北京燃氣集團

北京燃氣集團擁有66年的歷史，始終堅持“立足北京、內外并舉；專注能源、上下延伸”的企業(yè)戰(zhàn)略，負責北京市天然氣的投資、建設、運營、管理，同時拓展京外城市燃氣項目、參與上游資源開發(fā)、長輸管線及儲氣庫建設運營，發(fā)展下游分布式能源、車用氣等業(yè)務，是覆蓋燃氣全產(chǎn)業(yè)鏈的能源企業(yè)。

2  案例背景

北京燃氣集團從對需求側用戶用氣行為的捕獲與量化出發(fā)，構建短周期及中長周期時間維度的城市用氣預測模型，進而搭建“預測體系知識庫”，完成處理、分析、模型、預測等過程中各類影響因素及天然氣需求量“基準年”的可解釋性工作，有效提高需求預測精確度。進而以此為基礎，推動資源平衡和氣量管理業(yè)務的信息化建設，完成多資源組合供應下供需兩側的有序銜接和精細化匹配管理目標，是實現(xiàn)“安全+經(jīng)濟”保供目標的有效實踐。

圖1 需求預測過程“智慧化”示意圖

一是，突出智慧智能化和技術先進性，基于預測理論創(chuàng)新提升天然氣需求預測全過程、全要素管理。通過“特征感知-特征篩選-知識庫（特征列表）-模型方法-預測結果”的路徑，結合GRU循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡、相似日匹配等數(shù)據(jù)分析方法，對氣溫、周末/節(jié)假日、寒潮/升溫、新發(fā)展類型等預測全要素特征將進行感知與篩選，實現(xiàn)各類用戶用氣行為的捕獲與量化；利用“預測體系知識庫”中電廠與各類城市用戶4大類20小類特征影響因素、極端天氣及節(jié)假日等6大類規(guī)則/系數(shù)特的分析與提取，通過短周期和中長周期城市用氣預測模型完成基準要素量化，進而在平衡供需的各類因素影響量評估量化-熱值影響修正-整體需求預測-資源規(guī)劃與匹配全過程管理中減少人工干預，突出氣量預測過程的“智慧性”、“可追溯性和“可評估性”。

圖2 負荷預測管理體系示意圖

圖3 “預測體系知識庫”示意圖

二是，著重行業(yè)引領和普適性應用，對現(xiàn)有需求預測和資源管理業(yè)務流程進行深度梳理和優(yōu)化，推動實現(xiàn)信息化和平臺化。通過開展城市燃氣多資源規(guī)劃及配置、用戶用氣行為感知預測體系等研究，持續(xù)深化“基準年”理論創(chuàng)新成果，并以此為基礎在城燃企業(yè)中率先布局資源平衡和氣量管理業(yè)務的信息化建設，從資源供應，到配氣環(huán)節(jié)，一直延伸到銷售用氣側，分階段、分步驟布局資源規(guī)劃、資源配置、結算管理、統(tǒng)計分析等功能模塊，構建城燃企業(yè)可供氣源優(yōu)化調度、購銷合同風險防控、需求側管理優(yōu)化的管理系統(tǒng)，實現(xiàn)預測過程的可解釋性、多種資源池的有序供應以及供需平衡的最優(yōu)化管理，對當前各級城燃企業(yè)處置提升預測精度、實現(xiàn)供需平衡、控制購氣成本、保障供應安全等多方面的共性挑戰(zhàn)具有普適性與啟發(fā)性。

圖4 北京燃氣資源平衡和氣量管理系統(tǒng)示意圖

三是，打造應用創(chuàng)新性，建立全市以熱電廠為中心的氣熱電協(xié)調聯(lián)動保障機制。通過整理應用北京市熱電氣企業(yè)機組設計性能及運行參數(shù)，并分析北京燃氣集團、中石油、國家管網(wǎng)現(xiàn)有天然氣保供方式及政策，以及電力、熱力調度策略等，建立以熱電廠為中心的氣熱電運行效益分析模型，開展以電力、熱力需求為基礎的熱電廠天然氣需求特性研究；進而以信息化技術管理手段為基礎，以協(xié)同管理模式為核心理念，建立統(tǒng)一的城市熱電氣聯(lián)調聯(lián)供的能源協(xié)同管理技術平臺；最后，基于現(xiàn)行熱電氣聯(lián)合調度機制，開展北京市電氣熱運行保障支撐政策研究，促使能源企業(yè)在保障供應安全同時，主動降低能耗，從而促進產(chǎn)業(yè)鏈健康發(fā)展，提升氣熱電運行保障韌性。

1  應用場景

一是，有效應對需求預測過程中的多因素融合影響，提升預測精準度。通過提升需求預測全過程、全要素的可解釋性，并完善上中下游企業(yè)在計劃管理、調度運行、應急保障等領域協(xié)同機制，從而提升全市氣熱電聯(lián)調聯(lián)供協(xié)同效果，有效應對極端天氣變化、沼氣/綠電等新能源替代利用過程中引發(fā)的城市需求負荷變化、電廠發(fā)電用量增減等不穩(wěn)定性干擾，有效提升需求分析及預測精度。

2  示范效應

1  應用成果及經(jīng)濟/社會效益方面

基于運營調度精細化管理水平的進步，從資源供應到配氣環(huán)節(jié)，一直延伸到銷售用氣側，協(xié)助北京燃氣集團調度運行人員更好的適應新的供需形勢，提高天然氣計劃平衡管理的響應速度，實現(xiàn)供需平衡控制、用戶服務、購氣成本控制、供應安全保障等多方面的關鍵業(yè)務管理能力的提升。

一是，天然氣資源優(yōu)化配置的能力得到提升。氣源調度方案編制、發(fā)布以及監(jiān)控功能可以輔助調度人員充分把握保障首都供氣安全和管網(wǎng)公平開放后的可自主調配氣源供應等有利因素，符合北京市實際情況的氣源調配的基本原則和可行性流程，在商務談判、技術條款確定合理準確的規(guī)則，把控“偏差結算”罰則、“合同外氣量”價格風險，保障北京市天然氣供應安全。匯總近五年氣量數(shù)據(jù)，合同約定氣量完成率由95%升至97-100%，調峰保障成本控制在年度購氣成本的2%內，有效實現(xiàn)了“安全+經(jīng)濟”的保供目標。

二是，上中下游調度計劃管理能力得到完善。基于模型預測綜合考慮下游用戶和上游資源多元條件，建立以需定供模式下的計劃管理體系，并開發(fā)計劃管理系統(tǒng)，實現(xiàn)集團天然氣負荷預測和計劃管理工作全面高效的電子化、信息化管理的同時，推進預測氣量精準、時間分辨率精細，更加精準的預測天然氣年、月、周、日計劃，為合同簽訂、資源調配、管網(wǎng)調度提供重要決策依據(jù)。

三是，多維度嚴控預測精度，保障平穩(wěn)供氣。在合理測算增量氣的同時，規(guī)范存量氣預測流程，嚴肅大用戶計劃對接、高標準嚴控規(guī)律性用戶預測精度，實現(xiàn)與華北電網(wǎng)、北京電力雙通道、多頻次對接，及時掌握燃氣電廠日常調峰、應急調峰及為新能源消納讓道對天然氣需求的影響量，合理安排合同內、外氣量，在全市整體需求逐年攀升的環(huán)境下，供需整體平穩(wěn)。近年來，北京燃氣集團周/日預測精度超過95%，預測手段及精度實現(xiàn)穩(wěn)步提升。

2  獲獎情況

（1）第三十六屆北京市企業(yè)管理現(xiàn)代化創(chuàng)新成果一等獎

（2）第18屆北京發(fā)明創(chuàng)新大賽銀獎