«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Практическая реализация применения нейросетевых моделей для моделирования сложных газотранспортных систем большой размерности

УДК: 681.5:622.279
DOI: -

Авторы:

¹ Газпром, Санкт-Петербург, Россия
² НИИгазэкономика, Москва, Россия

Ключевые слова: системный анализ, газотранспортные системы, нейросетевые модели

Аннотация:

В статье предлагается разработанный и апробированный подход к моделированию нестационарных режимов эксплуатации сложных газотранспортных систем (ГТС) с применением комбинации физических нейросетевых моделей транспортировки газа. Реализация данной методологии базируется на трех взаимосвязанных модулях: балансово-координирующий модуль расчета динамики потоков для обеспечения целевых балансовых показателей и запасов газа крупных фрагментов; нейросетевой модуль расчета режимных параметров "крупного фрагмента"; гибридный модуль технологических режимов сложных фрагментов на основе комбинации традиционных физических моделей и методов машинного обучения. Показана возможность применения этих модулей в итерационном процессе моделирования ГТС с учетом передачи результатов расчетов между отдельными программными блоками.

Список литературы:

1. Методика расчета течения природного газа по трубе в программном комплексе моделирования газотранспортных систем "Волна" / А.А. Воробьев, А.А. Калинин, Г.В. Каспиев [и др.] // Мат. моделирование. – 2014. – Т. 26, № 7. – С. 87–96.
2. Цыбульник В.Н., Рубель В.В. Комплекс моделирования и оптимизации газотранспортных систем "АСТРА" // Газовая пром-сть. – 2006. – № 1. – С. 27–29.
3. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ 2014610711 Рос. Федерация. Программный комплекс "Агат-КЦ". Программно-вычислительный комплекс расчета режимов работы компрессорных цехов / М.Г. Анучин, С.В. Гагарин, А.Н. Кузнецов [и др.]; правообладатели ФГУП "РФЯЦ – ВНИИТФ им. акад. Е.И. Забабахина", ООО "Газпром трансгаз Ухта". – № 2013660627; заявл. 19.11.2013; опубл. 20.02.2014.
4. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ 2015617924 Рос. Федерация. ПВК "Веста-КС" / С.А. Сарданашвили, С.К. Митичкин, Д.Г. Леонов [и др.]; правообладатель ООО Фирма "ИНГОЙЛ". – № 2015613212; заявл. 21.04.2015; опубл. 20.08.2015.
5. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ 2008615715 Рос. Федерация. Программно-вычислительный комплекс по периодическому анализу и планированию стационарных режимов газотранспортных систем газотранспортных обществ с ведением ретроспективных баз данных и обменом результатами между уровнями управления "Астра-газ" (ПВК "Астра-газ") / Правообладатель ОАО "Газпром". – Заявл. 03.10.2008; опубл. 28.11.2008.
6. От простого к сложному: иерархический подход к расчетам магистральных газопроводов как сложных систем / А.С. Казак, Н.А. Кисленко, А.М. Чионов [и др.]; под общ. ред. А.С. Казака. – М.: НИИгазэкономика, 2021. – 320 с.
7. Интеграция нейросетевых моделей и экспертных знаний для раннего выявления неисправностей в работе газоперекачивающих агрегатов / А.В. Олейников, Р.А. Шакиров, А.С. Казак, Н.А. Бородуля // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2023. – № 10(603). – С. 5–16. – DOI: 10.33285/2782-604X-2023-10(603)-5-16
8. Казак А.С., Олейников А.В. Применение методов системного анализа для построения цифровых двойников фрагментов газотранспортных систем на основе нейросетевого моделирования (основные положения методологии анализа и синтеза) // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2024. – № 1(606). – С. 5–12.
9. Исследование целесообразности нейросетевого моделирования режимов работы компрессорных станций / А.В. Олейников, А.С. Казак, А.В. Белинский [и др.] // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2024. – № 2(607). – С. 10–19.
10. О новом методе цифрового моделирования нестационарных режимов течения газа в магистральных газопроводах с применением нейронных операторов / А.В. Белинский, Д.В. Горлов, И.А. Пятышев, А.Е. Титов // Газовая пром-сть. – 2024. – № 5(865). – С. 54–66.
11. Сарданашвили С.А. Расчетные методы и алгоритмы (трубопроводный транспорт газа). – М.: Изд-во "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005. – 577 с.
12. Анализ применимости различных методов машинного обучения для прогнозирования почасового газопотребления в разрезе газотранспортных обществ / С.Н. Панкратов, А.С. Казак, А.Н. Лобанов, Д.В. Горлов // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2023. – № 6(599). – С. 5–14. – DOI: 10.33285/2782-604X-2023-6(599)-5-14
13. Сухарев М.Г., Самойлов Р.В. Анализ и управление стационарными и нестационарными режимами транспорта газа: моногр. – М.: Издат. центр РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2016. – 397 с.
14. Сухарев М.Г., Косова К.О. Метод идентификации параметров систем газоснабжения при нестационарных режимах течения газа // Автоматика и телемеханика. – 2017. – № 5. – С. 141–151.
15. Сухарев М.Г., Попов Р.В. Новая методика моделирования нестационарных течений газа в системах газоснабжения // Изв. РАН. Энергетика. – 2015. – № 2. – С. 150–159.
16. Евдокимов А.Г., Тевяшев А.Д. Оперативное управление потокораспределением в инженерных сетях. – Харьков: Вища шк., 1980. – 144 с.
17. Селезнев В.Е., Алешин В.В., Клишин Г.С. Методы и технологии численного моделирования газопроводных систем. – М.: Едиториал УРСС, 2002. – 448 с.
18. Трубопроводные системы энергетики. Развитие теории и методов математического моделирования и оптимизации / В.К. Аверьянов, Н.Н. Новицкий, М.Г. Сухарев [и др.]; отв. ред. Н.Н. Новицкий. – Новосибирск: Наука, 2008. – 312 с.
19. Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные методы решения задач газовой динамики. – М.: Наука, 1992. – 424 с.
20. Трубопроводные системы энергетики: математическое моделирование и оптимизация / Н.Н. Новицкий, А.Д. Сухарев, А.Д. Тевяшев [и др.]. – Новосибирск: Наука, 2010. – 419 с.