天然气长输管道系统在运行过程中由于管道失效、压缩机故障、任务输气量波动等因素都有可能造成下游用户的用气得不到保障。为了量化各设备事故状态对系统保障能力的影响,并在此基础上寻求提高输气系统保障能力的措施,本文展开了相关研究。基于保障能力评价指标,本文明确了天然气长输管道系统保障能力评价思路。借助于SPS仿真软件,采用本文提出的保障能力评价方法对管道单元、压缩机单元以及管道-压缩机系统进行了可靠性评价。将ASMEB31G、CSAZ662、DNVF101以及PCORRC标准中的极限状态方程分别作为管道的失效判据,采用了蒙特卡洛方法求解管段的失效概率,对比了这四种标准下的管段失效概率;基于通用生成函数方法对压缩机系统的可靠性进行了评价,揭示了两种通用生成函数所存在的缺陷;提出了管道-压缩机系统的可靠性评价策略,求解了系统可靠度随时间的分布情况,并针对腐蚀缺陷的不同,通过对高风险、中度风险和低风险典型月份系统可靠度的计算和分析,提出了腐蚀监测与维护次数的初步建议。从考虑管道系统可靠性的角度出发,本文提出了压缩机备机方案的优化模型。结合优化变量的特点,选用了二进制编码的遗传算法对优化模型进行优化。本文分别采用枚举法和遗传算法对存在少量压缩机站的国内某管道的压缩机备机方案问题进行了计算,通过对比计算结果说明了遗传算法对该优化问题的有效性以及程序代码编制的正确性。基于以上研究,将本文提出的优化模型和采用的优化方法应用到存在较多数量压缩机站的国外GASBOL管道,优化得到的压缩机备机方案优于文献所提及的三种代表方案。