同济大学 硕士学位论文 城市燃气用户用气负荷规律及其预测的研究 姓名：张柏涛 申请学位级别：硕士 专业：热能工程 指导教师：周伟国
20050201
摘要
摘要
随着西部大开发的推进和四个国家级天然气田资源（塔里木盆地、柴达木盆
地、陕甘宁盆地和川渝盆地）的落实，加上我国经济的持续发展和对环保的日益
重视，大力发展天然气的时机已经到来。天然气工程是关系到国家能源结构、城
天然气工程是关系至４国家能源结构、城市基础设施的重要项目。在２ Ｌ世纪 的今天，科学技术有了突飞猛进的发展，新世纪天然气供气系统的规划与调度不 应该停留在凭经验的低水平，要把现今到科学技术应用到天然气区域性的大系统 中来。城市燃气负荷规律的研究正是基于这样目的的一个基础性应用研究，也是
第ｉ章绪论
国内目前迫切需要解决的十分有意义的重要课题。
气消费量为３．５—４万亿Ｉｎ３，天然气在民用、发电和工业燃料、车用燃料及甲醇 化工等方面将会有很大的发展，届时天然气将以压倒石油和煤炭的优势，成为世
界一次能源消费结构中的“首席能源”，２ｌ世纪可以称为“天然气的世纪”“‘２‘”。 天然气作为现代化城市的燃气气源，更显现出它能减少空气污染，有利环境
保护的优势，而且这也是天然气主要应用之一。据统计资料表明０１，全世界范围 内天然气按用途的消费分配比例为：发电占１９．３５％，工业燃料及化工原料占 ３６．４２％，民用燃料（包括住宅、商业及公共服务）占４２。０１％。目前世界人均年 消费天然气４０３ ｍ３，而我国仅为１４ ｍ３，只是世界平均水平的１／２９，是俄罗斯的 １／２０７０１。以上数字表明，我国天然气占～次能源消费结构的比例远远低于世界 平均水平。但是，我国天然气资源十分丰富，全国第二次油气资源评价显示，我 国的天然气远景资源量为３８万亿Ⅲ３，而目前探明程度还不到５％。据专家预测， 到２０１０年、２０２０年，我国天然气的产量将分别达到６５０×１０８－７００）（１０８、 ９００×１０Ｌ１０００×１０８ ｍ“…。我国要实现可持续发展的战略，必须大力发展天然气工 业，它对拉动国民经济增长，提高人民的生活质量，推进城市的基础设施建设， 都有着重要的经济效益和社会效益。另外，保护环境是我国的基本国策，目前我 国平均降水ｐＨ值低于５．６的地区占全国面积的４０％，如果以气代煤，就可以大大 减少氮氧化物和硫化物的排放量，从而有效地改善环境质量。随着西部大开发的 推进和四个国家级天然气田资源（塔里木盆地、柴达木盆地、陕甘宁盆地和川渝 盆地）的落实，加上我国经济的持续发展和对环保的日益重视，大力发展天然气 的时机已经到来。天然气“西气东输”工程就是启动我国天然气工业的一个重要 标志。
究城市燃气负荷的变化规律和建立平稳时间序列模型与非平稳时间序列模型打
下基础。第六章以菊园新村为例进行时间序列预测的时间序列建模与预测计算，
根据预测结果的误差分析，本文提出的城市燃气短期负荷预测方法与预测模型具 有较好的适应性和较高的精度。
最后，第七章对本文的主要研究内容及成果进行了总结，并对本课题的持 续研究方向进行了简单的讨论。
１．２．２城市燃气管网中负荷预测的必要性 ２１世纪将是中国天然气大发展的时期。２０１５年我国将建成“两横两纵”输
气管道大动脉、八条国内气田外输管线、八大天然气消费市场的区域管网以及相 配套的四大地下输气库群“１，并逐渐形成地区性或全国性的天然气管网统一供气 系统。天然气一般来自于远离城市的油气田，为了提高长输管线的利用率，其设 计输量一般为年平均日供气量。而天然气的消费．特别是居民用气量存在突出的 不均匀性，有小时的、昼夜的和季节的高峰期和低谷期。当用气量低于平均供气 量时，多余的气量要储存起来，在用气高峰时，用以弥补供应量的不足。城市燃 气供气系统所必备的这种“调峰”能力，是供气系统中的重要功能，需储存气量 要占年用气量的１０％左右。’“，与城市燃气用气负荷的波动有直接的关系。“西气 东输”工程建成后，将会出现连接许多城市、用地下储气库调峰的跨区域的天然 气输气管网大系统，这种复杂大系统的运行同样要以对各个城市的用气负荷作出
市基础设施的重要项目。在２ｌ世纪的今天，科学技术有了突飞猛进的发展，新
世纪天然气供气系统的规划与调度不应该停留在凭经验的低水平，要把现今的科
学技术应用到天然气区域性的大系统中来。
，
本文正是基于这样的目的，在上海市近些年来燃气用户用气负荷记录资料的
基础上，对新时期燃气负荷特点进行研究，以期对新时期的燃气负荷研究工作作 些贡献。本文分为两个主要部分：
ｏｕｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍｓ ｗｉｔｈ ＭＡＴＬＡＢ ｔｏ ｓｕｐｐｏａ ｔｈｅ ｆｏＵｏｗｍｇ ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｃｈａｐｔｅｒ Ｓｉｘ ｔａｋｅｓ Ｊｕｙｕａｎ Ｘｉｎｃｕｎ ａｓ ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ｕｐ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ Ｔｉｍｅ Ｓｅｒｉｅｓ
Ａｔ ｌａｓｔ，Ｃｈａｐｔｅｒ Ｓｅｖｅｎ ｇｉｖｅｓ ａ ｓｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ
ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎｄ ｈａｓ ａ ｓｉｍｐｌｅ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ
ｆ１１ｎｌｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｇａｓ ｌｏａｄ，ａｓｙｍｍｅｔｒｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｇａｓ ｓｔｏｒａｇｅ ｃｕｂａｇｅ，ｆｏｒｅｃａｓｔ，Ｔｉｍｅ
Ｓｅｒｉｅｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ．
同济大学学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集
Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｒｉｇｈｔｌｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ ｉｎｔｅｎｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｇａｓ ｌｏａｄ ｄａｔａ ｏｆ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｓｏｍｅ ｇａｓ ｕｓｅｒｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｔｗｏ ｐａｒｔｓ：
第一部分，包括第二章和第三章的内容。这两章在所采集数据资料的基础上，
建立数据库、编制数据浏览软件，通过数据的分析和整理，提取出数据相对完备、
准确的菊园新村、光复西路小区和万里小区三个区域。对这三个小区进行月用气
工况、日用气工况和小时用气工况的研究，找出用气负荷日、周、月、季度、年
的变化规律，并分析其中变化的原因。同时，计算月不均匀系数、日不均匀系数、
Ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｐａｒｔ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ Ｃｈａｐｔｅｒ Ｆｏｕｌ Ｃｈａｐｔｅｒ Ｆｉｖｅ，ａｎｄ Ｃｈａｐｔｅｒ Ｓｉｘ．
Ｃｈａｐｔｅｒ Ｆｏｕｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｆｏｒｅｃａｓｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｃｈｏｏｓｅｓ Ｔｉｍｅ Ｓｅｒｉｅｓ
ｍｏｄｅｌｓ ａｎｄ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｔｈｅ ｆｏｒｅｃａｓｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｓｅｒｉｅｓ
ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔ／ｍｅ ｓｅｒｉｅｓ ｍｏｄｅｌｓ ｗｅ ｂｕｉｌｔ ｈａｖｅ ｇｏｏｄ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ．
Ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐａｒｔ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ Ｃｈａｐｔｅｒ Ｔｗｏ ａｎｄ Ｃｈａｐｔｅｒ Ｔｈｒｅｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｒｔ，ｗｅ ｂｕｉｌｄ
ｕｐ ｄａｔａ ａｃｃｅｓｓ，ｄａｔａ ｓｋｉｍ ｐｒｏｇｒａｍ ａｎｄ ｐｉｃｋ ｕｐ ｔｈｒｅｅ ａｒｅａｓ（Ｊｕｙｕａｎ Ｘｉｎｃｕｎ，Ｇｕａｎｇｆｕ
关键词：燃气负荷，不均匀系数，储气容积，负荷预测，时间序列分析。
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ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｔｈｅ ｔｉｍｅｓ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｉｓ ｃｏｍｉｎｇ ｕｐ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ的法律责任
由本人承担。
签名：ｆ饫才／５防
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第１章绪论
第１章 绪论
１．１课题的背景及研究目的
１．１．１课题的背景
天然气是一种清洁、高效的优质能源，不论作为原料还是燃料，它在工业与 民用各个领域都有着广泛的应用。据国际能源组织预测，到２０１０年，世界天然
１．１．２课题目的和主要内容
本文在上海市近些年来燃气用户用气负荷记录资料的基础上，进行数据的分 析和整理，找出用气负荷日、周、月、季度、年的交化规律，分析其中变化的原 因，然后运用时间序列的预测方法建立时序模型，并给出预测实例。给新时期的 燃气负荷研究工作作出贡献。
１．２课题的研究意义
１．２．１城市燃气用气负荷规律研究的必要性
城市天然气耗量随月、日、时均在发生变化，它与城市性质、气候、用气规 模、供气规模、用户结构、流动人口状况、生活习惯、生活水平以及节假日等有 密切关系。由于影响因素较多，给预测带来困难。所以，就必须对城市燃气用气 负荷规律作全面的分析和研究。而燃气负荷规律的研究是燃气负荷预测的基本前 提。通过确定月、日、时不均匀系数，以及高峰系数的分析，找出城市燃气短期、 长期用气负荷的一些基本规律和主要影响因素，并提出一些相应的经验值，为其 它人做燃气负荷预测的课题打好基础，准备好相关的资料，让他们能够更准确、 更严谨地进行预测分析。
小时不均匀系数和储气容积，给新时期的燃气规划设计提供一些参考数据资料。
第二部分，包括第四章、第五章和第六章的内容。第四章全面介绍各种常用
预测方法的概念和运用范围，选择采用时间序列的预测方法来进行本文燃气短期
负荷的预测。第五章详细介绍时间序列分析理论，其中包含很多重要的概念，比
如随机过程、平稳随机过程等。并矛Ｕ用ＭＡＴＬＡＢ软件，编制计算程序，为后续研