气体网络优化的改进混合与压力损失公式
最优化与控制
2025-01-22 v1
摘要
用于确定给定网络约束下网络流量、气体混合及管道压力损失可行性的非凸非线性气体网络优化模型。本文改进了两种现有气体网络模型：一种使用二元变量建模正负流量的离散混合整数非线性规划 (MINLP)，以及一种使用连续变量实现互补约束的连续非线性规划 (NLP)。我们引入割线以加速 MINLP，并提出两种新的压力损失模型，利用流量分配变量：一种高度精确，另一种更简单但不够精确。在基于全局求解器 BARON 的计算测试中，我们的割线和精确压力损失模型改进了：(1) MINLP 的平均运行时间缩短了 35 倍，(2) MINLP 的稳定性提升，所有测试实例均在 2.5 分钟内求解（基线模型有 25% 的实例超时），(3) NLP 的稳定性提升，求解的实例数量超过基线。我们的简化压力损失模型进一步提高了 MINLP 的运行速度（相对于基线 MINLP 提速 48 倍），但在 NLP 语境下不稳定。
引用
@article{arxiv.2501.11608,
title = {Improved Mixing and Pressure Loss Formulations for Gas Network Optimization},
author = {Geonhee Kim and Christopher Lourenco and Daphne Skipper and Luze Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.11608},
year = {2025}
}
备注
26 pages, 4 figures