tài)站間轉運請求:如果未啟動動態(tài)站間轉運請求，進入步驟③；否則，進入步驟④； ③執(zhí)行長期ADP模式，即仿真模塊按照預設的長期ADP進行仿真推演，輸出執(zhí)行長期ADP的仿真推演結果； ④執(zhí)行長期ADP與動態(tài)站間轉運請求交互模式，即仿真模塊在模擬長期ADP的同時，模擬其中一接收站根據(jù)下游用戶的實時用氣需求提出的動態(tài)轉運請求，模擬由另一作為發(fā)貨接收站和相應的轉運船予以響應，并根據(jù)發(fā)貨接收站的條件和運輸航道，預排調度動態(tài)站間轉運及轉運船去發(fā)貨接收站取貨的過程； 5)仿真推演結束后，在指標和報表顯示模塊上顯示輸出執(zhí)行長期ADP與動態(tài)站間轉運請求交互模式的仿真推演結果； 6)仿真系統(tǒng)平臺將仿真推演結果及其對應的初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫信息，存入分析數(shù)據(jù)庫，并將指定時間內動態(tài)站間轉運需求的數(shù)量和時間窗口，通過網(wǎng)絡上傳至兩GMS終端，由兩GMS終端據(jù)此生成本接收站的LNG動態(tài)站間轉運的調度計劃。
2.如權利要求1所述的一種LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法，其特征在于:在步驟5)與步驟6)之間增加一驗證仿真推演結果的步驟，具體操作方法是: 將步驟5)仿真推演結果中的動態(tài)站間轉運時間窗口分布轉化成站間轉運ADP，按照時間分布插入原有的長期ADP，并據(jù)此更新初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫的信息，然后進行以驗證為目的仿真推演；如果仿真推演結果中不再產生動態(tài)站間轉運指標，則說明步驟5)的仿真推演結果正確，進入步驟6)，否則返回步驟2)，調整初始參數(shù)數(shù)據(jù)庫信息進行新一輪的仿真推演。
3.如權利要求1所述的一種LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法，其特征在于:所述步驟2)中的儲罐動態(tài)監(jiān)控指標包括:a、逼罐比率參數(shù)，其取值范圍為儲罐容量的85%~95%； b、高警戒液位參數(shù)，其取值范圍為儲罐容量的85%~90%； C、低警戒液位參數(shù)，其取值范圍為儲罐容量的8%~15% ； d、警戒罐容滿足下游需求臨界值參數(shù)，其時間取值范圍為48小時~72小時；警戒罐容滿足下游需求臨界值參數(shù)與低警戒液位參數(shù)配合，對下游用氣需求優(yōu)先級保供問題進行處理； e、請求轉運液位參數(shù)，其時間取值范圍為60小時~100小時，當儲罐當前剩余罐容與低警戒液位參數(shù)對應罐容的差值，按照當前時刻下游用戶用氣速率所能維持的時長小于請求轉運液位參數(shù)時，系統(tǒng)發(fā)出一次動態(tài)站間轉運請求。
4.如權利要求2所述的一種LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法，其特征在于:所述步驟2)中的儲罐動態(tài)監(jiān)控指標包括: a、逼罐比率參數(shù)，其取值范圍為儲罐容量的85%~95%； b、高警戒液位參數(shù)，其取值范圍為儲罐容量的85%~90%； C、低警戒液位參數(shù)，其取值范圍為儲罐容量的8%~15% ； d、警戒罐容滿足下游需求臨界值參數(shù)，其時間取值范圍為48小時~72小時；警戒罐容滿足下游需求臨界值參數(shù)與低警戒液位參數(shù)配合，對下游用氣需求優(yōu)先級保供問題進行處理； e、請求轉運液位參數(shù)，其時間取值范圍為60小時~100小時，當儲罐當前剩余罐容與低警戒液位參數(shù)對應罐容的差值，按照當前時刻下游用戶用氣速率所能維持的時長小于請求轉運液位參數(shù)時，系統(tǒng)發(fā)出一次動態(tài)站間轉運請求。
5.如權利要求1或2或3或4所述的一種LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法，其特征在于:所述步驟4)的步驟③中，執(zhí)行長期ADP仿真推演過程包括: a、在長期供貨點內部，LNG物料按照從氣田、天然氣處理裝置、天然氣液化裝置、儲罐、裝船設施至運輸船滿船的順序流動；與此同步，選定的運輸船空船按照進入外港、內港泊位、連接裝船設施的操作順序活動； b、在接收站內部，LNG物料按照從卸船設施、儲罐、BOG處理設施至LNG外輸泵，再從LNG外輸泵、LNG氣化器、外輸管道至工業(yè)用戶、城鎮(zhèn)用戶和燃氣電廠三類氣態(tài)用戶，以及從LNG外輸泵至槽車液態(tài)外運的順序流動，并根據(jù)儲罐動態(tài)監(jiān)控指標作相應處理，即在卸船設施與儲罐之間判斷是否“逼罐”，在儲罐與LNG外輸泵之間判斷是否“保供”和是否“空罐”;與此同步，運輸船滿船按照進入外港、內港泊位、連接卸船設施的操作順序活動； C、接收站的下游用戶的用氣需求，以設定的時間間隔不斷發(fā)給接收站，接收站的LNG氣化器和LNG外輸泵給予匹配的供應；其間如果接收站供應能力達不到，則按照供應設備的瓶頸能力或限定的LNG供給數(shù)量供應； d、執(zhí)行長期ADP的運輸船，在長期供貨點至接收站的雙向航道上來回往返，在抵達長期供貨點和離開接收站時，運輸船的狀態(tài)為“空船”;在離開長期供貨點和抵達接收站時，運輸船的狀態(tài)為“滿船”； e、輸出執(zhí)行長期ADP模式的仿真推演結果，仿真程序結束。
6.如權利要求1或2或3或4所述的一種LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法，其特征在于:所述步驟4)的步驟④中，執(zhí)行長期ADP與動態(tài)站間轉運請求交互模式的仿真推演過程包括: 首先執(zhí)行步驟4)的步驟③模擬執(zhí)行長期ADP模式的仿真推演步驟a~d，然后執(zhí)行下述步驟: e、在發(fā)貨站接收站內，LNG物料從發(fā)貨接收站的儲罐、裝船設施至轉運船滿船的順序流動；與此同步，轉運船空船按照進入發(fā)貨接收站外港、內港泊位、連接裝船設施的操作順序活動； f、執(zhí)行動態(tài)站間轉運任務的轉運船在發(fā)貨接收站與動態(tài)站間請求接收站之間的航道上來回往返；在抵達發(fā)貨接收站和離開動態(tài)站間請求接收站時，轉運船的狀態(tài)為“空船”;在離開發(fā)貨接收站和抵達動態(tài)站間請求接收站時，轉運船的狀態(tài)為“滿船”; g、在進行仿真推演的過程中，根據(jù)長期ADP仿真執(zhí)行情況和下游用戶用氣的實際需求，仿真模塊按照實時采集的儲罐液位信息與儲罐動態(tài)監(jiān)控指標對比結果，發(fā)出動態(tài)站間轉運請求。
7.如權利要求5或6所述的一種LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法，其特征在于:采用均勻隨機分布函數(shù)模擬槽車裝車速率、運輸船和轉運船裝卸船速率，矩形隨機分布函數(shù)模擬港口惡劣天氣影響，正態(tài)隨機分布函數(shù)模擬LNG外輸泵和LNG氣化器外輸設備的可靠性，負指數(shù)隨機分布函數(shù)模擬運輸船和轉運船到港時間延誤和槽車灌裝到達時間，負指數(shù)隨機分布函數(shù)模擬運輸船、轉運船和槽車的到達時間間隔，泊松隨機分布函數(shù)模擬運輸船、轉運船和槽車在指定時間內的到達數(shù)量，均勻隨機分布函數(shù)模擬下游用戶用氣的小時用氣速率波動性；同時還采用等待制的排隊規(guī)則，先到先服務。
8.如權利要求5或6所述的一種LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法，其特征在于:所述步驟4)的步驟③或步驟④的步驟b中，根據(jù)儲罐動態(tài)監(jiān)控指標作相應處理的處理結果包括: 如果運輸船或轉運船卸料時，儲罐剩余罐容不足以存儲整船的LNG物料，產生“逼罐”現(xiàn)象，則仿真推演結果中輸出一“接收站逼罐明細”報表，記錄接收站ID、發(fā)生時刻、結束時亥IJ、運輸船ID、船型數(shù)據(jù)，同時記錄逼罐船數(shù)、平均逼罐時長和總逼罐時長，運輸船或運輸船須等待直至“逼罐”現(xiàn)象消除方能開始卸料； 如果儲罐已經(jīng)到達低警戒液位參數(shù)，則仿真結果中輸出一“站點低液位預警”表單，記錄發(fā)生低警戒液位報警的接收站ID、報警開始時刻、結束時刻明細數(shù)據(jù)； 如果儲罐已經(jīng)到達“警戒罐容滿足下游需求臨界值參數(shù)”，啟動不同等級的“保供”，則仿真結果中輸出一“站點空罐時段記錄”和“站點保民用關停報表”，記錄包括報警時間及空罐時間的運行參數(shù)記錄報表；LNG外輸泵須按照“分級關?？刂扑俾省保刂芁NG外輸泵逐次關停與槽車、燃氣電廠用戶、工業(yè)用戶直至城鎮(zhèn)用戶連接的外輸管道。
9.如權利要求5或6所述的一種LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法，其特征在于:所述步驟4)的步驟③或步驟④的步驟c中，按照供應設備的瓶頸能力或限定的LNG供給數(shù)量供應是指:當儲罐剩余庫存達到低警戒液位參數(shù)，又不足以維持警戒罐容滿足下游需求臨界值的時長時，如果接收站碼頭、內港泊位沒有運輸船和轉運船卸貨，則接收站需按照下游用戶用氣優(yōu)先級逐級關停外輸泵，停止外輸供氣，關停順序為:先槽車，其次燃氣電廠用戶，最后工業(yè)用戶，僅保供城鎮(zhèn)用戶用氣。
10.如權利要求7或8所述的一種LNG接收站動態(tài)站間轉運預測調度方法，其特征在于:所述步驟4)的步驟③或步驟④的步驟c中，按照供應設備的瓶頸能力或限定的LNG供給數(shù)量供應是指:當儲罐剩余庫存達到低警戒液位參數(shù)，又不足以維持警戒罐容滿足下游需求臨界值的時長時，如果接收站碼頭、內港泊位沒有運輸船和轉運船卸貨，則接收站需按照下游用戶用氣優(yōu)先級逐級關停外輸泵，停止外輸供氣，關停順序為:先槽車，其次燃氣電廠用戶，最后工業(yè)用戶，僅 保供城鎮(zhèn)用戶用氣。
【文檔編號】G06Q50/06GK103617503SQ201310652142
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權日:2013年12月5日
【發(fā)明者】付子航, 唐令力, 邱健勇, 單彤文, 崔峰, 程昊, 周嬋, 劉冰 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油氣電集團有限責任公司