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杉数观点丨十问十答解读城市隐藏能源英雄——智慧管网

日期：2024-10-10

如果将城市视作一个生命体，天然气管网便是其错综复杂的血管网络，小到家庭日常烹饪、供暖和热水供应，大到电力、钢铁、化工等领域的生产制造，天然气在城市生活中都扮演着不可或缺的角色。

正如人体通过血管输送氧气和营养一样，天然气管网系统的核心使命，是将天然气这一城市的生命能源，通过其蜿蜒的管道网络，高效地输送到每一个需要的角落。

接下来的十问十答，将深入探讨智慧天然气管网的价值和建设要点，展现其在推动能源革命中的关键作用。

Q: 为什么要进行天然气智慧管网建设？

A: 智慧管网的建设是实现能源现代化、提高能源利用效率的重要途径，对于保障国家能源安全、推动城市可持续发展、提高居民生活质量都具有重要意义。

从国家层面来看，智慧管网是能源战略的重要组成部分，其能提高能源利用效率，降低输送过程中的损耗，通过智能化管理，更好地保障国家能源安全，减少对外部能源的依赖。

对于城市而言，智慧管网能够提高城市管理的现代化水平。通过实时监控和数据分析，能够及时发现并处理各种潜在安全隐患，减少事故发生概率。同时，根据用气需求波动，还可以智能调节天然气供应，提高资源利用效率。

Q：普通人如何从智慧管网中受益？

A：智慧管网虽然在地下不可见，但它为我们的日常生活提供安全、稳定且环保的能源支持，是现代城市中的隐藏英雄。它能根据用气需求和供应情况，智能调节气体流动，保证高峰时段的稳定供气，并通过预防措施减少停气事件，最小化对居民生活的干扰。

同时，智慧管网还能优化资源分配和减少泄漏，有助于降低运输成本，提高能源效率，为我们带来更经济的能源费用。简而言之，智慧管网是人们舒适生活的强大后盾。

Q: 我国在智慧管网建设方面取得了哪些成就？

A: 我国正以前所未有的速度推进天然气管网建设：截至2023年，我国长输天然气管道总里程达到了12.4万公里。到2025年，我国横跨东西、纵贯南北、覆盖全国、联通海外的天然气“全国一张网”将更加完善，初步形成东北、西北、西南以及海上四大油气战略通道，同时建成“五纵五横”的天然气干线管网，这将为智慧管网的发展提供良好的物理基础。

此外，在智能化建设方面，我国积极开展管道实时监控、智能诊断、预测维护等功能建设，持续拥抱物联网、云计算、大数据、人工智能等先进技术，逐步提高管网的安全性、可靠性和运行效率。

Q: 国际上有哪些成功的智慧管网案例？

A: 在全球能源市场的竞争中，众多国际能源巨头和管网运营商正积极整合尖端信息技术，以实现对天然气流动的实时监控和管理。

美国哥伦比亚管道公司：采用由通用电气（GE）和埃森哲联合开发的智能管道系统，实现近乎实时的管道风险检测与控制。

意大利SNAM公司：与挪威船级社、欧洲能源研究院等机构合作，完善管道的智能化监测网络，包括站场泄漏检测技术、管道应变监测系统等。

德国E.ON集团：通过物联网技术收集并分析运行数据，优化能源分配，减少排放，增强系统的灵活性。

Q: 我国在智慧管网建设中面临哪些挑战？

A: 我国正在构建全国统一的天然气管网运营机制，这一过程涉及技术和运营管理方面的挑战。技术上，需要不断探索和发展数字孪生、智能调控、智能预警技术，以及其他运输网络、能源网络融合技术，提升管网智能化水平；运营管理上，需要通过精细的计划和调度来降低运营成本和能耗，实现成本效益最大化。

智慧管网系统的建设和升级都需要较大的资金投入，在设计和构建天然气建设的战略规划时，需要充分考虑成本和收益，使其既能满足日益增长的运输需求，又能确保投资回报，在技术可行性与经济效益之间找到平衡点。

加上，我国地域辽阔，气候多样，智慧管网需要能够应对极端天气的影响，确保天然气供应的稳定性。

Q：智慧管网如何应对冬季保供、台风或极寒等极端状况？

A：智慧管网是城市重要的基础设施，它在应对冬季保供、台风或极寒等极端天气时，发挥着至关重要的作用。

为抵御冬季的严寒，智慧管网会在季节变换前对关键设施进行细致的维护和加固工作，从而增强管网对抗极端低温天气的能力。智慧管网还会根据历史数据和预测模型提前规划资源，增加天然气储备量，确保供应充足。

在台风季节或极寒天气到来前，运用数字孪生等技术，模拟极端天气下的管网运行情况，能够提前发现潜在问题并制定应对策略，如调整供气计划、增加巡检频次、对关键设备进行特别维护等。此外，智能调度系统可以在极端天气中动态调整天然气流量和压力，确保关键区域和用户的稳定供应。

Q: 智能决策技术在智慧管网建设中扮演什么角色？

A: 当前，我国天然气管网建设运营中，企业通常使用国外仿真软件结合人工经验验证技术方案。在多因素下，人工难以平衡各类指标，无法满足优化方案和计划的复杂需求。为了突破这些限制，迫切需要引入先进的智能决策和优化算法，以应对管网规模扩大和运行环境复杂化的双重挑战。

智能决策的价值在于，其能够计算各种变量，为决策者提供基于数据的洞见，从而在多变的市场环境中保持领先。作为中国先进的人工智能决策技术服务商，杉数科技将多年积累的实践验证算法能力与运筹优化技术相结合，聚焦天然气管网建设与运营关键场景，提供高效决策优化服务，激发管网行业创新潜能。

Q: 在城市管网运营中，如何利用智能决策技术提升天然气供应效率和安全？

A: 在城市管网运营场景中，智能决策技术的应用对于提高天然气管网的运行效率、可靠性和安全性至关重要。智能决策技术支持基于条件的监测和预测性维护，通过实时收集和分析管网设备的报修信息，可以根据不同故障等级安排维修。利用人工智能算法，自动生成维修派单，优先处理更紧急和更关键的问题，提高响应速度，减少人为错误和资源浪费。

在多气源调度中，智能决策技术通过分析不同气源的价格、运输成本、供应稳定性和不同类型客户，帮助运营者做出更优的采购和调度决策。利用优化算法，调整气源组合，以应对市场需求变化、价格波动和供应中断。在城市管网的生产运营优化中，通过集成管网需求预测模型、运筹算法和数据分析，助力管网企业优化压力控制、流量分配和储存管理。

Q: 除了城市管网运营，智能决策技术在天然气管网中还有哪些具体应用场景？

A：在全国一张网的背景下，以杉数科技为代表的智能决策技术，将为天然气企业在管网建设规划、管输生产计划优化和调度优化、LNG（即 Liquefied Natural Gas，液化天然气）采购与运输智慧调度等多场景提供强有力的支持，实现更科学、高效和灵活的管网建设与运营。

管网建设规划：通过深入分析数据和市场趋势，智能决策技术能够预测未来天然气需求，运用规划决策模型，帮助企业做出更准确的建设规划决策。

管输生产计划优化：整合气量供应、市场需求、存储能力和管网运输能力等多数据源，优化资源分配。运用运筹学中的混合整数规划等方法，优化流量流向，确定最优输气路径和输量，减少浪费，提高效率。

管输生产调度优化：智能决策技术支持实时调度和灵活调整，快速识别并解决系统中的瓶颈问题，在突发事件发生时，自动计算应急条件下的运行参数，确保供应的连续性和可靠性。

LNG采购与运输智慧调度：智能决策技术优化LNG船舶的运输计划，输出全局最优计划，实时动态调度，提高船舶运输计划的合理性，间接缩短在港非作业时间，减少接卸停滞成本。

Q: 未来智慧管网的发展趋势是什么？

A：未来，智慧管网的发展趋势将主要聚焦于以下关键领域：

智能化：借助人工智能和大数据分析，实现更精确的决策制定和调度管理，提升运营效率。

自动化：物联网技术和机器人技术的应用将推动管网运维和管理的自动化，减少人为干预，提高响应速度和准确性。

绿色化：通过整合可再生能源，促进能源结构优化，推动向更清洁、更环保的能源体系转型。

集成化：利用云计算和数字孪生技术，将实现各子系统的全面集成，优化整体性能，提升系统的协同效应。