本发明属于天然气管网系统领域，尤其涉及一种天然气管网系统管存气量的预警方法及系统。
背景技术：
1、天然气作为国家最重要的战略资源之一，其管网系统的安全、稳定在国家发展中具有重要地位。建议中指出，“提升产业链供应链现代化水平”、“推进能源革命，完善能源产供储销体系，加强国内油气勘探开发，加快油气储备设施建设，加快全国干线油气管道建设”和“维护水利、电力、供水、油气、交通、通信、网络、金融等重要基础设施安全”，由此可见天然气管网系统现在的关键性及未来的发展性。国家管网投入实际运营以来，引入市场机制，公平开放，此举旨在实现全国油气资源配置的最优化，同时“全国一张网”的高效集输模式也开始构建，全国油气市场供应链整体将呈现“x+1+x”的体系，这就对天然气供应链的高效、安全管理提出更高的要求。2020年国际能源市场受到前所未有的影响，在如此百年未遇的变局下对于天然气管网系统经历扰动后的响应机制与恢复过程的研究则更加重要。
2、天然气管网系统所对应的是高度复杂的工业系统，而复杂系统的安全与高效运营，则需要对系统内外不同因素的扰动具备抵抗能力，同时在经历干扰甚至是破坏之后应当具备恢复能力，管存气作为应急调峰的必要措施之一，对天然气管网系统的调控和保供具有重要意义。因此，提出管存气量的预警方案对管存气的提前预备有着指导意义。
3、目前涉及管存气的现有专利主要有：公开号cn111898876b一种考虑气网管存的综合能源调控方法、公开号cn109344436a一种大型复杂天然气管网系统在线仿真方法、公开号cn113794242a一种计及天然气网动态特性的区间优化调度方法以及公开号cn113095581a一种天然气供应链安全监测与预警方法及系统。
4、上述专利普遍存在的缺点是：(1)目前对管存气量多进行粗略计算；(2)并未明确区分目标管存与实际管存的概念范畴与计算差别；(3)对于管存气且无法对调度方提供管存气量调整的指导。因此目前我国在管存气预警领域尚存在缺失。同时，目前管存的预警需要设计管存气量的计算，而管存气的计算多依赖于国外数值计算软件，因此更应该开发我国自主的管存气计算及预警方案。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于：对天然气的管存气量进行更为准确的计算，并提出不同警限下的预警，以便天然气管网调度方可以通过该发明对管存气量的调整提前知晓，继而对管存气进行提前调整。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种天然气管网系统管存气量的预警方法，所述方法包括如下步骤：
4、步骤1：根据管网拓扑结构构建连通矩阵以及距离矩阵；
5、步骤2：获取天然气管网各管道的参数，并根据各管道的参数计算实际管存；
6、步骤3：获取管网节点供给参数；
7、步骤4：计算目标管存；
8、步骤5：获取并根据管道壁厚参数计算最高管存；
9、步骤6：获取并根据压缩机参数输入允许进站压力以及管网最低运行压力计算最低管存；
10、步骤7：根据最高管存以及最低管存计算应急高管存以及应急低管存；
11、步骤8：判断实际管存是否在应急高管存与应急低管存之间，根据判断结果确定是否预警。
12、进一步地，步骤2：根据管内实际数据，并根据各管道的参数计算实际管存，包括如下步骤：
13、计算管网内各个节点的温度、压力以及流速；
14、计算平均压力以及平均温度；
15、根据平均压力以及平均温度计算实际库存。
16、进一步地，计算管网内各个节点的压力、流量的方法包括如下步骤：
17、忽略高差所得管网内气体能量方程：
18、
19、忽略高差得管网内气体运动方程：
20、
21、连续性方程为：
22、
23、
24、上述式中，h为气体的比焓，j/kg；ρ为气体的密度，kg/m3；p为气体压力，pa；w为气体流速，m/s；t为气体温度，k；λ为摩阻系数，在阻力平房区，可简化为
25、上述方程可表示为以下形式：
26、
27、其中，
28、
29、a13＝w (8)
30、
31、a21＝0 (10)
32、
33、a23＝w (12)
34、
35、
36、
37、a33＝1 (16)
38、b3＝0 (17)
39、其中，b1为单位质量流量气体的吸热量；λt为土壤导热系数，w/(m·k)；t0为土壤温度，k；tw为管壁温度，管壁温度与管内气体温度相同；dw为管外径，m；h为埋地管道中心至地面的深度，m；系数a31，a32中的z为气体的压缩因子；r为气体常数；m为气体的质量流量。
40、进一步地，使用四阶龙格-库塔法对权利要求3中的方程进行求解，计算公式为：
41、
42、r1＝f(xk,yk) (19)
43、
44、
45、r4＝f(xk+δxk,yk+δxkr3) (22)
46、δxk＝xk+1-xk (23)
47、进一步地，计算管网内各个节点的压力、流量的方法还包括如下步骤：
48、(1)由目标对象管道入口处的温度t、压力p和流速w解出a11等所需参数(a11,a12，a13.....b1，b2，b3)，求得初值
49、(2)求温度t1、压力p1和流速w1：
50、
51、
52、
53、其中，i表示各变量在入口条件下的值；δxi为积分增量；
54、(3)利用t1，p1和w计算系数a，b的值，求得第二次导数值利用第二次导数值求增量为δx/2处的温度t2、压力p2和流速w2；
55、
56、
57、
58、(4)利用t2，p2，w2计算a，b的值，求得第三次导数值利用第三次导数值计算增量为δx处的温度t3、压力p3和流速w3；
59、
60、
61、
62、(5)利用温度t3、压力p3和流速w3，计算a，b的值，解方程组得到4次导数值
63、(6)由四阶龙格-库塔积分得到各变量增值后的值为：
64、
65、
66、
67、反复进行步骤(1)至(6)，求出管路从始端至末端各截面的参数，方程组求导数时，可由方程组联立求解；
68、
69、
70、
71、进一步地，进一步地，计算平均压力以及平均温度的计算公式为：
72、
73、
74、进一步地，根据平均压力以及平均温度计算实际库存的计算公式为：
75、
76、进一步地，步骤1中，构建连通矩阵包括如下步骤：
77、将管网系统的各个节点按照p1、p2、p3……pn进行编号；
78、若p1与pi两个点直接相连，则矩阵中元素(1,i)与(i，1)分别为±1；
79、当气体流向从p1流向pi时，则元素(1,i)为+1，元素(i，1)为-1；
80、且如果两点不连通，则矩阵内对应元素为0；
81、连通矩阵内所有对角线元素为0，即节点自身不连通。
82、进一步地，步骤1中，构建距离矩阵包括如下步骤:
83、以km为单位，将各个节点间的对应元素直接相连的管段长度作为矩阵内元素值。
84、进一步地，计算目标管存的公式计算为：
85、
86、其中，lpt为目标管存；qsn为第n个气源的进气量；为各节点下气量；为各节点用气量。
87、进一步地，步骤5中，计算最高管存的计算公式为：
88、
89、其中：δ为壁厚，mm；σs为最低屈服强度，mpa；f为强度设计系数；为焊缝系数；kt为管道强度的温度减弱系数；d为外径，mm。
90、进一步地，步骤7中，应急高管存为最高管存的70％-90％；应急低管存为最低管存的70％-90％。
91、本发明还提供一种天然气管网系统管存气量的预警系统，包括：处理器、存储器以及通信接口；
92、所述处理器，用于运行计算机可运行程序；
93、所述通信接口，至少用于获取天然气管网各管道的参数以及获取管网节点气量数据；
94、所述存储器，用于通信接口传达的数据以及计算机可运行程序；
95、所述处理器执行计算机可执行程序时，所述处理器实现以下步骤：
96、步骤1：根据管网拓扑结构构建连通矩阵以及距离矩阵；
97、步骤2：获取天然气管网各管道的参数，并根据各管道的参数计算实际管存；
98、步骤3：获取管网节点供给参数；
99、步骤4：计算目标管存；
100、步骤5：获取并根据管道壁厚参数计算最高管存；
101、步骤6：获取并根据压缩机参数输入允许进站压力以及管网最低运行压力计算最低管存；
102、步骤7：根据最高管存以及最低管存计算应急高管存以及应急低管存；
103、步骤8：判断实际管存是否在应急高管存与应急低管存之间，根据判断结果确定是否预警。
104、本发明提供的一种天然气管网系统管存气量的预警方法及系统，基于现场的实际生产需求以及目前关于管存气研究与计算的相关缺点，对于实际管存气和目标管存气的概念与计算区别进行明确，从而对实际管存气进行了更为准确的计算。
105、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
1.一种天然气管网系统管存气量的预警方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种天然气管网系统管存气量的预警方法，其特征在于，步骤2：根据管内实际数据，并根据各管道的参数计算实际管存，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种天然气管网系统管存气量的预警方法，其特征在于，计算管网内各个节点的压力、流量的方法包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种天然气管网系统管存气量的预警方法，其特征在于，使用四阶龙格-库塔法对权利要求3中的方程进行求解，计算公式为：
5.根据权利要求4所述的一种天然气管网系统管存气量的预警方法，其特征在于，计算管网内各个节点的压力、流量的方法还包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种天然气管网系统管存气量的预警方法，其特征在于，计算平均压力以及平均温度的计算公式为：
7.根据权利要求6所述的一种天然气管网系统管存气量的预警方法，其特征在于，根据平均压力以及平均温度计算实际库存的计算公式为：
8.根据权利要求1所述的一种天然气管网系统管存气量的预警方法，其特征在于，步骤1中，构建连通矩阵包括如下步骤：
9.根据权利要求1所述的一种天然气管网系统管存气量的预警方法，其特征在于，步骤1中，构建距离矩阵包括如下步骤:
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种天然气管网系统管存气量的预警方法，其特征在于，计算目标管存的公式计算为：
11.根据权利要求10所述的一种天然气管网系统管存气量的预警方法，其特征在于，步骤5中，计算最高管存的计算公式为：
12.根据权利要求1所述的一种天然气管网系统管存气量的预警方法，其特征在于，步骤7中，应急高管存为最高管存的70％-90％；应急低管存为最低管存的70％-90％。
13.一种天然气管网系统管存气量的预警系统，其特征在于，包括：处理器、存储器以及通信接口；
