随着天然气管网规模增大和输量增长,耗能设备不断增加,能耗成本不断上升,目前能耗成本占专业公司现金成本的比例已达45%。迫切需要集中优势力量,重点在管输运行环节进行优化。在为输气管道制定中长期运行方案或为日输量比较平稳的输气管道制定日运行方案时,通常采用稳态优化方法;但在输气管道日常运行管理过程中,当供气压力、温度、流量改变、用气量变化、切断或接通缓冲用户、启/停压缩机组、开/关阀门、管道发生事故性漏气或断裂时,输气管道系统会进入非稳态工况运行,此时稳态优化运行的方法不能精确地描述输气管道系统内天然气的真实流动过程,不足以为其提供充分、合理的运行方案,此时应采用指定时段运行优化运行的方法指导输气管道系统的运行管理。针对以上问题,本文进行了天然气管网指定时段运行优化技术研究,自主开发了天然气管网运行优化软件OptNGP。首先,由于天然气各类物性对优化结果的影响,本文选取BWRS状态方程对天然气物性参数进行计算方法研究,结合天然气管网优化运行的特点,选用了合适的天然气管道流动计算和压缩机、压缩机站能耗计算方法,并开发了OptNGP软件物性计算模块、管路计算模块和压缩机站计算模块,对结果进行了实例计算与对比,对比结果合理。可用于后续管网运行优化计算。其次,本文建立输气干线稳态运行优化的数学模型,采用动态规划法进行求解,基于出站压力离散步长对优化结果的影响,本文对其进行了详细分析,综合考虑计算速度和精度,确定出应用动态规划法求解输气管道运行优化问题时,建议离散步长选取0.02~0.04MPa为宜。基于对离散步长影响的研究提出了变步长动态规划法,此方法大大提高了计算速度。开发了OptNGP软件天然气管道稳态运行优化模块,使用TGNET软件对优化方案的合理性进行验证,采用控制条件法进行了最优性验证,结果显示OptNGP软件适用于天然气管线稳态优化计算,对稳态优化有较高的实用价值。最后,本文建立了天然气管线指定时段优化运行模型,提出了基于“独立时间层”的动态规划法,将多个时间层的动态优化问题转变成若干个独立的单时间层优化问题,大大提高了计算速度。基于此开发了OptNGP软件天然气管道指定时段运行优化模块,并用TGNET验证方案的合理性。TGNET运行结果显示,基于“独立时间层”的动态规划法的方案精度不高,只能为运行优化提供参考性建议。