油气管网负荷率的估计方法研究

李姣姣 吴琼

摘 要：随着国家经济与技术的不断发展，油气等能源的消耗也在不断提高，管道是能源输送的必要工具，而管网的负荷率直接影响能源的使用率，为了充分利用能源，减少能源的浪费率，必须对油气管负荷率进行估计预测。

关键词：油气管网；估计方法；能源输送

中图分类号：TE832 文献标识码：A

一、引言

石油与天然气等优质能源是我国经济与技术发展必不可少的物质基础，然而随着能源的不断开发利用，这种优质能源也逐渐变得稀缺与珍贵。为了保护自然能源，避免其浪费，必须要对其在各个行业中的应用进行研究。一般而言，油气等自然能源均是通过管道输送到各个应用领域，因此不同管道网承载着不同程度的负荷率，例如天然气供应系统，由于人们对天然气的需求不一致，引起该供应链上管网负荷的不均匀性，如果不能很好地估计管网的负荷率，即会导致能源大量的浪费，相反，对负荷率精确的估计后，在需求相对较少的状态下将气体存储起来，以备高峰阶段的使用，即实现了调峰功能，减少了能源的浪费。因此，油气管网负荷率的研究对油气等能源的节约性以及正确使用性都有重要的提升价值，本文既是针对油气管网的负荷率的估计方法进行详细的分析。

二、油气管网负荷率的估计技术

目前，对于油气管网负荷率的估计方法包括两种形式，一种既是基于经验的评估方法，通过有经验的人员对实际情况的分析，对其负荷率做出预测；另一種既是基于模型的评估方法，通过分析历史数据，建立相应的数学模型，通过该模型的分析结果对各种情况进行预测。相比较而言，基于模型的估计方法具有一定的统一性，避免了缺少经验丰富的人员的缺点，可针对各种条件下的管网负荷率，但前提是需要建立正确的数学模型，这也是研究油气管网负荷率的问题所在。

基于模型的评估已经成为了油气管网负荷率研究的主流方式，根据技术或模型的不同，可将其分为不同的技术方法，主要包括：时间序列法、回归分析法、指数平滑法、人工神经网络、专家系统、模糊预测及灰色预报等技术。下面将对这些技术进行详细的分析与探讨。

1 时间序列法

在众多预测技术当中，时间序列法相对较成熟且系统，可以通过数据驱动技术对模型结果进行实时更新，从而获得实时负荷率的预测结果，因此得到了广泛的应用。然而这种技术包括多种分析模型，例如AR模型，MA模型，ARMA模型，ARIMA模型等等。现阶段对于该方法的研究主要集中于数据处理方面，即如何辨别及处理伪数据与如何正确修正数据，以及数据项的确定和天气因素如何处理上。同样也具有一些缺点，由于模型是线性，因此无法精确的估计出负荷率与各种影响因素之间的复杂曲线关系。

2 回归分析法

回归分析法是根据自变量的个数以及因变量与自变量的关系并以相关原理为基础的估计方法，包括一元回归与多元回归法，其中每种方法具有线性与非线性性质，相对时间序列法在精度上有所改进。它不仅能够针对油气管网的负荷率进行估计，而且能够对社会以及生活中很多负责的事情均能够进行预测与估计，使用回归分析法对油气管网的负荷率进行估计可以建立很多影响因素之间的关系，例如使用数量、天气状况，环境条件等，因此建立的模型具有多元化，可以适用普遍情况下负荷率估计。然而，回归分析法同样具有一些缺陷，例如需要较多且较广的实际检测数据，而这些数据的全面性与准确性在一般情况下很难获得，因此建立的模型难免有失水准，导致分析结果偏差较大。

3 指数平滑法

该方法的基本思想是指在估计过程中与时间点越接近，则对未来的影响就越大，所以对历史数据分别加以不同的权衡，即时间点越近，则加权数据越大，时间点越远，加权数据越小，因此，加权数据的重要性是基于时间点的层次成非线性递增。这种层次性加权原则是按等比级数逐一递减法，假设该级数首项叫平滑常数，用a表示，公比为（1-a），a的大小对时间序列数的修匀程度有决定性的影响，a的取值范围在0～1，一般取0.1～0.3。此外，还可将指数平滑预测法分为有线性模型法和二次曲线模型法，可以根据油气管网的使用趋势选择合理的分析模型。

4 人工神经网络估计法

人工神经网络是一种应用非常广泛的估计方法，也是一种全新的思维模式，它不需要建立数学模型，也不需要求解任何非线性方程，只需建立所研究问题与人工神经网络输入变量和预测值之间的映射关系。它的特点是，具有很强的自适应性，能拟合任意的非线性函数，并且具有很强的泛化能力。然而，人工神经网络也具有一些缺陷，例如该方法对于预报人员来说是一个黑箱系统，预报人员无法参与预报过程，无法表达和分析被预测系统的输入与输出间的关系。

5 专家系统法

它是将预报人员的经验提取出来，如：气温与负荷的关系、季节与负荷的关系，星期对负荷的关系，特殊情况对负荷的影响等，形成知识库，同时建立历史数据库，从历史数据库中找出相应的历史负荷数据，用知识库中的规则加以推理，从而得到预报值。专家系统的优点是可以模拟人的思维推理方式，灵活性高。然而还存在不足之处，即规则较难提取，预报精度依赖人的经验丰富与否和规则是否恰当而定。

6 模糊预测技术

它是在模糊规则的指导下，通过模糊推理系统，可以预测出未来的趋势，且其抗干扰性强，但缺点是预测精度不够，缺乏自适应学习能力，通常与神经网络技术混合进行估计。

结语

油气管网负荷率的研究对油气等能源的节约性以及正确使用性都有重要的提升价值，本文针对油气管网的负荷率的各种估计方法均进行了详细的分析。

参考文献

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