作为天然气供应链的中游环节,输气管网是保障向下游用户供气的重要基础设施。上游气源向管网输入天然气的流量以及下游用户的用气需求流量往往具有不同程度的随机性,在进行输气管网供气可靠性研究时需要考虑这种供需双侧随机性。本文从天然气销售公司与管道公司一体化经营角度研究在供需双侧不确定性条件下输气管网的供气可靠性问题,主要包括供气可靠性评价方法和供气可靠性增强技术。考虑到输气管网供气可靠性评价的前提条件、目的和准确度要求因评价期的长度而异,分别建立了长周期和短周期供气可靠性评价的模型与方法。长周期模型适用于一个月或更长时段,其中包括描述管网系统中各单元的状态随时间演变规律的常微分方程组,该方程组的未知函数为随时间变化的单元状态概率,而单元失效率和修复率是决定该方程组解的两个基本参数。基于单元的结构可靠性指标计算系统出现各种场景的概率,并以概率较高者作为典型场景。针对每种典型场景,考虑各用户用气需求量的随机性及不同用户需求量之间的相关性,采用基于Cholesky分解的拉丁超立方抽样法对用户的用气需求情况进行抽样,然后用最大流方法（采用Dijkstra算法确定增量流）计算评价周期内系统和用户的供气充裕度,经统计得到每种典型场景下系统和用户的供气充裕度分布情况,进而确定系统及各用户的供气可靠性分布情况。基于以上评价方法分析了管网系统气源供气流量不确定性和用户用气需求流量不确定程度对系统供气可靠性的影响。在考虑天然气管存状态对用户短周期供气可靠性影响的基础上,建立了输气管网短周期供气可靠性评价模型。首先基于单元结构可靠性模型确定评价期内系统无故障概率和系统各单元在不同时段的故障概率。对于高概率故障场景,考虑相应的应急运行方案,通过自主编写的Stoner Pipeline Simulator接口软件对这些故障场景进行批量动态仿真,以确定各场景下对各用户供气的充裕度、有效度和短缺频率,进而统计得到这三类供气可靠性指标的分布情况。基于短周期评价方法分别研究了气源侧供气流量不确定性和储气库采气流量不确定性对短周期供气可靠性的影响。为兼顾管道运行的供气可靠性和经济性,建立了输气管道短期供气调峰多目标随机优化模型和鲁棒性优化模型,决策变量为调峰周期内不同用气需求场景下各节点运行参数、压缩机运行参数和储气库采气量随时间的变化规律,随机优化模型以所有场景在调峰周期内运行费用期望值最低和结束时刻管存期望值最大为目标,鲁棒性优化模型是通过约束条件自动寻找所有场景中运行费用最高和结束时刻管存最小的最坏场景,并以最坏场景下系统运行费用最低和结束时刻管存最大为优化目标,采用商业优化求解器IPOPT求解以上两个模型,并对比分析了两个模型的优化结果。基于供气可靠性对输气管道备用压缩机组配置方案进行了优化研究。以供气可靠性最高为优化准则,针对压缩机组的机组备用和功率备用模式,分别考虑管道全线备用机组数目和总备用功率约束,建立了输气管道压缩机备用方案优化模型。功率备用优化模型为大规模非线性规划问题,可应用IPOPT等商业优化求解器求解。机组备用优化模型为大规模混合整数非线性规划问题,现有商业优化求解器难以直接求解,为此提出了基于问题分解的求解策略,先分别优化求解各种压缩机失效场景下系统的最大供气流量,在此基础上考虑各种场景发生概率与机组备用方案的关系求解最优备用方案。