天然氣用戶用氣負(fù)荷及用氣規(guī)律

裴樹仙，尤玉先(新地能源工程技術(shù)有限公司，河北 廊坊 065001)

0 引言

天然氣的應(yīng)用規(guī)模、應(yīng)用范圍、應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大，從居民、工業(yè)到采暖、制冷、汽車、發(fā)電等各個(gè)領(lǐng)域，從城市到農(nóng)村，用氣量不斷增加，因此對(duì)天然氣用氣負(fù)荷和用氣規(guī)律的研究也就越來越重視。用氣規(guī)律的研究分析要通過用氣指標(biāo)來進(jìn)行分析判斷，可以用來參考的指標(biāo)有制冷用氣指標(biāo)、采暖用氣指標(biāo)、用戶用氣指標(biāo)等。同時(shí)也要注意季節(jié)時(shí)間、各個(gè)城市的各個(gè)城市的發(fā)展、居民生活習(xí)慣、用氣結(jié)構(gòu)的變化等因素帶來的不同影響變化[1]。

1 天然氣用戶用電負(fù)荷的研究?jī)?nèi)容及方法

進(jìn)行天然氣用戶用電負(fù)荷及其用電規(guī)律的研究，首先應(yīng)該對(duì)用戶群體進(jìn)行用氣指標(biāo)和用氣量的統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)是第一位的，然后根據(jù)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析討論和研究。

1.1 用戶對(duì)象及用戶規(guī)模的確定

為了減少人力、物力、財(cái)力的投入以及使研究成果更加準(zhǔn)備，在數(shù)據(jù)收集之前可以對(duì)用戶對(duì)象進(jìn)行分類，然后根據(jù)相關(guān)的要求滿足試驗(yàn)設(shè)計(jì)來確定用戶規(guī)模，以此來展開調(diào)查與統(tǒng)計(jì)。

用戶分類可以根據(jù)不同的目標(biāo)進(jìn)行分類，比如按照天然氣的用途分類，可以分為居民用戶、冬季采暖用戶、工業(yè)生產(chǎn)用戶等，也可以按照住房面積分類以及住房的人口數(shù)量分類，要根據(jù)不同的調(diào)查因素進(jìn)行分類，下面簡(jiǎn)單介紹天然氣用途分類的主要部分內(nèi)容。

在針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)用戶調(diào)查中，可以按照行業(yè)不同進(jìn)行分類討論研究，比如分類有機(jī)械、建筑、電子、汽車、印刷等行業(yè)類別；采暖用戶可以根據(jù)房屋建筑的性質(zhì)進(jìn)行分類，分為住宅、學(xué)校、醫(yī)院、賓館等。

居民用戶信息的采集包含家庭人口狀況、收入情況、電熱水器的功率、洗浴情況、上下班情況、電氣炊具的使用情況、燃具種類及其使用情況等。采暖用戶信息收集包含建筑性質(zhì)、建筑年代、采暖方式、建筑構(gòu)造等。

工業(yè)用戶信息收集包含工業(yè)種類、產(chǎn)量、職工人數(shù)、產(chǎn)品性質(zhì)、面積等，冷熱電三聯(lián)供電戶信息收集包含采暖溫度、用電量、燃?xì)獯髽堑拿娣e等等。

1.2 抽樣方法以及樣本容量的確定

分類確定好之后要根據(jù)分類確定抽樣的方法和樣本容量，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，要從研究對(duì)象的總體中抽取一部分作為樣本，然后進(jìn)行調(diào)查，常見的抽樣方法有隨機(jī)抽樣、分層抽樣等，樣本容量要根據(jù)規(guī)模的大小、用戶總體的數(shù)量、研究的內(nèi)容等確定樣本計(jì)算方法。

1.3 用戶信息調(diào)查

根據(jù)樣本容量選擇特定的樣本，對(duì)于符合要求用戶要進(jìn)一步的了解，不同的用戶都有其特定的生活習(xí)慣及自身?xiàng)l件的不同，受到多方面的因素、比如年齡、職業(yè)、生活狀態(tài)等等，所造成的每個(gè)用戶的用氣負(fù)荷和用氣規(guī)律都不相同，所以在進(jìn)行用戶信息調(diào)查的時(shí)候，盡可能的收集全面的信息，比如居住的人口，洗澡方式、用餐方式、經(jīng)濟(jì)收入、住房面積等。對(duì)于不符合要求的用戶應(yīng)該重新選擇樣本對(duì)象。

1.4 數(shù)據(jù)的處理和分析

調(diào)查完用戶以及滿足數(shù)量的情況下，進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與處理，數(shù)據(jù)是分析規(guī)律的基礎(chǔ)，要通過實(shí)際數(shù)值建立用戶的日、月、季、年的用氣數(shù)據(jù)，建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫，可以繪制相應(yīng)的曲線，建立數(shù)據(jù)模型等等，這些數(shù)據(jù)對(duì)規(guī)劃和設(shè)計(jì)具有重要的意義，比如各類用戶的用氣指標(biāo)及小時(shí)、日、月的高峰值系數(shù)，可以用來前期天然氣的規(guī)劃和設(shè)計(jì)；用戶信息的反饋以及定量的數(shù)據(jù)描述可以使燃?xì)夤窘⒏玫墓芾頇C(jī)制，具有實(shí)際的應(yīng)用作用；用戶的用氣小時(shí)、日負(fù)荷曲線可以計(jì)算出年峰值量，可以為燃?xì)夤咎峁?shù)據(jù)基礎(chǔ)，可以提高對(duì)其供氣能力，更好地服務(wù)于居民。

1.5 用氣負(fù)荷及用氣規(guī)律的分析

根據(jù)處理好的數(shù)據(jù)以及相關(guān)數(shù)據(jù)庫，采用科學(xué)的方法、統(tǒng)計(jì)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的方法進(jìn)行分析研究討論，建立相關(guān)時(shí)間序列、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并結(jié)合新興的技術(shù)進(jìn)行直觀的分析，根據(jù)用戶情況以及用戶的數(shù)據(jù)列出其相關(guān)的用戶負(fù)荷指標(biāo)和用氣規(guī)律，建立負(fù)荷預(yù)測(cè)平臺(tái)。

1.6 最后的分析、討論

根據(jù)用戶規(guī)律，篩選出與實(shí)際不符合要求的，然后通過用氣負(fù)荷及用氣規(guī)律的影響因素來分析問題，不斷進(jìn)行修正，并根據(jù)得出的研究規(guī)律進(jìn)行討論，提高天氣然的推廣應(yīng)用。

2 天然氣用戶用氣負(fù)荷及用氣規(guī)律分析

2.1 技術(shù)點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷突破，天然氣表可以結(jié)合相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，比如可以在其燃?xì)獗淼幕A(chǔ)上安裝數(shù)據(jù)收集和檢測(cè)的功能，使收集的數(shù)據(jù)更加智能化、信息化、準(zhǔn)確化，為數(shù)據(jù)采取提供了較大的便利。目前，常見的天然氣改造的有兩種，其一是用戶安裝遠(yuǎn)程抄表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，一般是對(duì)具備安裝GSM/GPRS公眾無線網(wǎng)抄表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)條件的；對(duì)不具備安裝該系統(tǒng)，可以安裝本地小時(shí)流量自動(dòng)記錄存儲(chǔ)采集器，人工定期到用戶現(xiàn)場(chǎng)讀取數(shù)據(jù)[2]。

通過自動(dòng)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)的數(shù)據(jù)處理，結(jié)合多種知識(shí)和技術(shù)，比如數(shù)理統(tǒng)計(jì)、因子分析、自相關(guān)、回歸分析等進(jìn)行分析研究，使其研究的結(jié)果更加具有代表性和準(zhǔn)確性，得出用戶負(fù)荷影響因素之間的定量關(guān)系。結(jié)合多種情況分析考慮，考慮多種因素，比如當(dāng)日氣溫、太陽輻射、季節(jié)、建筑物的蓄熱等因素，提出多元線性回歸模型，做出不同的回歸方程與供氣模型。

結(jié)合常用模型進(jìn)行用戶的預(yù)測(cè)負(fù)荷，常用模型有ARMA模型、線性回歸模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，這些模型的建立與采用要根據(jù)不同的情況進(jìn)行不同的使用。比如日負(fù)荷預(yù)測(cè)可以使用分段線性回歸建模方法，適用于天然氣在負(fù)荷變化平穩(wěn)期的一段時(shí)間，這樣才能更好地反應(yīng)近期變化的因素；如果天然氣負(fù)荷急速的變化，可以采用采暖過渡期模型建立研究等。

2.2 天然氣用氣負(fù)荷預(yù)測(cè)

天然氣用氣負(fù)荷的準(zhǔn)確性具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義，首先在天然氣設(shè)計(jì)時(shí)提供了合理的供氣計(jì)劃和設(shè)備選用，其次可以確定相對(duì)準(zhǔn)備的調(diào)度運(yùn)營(yíng)方式，保證天然氣的安全運(yùn)行。

天然氣的迅速發(fā)展，使得必須要加強(qiáng)燃?xì)饣A(chǔ)建設(shè)，提高燃?xì)庠诰用裆?、生產(chǎn)中的作用。要提升燃?xì)獾慕ㄔO(shè)質(zhì)量，官網(wǎng)的規(guī)劃重點(diǎn)考慮的指標(biāo)參考是城市的用氣規(guī)模，負(fù)荷預(yù)測(cè)可以為城市天然氣的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了有效的數(shù)據(jù)參考，因此要注重天然氣用氣負(fù)荷預(yù)測(cè)。

負(fù)荷預(yù)測(cè)不僅可以提供數(shù)據(jù)支持，而且還是燃?xì)廨斉湔{(diào)度的重大需求。在居民的生活中，燃?xì)馓貏e重要。一旦燃?xì)鉄o法供應(yīng)，將對(duì)居民的生活帶來很不便。因此在城市燃?xì)獾墓?yīng)過程中，要格外重視這種情況發(fā)生。首先，不同居民的用氣量因各個(gè)因素是不斷產(chǎn)生變化的，工業(yè)用氣也收到生產(chǎn)計(jì)劃的影響，商業(yè)用戶收到節(jié)假日的影響，這些因素都是不確定的因素，導(dǎo)致負(fù)荷量也不盡相同，負(fù)荷總量總是在不斷地產(chǎn)生變化。但是城市的燃?xì)夤?yīng)量不能隨時(shí)發(fā)生變化，它的含量是相對(duì)均衡的，因此需要通過負(fù)荷預(yù)測(cè)的研究，使得燃?xì)夤鞠嚓P(guān)的設(shè)計(jì)、輸配調(diào)度人員可以提前預(yù)制用戶的用氣量，保證燃?xì)夤?yīng)量，保障管網(wǎng)壓力的運(yùn)行穩(wěn)定。

負(fù)荷預(yù)測(cè)是保障供應(yīng)的前提，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)智能燃?xì)夤芫W(wǎng)管理的基礎(chǔ)。隨著科技的發(fā)展，目前信息以及通訊網(wǎng)路技術(shù)的迅速發(fā)展，燃?xì)夤净径紝?shí)行了燃?xì)釹CADA系統(tǒng)，官網(wǎng)的運(yùn)行需要大量的數(shù)據(jù)。因此，必須要對(duì)用戶的流量，溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析和判斷、要發(fā)揮技術(shù)在工程中的應(yīng)用，不斷推陳出新，實(shí)現(xiàn)官網(wǎng)的智能化、數(shù)據(jù)化、工業(yè)化，這樣才能使得天然氣供應(yīng)更加順暢，可以提高企業(yè)的安全生產(chǎn)以及居民的生活質(zhì)量，具有現(xiàn)實(shí)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫的主要內(nèi)容如下：儀表的信息，包含儀表名稱、編號(hào)，安裝位置、安裝時(shí)間，用途等；儀表數(shù)據(jù)，包含編號(hào)、溫度，接受時(shí)間、瞬時(shí)流量、報(bào)警描述、次數(shù)故障等；天氣信息，包括室內(nèi)外溫度、最高溫度、最低溫度、風(fēng)力等情況；用戶信息，包含用戶名稱、年齡、職業(yè)能信息；其他信息，比如特殊情況的處理方法、用氣匹配等。

2.4 數(shù)據(jù)的整理和分析研究

數(shù)據(jù)的處理非常重要，首先，在數(shù)據(jù)整理時(shí)，應(yīng)對(duì)可疑的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，判斷是否為有效的數(shù)據(jù)信息，如果無效，那么稱之為無效數(shù)據(jù)，不具有統(tǒng)計(jì)的意義，可以稱之為異常值。面對(duì)這種情況，我們要查找原因，然后以后在收集數(shù)據(jù)的過程中要避免這種情況的發(fā)生。常用的方法有很多，比如格拉布斯準(zhǔn)則等，不同的方法適用于不同的情況，比如數(shù)據(jù)較多，處理比較復(fù)雜時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮拉依達(dá)準(zhǔn)則；數(shù)據(jù)較少情況下，可以用格拉布準(zhǔn)則。一般來說，要想提高其準(zhǔn)備性，那么數(shù)據(jù)必須要足夠的多，數(shù)據(jù)越多，那么產(chǎn)生的誤差也會(huì)越小，數(shù)據(jù)出錯(cuò)誤的地方也越少，其準(zhǔn)確性越高[3]。

2.5 效果與實(shí)際意義

根據(jù)研究得出的用戶負(fù)荷指標(biāo)和用氣規(guī)律，可以有效地核算用戶用氣計(jì)量，避免了用戶因氣量而造成的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)為公司提供了計(jì)量的數(shù)據(jù)，一旦有數(shù)據(jù)突變，可以檢測(cè)到相應(yīng)的變化，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)原因減少危害。為設(shè)計(jì)依據(jù)提供了更大的理論數(shù)據(jù)支持，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)要考慮居民、商業(yè)等用戶的燃?xì)夤?yīng)流量、燃?xì)夤芫W(wǎng)的建立、管徑的選擇等因素，這樣為人們提供了安全保障同時(shí)也減少了投資浪費(fèi)，降低了工程和居民的成本，在長(zhǎng)期的過程中減少了資源的不必要浪費(fèi)等，因此要格外注重天然氣用戶用氣負(fù)荷及其規(guī)律的研究。

3 結(jié)語

綜上所述，天然氣的迅速發(fā)展，加快了天然氣的應(yīng)用范圍及應(yīng)用領(lǐng)域，使得天然氣的用量水平越來越高，為了更加有效地使用天然氣，減少不必要的浪費(fèi)，用戶的用氣負(fù)荷指標(biāo)及其規(guī)律是天然氣設(shè)計(jì)、調(diào)度運(yùn)營(yíng)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此特別需要對(duì)其天然氣用戶進(jìn)行用戶負(fù)荷和規(guī)律的研究，從而使天然氣更好地為居民服務(wù)，更好地指導(dǎo)當(dāng)?shù)厝細(xì)饩W(wǎng)管的設(shè)計(jì)以及控制。