基于牛顿环节点法的天然气管网掺氢稳态分析方法及数值稳定性研究

张自航; 彭威鸣; 吴锴; 邓占锋

doi:10.13335/j.1000-3673.pst.2025.0473

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基于牛顿环节点法的天然气管网掺氢稳态分析方法及数值稳定性研究

更新时间：2025-11-25

- 基于牛顿环节点法的天然气管网掺氢稳态分析方法及数值稳定性研究
- Vol. 49, Issue 11, Pages: 4486-4495(2025)
- 作者机构：
  
  1. 北京智慧能源研究院
  2. 华北电力大学电气与电子工程学院
  3. 西安交通大学电气工程学院
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13335/j.1000-3673.pst.2025.0473
  CLC： TU996.62
- Published：2025
- 稿件说明：
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张自航, 彭威鸣, 吴锴, et al. 基于牛顿环节点法的天然气管网掺氢稳态分析方法及数值稳定性研究[J]. 2025, 49(11): 4486-4495.
DOI：

张自航, 彭威鸣, 吴锴, et al. 基于牛顿环节点法的天然气管网掺氢稳态分析方法及数值稳定性研究[J]. 2025, 49(11): 4486-4495. DOI： 10.13335/j.1000-3673.pst.2025.0473.

摘要

在“双碳”战略背景下，天然气管网掺氢运行的管网状态准确评估对于氢安全和能源系统转型具有重要意义。文提出了一种基于组分追踪的掺氢燃气网稳态分析方法，以解决现有掺氢燃气网稳态模型物理合理性、数值稳定性和适用性不足的问题。具体而言，针对多点时变掺氢条件下的燃气组分追踪问题，在经典水力模型基础上，引入了浓度模型；针对掺氢后燃气输送特性的变化，系统修正传统水力模型，并建立适用于不同气压等级的广义管道压降方程；针对上述水力-浓度耦合模型，进一步提出基于牛顿环节点法的交替-联合求解策略，以克服传统网络分析方法应用在掺氢网络上的初值选取和收敛性问题。通过典型算例和实际配气网测试，验证了所提方法的有效性及数值稳定性，表明所提方法在实际燃气网分析领域具有良好的工程适用性。

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关键词

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