天然气管网系统是连接天然气资源和下游市场的纽带,其可靠运行直接关系到天然气的安全平稳供应。为了有效地保障用户的用气需求,有必要对天然气管网系统可靠性进行研究。基于此,本文通过对管网系统供气能力和市场需求进行分析,考虑系统的管输工艺和供需双侧的不确定性,提出了基于需求侧分析的天然气管网供气可靠性评价框架和方法。首先,在归纳和总结了已有的天然气管网系统可靠性研究成果的基础上,结合系统工艺特征和应用需求,将管网系统可靠性分为三个方面,分别为系统机械可靠性、水力可靠性和供气可靠性,明确了三类可靠性的定义,并提出相应的可靠性指标。单元可靠性的研究是系统供气可靠性评价的基础。针对已有的单元可靠性评价模型中存在的不足,本文建立和完善了天然气管道、压缩机组和储气库系统的可靠性评价模型和方法,包括:构建了综合内检测数据、失效数据和维修作用的含腐蚀缺陷天然气管道可靠性计算模型,建立了基于竞争失效模式的压缩机组可靠性评价模型,提出了储气库系统可靠性一体化评价方法。天然气管道系统是天然气管网系统最主要的组成部分,其供气可靠性研究思路与天然气管网系统相同。本文首先建立天然气管道系统供气可靠性评价方法。该方法根据是否考虑储气库分为两种情况。当不考虑储气库时,其由天然气长输管道供气能力计算方法和基于需求侧分析的用户需求预测模型组成。在供气能力计算方面,基于单元可靠性研究成果,考虑系统运行状态的不确定,结合长输管道系统的拓扑结构和管输工艺分析,引入系统大时滞和非线性的动态特性,对系统供气能力进行计算和评价。在用户需求方面,通过对目标市场的需求侧分析,在考虑市场需求的不确定性基础上对天然气需求进行预测,并结合系统供气能力计算结果,采用已建的供气可靠性指标,对供气可靠性进行评价。在上述研究基础上,分析了储气库系统在季节性调峰和应急供气中的作用,考虑其注采气能力的不确定性,建立耦合天然气长输管道和储气库的天然气管道系统供气可靠性评价方法。最后在可靠性指标、单元可靠性和需求侧分析的研究基础上,将管道系统供气可靠性研究思路和框架运用于管网系统中,探索了天然气管网供气可靠性的计算方法。在该方法中,采用蒙特卡洛方法模拟系统状态转移过程,利用最大流算法与管网水-热力仿真确定系统供气流量变化规律,并结合考虑需求不确定性的目标市场的需求预测结果,对天然气管网供气可靠性进行计算和评价。