一种天然气压差发电-制冰系统的综合效益评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种天然气压差发电

【技术实现步骤摘要】
一种天然气压差发电
‑
制冰系统的综合效益评估方法


[0001]本专利技术涉及能源利用
，更具体的说是涉及一种天然气压差发电
‑
制冰系统的综合效益评估方法。

技术介绍

[0002]随着国家对减少碳排放的日益重视以及能源需求的不断增长，天然气作为一种高效的清洁能源，在能源结构中的占比越来越大。天然气一般采用高压力、大口径的长输管道进行运输，在送到终端用户之前需要在天然气门站进行降压处理，其间蕴含大量的压力能可被回收利用。因此，如何将天然气管网中蕴含的压力能进行高效利用，怎样分析评价天然气压力能综合利用项目运行效益，对推进“双碳”目标实现、提高能源的利用效率具有重要意义。
[0003]目前常用的压力能回收利用方式主要有发电和制冷两个方面。天然气管网压力能用于发电技术的基本原理即利用高压天然气膨胀降压时产生的机械能来驱动发电机发电，电能或上网，或厂区自用；制冷冷能的利用方式则主要有制冰、冷水空调、天然气液化、深冷粉碎等。但目前压力能回收利用研究中压力能的利用方式较为单一，对天然气降压过程中产生的压力能和冷能进行利用的系统缺乏一体化设计，能量利用率较低，且处理后的天然气在进入下游管网时未充分研究其预热问题。在对压力能利用项目进行效益评估时，现有评估方法在设立评估指标时仅考虑压力能利用系统的单一环节，忽略了对系统设备运行和环境保护的考核，评估指标缺乏完整性，同时对指标计算和评价方法的研究较少，导致评估权重指标权重或主观性太强，加大了专家经验和偏好对评估结果的影响，或仅考虑指标本身数据的变化趋势，并未结合工程背景和行业现状，导致评估结果不准确，不能真实反映系统运行现状，无法为系统的升级优化提供明确的方向和意见。
[0004]因此，如何实现天然气压力能利用的准确评估是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种天然气压差发电
‑
制冰系统的综合效益评估方法，其中，天然气压力能发电
‑
制冰一体化应用系统，通过透平膨胀机回收压力能发电，采用盐水制冰法回收冷能，出口天然气通过太阳能预加热，提高了能源的利用效率，使压力能得到更加高效的利用，然后从产能效率、设备运行、经济效益和环境保护四个方面提出考虑天然气压力能利用系统特性的运行效益评估指标，并采用AHP
‑
反熵权法计算指标权重，提高了评估结果的可靠性，为降低系统运行成本、提高经济效益提供科学意见。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种天然气压差发电
‑
制冰系统的综合效益评估方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：采集场站监测仪器或运行日志的监测数据，结合分析理论，计算天然气压差发电
‑
制冰系统中所有评估指标的评估指标值和对应的评估分数；
[0009]步骤2：建立天然气压力能运行效益三层评估指标体系，分别包括目标层、准则层和指标层；所述准则层包含产能效率、设备运行、经济效益和环境保护四项评估准则；所述指标层包括天然气压差发电
‑
制冰系统中所有评估指标；所述准则层对所述指标层的所有评估指标进行分类
[0010]步骤3：根据分类结果分别计算每项评估准则下的各项评估指标的主观权重和客观权重，再采用组合赋权方法计算各项评估指标的主观权重系数和客观权重系数，利用主观权重系数和客观权重系数得到各项评估指标的指标组合权重，根据各项评估准则下的所有评估指标的指标组合权重获得准则组合权重；
[0011]采用主客观组合赋权方法确定指标权重，其中主观权重采用层次分析法计算，客观权重采用反熵权法计算，结合矩阵理论计算各指标权重系数，通过结合得到指标组合权重；
[0012]步骤4：根据分类结果确定每组类型的评估分数计算方案；根据评估分数计算方案获得指标值
‑
评估分数数据组；
[0013]步骤5：对指标值
‑
评估分数数据组采用最小二乘拟合获得评分函数，将各项评估指标的评估指标值输入评分函数，获得对应的评估分数；
[0014]步骤6：根据各项评估指标对应的评估分数和指标组合权重，获得各项评估准则的得分；根据各项评估准则的得分和准则组合权重，获得评估总得分；
[0015]通过计算各项评估准则对应的所有评估指标的评估分数乘以对应的指标组合权重的总合，获得各项评估准则的得分；
[0016]步骤7：根据评估总得分进行运行状况等级划分，获得评估结果；划分为四个等级，每个等级对应一组评分区间，将评估总得分与每组评分区间进行对比，将其评定为对应评分区间的等级；由评估结果进行下一步升级优化方案确定。
[0017]上述技术方案的有益效果，利用准则层的四项评估准则实现综合全面评估，解决了当前压力能利用系统评估领域评估指标片面(只对经济性评估或只关注系统运行稳定性)导致的压力能利用系统运行效益和系统不足无法被准确评估的问题，能很好地反映压力能回收利用系统运行情况；根据评估指标值，考虑该指标的数据特点、行业标准、预期运行标准等因素，确定该指标值对应的评估分数；如，装置故障率指标计算值为40％，则评估分数为60分。
[0018]优选的，准则层包含产能效率、设备运行、经济效益和环境保护四项评估准则，其中，产能效率下的评估指标包括膨胀发电机组出力、膨胀机效率、换热器效率、年制冰量、太阳能集热器集热量和膨胀机发电电压波动；设备运行下的评估指标包括设备利用系数、装置故障率和生产运营影响度；经济效益下的评估指标包括压力能发电效益、冷能制冰效益、年运维成本和投资回收期；环境保护下的评估指标包括CO2减排量、SO2减排量、NO
x
减排量和噪声达标率。
[0019]优选的，采用AHP权重计算方法构建层次结构模型，计算主观权重值，将天然气压力能综合效益三层评估指标体系分为三个层次，分别为目标层Z、准则层N和指标层Y；准则层四个宏观指标依次为产能效率N1、设备运行N2、经济效益N3和环境保护N4；准则层下的评估指标构成指标层；计算每项评估指标的主观权重值的具体过程为：
[0020]步骤311：准则层包含四项评估准则，第i个准则评估准则下的评估指标个数为n
i
(i＝1,2,3,4)，第i项评估准则下的第j(j＝0，1，2，
…
，n
i
)项指标可用Y
ij
来表示，层次结构模型表示为：
[0021][0022]步骤312：采用AHP权重计算获得评估指标的相对重要程度，为避免定性结果的不准确性，对评估指标间的相对重要程度进行两两比较，并采用比例标度表对比较结果进行量化，获得各评估指标的权重量化值，根据权重量化值构建判断矩阵，各因素之间的权重量化值用a
gk
(g,k＝1,2,3,4)表示，其中a
gk
＝1/a
kg
；
[0023]步骤313：根据判本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气压差发电
‑
制冰系统的综合效益评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采集场站监测仪器或运行日志的监测数据，根据监测数据结合分析理论，计算天然气压差发电
‑
制冰系统中所有评估指标的评估指标值；步骤2：建立天然气压力能综合效益三层评估指标体系，包括目标层、准则层和指标层；所述准则层包含产能效率、设备运行、经济效益和环境保护四项评估准则；所述指标层包括天然气压差发电
‑
制冰系统中所有评估指标；所述准则层对所述指标层的所有评估指标进行分类；步骤3：根据分类结果分别计算各项评估指标的主观权重值和客观权重值，再采用组合赋权方法计算各项评估指标的主观权重系数和客观权重系数，利用主观权重系数和客观权重系数得到各项评估指标的指标组合权重，根据各项评估准则下的所有评估指标的指标组合权重获得准则组合权重；步骤4：根据分类结果确定每组类型的评估分数计算方案；根据评估分数计算方案，结合评估指标值及对应的评估分数获得指标值
‑
评估分数数据组；步骤5：对指标值
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评估分数数据组采用最小二乘拟合获得评分函数，将各项评估指标的评估指标值输入评分函数，获得对应的评估分数；步骤6：根据各项评估指标对应的评估分数和指标组合权重，获得各项评估准则的得分；根据各项评估准则的得分和准则组合权重，获得评估总得分；步骤7：根据评估总得分进行运行状况等级划分，获得评估结果。2.根据权利要求1所述的一种天然气压差发电
‑
制冰系统的综合效益评估方法，其特征在于，产能效率下的评估指标包括膨胀发电机组出力、膨胀机效率、换热器效率、年制冰量、太阳能集热器集热量和膨胀机发电电压波动；设备运行下的评估指标包括设备利用系数、装置故障率和生产运营影响度；经济效益下的评估指标包括压力能发电效益、冷能制冰效益、年运维成本和投资回收期；环境保护下的评估指标包括CO2减排量、SO2减排量、NO
x
减排量和噪声达标率。3.根据权利要求1所述的一种天然气压差发电
‑
制冰系统的综合效益评估方法，其特征在于，步骤3中采用AHP权重计算方法构建层次结构模型，计算准则层中各项评估准则对应的指标层的评估指标的主观权重值，具体过程为：步骤311：准则层包含四项评估准则，第i个评估准则下的评估指标个数为n
i
(i＝1,2,3,4)，层次结构模型表示为：步骤312：采用AHP权重计算获得评估指标的相对重要程度，对评估指标间的相对重要程度进行两两比较，并采用比例标度表对比较结果进行量化，获得各项评估指标的权重量化值，根据权重量化值构建判断矩阵；步骤313：根据判断矩阵利用和积法按列归一化获得特征向量；步骤314：对特征向量进行一致性检验获得各项评估准则下评估指标的主观权重值。
4.根据权利要求3所述的一种天然气压差发电
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制冰系统的综合效益评估方法，其特征在于，步骤3中采用反熵权法计算客观权重值，具体过程为：步骤321：采用指标预处理方法无量纲化处理评估指标，缩小评估指标之间的差异，计算评估指标之间的关联系数，第i项评估准则下第j项评估指标与其最优指标值之间的关联系数表示为：式中：式中：为评估指标Y
ij
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李茜，徐璐，杨威，张安安，张曦，杜露露，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：