Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в стране создана и успешно функционирует одна из крупнейших в мире по мощности и протяженности единая система газоснабжения (ЕСГ). Дальнейшие перспективы развития газодобывающей промышленности связаны с освоением ресурсов Западной Сибири и, в частности, полуострова Ямал.
Превращение столь отдаленных от основных газопотребляющих районов страны месторождений природного газа в основную сырьевую базу отрасли привело к резкому росту общих капиталовложений, необходимых для ее развития. Наибольшая доля капиталовложений приходится на развитие системы магистральных газопроводов (МГ), что в первую очередь связано с увеличением средней дальности транспорта газа и удорожанием строительно-монтажных работ (СМР) в районах со сложными природно-климатическими условиями. Соответственно возросли удельные металло- и энергозатраты на сооружение и эксплуатацию МГ.
Основным направлением повышения эффективности магистрального транспорта газа является широкое использование прогрессивных технических решений, таких как увеличение в общей протяженности доли газопроводов большого диаметра 1220 и 1420 мм, рост единичной мощности газоперекачивающих агрегатов (ГПА) до 16 и 25 МВт, автоматизация компрессорных станций (КС) и др.
Однако уровень влияние научно-технического прогресса (НТП) на трубопроводном транспорте газа в 3-5 раз слабее действия перечисленных выше отрицательно действующих факторов и недостаточен для преодоления тенденций ухудшения экономических показателей.
В этих условиях чрезвычайную важность приобретает оптимизация технологических параметров МГ на стадии проектирования. При резко возросших капиталовложениях в каждый отдельный объект МГ даже относительно небольшое снижение затрат в результате оптимизации его параметров приведет к существенной экономии капиталовложений на стадии сооружения МГ и эксплуатационных затратах в процессе его работы.
Ранее выполненные оптимизационные исследования частично утратили свою научную ценность ввиду изменившихся экономических условий - перехода от плановой к рыночной экономике.
В период становления рыночных отношений для выбора оптимальных параметров использовались новые экономические критерии, позволяющие учитывать во времени всю совокупность факторов, определяющих формирование и величину стоимостной оценки результатов и затрат при сооружении и эксплуатации МГ.
Указанные критерии оптимальности должны реально оценивать экономическую выгоду того или иного технологического варианта МГ с учетом
всего многообразия факторов, влияющих на формирование результатов от сооружения МГ, определяемых, например, как выручка от продажи товарног газа потребителю, и связанных с получением этих результатов затрат.
В подавляющем большинстве работ по обоснованию оптимальных
параметров МГ в качестве основного результата исследования приводятся
количественные оценки этих параметров для некоторых конкретных значений
исходных стоимостных показателей, т.е. решается оптимизационная задача в
детерминированной постановке. Однако, как показал опыт сооружения и
эксплуатации МГ, им объективно присуще свойство недетерминированности,
проявляющееся, как правило, в неполноте и недостоверности исходной, главным
образом стоимостной, информации. В связи с эти детерминированный подход к
оптимизации параметров МГ приходит в противоречие с действительностью,
когда параметры МГ, найденные с помощью детерминированной
оптимизационной модели, являются оптимальными лишь при заданных исходных данных.
Таким образом, разработка оптимизационной модели МГ в рыночных условиях с учетом неопределенности исходной информации, когда внешние условия могут изменяться по сравнению со средними значениями, принимаемыми при решении детерминированной задачи, является актуальной проблемой при создании МГ.
Цель работы - разработка методических положений по анализу эффективности магистрального трубопроводного транспорта газа в условиях неопределенности исходных технико-экономических показателей.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
разработать аналитический метод гидравлического расчета МГ с газотурбинными КС;
проанализировать существующие подходы к выбору критериев оптимальности параметров МГ в рыночных условиях;
разработать оптимизационную модель МГ, позволяющую рассчитывать эффективные значения его основных технологических параметров при вариациях исходной стоимостной информации;
выявить зоны неопределенности полученных оптимальных решений и разработать методику выбора эффективных параметров МГ;
разработать рекомендации по повышению экономической эффективности МГ на основе предлагаемой оптимальной технологии транспорта газа.
Научная новизна работы состоит в следующем:
разработан аналитический метод гидравлического расчета МГ с газотурбин
ными КС, позволяющий с достаточной для практики точностью, связать
производительность МГ с его основными технологическими параметрами и
ускорить расчетные процедуры при разработке проектных решений;
разработана оптимизационная детерминированная модель МГ для условий рыночной экономики, позволяющая рассчитать оптимальные технологические параметры МГ в зависимости от величины заданных стоимостных показателей;
разработан соответствующий инструментарий для выполнения прогнозных исследований, включающий в себя: методологию обоснования предельной товарной производительности МГ; методику определения предельной степени форсирования товарной производительности МГ при постоянной степени сжатия газа за счет увеличения количества КС; методику определения оптимальных параметров МГ в условиях неопределенности исходной стоимостной информации с использованием минимаксных критериев;
разработан алгоритм расчета оптимальных параметров МГ в условиях рыночной экономики с учетом неопределенности исходной стоимостной информации, реализация которого позволила получить конкретные рекомендации для МГ диаметром 1420 мм на рабочее давление 7,45 МПа.
Практическая ценность научных исследований и реализация работы в промышленности. Представляемые подходы и модели могут служить методологической основой при обосновании технологических параметров вновь сооружаемых или реконструируемых МГ в условиях рыночной экономики. Разработанные методы позволяют выбрать оптимальные параметры МГ и тем самым существенно повысить их экономическую эффективность по сравнению с существующими.
Выполненные исследования связаны с реализацией насущных задач по обеспечению высоконадежного трубопроводного транспорта. Исследования выполнялись в соответствии с комплексной научно-технической программой РАО ГАЗПРОМ - "Высоконадежный трубопроводный транспорт". Практическая ценность исследований . заключается в целесообразности использования разработанных алгоритмов при компьютерной реализации пакета программ: оптимизация эксплуатационных показателей магистральных газопроводов -программный продукт системы PLSystem / OPRating (Pipeline System I Optimize for Rating) - Москва: ИНЭИ PAH, 1999.
На основе представленных в диссертации модельных исследований были разработаны программные алгоритмы, которые в настоящее время используются в ИНЭИ РАН, НЛП "СТРОЙПРОЕКТСЕРВИС" и Управлении РАО ГАЗПРОМ при решении задач перспективного развития энергосистем.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Ш-ей Всесоюзной научно-технической конференции "Трубопроводный транспорт нефти и газа" (г. Ивано-Франковск, 1983) и научно-техническом семинаре "Опыт внедрения достижений научно-технического прогресса в практику проектирования объектов нефтяной и газовой промышленности" (г. Киев, 1988).
Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 8 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, приложения и списка использованной литературы из 84 наименований. Содержание работы изложено на 117 страницах и иллюстрировано 12 рисунками и 5 таблицами.
