我国油气管网智能化发展趋势课件

1、我国油气管网智能化发展趋势我国油气管网智能化发展趋势一、两大变革对我国油气管网发展的影响二、工业互联网与油气管网智能化发展趋势 三、油气管网与能源互联网发展前景的探讨提纲2一、两大变革对我国油气管网发展的影响提纲2一、两大变革对我国油气管网发展的挑战进入21世纪以来，全球科技创新进 入空前密集活跃的时期，新一轮科技革 命和产业变革正在重构全球创新版图， 重塑全球经济结构。（摘自5月28日总书记在两院院士大会上的讲话）推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳，安全高效的能源体系推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合（摘自十九大总书记报告）3一、两大变革对我国油气管网发展的挑战进入21世纪以来

2、，全球科1、能源革命对石油天然气行业将会产生深刻影响柴薪时代40万年前至18世纪煤炭时代18世纪至20 世纪中叶油气时代20世纪中叶 至21世纪低碳时代21世纪一、两大变革对我国油气管网发展的挑战41、能源革命对石油天然气行业将会产生深刻影响柴薪时代煤炭时代随着人类技术进步以及对环境保护要求，未来以太阳能、 风能、水能等为代表的可再生能源将逐步成为能源的主体，能 源结构正发生深刻变化。(资料来源：罗伯特 A.海夫纳进入气体能源时代，根据BP2016做了修正)世界能源结构历史变迁及未来趋势5一、两大变革对我国油气管网发展的挑战随着人类技术进步以及对环境保护要求，未来以太阳能、 风能、水以信息技术

3、和新能源技术等技术革命为先导，实现新技术与新能 源有机融合，推动能源革命。天然气具有清洁、高效、易储存等特点，与可再生能源融合发展 优势显著，是化石向可再生能源过渡的桥梁。中国工程院提出我国能源革命三步走战略：扩大天然气利用； 加快可再生能源发展；持续减少化石能源供给。中国工程院能源革命三步走战略我国能源消费结构预测6一、两大变革对我国油气管网发展的挑战以信息技术和新能源技术等技术革命为先导，实现新技术与新能18世纪末第一次工业革命19世纪末第二次工业革命20世纪70年代第三次工业革命现 在第四次工业革命蒸汽时代标志：蒸汽机的使用 特点：机械化电气时代 标志：电力的使用 特点：电气化信息时代标

4、志：计算机、互联网 特点：自动化人工智能 标志：工业互联网 特点：智能化一、两大变革对我国油气管网发展的挑战2、工业革命对我国油气管网发展将会产生深刻影响718世纪末19世纪末20世纪70年代现 在蒸汽时代电气时代 一、两大变革对我国油气管网发展的挑战第四次工业革命，是以互联网产业化、工业智能化、工业一 体化为代表，以人工智能、无人控制、新型信息技术等虚拟现实 为主的全新的技术革命。国家制定三步走发展战略规划：2020年，总体技术和应用与世界先进水平同步2025年，部分技术应用达到世界领先水平2030年，理论、技术应用总体达到世界领先8一、两大变革对我国油气管网发展的挑战第四次工业革命，是以互

5、联以电网和油气管网等为“广域 网”，以城市配气、配电网、分布 式能源、热网等为“局域网”，采 用分散自治协同模式，达到能源按 需传输和动态平衡，实现多种能源 纵向优化配置和横向多能互补。工业互联网与人工智能发展将促成化石能源及可再生能源的 生产、运输、存储、销售及贸易深度融合，构建能源产业发展新 模式能源互联网。一、两大变革对我国油气管网发展的挑战9以电网和油气管网等为“广域 网”，以城市配气、配电网、分布 东北战略通道西北战略通道西南战略通道海上战略通道我国油气进口通道及国内骨干管网布局10一、两大变革对我国油气管网发展的挑战3、两大变革对我国油气管网发展将会产生深刻影响本世纪中叶，我国油气

6、管道总里程预计将超过30万公里。 如何建成“资源多元、运行高效、安全可靠”的现代化油气运 输体系面临能源革命和工业革命两大挑战。东北战略通道西北战略通道西南战略通道海上战略通道我国油气进口一、两大变革对我国油气管网发展的影响二、我国油气管网智能化发展方向的探讨 三、油气管网与能源互联网发展前景的探讨提纲11一、两大变革对我国油气管网发展的影响提纲11感知主动感知周围的环境信息认知分析和处理所收集信息行动专家系统决策和采取行动12上述能力都基于经验的学习：数据算法知识库二、我国油气管网智能化发展方向的探讨1、油气管网智能化发展概念人工智能具备以下能力感知认知行动12上述能力都基于经验的学习：知识

7、库二、我国油气人工智能生态逐步形成二、我国油气管网智能化发展方向的探讨13人工智能生态逐步形成二、我国油气管网智能化发展方向的探讨13工业系统人工智能需要工业互联网平台支撑二、我国油气管网智能化发展方向的探讨14工业系统人工智能需要工业互联网平台支撑二、我国油气管网智能化智能化管道的概念2018年，中石油提出构建“智能管道、智能管网”，运用工业互联 网、大数据和人工智能等技术手段，通过智能感知、大数据分析和人机混 合智能策，实现油气管网全生命周期更高水平安全、高效目标。全方位 感知综合性 预判自适应 优化一体化 管控智慧管网 四大能力通过智能检测、监测手段，自 动采集管道、设备及周边环境 数据

8、，精准感知管网系统运行 及安全状态。基于管网大数据，对管道安全 风险、设备故障、应急处置等 方面实现智能分析、预判与决 策，实现管网预测预警可控。管道、设备及生产过程一体化、智能化管理，实现站场远程 控制及无人操作、应急资源优 化配15置与高效联动。实现大型管网智能调控，达到 全局实时优化、供应精准匹配、运行智能高效的目标。二、我国油气管网智能化发展方向的探讨15智能化管道的概念全方位 感知综合性 预判自适应 优化一体化 形成感知、数据、知识、应用、决策五个层次的总体架构，建设智慧 管网一体化数据库和专业性知识库，通过构建管道数字孪生体，支撑管网 全方位感知、综合性预判、自适应优化、一体化管控

9、。二、我国油气管网智能化发展方向的探讨16形成感知、数据、知识、应用、决策五个层次的总体架构，建设智慧制造与建设工业互联网：构建支持企业间业务协 同的工业互联网，实现上游资源供给 能力和下游客户市场容量之间协同， 装备及服务供应商和物资需求、设备 维护、完整性管理之间的业务协同。通过管道建设和运行管理业务全面 信息化支持，构建物理空间和虚拟 空间相互映射的模型，实现虚拟管 道的仿真，指导实体管道建设运营 业务的优化。优 化协 同物理实体数字孪生 体模型机理工业互联网设计设计运营支持制造与建设智慧管道目标二、我国油气管网智能化发展方向的探讨17制造与建设工业互联网：构建支持企业间业务协 同的工业

10、互联网，高精确度虚拟模型准确实时仿真模型轻量化实体空间动态数据实时采集虚拟空间数字孪生体演化基于数字孪生体的状态监控基于数字孪生体的过程优化基于数字孪生体的反馈控制全数字化移交全智能化运营全生命周期管理数字孪生体构建及 应用的关键要素全方位感知综合性预判一体化管控自适应优化智慧管网的建设 目标智慧管网未来具备 主要能力本质安全：实现对生产安全风险点 的全面监控，实现所有管理环节所 需信息的全面共享，生产运行数据 实时分析处理；保障生产活动安全 有序，管网可靠。经济高效：全面利用自动采集数据，贯通上下管理环节；实现管网运 行从事前优化预测、事中实时监测，事后全面分析的闭环管理，降低 油气管网运营

11、成本。油气管网运营 管理的目标2、智能化管道主要攻关方向二、我国油气管网智能化发展方向的探讨18高精确度虚拟模型准确实时仿真模型轻量化实体空间动态数据实时采二、我国油气管网智能化发展方向的探讨开展四个方向科研攻关管道数字孪生体构建与应用技术研究油气管道线路和站场感知技术研究油气管道大数据挖掘与智能评判技术研究智慧管道知识库构建与综合决策技术研究19二、我国油气管网智能化发展方向的探讨开展四个方向科研攻关19决策、控制感知、输入物理空间数字孪生（Digital Twin）映 射 模 拟自 我 学 习经验/知识库数据库数据建模数据存储模型库机理-优化模型统计-经验模型规则/方法库业务规则核心算法历

12、史经验专家知 识四库 系统三维建模、仿真、数据可视化、AR/VR模拟分析优化监控预测数字孪生体数字孪生体是以资产、流程为核心，利用传感器、物理模型、运 行历史等数据，集成多学科、多物理量、多概率的仿真过程，在虚 拟信息空间中对物理实体进行镜像映射，反映物理实体行为、状态 的全生命周期过程。二、我国油气管网智能化发展方向的探讨20决策、控制感知、输入物理空间数字孪生（Digital Twi关键技术问题构建管道及周边本体轻量化数据结构模型基于统一数据平台的多种类型数据引擎的解决方案实现管道多维度机理模型的融合交互数字孪生体数据来源分析二、我国油气管网智能化发展方向的探讨21关键技术问题数字孪生体数

13、据来源分析二、我国油气管网智能化发展感知能力人工智能系统感知是认知的基础，全面提升油气管道感知能力是建设 智能化管道的关键。提高感知能力的途径：一是提高传感器精度及扩大传 感器范围，二是利用互联网技术扩大感知范围，三是通过数据挖掘及多源 信息耦合提高智能感知能力。二、我国油气管网智能化发展方向的探讨22感知能力二、我国油气管网智能化发展方向的探讨22智能管道数据需求现有感知技术数据获取方式感知类型天然气管道泄漏监测压力传感器、声波传感 器第三方入侵监测振动光纤传感、振动声 波传感、视频监控等地质灾害监测位移传感器、降雨量传 感器、土压传感器泄漏全声波频段数据、沿线 温度数据沿线环境数据、土体应

14、力数 据地形地貌、岩土性质、水文、气象数据全声波频段、光纤测温等 感知手段无人机、光纤应力等感知 手段卫星遥感手段获取地质、 气象数据管道本体状态检测漏磁内检测器、IMU测 量组件管道的本体缺陷、载荷、温 度、压力、积水等数据融合多传感器的新一代智 能内检测技术管道应力应变监测振弦式、光纤光栅式应 变传感器管道本体初始应力、内检测 等数据增加管道初始应力检测手 段关键技术问题本体缺陷检测本体和环境的状态监测相关多元数据耦合二、我国油气管网智能化发展方向的探讨介质流动状态社会环境监测23智能管道数据需求现有感知技术数据获取方式感知类型天然气管道泄数据挖掘数据挖掘是人工智能系统提高认知和感知的过程

15、，也是知识库形成的 重要手段。对应管理目标，开展油气管道在运行过程中产生的海量数据进 行挖掘和分析，有效转化成为知识是智能化管道建设的重要工作。二、我国油气管网智能化发展方向的探讨24数据挖掘二、我国油气管网智能化发展方向的探讨24关键技术问题缺陷和失效统计分析状态数据分析多元数据耦合与挖掘机器学习智能 决策安全 评价管道线路数据概率失 效分析设备故 障诊断可靠性 评价管道本体数据管道站场数据自然环境金属损失焊缝缺陷管道应力站场泄漏关键设备参数周界安防感第三方活动知智二、我国油气管网智能化发展方向的探讨25关键技术问题智能 决策安全 评价管道线路数据概率失 效分析设智能综合决策在人工智能系统中

16、，充分知识网络，建立人机混合智能综合决策 模型。利用工业互联网，扩充知识库，围绕管理目标，建立系统核心 算法，逐步形成自学习能力，不断提高人机对话智能水平。二、我国油气管网智能化发展方向的探讨26智能综合决策二、我国油气管网智能化发展方向的探讨26关键技术问题构建多类知识库融合的知识网络建立管网可靠性计算等核心算法建立管网全局全时段仿真及优化模型满足管网系统各类管理需求的智能化决策模型二、我国油气管网智能化发展方向的探讨27关键技术问题二、我国油气管网智能化发展方向的探讨27二、我国油气管网智能化发展方向的探讨3、管网系统智能化建设过程人工智能系统是一个新兴学科，智能化管道将随着人工智能技术的

17、发展 和应用，以及相关行业工业互联网发展逐步完善和形成。需求时间安全202520302035互联网 知识库感知认知技术环保效率 效益智能水平28二、我国油气管网智能化发展方向的探讨3、管网系统智能化建设过一、两大变革对我国油气管网发展的影响二、工业互联网与油气管网智能化发展趋势 三、油气管网与能源互联网发展前景的探讨提纲29一、两大变革对我国油气管网发展的影响提纲29能源 互联网（里夫金）支持可再生能源支持物联网应用支持市场化规则支持智能化应用1、能源互联网发展趋势化石能源向可再生能源过渡，能源互联网发展将推动多能 互补，建立能源发展的未来模式。支持大规模分布式能源三、油气管网与能源互联网发展

18、前景的探讨30能源 互联网支持可再生能源支持物联网应用支持市场化规则支持智2020年-2050年我国能源消费结构预测天然气分布式能源天然气调峰电厂天然气与多能互补示范工程我国能源互联网发展应以能源革命为统领，立足于整个能源系统的 升级，统筹发展传统能源与可再生能源，将传统能源纳入能源互联网 范畴未来较长一段时期，化石能源仍是我国能源利用的主体油气管网是能源互联网的重要参与者三、油气管网与能源互联网发展前景的探讨312020年-2050年我国能源消费结构预测天然气分布式能源天我国制定了“互联网+”行动计划，2016年推出56个能源互联 网示范项目，包括化石能源的互联网化交易运营、绿色能源的多 样

19、化利用等国家能源局：“互联网+智慧能源”（能源互联网）示范项目建设的目的是 建立一种将能源生产、传输、存储、消费与互联网密切关联的能源产业发展 新模式，推动能源使用朝着设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、交 易开放的方向发展，激活能源供给端和消费端潜力，形成新的能源生产消费 体系和管控体制。三、油气管网与能源互联网发展前景的探讨32我国制定了“互联网+”行动计划，2016年推出56个能源互联2、能源互联网的核心特征横向多能互补、纵向优化配置，以网络技术为手段，加强能源 间的互补与融合，优化各能源品种自身产业链。横向多能互补以历史和实时交易数据为基础，对不同能源的 供应特性和用能对象的需求特

20、性进行智能化分析，实现跨能源种 类的优化互补供给三、油气管网与能源互联网发展前景的探讨332、能源互联网的核心特征三、油气管网与能源互联网发展前景的探纵向优化配置对各种能源的生产、运输、存储、贸易、用能等环 节，实施能量流、信息流和业务流高度一体化管理，支持能源纵向运 营优化，提升资源配置水平三、油气管网与能源互联网发展前景的探讨34纵向优化配置对各种能源的生产、运输、存储、贸易、用能等环天然气在光热发电中的互补作用（中广核青海德令哈光热发电项目）天然气与风光电等多能互补联合运行图（丹麦米德尔风电场风光燃联合运行）天然气发电与可再生能源联合运行是提高可再生能源利用率的有效 途径，国内外已有天然气与风、光等可再生能源的联合运行实例三、油气管网与能源互联网发展前景的探讨35天然气在光热发电中的互补作用天然气与风光电等多能互补联合运行三、油气管网与能源互联网发展前景的探讨3、构建适应能源互联网的智能管道能源互联网的建设，将实现油气行业能量流和信息流的重构，管理模式和运营机制的重塑。在多种能源数据交互和高效联动下，革新油气产运储销贸全产业链 的运营机制和管理模式36三、油气管