非理想气体的稳态最优气体流动问题的放松
摘要：天然气在美国的主要能源消耗中排名第二。由于大部分生产场地位于偏远地区，因此需要通过配备压缩机、阀门等多种物理组件的管道网络进行运输。因此，从经济和可靠性的角度来看，通过这些管道网络实现天然气的最佳运输是可取的。管道网络中各个组件内的天然气流动的物理过程受到非线性和非凸等式和不等式约束的调节，最一般的稳态流动操作问题采用混合整数非线性规划的形式。在本文中，我们考虑稳态流动操作的一个示例--最优气体流动（OGF）问题，即在天然气管道网络中，以最小化生产成本为目标，遵循天然气稳态流动的物理原理。能够快速确定全局最优解和最优目标值的下限在高效的日常操作中起到关键作用。实现这一目标的一种策略是依靠对OGF的非线性约束进行严格放松。目前，由于对非理想状态方程进行建模而产生的许多非线性约束要么没有松弛，要么在实际网络规模上的效果不佳。在这项工作中，我们结合了对单变量函数开发的多面体松弛的最新进展，以获得能够在标准笔记本上在几秒钟内求解的紧密松弛。我们通过在文献中提供的非常大规模测试网络上进行大量数值实验来展示这些松弛的质量，并发现所提出的松弛能够在92％的实例中证明最优性。
作者：Sai Krishna Kanth Hari and Kaarthik Sundar and Shriram Srinivasan and Russell Bent
论文ID：2308.13009
分类：Optimization and Control
分类简称：math.OC
提交时间：2023-08-28