【摘 要】
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随着管网总里程的不断增加,天然气管网的拓扑结构会变得越来越复杂,进而逐渐呈现出系统复杂化的趋势。复杂的管网拓扑结构容易使管网存在固有结构缺陷,对管网的安全运行有所
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随着管网总里程的不断增加,天然气管网的拓扑结构会变得越来越复杂,进而逐渐呈现出系统复杂化的趋势。复杂的管网拓扑结构容易使管网存在固有结构缺陷,对管网的安全运行有所影响。目前,以保证天然气管网安全可靠运行为目标的研究已成为了研究热点,但极少有研究考虑到了天然气管网复杂化趋势以及它可能带来的影响。为了了解天然气管网的复杂性以及管网面临结构改变时的表现,本文基于复杂网络理论研究了天然气管网的复杂性和鲁棒性。本文借鉴其他研究领域内网络复杂性和鲁棒性研究的方法和经验,详细分析了天然气管网的复杂性,并且对天然气管网的演化机制(即什么原因导致了天然气管网的复杂性)进行了探索。最后,本文结合天然气管网的运行特点,提出一种适用于天然气管网的鲁棒性评价方法。复杂性分析有助于加强对管网拓扑结构的了解,同时它也是研究管网演化机制的基础。本文的研究结果表明:以门站为表达尺度时,天然气管网具有小世界特性。在具有小世界特性的动力系统中,物质的传送能力会得到增强,所以天然气管网是一个高效率的动力系统。本文首次研究了管网的结构特征,定义了管网结构的表达方式,研究表明3-3结构、3-4结构是天然气管网主要结构。演化机制研究有助于从微观角度分析管网复杂性产生的原因,有助于理解网络上的动力学行为,同时也为天然气管网演化模型建立工作提供了基础。本文研究结果表明:树枝状结构、经济性因素、地理方位因素和随机性因素的共同作用导致了管网的小世界特性。天然气管网鲁棒性评价方法有助于识别管网的关键元件和了解管网面对结构改变时的反应,从而为天然气管网的安全稳定运行提供理论参考。本文对天然气管网的鲁棒性进行了评价。评价结果表明:管网面对以自然灾害导致的管道事故或元件故障为代表的随机攻击时,可以表现出较强的鲁棒性,而面对以恐怖袭击为代表的目的性攻击时,鲁棒性很弱。管网面对不同种类的随机攻击时表现也不同,管网面对以元件故障为代表的随机攻击时要比面对以自然灾害导致的管道事故为代表的随机攻击时表现出更强的鲁棒性。
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