天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法研究進(jìn)展

廖柯熹，王敏安*，楊建英，彭 浩，何國(guó)璽，冷吉輝，李裕民

(1.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610500；2.西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院，成都 610500；3.四川長(zhǎng)寧天然氣開發(fā)有限責(zé)任公司，成都 610100)

通過中國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分析，截至2020年底，中國(guó)天然氣占能源消費(fèi)比重將高達(dá)10%，年消費(fèi)量將高達(dá)3 000億m3，這不僅有助于中國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，而且有利于資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)[1]。隨著中國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，天然氣管道的建設(shè)進(jìn)度勢(shì)必要加快，以滿足生產(chǎn)運(yùn)輸需求。截至2019年底，中國(guó)境內(nèi)建成天然氣管道約8.1萬(wàn)km，相比2018年，新建成天然氣管道約2 219 km[2]。根據(jù)《中長(zhǎng)期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》，中國(guó)將在未來10年內(nèi)迎來新一輪的油氣管網(wǎng)建設(shè)高峰，其中天然氣管網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模最為顯著[3]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)天然氣管道事故率高達(dá)4.3次/(103km·a)，比美國(guó)及歐洲高6～8倍[4]。因此，天然氣管道的運(yùn)行可靠性水平受到一定程度的限制，亟待對(duì)天然氣管道的運(yùn)行可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)，以保證天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)能夠安全高效運(yùn)行。天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性是指在一定時(shí)間和條件內(nèi)管網(wǎng)系統(tǒng)完成預(yù)定輸送任務(wù)的能力[5]。與可靠性相輔相成的關(guān)鍵性能還包括經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性，此兩者與可靠性共同決定天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的綜合運(yùn)行能力和整體性能優(yōu)劣程度。其中，經(jīng)濟(jì)性主要是考慮天然氣管道的前期建設(shè)和后期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用；適應(yīng)性主要是考慮天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)能否適應(yīng)流體輸送條件以及運(yùn)行過程中的工況變化，采用工況模擬評(píng)價(jià)其適應(yīng)能力，從而滿足工藝指標(biāo)要求，并保證管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行安全性和輸氣能力[6]。

近年來，中外有很多學(xué)者針對(duì)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)和適應(yīng)性評(píng)價(jià)等方面都做了大量的研究工作，但是也存在一些不足之處，需要進(jìn)一步的深入研究與完善。在此，對(duì)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)3個(gè)方面的中外研究現(xiàn)狀進(jìn)行梳理與探討，總結(jié)出天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)的相關(guān)研究成果，并展望其在今后的研究重點(diǎn)、難點(diǎn)以及發(fā)展趨勢(shì)，以期為深入開展天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法的理論研究和實(shí)踐應(yīng)用提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)現(xiàn)狀

1.1 管網(wǎng)可靠性評(píng)價(jià)方法

1.1.1 管網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)方法

管網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性是指在一定時(shí)間和條件下，管網(wǎng)完成預(yù)先設(shè)定功能的能力大小，也是評(píng)價(jià)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)劣程度、質(zhì)量和風(fēng)險(xiǎn)高低的重要指標(biāo)之一[7]。結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)方法是指根據(jù)管網(wǎng)系統(tǒng)各組成結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，將其技術(shù)路線和評(píng)價(jià)理論有機(jī)地整合起來，以定量反映管網(wǎng)系統(tǒng)的整體可靠性水平[8]。

目前，管網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性分析主要集中于運(yùn)用概率理論方法來計(jì)算管道系統(tǒng)發(fā)生失效的可能性大小，從而對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行量化。根據(jù)現(xiàn)有的研究成果，管網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)主要是采用故障樹分析、蒙特卡洛模擬中的理論及方法，來對(duì)管網(wǎng)失效概率進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)，從而對(duì)管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)。范慕煒等[9]指出了故障樹分析法在中外復(fù)雜天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)中的廣泛應(yīng)用，通過該方法可以得到管網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障或失效的概率及分布。張家宇[10]指出了故障樹分析法在城市天然氣管網(wǎng)運(yùn)行初期階段可靠性分析過程中的重要作用。張靜等[11]基于故障樹基本事件的分析，并結(jié)合模糊決策方法，對(duì)油氣管道泄漏事故的不可靠度進(jìn)行了計(jì)算，建立了以專家綜合能力為目標(biāo)層的模糊層次分析模型，從而可以確定油氣管道發(fā)生泄漏事故的概率及分布，實(shí)現(xiàn)油氣管道泄漏模糊可靠性評(píng)價(jià)。王巖[12]闡明了故障樹分析法在城市配氣管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用價(jià)值，通過對(duì)城市天然氣管網(wǎng)進(jìn)行水力計(jì)算，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)管網(wǎng)在事故工況下的流動(dòng)狀態(tài)和供氣能力。姚成玉等[13]以巷道運(yùn)輸車液壓系統(tǒng)為例，采用T-S故障樹分析法建立了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，并對(duì)模糊可靠性評(píng)估方法的可行性進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，同時(shí)也為天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的模糊可靠性評(píng)價(jià)指明思路和方向。故障樹分析法在中外復(fù)雜天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，尤其是城市天然氣輸配管網(wǎng)系統(tǒng)。采用故障樹分析法邏輯關(guān)系清晰，可以客觀呈現(xiàn)管網(wǎng)失效及故障模式的事件組成、因果關(guān)系，但是故障樹分析法本質(zhì)上為定性評(píng)價(jià)方法，未從整體上考慮造成系統(tǒng)發(fā)生故障的因素，并較難獲取準(zhǔn)確的可靠性數(shù)據(jù)，需要結(jié)合定量的模糊層次分析法來完成可靠性分析。

蒙特卡洛模擬法在天然氣管道可靠性分析評(píng)價(jià)方面具有一定的適用性，并結(jié)合其他理論方法可以準(zhǔn)確定量評(píng)價(jià)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可靠性。羅更生等[14]在故障概率評(píng)定理論的基礎(chǔ)上，提出了直接蒙特卡洛模擬和二維核密度估計(jì)相結(jié)合的方法，并探討了該方法在含裂紋油氣管道中的應(yīng)用，從而可以確定管道的失效概率及分布情況。吳迪[15]基于馬爾可夫鏈蒙特卡洛法的相關(guān)理論，建立了天然氣管道腐蝕可靠性評(píng)價(jià)模型，并結(jié)合故障分布函數(shù)，計(jì)算得到了天然氣管道發(fā)生腐蝕乃至失效事故的概率。溫凱等[16]采用蒙特卡洛模擬法建立了天然氣管道的失效概率模型，并結(jié)合極限狀態(tài)方程法對(duì)某輸氣管道無缺陷管道屈服和破裂的失效概率進(jìn)行了計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了輸氣管道的可靠度計(jì)算和參數(shù)(管道壁厚、屈服強(qiáng)度和工作壓力等)的敏感性分析。薛魯寧等[17]闡明了馬爾科夫方法在天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性計(jì)算中的應(yīng)用情況，并結(jié)合系統(tǒng)狀態(tài)識(shí)別及轉(zhuǎn)移理論，可以計(jì)算出管網(wǎng)系統(tǒng)的失效或故障概率，從而實(shí)現(xiàn)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)。張?chǎng)蝃18]基于極限狀態(tài)方程，并采用解析法、蒙特卡洛抽樣方法，分析了天然氣管道系統(tǒng)在極限狀態(tài)及不同運(yùn)行工況下發(fā)生結(jié)構(gòu)失效的概率，從而實(shí)現(xiàn)了天然氣管道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)。Tee等[19]考慮了地下管線失效模式間的相互影響，采用蒙特卡羅法計(jì)算出了管道失效概率，并得出了土體模量、土壤密度、管道剛度和外部荷載是管道失效的最大影響變量的結(jié)論。Al-Amin等[20]結(jié)合小泄漏、大泄漏、破裂3種不同的管段腐蝕失效模式，提出了一種評(píng)價(jià)含多種有源金屬損失腐蝕缺陷的加壓天然氣管道段的時(shí)變系統(tǒng)可靠性的方法，并利用貝葉斯更新和馬爾可夫鏈蒙特卡洛(MCMC)仿真技術(shù)對(duì)冪律增長(zhǎng)模型的參數(shù)進(jìn)行了量化。相比蒙特卡洛法，采用馬爾可夫鏈蒙特卡洛法求解出的天然氣管道腐蝕失效率與實(shí)際情況更吻合，模擬計(jì)算過程更省時(shí)，并更適合應(yīng)用于天然氣管道腐蝕可靠性模型的研究，但是在建模過程中需要收集大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)可靠性模型參數(shù)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

另外，很多學(xué)者針對(duì)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)模型構(gòu)建的理論方法及思路也開展了大量的研究。胡鎂林等[21]基于D-S證據(jù)理論建立了天然氣長(zhǎng)輸管道的可信度模型，從而保證了天然氣管道失效概率計(jì)算的準(zhǔn)確性。雖然D-S證據(jù)理論綜合考慮了各位專家的不同意見與判斷，顯著提高了評(píng)判結(jié)果的可靠性，但是其仍未廣泛應(yīng)用于天然氣管道失效概率計(jì)算。李文濤[22]、王小完等[23]介紹了效用函數(shù)理論在天然氣管道系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)上的應(yīng)用，通過建立天然氣管道失效概率計(jì)算模型，從而可以實(shí)現(xiàn)天然氣腐蝕管道的運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)。基于效用函數(shù)對(duì)天然氣管道進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)的結(jié)果較為保守，可使管道的高效、可靠運(yùn)行更有保障，但是效用函數(shù)中有關(guān)量的取值具有較強(qiáng)的主觀性，風(fēng)險(xiǎn)控制方案難以準(zhǔn)確地提出。Amirat等[24]基于應(yīng)力分析理論建立了天然氣管道腐蝕失效模型，并分析了天然氣管道不同腐蝕缺陷對(duì)其結(jié)構(gòu)可靠性的影響規(guī)律。Tammeen等[25]采用CSA和RSTRENG突發(fā)壓力能力模型，并結(jié)合缺陷幾何信息，對(duì)腐蝕管道失效概率進(jìn)行了準(zhǔn)確的估計(jì)和預(yù)測(cè)。曹鵬飛[26]根據(jù)分層遞進(jìn)分析理論，建立了天然氣復(fù)雜管網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可靠性計(jì)算模型，并結(jié)合最小割集法，對(duì)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了可靠性跟蹤薄弱環(huán)節(jié)的識(shí)別分析，同時(shí)也指明了可靠性跟蹤法只適用于管網(wǎng)系統(tǒng)中故障的設(shè)備單元。何蕾等[27]基于模擬退火算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法相結(jié)合的理論方法，構(gòu)建了天然氣腐蝕管道基本物理參數(shù)與結(jié)構(gòu)可靠度之間的非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，預(yù)測(cè)出了管道中各種腐蝕缺陷可靠度在多種工況條件下的變化規(guī)律，從而確定出了天然氣管道的薄弱點(diǎn)。李明菲等[28]根據(jù)管道工藝仿真方法，建立了復(fù)雜天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠度分布式階梯模型，并在某壓氣站進(jìn)行了案例應(yīng)用，計(jì)算出了該壓氣站在不同運(yùn)行方案下的系統(tǒng)可靠度，同時(shí)也指明了該模型在大型天然氣管網(wǎng)/管道/站場(chǎng)系統(tǒng)可靠度計(jì)算中的廣泛應(yīng)用和重要作用。Mishra等[29]提出了一種基于可靠性的地下管道腐蝕損傷生命周期管理新方法、新框架，利用多項(xiàng)式混沌形式從已有數(shù)據(jù)中構(gòu)造了腐蝕生長(zhǎng)時(shí)間演化的概率模型，提出了一種腐蝕管道生命周期管理決策。Zhou[30]建立了小泄漏、大泄漏、破裂等3種不同的管道失效模型，并提出了一種計(jì)算含多種活性腐蝕缺陷且受隨機(jī)內(nèi)壓作用的管段時(shí)變系統(tǒng)可靠性的方法。Tee等[31]采用非均勻泊松過程和經(jīng)驗(yàn)冪律模型分別計(jì)算了天然氣管道系統(tǒng)腐蝕缺陷隨時(shí)間的產(chǎn)生和缺陷的增長(zhǎng)速率，并利用內(nèi)壓爆破極限狀態(tài)函數(shù)，計(jì)算出了爆破失效的時(shí)間依賴性概率。

此外，極限狀態(tài)方程的構(gòu)建也可作為天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)的方法。艾慕陽(yáng)[32]采用不同的連續(xù)型隨機(jī)變量可以實(shí)現(xiàn)天然氣管網(wǎng)多狀態(tài)條件下的系統(tǒng)可靠度概率計(jì)算，并采用管道生產(chǎn)實(shí)際參數(shù)構(gòu)建了相互獨(dú)立的隨機(jī)變量，據(jù)此建立了聯(lián)合分布函數(shù)，從而可以簡(jiǎn)化優(yōu)化天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性概率計(jì)算。王坤[33]針對(duì)管道和關(guān)鍵設(shè)備的失效機(jī)理明確提出了確定性方法在天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性函數(shù)求解中的適用性，反之則宜采用概率統(tǒng)計(jì)方法，并闡明了極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法適用于天然氣管道單元可靠性評(píng)價(jià)，概率統(tǒng)計(jì)方法在天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性函數(shù)計(jì)算中具有顯著的普適性。在對(duì)極限狀態(tài)下的可靠性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)時(shí)，需要引入可靠度函數(shù)和故障率函數(shù)。

目前，雖然可靠性評(píng)價(jià)方法在中國(guó)很多工程領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用，但是在中國(guó)油氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例仍然較少，研究力度只處于初級(jí)階段，未形成一種成熟的天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)方法，亟待形成一套比較完整、系統(tǒng)的天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性綜合評(píng)價(jià)方法體系。

1.1.2 管網(wǎng)供氣可靠性評(píng)價(jià)方法

管網(wǎng)供氣可靠性是指在一定時(shí)間和條件內(nèi)，保證天然氣管網(wǎng)在用戶用氣量范圍的能力大小。以前形成的研究成果缺乏有機(jī)整合，難以直接用于管網(wǎng)供氣可靠性評(píng)價(jià)。因此，近年來很多學(xué)者陸續(xù)提出了一些針對(duì)天然氣管網(wǎng)供氣可靠性評(píng)價(jià)的方法或建議，但是目前針對(duì)天然氣管網(wǎng)供氣可靠性的研究仍然處于初級(jí)階段。

在天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)供氣可靠性評(píng)價(jià)工作中，主要是將管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)與供氣能力結(jié)合起來，并利用管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行模擬軟件或?qū)τ脷饬窟M(jìn)行隨機(jī)性預(yù)測(cè)，以綜合分析整個(gè)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的供氣保障能力。王馨藝等[34]采用TGNET軟件對(duì)天然氣干線管道事故工況下的不確定供氣狀態(tài)進(jìn)行了模擬，建立了管道供氣極限狀態(tài)函數(shù)，并結(jié)合概率分布模型和供氣等級(jí)劃分方法，求解出了天然氣干線管道的供氣可靠度。但是當(dāng)管網(wǎng)處于事故工況下，需要考慮與調(diào)整管網(wǎng)的優(yōu)化分配問題，以確保管網(wǎng)的整體供氣可靠度符合要求。黃燕菲[35]基于輸氣管道神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用氣量預(yù)測(cè)模型，并結(jié)合管道的最大供氣能力，建立了天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)供氣能力優(yōu)化模型，將該方法應(yīng)用在虛擬天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)中，從而對(duì)其可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。但是供氣能力優(yōu)化模型無法保證計(jì)算結(jié)果為全局最優(yōu)解，需要對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

另外，也有學(xué)者采用水力計(jì)算方法建立管網(wǎng)供氣可靠度模型，并結(jié)合其他模型及方法，從而實(shí)現(xiàn)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)供氣可靠性的定量評(píng)價(jià)。嚴(yán)銘卿[36]基于水力工況條件，并結(jié)合齊次馬爾可夫方法，建立了天然氣輸配管網(wǎng)系統(tǒng)的供氣可靠性評(píng)價(jià)模型，同時(shí)計(jì)算管網(wǎng)可靠度與水力工況參數(shù)，從而使管網(wǎng)供氣可靠性評(píng)價(jià)更加具有可操作性。范慕煒等[37]采用拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)理論建立了陜京天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，并結(jié)合水力計(jì)算方法計(jì)算出了一定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下管網(wǎng)的供氣能力，從而可以實(shí)現(xiàn)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)供氣可靠性的定量評(píng)價(jià)。代玥[38]根據(jù)天然氣干線故障管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并結(jié)合管網(wǎng)的水力計(jì)算模型，建立了天然氣干線管網(wǎng)在故障工況下的水力分析模型，然后采用TGNET軟件對(duì)管網(wǎng)的故障工況進(jìn)行模擬，從而可以實(shí)現(xiàn)天然氣干線管網(wǎng)的供氣可靠性評(píng)價(jià)。由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和水力參數(shù)均有明顯的不同之處，因此采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和水力計(jì)算方法評(píng)價(jià)管網(wǎng)供氣可靠性的應(yīng)用案例很少，在今后需結(jié)合齊次馬爾可夫方法對(duì)管網(wǎng)供氣可靠性評(píng)價(jià)進(jìn)行深入研究。

此外，很多學(xué)者通過建立天然氣管網(wǎng)供需干涉模型，并結(jié)合蒙特卡洛模擬法來定量分析出管網(wǎng)的供氣可靠性。姜好[39]基于概率統(tǒng)計(jì)方法得到了天然氣日需求量概率分布函數(shù)，建立了城市天然氣管網(wǎng)供給門站的日供應(yīng)量-用戶日需求量干涉模型，并引入蒙特卡洛模擬法得出了城市天然氣管網(wǎng)的供氣可靠度，該模擬結(jié)果與采用可靠度計(jì)算公式得到的結(jié)果相近。陳俊錕[40]根據(jù)天然氣管網(wǎng)的供給量和用戶需求量，并結(jié)合水力工況分析法，建立了天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的供需干涉可靠性模型，最后采用蒙特卡羅法求解出了管網(wǎng)的供氣可靠度，從而可使解析法中涉及的概率密度函數(shù)更加容易確定。劉文超[41]基于圖論和天然氣干線管網(wǎng)系統(tǒng)的需求-供給干涉模型，并結(jié)合某城市門站的具體實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出了天然氣干線管網(wǎng)系統(tǒng)的供氣可靠性。但是在構(gòu)建天然氣需求量模型時(shí)，未從整體角度考慮管網(wǎng)的工藝流程，并且求解過程難以達(dá)到最優(yōu)值。

目前，供氣可靠性評(píng)價(jià)方法主要應(yīng)用于城市天然氣輸配管網(wǎng)系統(tǒng)，研究?jī)?nèi)容主要是基于概率統(tǒng)計(jì)方法，建立天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)日需求-日供給干涉模型，并結(jié)合TGNET軟件進(jìn)行水力工況模擬或采用蒙特卡洛模擬法，求解出天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的供氣可靠度。

1.2 管網(wǎng)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.2.1 管網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)

目前，針對(duì)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取大多偏重于可靠度、故障率等。其中，陳思錠等[42]指出了采用基于圖論而得到的最大可靠度和基于閾級(jí)而得到的單元重要度兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，后者對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)可靠度的評(píng)價(jià)不夠全面，需要引入其他可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行深入分析。陳岑等[43]采用案例證實(shí)了基于FAD技術(shù)和Monte-Carlo法的目標(biāo)可靠度指標(biāo)進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)結(jié)果能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但是兩種方法所采用的目標(biāo)可靠度指標(biāo)不相同，從而會(huì)使可靠度計(jì)算復(fù)雜化。另外，張宗杰等[44]指出了輸氣管道運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)還包括平均工作時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間、維修度、可用度、修復(fù)率、故障率、輸量損失和故障風(fēng)險(xiǎn)等，但是上述指標(biāo)都是針對(duì)輸氣管道的運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)，需要形成一套完整的輸氣管道系統(tǒng)運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)理論體系。謝青青等[45]指出了天然氣管道系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)還包括生產(chǎn)效率、輸量損失、致命度和故障風(fēng)險(xiǎn)等。

此外，一些學(xué)者針對(duì)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建還做了相應(yīng)的補(bǔ)充與完善。蘇懷等[46]提出了中國(guó)用于油氣管網(wǎng)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)還包括管道的平均壽命。范慕煒[47]指出了天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)還包括平均無故障時(shí)間、系統(tǒng)故障狀態(tài)發(fā)生后的恢復(fù)時(shí)間和恢復(fù)程度、每年每公里的故障次數(shù)和每次故障平均修復(fù)時(shí)間等。虞維超等[48]指出了天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)還包括失效率、失效概率和失效風(fēng)險(xiǎn)等。但是目前應(yīng)用于輸氣管道的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系仍然未得到完全突破，有待進(jìn)一步的整合與深入。

1.2.2 管網(wǎng)供氣可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)

目前，在天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)供氣可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)方面的研究還不夠系統(tǒng)和深入，實(shí)際應(yīng)用案例較少，其評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括供氣可靠度、供氣量、供氣不足或中斷情況和用氣滿足度等。其中，葉雪[49]選取了流量熵作為天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的供氣可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)?？孜幕輀50]確定了供氣率和供氣可靠度作為天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的供氣可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)。王超[51]從累積流量、缺供氣量、中斷時(shí)間、中斷次數(shù)、用氣滿足度、供氣不足持續(xù)時(shí)間、供氣不足次數(shù)等角度評(píng)價(jià)輸氣管網(wǎng)的供氣可靠度，并引入可靠度函數(shù)。另外，蘇懷[52]提出了從概率、充裕性和時(shí)間3個(gè)方面建立天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)供氣可靠性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中主要包括缺氣率、全局平均缺氣量、平均供氣不足用戶數(shù)、各用戶平均的平均缺氣量和平均供氣不足時(shí)間等。范慕煒等[53]在滿足管道各單元可用率的前提下，考慮了在固定工況下管道沿線的分輸量、用氣量變化等方面，并將供氣量作為供氣可靠度評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。在今后選取管網(wǎng)供氣可靠度評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，需要考慮多個(gè)不同的氣源條件，分析管網(wǎng)輸氣量的變化規(guī)律，并對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的故障模式進(jìn)行深入研究和探索。

此外，一些學(xué)者針對(duì)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)供氣可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的優(yōu)化和應(yīng)用也做了大量工作。Wei等[54]提出了一種天然氣輸氣管道系統(tǒng)供氣能力的量化方法，以及滿足度和支持度兩種可靠度指標(biāo)。王子輝[55]將天然氣管網(wǎng)全生命周期優(yōu)化決策的控制參數(shù)確定為管網(wǎng)供氣可靠度，并將管網(wǎng)的總投資費(fèi)用也視作為約束條件，由此構(gòu)建了天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)全生命周期供氣可靠度的優(yōu)化決策模型。

目前，在天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性研究中，還沒有構(gòu)建一套客觀明確和容易量化的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，這是必須優(yōu)先予以解決的問題。在今后將會(huì)繼續(xù)從管網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性和供氣可靠性兩個(gè)方面總結(jié)出相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而不斷完善管網(wǎng)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

2 天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)現(xiàn)狀

2.1 管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法

目前，針對(duì)管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法的研究較少，其主要側(cè)重于投資估算和財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)，該方面的研究對(duì)象主要集中在天然氣長(zhǎng)輸管道。袁鳴[56]對(duì)長(zhǎng)輸管道進(jìn)行了投資估算與資金籌措，以及后續(xù)的盈利能力分析和清償能力分析。堵佩[57]采用投資估算與財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)兩種方法對(duì)長(zhǎng)輸油氣管道進(jìn)行了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)其風(fēng)險(xiǎn)抵抗能力，并闡述了投資估算方法通常應(yīng)用于管道輸送工程項(xiàng)目的可行性研究階段，而財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)一般適用于整個(gè)工程計(jì)算期間。另外，陸彬[58]在投資與成本估算的基礎(chǔ)上，分別從盈利能力、生存能力、償債能力3個(gè)方面進(jìn)行了天然氣長(zhǎng)輸管道的財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)、不確定性分析以及經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)分析，從而分析出了風(fēng)險(xiǎn)要素的變化對(duì)管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性的影響狀況。在對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的同時(shí)，需要綜合考慮各種實(shí)際影響因素，做好管網(wǎng)的前期施工管理和后期運(yùn)營(yíng)管理，從而形成一套完整而有效的天然氣管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法體系。

此外，一些學(xué)者針對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式的天然氣集輸管網(wǎng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性對(duì)比和優(yōu)選。闞寶春[59]首先對(duì)集輸管網(wǎng)的不同結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了分析，然后根據(jù)能量平衡方程建立了管網(wǎng)能耗評(píng)價(jià)系統(tǒng)，并應(yīng)用仿真評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行能耗的主要影響因素進(jìn)行了分析。申晉峰[60]對(duì)枝狀和環(huán)狀集輸管網(wǎng)進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，指出了枝狀集輸管網(wǎng)相對(duì)于環(huán)狀集輸管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)，并提出了枝狀與環(huán)狀集輸管網(wǎng)相結(jié)合的城市配氣方案。董文浩[61]通過最優(yōu)化理論建立了放射狀集輸管網(wǎng)計(jì)算模型，并從投資和能耗兩方面對(duì)已建和最優(yōu)放射狀集輸管網(wǎng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析。Wang等[62]建立了一個(gè)以最低建設(shè)成本和環(huán)境影響為目標(biāo)函數(shù)的集輸管道最優(yōu)化模型，并對(duì)該集輸管網(wǎng)進(jìn)行了適應(yīng)性評(píng)價(jià)。最后，Luo等[63]利用Aspen HYSYS 和Aspen過程經(jīng)濟(jì)分析儀進(jìn)行集成，并分析了在基礎(chǔ)工況和最優(yōu)工況條件下集輸管網(wǎng)的總成本。綜上所述，目標(biāo)函數(shù)的建立方法在管網(wǎng)上尚未得到更深刻、透徹的揭示，主要集中在投資最省、效益最高，并且研究對(duì)象較為局限，大部分為對(duì)長(zhǎng)輸管道和集輸管道進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，在今后有待從技術(shù)經(jīng)濟(jì)、安全環(huán)保等多方面對(duì)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)開展進(jìn)一步的探索與深化研究。

2.2 管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)

目前，一些學(xué)者針對(duì)管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究集中在指標(biāo)優(yōu)化和選擇，主要包括財(cái)務(wù)分析指標(biāo)、投資風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。其中，雷蕓[64]構(gòu)建了包括財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率、凈現(xiàn)值和效益費(fèi)用比等在內(nèi)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，從而對(duì)輸氣管道進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。楊敏[65]提出了天然氣長(zhǎng)輸管道經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)有財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率、投資回收期，并指明了動(dòng)態(tài)投資回收期最實(shí)用準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性判定準(zhǔn)則。王寧軍等[66]指出了基于管道全評(píng)價(jià)期的內(nèi)部收益率指標(biāo)所存在的局限性，提出了基于管道剩余評(píng)價(jià)期的內(nèi)部收益率指標(biāo)。徐婧源等[67]從經(jīng)濟(jì)效益的角度，采用管輸收入、營(yíng)運(yùn)成本費(fèi)用和稅后利潤(rùn)等指標(biāo)的計(jì)算值、預(yù)測(cè)值與可研的預(yù)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，以判斷被評(píng)價(jià)項(xiàng)目的投資正確性和可實(shí)現(xiàn)性。在歷史數(shù)據(jù)缺失的情況下，傳統(tǒng)的內(nèi)部收益率在管道經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用受限，考慮管網(wǎng)運(yùn)行階段的收益狀況，并通過構(gòu)建剩余評(píng)價(jià)期內(nèi)部收益率的評(píng)價(jià)模型，可以彌補(bǔ)與克服其中的不足。

另外，針對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建還開展了進(jìn)一步的研究和深化。王博弘等[68]指出了在集輸管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)時(shí)還需要考慮管道的建設(shè)費(fèi)用以及井場(chǎng)設(shè)施和集氣站設(shè)施的經(jīng)營(yíng)收入等指標(biāo)。蔡銳等[69]提出了管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)還包括管網(wǎng)的前期投入、后期追加成本、使用壽命、人力費(fèi)用等。Kima等[70]采用了條件估值法估計(jì)，并考慮了效益和成本、分析周期和社會(huì)貼現(xiàn)率，對(duì)管網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行了不確定性分析。

此外，針對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的分析和選取也做了大量的研究工作。相璟瑞等[71]在集輸管網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)過程中，考慮了包括管道前期投資成本以及后期采取新防腐措施前后的年度維修費(fèi)用、年故障停車損失費(fèi)和投資收益期。馮偉等[72]指出了天然氣管道運(yùn)行能效的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要包括周轉(zhuǎn)量、直接能耗、單位周轉(zhuǎn)量生產(chǎn)能耗、電耗、氣耗和輸量比等。但是目前針對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)仍不足以反映管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益狀況，需要從全生命周期方面著手對(duì)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)一步深化和完善，同時(shí)開展各項(xiàng)指標(biāo)的量化描述是亟待解決的問題。

3 天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)現(xiàn)狀

如果只重視管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性而忽視其適應(yīng)性則會(huì)導(dǎo)致已建管網(wǎng)對(duì)不同工況的適應(yīng)能力下降，并且投資成本大幅上升。因此，對(duì)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)還包括適應(yīng)性評(píng)價(jià)。天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)考察的是管網(wǎng)系統(tǒng)能否適應(yīng)各項(xiàng)工況參數(shù)的變化。如油氣田開采后期井口壓力遞減后，整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)受到其產(chǎn)油、氣、水量變化的影響程度；管道內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)改變后恢復(fù)正常的能力。

3.1 管網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法

目前，很多學(xué)者針對(duì)供氣管網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法的研究主要是通過模擬軟件建立管網(wǎng)的水力計(jì)算模型，并結(jié)合實(shí)際工況條件，以分析管網(wǎng)在不同工況下的輸送能力和運(yùn)行效率。陳定朝等[73]采用TGNET軟件建立了川中地區(qū)油氣礦地面集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的水力計(jì)算模型，以管網(wǎng)的整體運(yùn)行情況以及管線的承壓能力作為邊界條件，并分別從管道失效情況、管道壓力損失情況和管道保護(hù)情況等方面對(duì)集輸管網(wǎng)的運(yùn)行效率和輸送能力進(jìn)行了適應(yīng)性評(píng)價(jià)。唐勁松[74]采用TGNET軟件建立了大英縣在役城區(qū)居民供氣管網(wǎng)的水力計(jì)算模型，根據(jù)天然氣在役管網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)資料和運(yùn)行參數(shù)，對(duì)居民用氣管網(wǎng)的夏季、冬季、高峰期和設(shè)計(jì)工況進(jìn)行了水力計(jì)算，并對(duì)在役城區(qū)供氣管網(wǎng)進(jìn)行了適應(yīng)性分析。戴慧芳等[75]采用TGNET軟件建立了成都地區(qū)某天然氣輸配管網(wǎng)的水力計(jì)算模型，對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式的現(xiàn)役天然氣管網(wǎng)進(jìn)行了輸配能力分析，從而評(píng)價(jià)了該現(xiàn)役輸配管網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)合理性和運(yùn)行適應(yīng)性。溫皓[76]采用TGNET軟件建立了某城市天然氣輸配管網(wǎng)的水力計(jì)算模型，分別對(duì)低氣量、運(yùn)行壓力高和流速大等極限工況進(jìn)行了模擬計(jì)算，評(píng)價(jià)了該管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的合理性，并對(duì)中長(zhǎng)期規(guī)劃后的管網(wǎng)進(jìn)行了適應(yīng)性分析。梁光川等[77]建立了某城區(qū)天然氣管網(wǎng)的水力計(jì)算模型，并采用TGNET軟件對(duì)該天然氣管網(wǎng)進(jìn)行了故障工況模擬，從而評(píng)價(jià)了該天然氣管網(wǎng)在故障工況條件下的供氣和運(yùn)行適應(yīng)性。李謙益等[78]采用TGNET軟件建立了陜南漢中、安康地區(qū)天然氣管網(wǎng)的水力計(jì)算模型，并對(duì)不同輸量、壓力等工況下管網(wǎng)的水力變化特征進(jìn)行了模擬計(jì)算，從而對(duì)該天然氣管網(wǎng)進(jìn)行了適應(yīng)性評(píng)價(jià)。

此外，還有一些學(xué)者針對(duì)不同供氣條件下供氣管網(wǎng)的運(yùn)行適應(yīng)性進(jìn)行了較多的研究與探析。盧宇翔[79]根據(jù)雙流縣城區(qū)天然氣的需求預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)該城區(qū)天然氣管網(wǎng)規(guī)劃和管網(wǎng)現(xiàn)有承載能力進(jìn)行了分析，并以出口壓力、流量為邊界條件，采用TGNET軟件建立雙流縣城區(qū)天然氣管網(wǎng)的水力計(jì)算模型，從而評(píng)價(jià)了該天然氣管網(wǎng)在不同輸量、壓力等工況下的運(yùn)行適應(yīng)性。李慶等[80]采用回歸分析法和灰色預(yù)測(cè)法得到了某城區(qū)天然氣負(fù)荷的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，并基于該數(shù)據(jù)，采用TGNET軟件建立了該城區(qū)天然氣管網(wǎng)的水力計(jì)算模型，從而對(duì)該天然氣管網(wǎng)在正常工況和故障工況下的水力可靠性和運(yùn)行適應(yīng)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。陳璐瑤等[81]采用TGNET軟件建立了某城市現(xiàn)役天然氣輸配管網(wǎng)系統(tǒng)的水力計(jì)算模型，并結(jié)合天然氣用戶的用氣特點(diǎn)和用氣量數(shù)據(jù)，對(duì)該城市天然氣市場(chǎng)中長(zhǎng)期負(fù)荷進(jìn)行了預(yù)測(cè)，從而對(duì)天然氣管網(wǎng)的水力可靠性進(jìn)行了中長(zhǎng)期的適應(yīng)性分析。但是在采用TGNET軟件進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，對(duì)實(shí)際管網(wǎng)進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況存在一定的偏差，因此在管網(wǎng)建模及水力計(jì)算時(shí)，可以考慮用戶分布、氣源壓力等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)。

另外，還有學(xué)者通過采用其他模擬軟件建立集輸管網(wǎng)水力計(jì)算模型，從而進(jìn)行工況模擬計(jì)算。何思宏[82]采用PIPEPHASE軟件建立了某頁(yè)巖氣田集氣管網(wǎng)的水力計(jì)算模型，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出了高壓輸送條件下某頁(yè)巖氣田采氣管線不產(chǎn)生水合物的最長(zhǎng)距離，從而評(píng)價(jià)了在氣液混輸條件下該采氣管道的運(yùn)行適應(yīng)性。賈寧[83]采用Pipeline Studio軟件建立了川西地區(qū)某天然氣輸配管網(wǎng)的整體水力計(jì)算模型，并逐年對(duì)該天然氣輸配管網(wǎng)在多種工況條件下的水力特性進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)計(jì)算，從而找出了該天然氣管網(wǎng)中所存在的不適應(yīng)性問題。但是目前應(yīng)用模擬軟件建模求解的管網(wǎng)類型較為局限，未能適用于天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)。因此，今后需要從集輸管網(wǎng)、長(zhǎng)輸管網(wǎng)、供氣管網(wǎng)、站內(nèi)管線等多個(gè)對(duì)象深入開展適應(yīng)性評(píng)價(jià)研究。

3.2 管網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)

目前，一些學(xué)者在進(jìn)行管網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究時(shí)，結(jié)合管網(wǎng)運(yùn)行工藝特點(diǎn)，主要選取了管道壓力波動(dòng)大小、管道設(shè)計(jì)參數(shù)和沿線溫度的變化情況等指標(biāo)。張沁蕊[84]指出了集輸管道適應(yīng)性的關(guān)鍵性能評(píng)價(jià)指標(biāo)包括管材、地區(qū)等級(jí)、設(shè)計(jì)階段QRA分析等，并考慮了現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，應(yīng)用這些關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)其集輸管道進(jìn)行了適應(yīng)性評(píng)價(jià)。董靜雅等[85]提出了管網(wǎng)多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)模型中主要包括氣溫變化、管道壓力波動(dòng)、壓力安全指數(shù)及末段儲(chǔ)氣量等指標(biāo)，并對(duì)不同調(diào)度方案和運(yùn)行工況下的管網(wǎng)進(jìn)行了適應(yīng)性分析。此外，蔡忠明[86]選取總積液量、持液率、壓力、氣相流速等作為集輸管道混輸工藝的適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，并對(duì)處于不同氣、液量工況下的混輸管道進(jìn)行了適應(yīng)性分析。但是針對(duì)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取與確定仍然不夠全面、完整，未從整體上考慮管網(wǎng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維修維護(hù)等方面的影響因素，亟待對(duì)管網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行深入研究和充分闡明。

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

(1)可靠性評(píng)價(jià)方法在中國(guó)油氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例仍然較少，未形成一種成熟的天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)方法；管網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)通常采用概率理論方法計(jì)算出管網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生失效和故障事件的可能性大小，從而確定管網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性水平；管網(wǎng)供氣可靠性評(píng)價(jià)主要是將管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)與供氣能力結(jié)合起來，并利用管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行模擬軟件或?qū)τ脷饬窟M(jìn)行隨機(jī)性預(yù)測(cè)，以分析整個(gè)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的供氣保障能力。

(2)在天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)方面的研究還不夠系統(tǒng)和深入，實(shí)際應(yīng)用案例較少，用于管網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)的指標(biāo)主要包括結(jié)構(gòu)可靠度、故障率、失效率和平均壽命等；而用于管網(wǎng)供氣可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)則主要包括供氣可靠度、可用度、用氣滿足度、供氣量、供氣不足或中斷情況等。

(3)針對(duì)管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法的研究主要側(cè)重于投資估算和財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)，以及針對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式的管網(wǎng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性對(duì)比和優(yōu)選；針對(duì)管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究大多是指標(biāo)優(yōu)選，主要包括財(cái)務(wù)分析指標(biāo)、投資風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

(4)針對(duì)管網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法的研究主要是通過模擬軟件建立管網(wǎng)水力計(jì)算模型，從而分析管網(wǎng)在不同工況下的輸送能力和運(yùn)行效率；針對(duì)管網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究主要是根據(jù)管網(wǎng)運(yùn)行工藝特點(diǎn)，選取了管道壓力波動(dòng)大小、管道設(shè)計(jì)參數(shù)和沿線溫度的變化情況等。

4.2 展望

(1)采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的理論方法，引入可靠度函數(shù)和故障率函數(shù)，確定出相關(guān)事件對(duì)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的影響情況，并準(zhǔn)確地計(jì)算出管網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生失效或故障的概率大小，以對(duì)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)極限狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)；采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的用氣量預(yù)測(cè)模型，并結(jié)合管道的最大供氣能力，建立供氣能力優(yōu)化模型是未來的研究難點(diǎn)。

(2)綜合考慮天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和工藝特點(diǎn)，合理建立管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性與供氣可靠性的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用理論方法或軟件工具建立可靠性評(píng)價(jià)模型，并劃分出可靠性評(píng)價(jià)的指標(biāo)等級(jí)是未來的研究重點(diǎn)。

(3)在對(duì)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行適應(yīng)性時(shí)，需要結(jié)合可靠性、經(jīng)濟(jì)性等單一指標(biāo)，并采用評(píng)分等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重來定量評(píng)價(jià)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的綜合性能是未來的研究方向。