爱路恩济:管网模拟仿真将给城市燃气带来持续性经济效益
2015-12-21
    20151028-30日,由中国城市燃气协会主办的2015年(第18届)中国国际燃气、供热技术与设备展览会在郑州国际会展中心圆满举行。在为期三天的展会中,众多参展商收获颇丰,吸引人才、引进技术、签约合作、洽谈商贸、扩大宣传……让本届展会有声有色,成为国内最权威、最有影响力、最具商业价值和社会价值的燃气行业交互平台。
    《业界访谈》也来到了展会现场,我们有幸采访到了深圳市爱路恩济能源技术有限公司董事长曹北斗先生,以下是访谈实录。
 

深圳市爱路恩济能源技术有限公司董事长曹北斗先生接受博燃网专访
博燃网编辑:城市燃气信息化目前在行业发展非常迅速,管网模拟仿真技术能为客户带来什么样的价值? 
曹北斗:目前,城市燃气发展正经历变革期,从投资带动的粗犷型管理发展到精细化管理。目前城市燃气管理中规划设计、市场发展、生产调度、应急抢险,包括IT建设里的信息孤岛、系统相连、大量的数据处理分析等方面存在问题,管网模拟仿真系统针对性地解决了这些问题,并能给城市燃气带来巨大的价值。
分门别类来讲,管网模拟仿真技术能在市场发展、气源采购、输配计划、管网优化、应急抢险预案、人才培养等方面为燃气公司提供支持。
市场发展——随着城市化的发展进程,城市燃气在这十年获得巨大发展。随着房地产开发、工商业客户投资带来增量,管网延伸进入新的区域,收入模式以工程收入作为支撑。现在,城市化进程慢下来,GDP增量只有7%,未来数据可能还会有波动,城市化进程停止,城市燃气赚取利润需要通过精细化管理来提升自身的售气量和价差。
目前,城市燃气迎来新发展机遇,国家鼓励清洁能源的发展,油改气、煤改气项目得到重视,居民,工商业客户对清洁能源的需求,都会在现有管网里形成增量,需要城市管网增加负荷能力。
而当前情况是,城市燃气对自身资产状态和能力认识不足,不了解管网负荷能力。这是有历史原因的,城市燃气在不断发展过程中,已经至少积累了四五十年历史甚至更久,由于历史的原因,城市燃气规划无序进行,尤其在干线管网上,这就形成输配瓶颈和水利平衡差异。我们在和大中城市客户沟通中,几乎都能看到输配带来的问题。如果现在发展油改气、煤改气,增量要提高,必须打通输配瓶颈,优化管网能力,能够在稳态计算、瞬态计算中,提高管网系统输配能力。以前这个工作更多依赖设计院去做,但是这种方式有两个弊端,一是没有强大的管网模拟仿真系统,只有小型的水力计算软件辅助。二是缺乏管网数据和工况数据不能做整个管网模型,,因为这个数据存在于城市燃气本身。设计院没有能力帮助城市燃气解决迫切需求解决的问题所以城市燃气对管网模拟仿真系统有迫切需要。
气源采购——国内有西气东输一二线及延长线、川气东送、陆基LNG调峰、海路LNG调峰等来源,在多气源情况下,燃气公司如何最大化采购低价气源,这是一个课题。合理的气源规划需要系统计算出燃气需求量、门站覆盖范围、峰值、增量最大值等。
输配方案——市场发展、上游气源采购供给的计划性,加在一起,可以打造城市燃气供应链管理系统,进而可以做输配方案,管网模拟仿真系统重点关注管网营运状态的管理。
SCADA只关注目前管网一些关键点的状态,但是状态如何产生,未来会怎样发展,如何改善,缺乏分析工具,我们实际需要瞬态分析和时间所有相关的坐标,如年、季度、月、周、天的分析,也可以估算高峰、低谷这些峰值变化带来的市场需求、管网负荷能力,然后加上碰口作业、管网及设备的增减,综合起来做系统方案。
对比国外经验,国外的生产调度方案,通过模型的搭建和分析指导未来管网发展趋势,制定周、月、季度计划,包括气源采购、输配计划、调压计划、停气复供计划、应急抢险计划。
如果燃气公司采用管网模拟仿真系统,目前城市燃气存在很多的问题,如耗巨资购入高端设备却得不到很好的利用(如很多调压器使用一年也不根据峰谷值调整,因为没有数据支撑)。如输差,城市燃气一直在高压力运营,为了进一步提高管网运营能力,要进一步提高压力。出现这个情况,一是上游门站的压力是40公斤左右,输配的动力是零成本的,在这种情况下,燃气公司更愿意高压力运营,但是缺点是有更多的输差和安全隐患,以及缩短资产尤其管网设备的生命周期。
我们最大的课题是希望降下来城市管网的压力,管网模拟仿真系统可以做到根据峰谷值调整输差。现在城市燃气的输差在2%左右,我国大概一年接近于数千亿方的输配量,即使改善20%的输差,一年下来也是几十个亿的价值,对于小城市燃气公司,也是几十万上百万的收益,同时,大幅减少安全隐患。
输配计划产生后,咱们接着讲管网优化。
管网优化——管网优化需要大量的计算,在压降、流速增加的地方去做改善,这个针对性的改善会节约巨大的投资,这和新建管网模式不一样。依据现有管网做分析计算,需要庞大的系统。大部分管网,例如地级市一般都拥有上千公里的管网,有十余万个节点,需要系统支持的运算。我们曾经做过欧盟所有国家的负荷分析,节点数为270万个。
还有人才培养和应急抢险,是目前城市燃气各种信息化系统中缺乏的。
人才培养——城市燃气缺乏对新时代人员的培养,尤其在生产、运营体系中,以前的模式为师傅带徒弟,人员在通过对管网系统熟悉的过程中逐渐成长,但是这需要十年甚至三十年的时间,有历史的企业,现在很多中层高层都在50岁左右,对管网应知能力得到提高,但是对管网没有科学的认识。我们需要培养一代新人,需要像培养飞行员一样的去培养燃气人才,虚拟系统能模拟管网人员调度、生产调度、应急抢险训练系统,了解市场发展空间,管网模式,包括未来优化分析如何去做,进而能够带动行业培养、考核人才。
应急抢险预案——燃气行业比较特殊,安全是重中之重,国内如北燃、港华等龙头企业都把安全放到第一位。目前行业内对安全的认知,更多是对安全隐患的分级,包括对燃气事故等级的划分,但是发生事故的是管网系统,当发生安全隐患或者事故的时候,应急预案应该投入什么力量,如何关闭区域及不受影响的区域是什么状态,需要系统做各种模拟,如上游气站减少50%的供应量会怎样,中压管网破裂会怎样,调压器出现故障,阀门关闭会怎样等等,都可以做量化分析,管网模拟仿真系统知道怎样把灾害减少到最小,不会有二次灾害、三次灾害产生。
管网模拟仿真系统立足行业十年信息化发展的基础,有机整合了GIS系统、SCADA系统及客户管理系统。
过去的信息化系统针对信息采集,GIS系统建立整个管网的电子文档,SCADA系统展示管网的节点尤其是关键节点工况数据,客户管理系统针对抄收、安检、客户信息档案管理,采集大量客户数据,包括用气量、客户类型、客户所在区域等。
严格来讲,这些都属于数据采集,是感知层,给前线员工操作提供支持应用:GIS系统给管网维护人员进行管网维护,SCADA系统给生产调度人员使用,没有一套系统针对决策者,如何使管网运营能力提升,如何投资提高管网能力,如何对市场发展提供数据支持,目前没有系统可以提供支持。
管网模拟仿真可以针对以上各方面提供数据支持和分析,如管网改造、升级、生命周期、市场拓展,气源采购、门站调压站设置等等,这种分析结果能对管理层,提供决策参考和依据。
从经济效益上讲,管网模拟仿真能够给城市燃气带来持续性的经济效益。美国经验投入与产出比为1:3,包括系统建设、人员管理和模型维护。
 
博燃网编辑:管网模拟仿真计算需要怎样的技术基础?
曹北斗:管网模拟仿真在国内是个陌生的词汇,但其机理与水力计算一样是流体力学,城市燃气包括上游油气输配等,还有自来水,只要是流体,在技术上讲,都可以通过流体力学去做计算。水力计算有几十年历史,过去是人工计算,随着计算机发展,力水计算在近20年得到巨大提升,原来只能做稳态计算,现在可以做瞬态计算;过去可能一个人做10-20个节点计算已经很复杂,随着计算机的发展,管网模拟仿真系统在最多的时候做过270万个节点,目前我们演示时做单机版计算和演示,做过50万个节点的搭建和计算。
模型搭建需要管网数据,这个数据来源于GIS系统、SCADA系统和客户管理系统。GIS系统包括管网地理信息、管道物理参数、管网图档数据等管网属性数据,SCADA系统包括系统监控、工况监控、运行数据等管网工况数据,客户管理系统包括客户历史数据资料,这三个系统的数据支撑了管网模拟仿真的应用,使过去获得的和实时采集的数据通过Synergi Gas系统运算得到有效的利用和分析,去除信息化孤岛现象,真正做到信息互联,大数据挖掘分析。
 
博燃网编辑:国内还有哪些同类产品,相比之下贵公司产品有何突出功能?
曹北斗:建设部城建司近期在编制城市燃气智能管网技术规范,我做为编委之一,在参加城市燃气智能管网技术规范研讨的时候,我切身感受到您提到的问题,大家会觉得管网模拟仿真和水力计算很难区别,但实际上,管网模拟仿真和水力计算有巨大的差异。
管网模拟仿真有四个要点,未来行业标准里也会列明。
第一,可以做城市燃气的多等级压力系统;第二,能够做气源跟踪和组份跟踪分析;第三,能够做百万级节点计算;第四,能做稳态和瞬态分析;第五,能够同GIS、SCADA、CIS直接相连。
目前国内只有水力计算的软件系统,供大专院校做科研研究,设计院也有小部分应用,但计算的节点较少,不超过1000,甚至在几百个,基本做单级压力,每条线都需要人工画,靠人工输入去做各种属性匹配,这种方式只能用在支段管网计算上。
对比国外,国外管网模拟应用自水利计算开始,有几十年历史,Synergi Gas来自于英国燃气技术部,后来在英国燃气反垄断中剥离开,技术部成为独立公司,经过几次并购,Synergi Gas系统厂商是全球能源最大服务商和海事工业标准和技术服务商挪威船级社。Synergi Gas现有技术团队300人在持续维护系统,因此Synergi Gas每年都有新版本发布。两个月前,我们在中国发布最新全球同步4.8版本,该版本针对中国城市燃气用户,提供更友好的语言应用版本。
管网模拟仿真系统在日本叫管网解析,日本的东京燃气、大阪燃气,在经历煤气、LPG空混、天然气不同时代时,几乎所有管网发展都依赖这套系统做运营管理,这也是日本人赖以自豪的系统,但是没有形成商业化。法国燃气也自建管网模拟仿真系统,这两个国家已经应用管网模拟仿真逾20年历史。
在国外,除了Synergi Gas系统,也有小型管网模拟仿真,如美国的WinFlow等软件,加在一起只有10%的市场份额,Synergi Gas在美国和欧洲占据90%的市场份额。在上游长输管线应用上,SPS几乎有100%的市场份额。国际学术报告里,任何流体管网运算,都是以Synergi Gas和SPS为技术标准。
在国内,管网模拟仿真系统(Synergi Gas)也得到了行业内人士的高度认可,中国城市燃气协会迟国敬秘书长、北燃领导及员工都一致对这套系统提出好评。2014年长春燃气股份有限公司利用Synergi Gas管网模拟仿真系统建立了全管网多压力多气源的复杂模型,并实现了中压管网稳态分析。在建模过程中通过Synergi Gas管网连通性检测,发现了原管网中物理性错误123处,其中孤立管道98处,管道瓶颈25处,并逐一修正,同时实现了GIS系统同步更新;对长春燃气中压管网进行稳态计算,通过压力分布分析、气源供给追踪,直观显示用户节点压力、燃气流向、各气源输送的燃气供给到各节点的比例。针对部分区域压力低于保供压力的情况,采用调整管径和建立联络管道的方法对压力较低的区域进行优化,均衡了管网的输配能力。Synergi Gas管网模拟仿真系统为长春燃气城市燃气管网模型的建立、负荷及优化都能提供分析依据及决策方案。
Synergi Gas系统需要强大数据库积累,我们团队有优秀的开发人员,Synergi Gas针对应用而开发,有强大的行业经验和数据积累。
Synergi每年有全球大会,全球最优秀的城市燃气企业针对在应用过程中发现的问题,提出新功能的建议,使系统得到不断的完善,几十年不断的完善历程,使得强者恒强。在亚洲的香港中华煤气、新加坡燃气、泰国燃气、马来西亚马石油都在使用这套系统,Synergi Gas系统是最完善、能力最强的系统,从某种意义上讲,Synergi Gas系统和其他系统的巨大差异像业余选手和专业选手的量级。
 
博燃网编辑:贵公司产品和燃气行业第一个全产业链的“智慧燃气云平台——博燃通”深度合作,双方合作是基于什么出发点?以及希望共同努力为燃气行业智慧化建设带来怎样的改变么?
曹北斗:首先,博燃通拥有优秀的团队,依托于中燃协的平台,在行业里有很好很扎实的基础,在技术积累上、在国家产业政策发展上,以及在行业发展的方向及运营管理上,都表现优异。其次,博燃通搭建了行业专业的平台。城市燃气是个庞大的行业,这个产业链特别长,实际应用中的供应链需要很多专业的管理能力,但是城市燃气在各地发展规模不同,每家企业技术能力、投入水平、行业基础存在巨大差异,对技术的需求,对软件、硬件、对未来发展方向的规划都有所差异,这就需要强大的支撑,博燃通这个平台就能使城市燃气得到专业的系统支持。行业过去是厂商提供单一产品或者服务,没有根据受众不同,客户需求不同,做针对性调整,和其他系统没有很好的衔接,对城市燃气来讲,为了短期的业务发展的需求,市场的需求,去做某个方面的系统管理,很容易忽略其他系统建设的投入和平衡。博燃通解决了这个问题,提供了燃气行业全产业链的解决方案。我们和博燃通合作,Synergi Gas提供后台系统支持,可以支撑城市燃气管网工况优化、运营优化,博燃网还有其他的系统,如北斗卫星定位,如联通优质通信服务支撑,以及其他优秀硬件产品支持,IT技术平台和云计算能力,这些软硬件都能为城市燃气尤其中小型企业提供针对性且全面系统支持,能够加快城市燃气自身建设的步伐和速度,使城市燃气迅速使用最稳定优秀的产品和服务。
博燃通的出现是有时代意义的,城市燃气处在变革期,这个变革期就有时代意义,城市燃气从计划经济时的煤气厂、有限的管网,发展到现在以市场发展为龙头的模式,但是我们还有很多时代痕迹,包括组织架构、运营模式、管理理念,产业政策、用户对我们的要求等等,造成一些问题,如无序投资,依赖政策,庞大资产转化成庞大的财务成本,对盈利形成巨大压力等,我们需要一套完整的系统解决这些问题。
在和国外同行交流中发现,国外同行跟我们的理念不同,他们最初就是市场发展的概念,所有投资要讲究投资效率,管网讲究安全的同时要考虑生命周期和效率,细小的成本支出都需要分析和有计划的安排,Synergi Gas系统能够帮助燃气企业做好这方面工作。
国内城市燃气赶上大发展时代,每天都在变化,产生新的需求、运营模式、方向,要求我们运用新的技术,不断挑战,不断创新,我们能身处在这个时代和行业就已经很荣幸了,能够主动有意识的往前走,更是荣耀的事情,感谢博燃通搭了这个平台,我们一步一个脚印扎扎实实在行业摸爬滚打,将来一定会收获满满。