(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211119059.3 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 李茜　党一中　廖长江　宾帆　 张安安　杨威　田园茂　张航　 王雯铎　魏江山　任家华　 (74)专利代理 机构 北京慕达星云知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11465 专利代理师 符继超 (51)Int.Cl. F16L 9/14(2006.01) F16L 59/02(2006.01)F17D 1/08(2006.01) F17D 1/14(2006.01) H01B 12/16(2006.01) H01B 12/00(2006.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/10(2020.01) (54)发明名称 一种复合能源管道传输特性分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种复合能源管道传输特性 分析方法， 包括： 确定复合能源管道结构， 从外向 内依次包括： 保温层、 外LNG管道、 屏蔽层、 绝缘 层、 高温超导电缆和内LNG管道； 对复合能源管道 进行输电分析， 建立复合能源管道输电模型， 保 证复合能源 管道无线路损耗； 对复合能源管道进 行输气分析， 建立复合能源管道输气模型； 通过 复合能源管道输气模型计算复合能源管道在输 送过程中的压力损耗与冷能损耗， 建立复合能源 管道冷泵站模 型； 建立复合能源 管道能量传输模 型， 进行复合能源管道传输特性分析。 在极大的 提高天然气输送效率的同时为高温超导电缆提 供工作所需过冷环境， 降低了输电过程中的损 耗， 实现电能与天然气的共同传输 。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 115325287 A 2022.11.11 CN 115325287 A 1.一种复合能源管道传输特性分析 方法， 其特 征在于， 包括： S1： 确定复合能源管道结构， 从外向内依次包括： 保温层、 外LNG管道、 屏蔽层、 绝缘层、 高温超导电缆和内L NG管道； S2： 对复合能源管道进行输电分析， 建立复合能源管道输电模型， 保证复合能源管道无 线路损耗； S3： 对复合能源管道进行输气分析， 建立复合能源管道输气模型； S4： 通过复合能源管道输气模型计算复合能源管道在输送过程中的压力损耗与冷能损 耗， 建立复合能源管道冷泵站模型； S5： 通过复合能源管道输电模型、 复合能源管道输气模型和复合能源管道冷泵站模型 建立复合能源管道能量传输模型， 进行复合能源管道传输特性分析。 2.根据权利要求1所述的一种复合能源管道传输特性分析方法， 其特征在于， S2具体包 括： S21： 根据临界电流值， 确定高温超导电缆电流密度， 保证高温超导电缆为正常态， 计算 公式为： 式中， Je为高温超导电缆电流密度； ST为高温超导电缆截面积， IC可由高温超导电缆超 导层的临界电流密度JC与超导体的截面积SS表示， 如式： IC＝JC·SS S22： 根据管道临界温度TC建立复合能源管道输电模型： PGRID(t)＝αS·((1‑0.014)·PSupply(t)) 式中： PGRID(t)为管道末端输出电功率； PSupply(t)为管道输入电功率； αS为高温超导电缆 状态量； T为内L NG管道温度， TC为临界温度。 3.根据权利要求1所述的一种复合能源管道传输特性分析方法， 其特征在于， S3具体包 括： S31复合能源管道传输 压力分析， 包括： S311： 将外LNG管道和内LNG管道等效为一根LNG管道， 通过雷诺数判断LNG形态， 包括层 流和湍流； S312： 针对LNG形态基于 复合能源管道内LNG流量与压力的关系建立复合能源管道压力 模型， 基于复合能源管道压力模型计算输气过程压力损耗； S32复合能源管道传输温度分析， 包括： S321： 分析LNG输送过程中天然气的温度变化， 计算复合能源管道最大允许单位长度冷 能损耗量； S322： 计算复合能源管道冷能损耗， 判断复合能源管道冷能损耗是否大于复合能源管 道最大允许单位长度冷能损耗量， 若不大于符合复合能源管道温度要求， 否则计算复合能权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115325287 A 2源管道冷泵站需提供的冷量。 4.根据权利要求3所述的一种 复合能源管道传输特性分析方法， 其特征在于， 判断LNG 形态计算公式为： 式中， Re表示雷诺 数； ρn为标准状况下流体的密度； v 为LNG流体的流速； μ为LNG流体的粘 度系数； d为 LNG管道的管径。 5.根据权利要求3所述的一种复合能源管道传输特性分析方法， 其特征在于， 复合能源 管道压力模型为： 式中， l为LNG管道x1点到x2点的长度； A为LNG管道横截面积， ρ 为LNG流体密度， λ为达西 摩擦系数， d为 LNG管道的管径； s为 LNG流量， p1,p2为LNG管道x1点、 x2点对应的压力值； 压力损耗 Wpl为： Wpl＝s·(p2‑p1)。 6.根据权利要求5所述的一种复合能源管道传输特性分析方法， 其特征在于， 复合能源 管道冷能损耗公式为： 式中， Tf为环境温度； Ta保温层内表面温度； d为保温层内径； α为保温层外表面换热系 数； δ为保温层厚度； λ为保温层的导热系数； l为LNG管道自冷泵站出口至下一个冷泵站入口 的距离， Q表示管道 距离为l的冷能损失； 复合能源管道冷泵站需提供的冷量 Qp为： Qp＝Qloss·ld 式中， ld为与上一个冷泵站之间的距离， Qloss表示管道的平均冷能损失量。 7.根据权利要求6所述的一种复合能源管道传输特性分析方法， 其特征在于， S4具体包 括： S41： 通过输气过程压力损耗计算低温泵需要输出的轴功率 Wltp： 式中， Wpl为压力损耗， ηltp为低温泵 泵效率； S42： 通过复合能源管道冷泵站需提供的冷量计算制冷机输出的总功率， 通过制冷机输 出总功率计算制冷机轴功率。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115325287 A 3