【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天然气储气库，具体为一种基于改进鲸鱼优化算法的储气库采气优化方法及系统。
技术介绍
1、天然气作为一种重要的化石能源，在我们日常生活中的应用十分广泛，包括作为汽车燃料，发电，供暖等。
2、根据中国石油天然气集团有限公司所给出的数据显示，随着人口的增加和流动，部分地区存在着天然气需求量暴增，但天然气供应不足的情况。而作为天然的天然气存储容器，地下储气库不仅能够按需调峰、安全供气、降低输气成本，还可以作为一种战略储备资源以应对城市燃气市场需求随季节和昼夜波动较大而短缺的情况，仅依靠输气管网系统均衡输气对流量小范围调节，难以解决用气大幅度波动的矛盾。采用地下储气库将用气低峰时输气系统中富余的气量储存起来，在用气高峰时采出以补充管道供气量不足，解决用气调峰问题。当出现气源中断、输气系统停输时，可用地下储气库作为气源保证连续供气，起到调峰和安全供气双重作用。
3、在目前已经发表的研究和技术应用中，主要有两类研究方向。一类是对天然气管网流量的配置和优化，这方面的研究主要集中在如何通过优化管网布局和控制策略，提高天然气的输送效率和安全性。另一类研究集中在地下储气库内部的设备和零件的优化与设计上，这包括对压缩机和管道以及储气库内部情况监测系统等的结构优化。当前这些关于地下储气库采气系统的研究主要依赖于常规的数学计算方法或国外软件进行模拟，这些方法和工具存在以下主要缺点：
4、(1)成本高：使用国外软件进行模拟和优化通常需要支付高昂的许可费用增加了研究和应用的成本。对于许多研究机构和企业来说，这种
5、(2)计算量大：常规的数学计算和模拟方法在处理复杂的采气系统时，需要处理大量的数据和复杂的计算，不仅导致计算时间长，而且对计算资源的要求也非常高。这使得实时调度和动态优化变得困难，无法快速响应实际运营中的变化和突发情况。
6、(3)适用性不足：现有软件和方法通常是基于国外的标准和假设，可能不完全适应国内地下储气库的具体情况和需求。这导致在实际应用中，优化结果的准确性和实用性受到限制，无法充分发挥储气库的效能。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种基于改进鲸鱼优化算法的储气库采气优化方法及系统，以至少解决上述问题。
2、根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种基于改进鲸鱼优化算法的储气库采气优化方法，包括：获取针对地下储气库的运行数据、地面设备的参数信息及天然气运输管道数据和天然气接收站数据，其中，地下储气库的运行数据包括储气库的容量、压力变化、注气及采气速率，地面设备的参数信息包括压缩机、阀门、管道的规格、运行状态及维护记录，天然气运输管道数据包括管道的直径、长度、压力损失、流量及沿途的输送站信息，天然气接收站数据包括接收站的处理能力、存储容量、需求量、输入流量及输出流量；基于获取的针对地下储气库的运行数据、地面设备的参数信息及天然气运输管道数据和天然气接收站数据，构建地下储气库采气的优化模型，优化模型包括目标函数的定义和约束条件的设定，目标函数包括管道运输维护成本、储气库储存成本、地面设备运行成本及天然气短缺惩罚成本，约束条件包括节点流量守恒约束、管道压力约束、压力流量边界约束和储气库运行约束；通过改进的鲸鱼优化算法对优化模型进行求解，以确定地下储气库的最优采气策略。
3、在一种实现方式中，优化模型以最小化地下储气库的运行成本为目标函数，优化模型表示为：
4、minf＝ftransform+fstorge+fground+fpenal
5、其中，ftransform为管道运输维护成本，fstorge为储气库储存成本，fground为地面设备运行成本，fpenal为天然气短缺惩罚成本。
6、在另一种实现方式中，管道运输维护成本表示为：
7、
8、其中，ptransform表示单位管道运输成本，qij表示管道流量大小，a表示管路集合，t表示单一运行天数，t为总运行天数；
9、储气库储存成本表示为：
10、
11、其中，pstorge表示储气库单位运行成本，gextract,t表示单位运行时间内的采气量；
12、地面设备运行成本表示为：
13、
14、其中，pmain表示管道维修成本，dt表示设备运行时间；
15、天然气短缺惩罚成本表示为：
16、
17、其中，cpenal表示惩罚成本系数，qneed,t表示t时刻需求量，qij,t表示t时刻天然气管道实际供应量。
18、在另一种实现方式中，节点流量守恒约束表示为：
19、
20、其中，qretention表示节点滞留量；
21、管道压力约束表示为：
22、
23、其中，qij表示管道i到j段的流量(i,j∈a)，c为i到j段的压降系数，dij为i到j段的管道直径，z为气体压缩因子，t为管道温度，δ*为天然气相对密度，λ为水力摩阻系数，lij为i到j段的管道长度；
24、压力流量边界约束表示为：
25、minpij≤pij≤maxpij
26、minqij≤qij≤maxqij
27、储气库运行约束表示为：
28、gu＝gbase+gextract
29、总采气量计算公式如下：
30、
31、其中，gbase表示垫层气量；nwell表示注采井的数量，表示注采井t时刻的流量大小。
32、在另一种实现方式中，通过改进的鲸鱼优化算法对优化模型进行求解的具体步骤包括：首先初始化种群参数；接着通过chebyshev混沌映射优化种群个体位置；然后进入迭代过程：根据随机概率，选择采用包围猎物策略或带有莱维飞行的螺旋捕食策略进行位置更新；记录种群中的最优位置和全局最优适应度值；判断是否达到最大迭代次数或满足终止条件；最后，输出优化结果。
33、在另一种实现方式中，通过chebyshev混沌映射优化种群个体位置，得到更新后的种群位置，种群位置更新公式为：
34、xt+1＝cos(n·arccos(xt))
35、
36、其中，xt为在t代的混沌变量，n是混沌序列的阶数，此处取值为2，xi是通过chebyshev映射生成的混沌变量，xi(0)是第i个鲸鱼的初始位置。
37、在另一种实现方式中，通过引入带有莱维飞行的螺旋捕食策略，提高改进的鲸鱼优化算法的局部搜索能力，带有莱维飞行的螺旋捕食策略的数学公式如下：
38、
39、其中，lf(x)为莱维飞行公式，μ为位置参数，σ为尺度参数，β为莱维飞行的指数参数，ν是服从标准正态分布采样的随机变量，ebl为与鲸鱼的螺旋式路径相关的指数项，b是常数，用来控制螺旋运动的收缩，l是随机数，为当前的最优解，d'本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于改进鲸鱼优化算法的储气库采气优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优化模型以最小化地下储气库的运行成本为目标函数，优化模型表示为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，管道运输维护成本表示为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，节点流量守恒约束表示为：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过改进的鲸鱼优化算法对优化模型进行求解的具体步骤包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过Chebyshev混沌映射优化种群个体位置，得到更新后的种群位置，种群位置更新公式为：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过引入带有莱维飞行的螺旋捕食策略，提高改进的鲸鱼优化算法的局部搜索能力，带有莱维飞行的螺旋捕食策略的数学公式如下：
8.一种基于改进鲸鱼优化算法的储气库采气优化系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处
...【技术特征摘要】
1.一种基于改进鲸鱼优化算法的储气库采气优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优化模型以最小化地下储气库的运行成本为目标函数，优化模型表示为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，管道运输维护成本表示为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，节点流量守恒约束表示为：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过改进的鲸鱼优化算法对优化模型进行求解的具体步骤包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过c...
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