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燃气输配


第八章 燃气管网的技术经济计算

第一节 技术经济计算的任务和方案比较方法
设计燃气输配系统时,可能碰到的方案可以分为两类: 1. 结构不同的方案。例如管道定线不同的方案;网路压 力级制不同的方案;具有不同类型调压站及储配站的 方案等。
? 与城市的具体条件、原始资料有很大关系。例如管网压力级制的确定,

管道布线方案,各类站室的选择和布置等均与气源的类型、城市规划、 人口密度、街道宽度、地形及有无天然和人工障碍物等有根大关系。 ? 由于结构不同,要想在它们之间建立一种数学关系式是不可能的。因此 要选择最经济的方案,唯一可行的办法就是将计算好的方案进行比较。

2.结构相同,但某些参数各不相同的方案。例如直径各 不相同的燃气管道方案;调压站作用半径不同的燃气 分配管网方案;城市燃气分配站数目不等的城市管网 方案等。
? 这类方案的数目可能非常多,但这类方案的费用和可变参数间可以建立

数学分析关系式,使问题的解决大大地简化了,恃别是当能够求得一个 可以决定可变参数最佳值的简单公式时更是如此。

(一)燃气输配系统的投资费用和运行费用

评价指标: (1)投资费用:即工程造价 (2)运行费用:即输配成本 一、输配系统的投资费用 1. 燃气管道的投资取决于管子本身的造价和建设费用: ? 管道总投资在很大程度上取决于管径。 管道造价:K p ? bd

建设费:用可看成是相对稳定的。(常数)
?

调压站、燃气储配站、压送站的造价与其类型及容 量有关,经计算确定。

(二)输配系统的运行费用
? 1. 2.

包括折旧费(大修费)、小修及维护管理费、加压燃 气用的电能或燃料费。 折旧费(大修费)、小修及维护管理费:
S ? ( f / ? f // ) K

能源消耗费用可计算

二、方案比较方法
1.
?

1. ?

方案比较时有两种情况: 一个方案在经济上明显优于其他方案。 这个方案具有最小的投资和最低的运行费用;或者 是投资最小而运行费用与其他方案相同;或者是投 资与其他方案相同而运行费用最小。 被比较的方案中一个方案的投资费用比另一方案大, 而运行费用却比另一方案小。 设 x 为方案的可变参数 ( 如管道直径 ) ,则投资费用 K 和运行费用S分别为: K ? f 1 ( x) S ? f 2 ( x) 如图8-1 最佳方案是位于 a 方案 ( 即相应于 Kmin 的方案 ) 与 b 方 案(即相应于Smin的方案)之间。

(一)静态评价方法
?

1.

不考虑资金的时间价值以及项目的赢利能力。 附加投资偿还年限法 (适合于两个方案的比较) 如果方案2和方案1比较 K2>K1 S2<S1 则投资费用将增加 △K= K2-K1 运行费用将减少 △S=S1-S2 ?K K 2 ? K1 t? ? ?S S1 ? S 2 上式含义:采用方案2所附加的投资可以利用方案2低的运行费 用而得以在一定的时间t 内偿还。一般使用标准偿还年限T≈7 年。

?

t<T,则投资大的2方案是合理的; t>T,则投资大的2方案是不合理的

2.年计算费用法 (适合于多个方案的比较)
?K K 2 ? K1 ? 各方案的年计算费用: t ? ?S S1 ? S 2

最佳方案就是使其Z最小的方案

(二)动态评价方法
考虑项目的经济寿命和资金的时间价值。 ? 净现值法 ? 净现值:将项目存在期内所有现金流量按固定的预先确定的利率 贴现而得到的价值。也叫“折现”或“贴现”
P??
t ?0 n

Ct (1 ? i) t

式中:P=逐年收益现值的总和-逐年开支现值的总和 如果: P>0,则盈利水平超过贴现率,方案可行(贴现值越大,方案越好) P<0,则盈利水平小于贴现率 方案不可行。 ? 净现值仅仅反映一个项目的经济效益情况。如果还需反映要达到 这样的经济效果需要多少投资,则需用净现值比NPVR。即净现 值与投资现值之比。NPVR越高,方案越好。”。

(三)不确定性分析
? 针对项目技术经济分析中存在的不确定因素,分析其

在一定幅内发生变化时对项目经济效益的影响情况。 包括敏感性分析、盈亏平衡分析、概率分析。

1. 敏感性分析 ( 灵敏度分析 ) :通过对各因素的敏感性进 行分析,找出对项目经济效益影响最大的最关键因素。

2. 盈亏平衡分析:通过确定项目的盈亏平衡点,分析项 目的产量、成本及利润。从而确定项目的生产规模以 及项目的抗风险能力。
3.概率分析(风险分析):研究方案中某种自然状态出现 的可能性(即概率)

第二节 燃气调压站的最佳作用半径
? 定义:

当建设多级燃气管网时,随着调压站数目的增加,低 压管网的造价降低.但提高了调压站本身的造价,并 由于连接调压站的中压或高压管道长度的增加,也提 高了中压或高压管网的造价。因此存在一个最经挤的 调压站的经济作用半径R,这时管网系统的年计算费用 为最小。

一、调压站的计算费用
1. 低压管网调压室的布置形式 A型、B型。 2. 调压室的作用半径:调压室到零点的平均直线距离, 如图8-2 调压室的作用半径为
(8-10)

R?

显然,对A型、B型来说,R是不同的。 3. 调压室的造价Kg和运行费用Sg
K g ? nB ? BF 2R 2

2 2

F n

n?

F 2R 2

S g ? ( f g/ ? f g// )K g

4. 调压站的计算费用
Zg ? Sg ? A 1 1 K g ? ( f g/ ? f g// ? ) K g ? 1 T T R2
A1 ? 0.5 f a BF

二、低压管网的计算费用Zln
? 设低压管网的投资费用为Kln, 运行费用为Sln 1 Z ln ? K ln ? S ln T ? 设低压管网仅通过途泄流量,并以单位长度压力降来

选平均管径,并设调压室到零点的管道长度为R′,则 调压站配置系数为 ? ? R ? R ,可算得低压管网的平均管 径为(8-11),经过调整可得:
d m ? 0.9(
ln

a 0.21 0.368 ) q (?R) 0.578 ?P
m ln

/ Sln ? f ln K ln ? ? ln ?lln ∵ K ? bd ?l a ? ∴ Z ? ( 1 ? f )? 0 . 9 b ( ) q ? l R ? ? ?l ? ? ? T ? P ? ? 若用单位面积上的计算费用表示,则
ln / ln 0.21 0.368 0.578 0.578 ln ln

ln

1 a ? / ? Z ln ? ( ? f ln ) ?0.9b( ) 0.21 q 0.368? 0.578 ? lln ? R 0.578 ? ? ln ? lln ? A2 ? A3 R 0.578 T ?P ? ?

三、中压(或高压)管网的计算费用
? 高中压管网的主要干管不受调压室的作用半径的影响; ? 调压室的作用半径不同,则导致调压室的个数不同。

每增加一个调压室,则相应增加一定数目的支管长度, 由此引起高中压管网的造价改变。因此,近似,高中 压管网的造价正比于连接调压室的支管总长度。
? 连接调压站的支管总长度为:

? 中压管道的计算费用为: ? lb ? ? 2 Rn ?
Z mn

0.5? 2 F R

A4 1 ? K mn ? S mn ? T R

四、调压站的最佳作用半径
? 总年计算费用为: Z ?
A1 A4 0.578 ? A ? A R ? 2 3 R R2
dZ ?0 dR

? 年计算费用最小时,即
g

时,所得到的调压室作用 半径即为最佳作用半径。通过渐近法解方程,得最佳 f B ?P 作用半径为: R ? 1.14( )
0.388 0.081 0.388 0

f ln

b 0.388?10.388 q 0.143

? 用人口密度N、每人每小时计算流量e代替单位长度途

泄流量q,得: R
?

0

? 4.3(

fg f ln

)

0.388

B 0.388 ?P 0.081 b 0.388?10.245 ( Ne) 0.143

Ne2 R 2 NeR 2 调压站的最佳负荷: Q0 ? ? 10000 5000

第三节 枝状燃气管网的技术经济计算
? 任务

在已知枝状管网的起点压力、管段流量和计算压力降 的条件下,求经济管径。也就是求最合理的压降分配, 枝状管网的优化计算。 1.752 一、计算方法 (拉格朗日法 ) Q K i/ ? bdl ;?Pi ? a i 4.75 li di 管段投资费用: n n 目标函数:管网投资最小 整个管网投资为 0.368 1.21 ?0.21 / 0.21

? K ? ? ba
i ?1 i 1

Qi

li

?Pi

约束条件:起点到各用户末端路径的压力降之和为计 算压力降。即? ?Pi ? ?P 方程式个数为已知压力节点数。

? 枝状管网的技术经济计算就是求在约束条件下的目标

函数的最优解。
? 计算步骤:

(1)a.用拉格朗日法写出函数 即(8-32);b.令其偏导数 为0,即(8-33)-(8-37);c.通过方程式的加减,可得 到待定压力节点的经济性方程式,即(8-38)和(8-39), 方程式的个数等于未知压力节点数;d.上述方程式可 写成(8-42),与约束条件共同组成节点方程式组; (2)用逐次渐近法求解节点方程式组:a.按单位长度压力 降为常数初选管径;b.求出△Pi,显然 c.引入 节点校正压力,使向0逼近。(类似于环网平差时校正 流量的计算,可求得节点校正压力)


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