Введение к работе
Актуальность проблемы
В современной мировой экономике большую роль играет природный газ. Газовая промышленность - ведущая отрасль топливно-энергетического комплекса - выполняет важнейшие стабилизирующие и интегрирующие функции в экономике России и поддерживает энергетическую безопасность страны.
При особом значении газа для функционирования многих отраслей народного хозяйства его дефицит имел бы тяжелейшие последствия для всего общества. Безусловно, дальнейшее развитие газовой отрасли будет требовать увеличения финансовых расходов по многим причинам (более надежные и экологически чистые технологии добычи, переработки и транспорта газа, рост затрат на природные ресурсы и т.д.)
В этой ситуации, естественно, возникает фундаментальная проблема, характерная для всех стран мира: либо добывать требуемое количество газа, либо сокращать потребность в ней, либо решать одновременно обе задачи. Стратегическое направление в решении этой проблемы состоит в резком повышении эффективности добычи, транспорта и потребления газа. Только это направление способно избавить общество от гигантских экономических потерь и вредного влияния на окружающую среду. Потенциал этого направления огромен.
До настоящего времени вопросам влияния сезонных колебаний потребления и добычи газа на технологический режим работы и экономику газодобывающих и транспортных предприятий не уделялось достаточного внимания, прежде всего из-за отсутствия научных и методических разработок.
Как показали наши исследования в этой области, результаты решения задач оптимизации потоков неравномерности могут быть использованы при выборе стратегии развития газовой промышленности. Принимая во внимание, что дальнейшее развитие газовой промышленности России, связано с разработкой новых месторождений с высокими затратами на добычу и транспорт газа, особую актуальность приобретают научные и методические разработки связанные с решением этих проблем.
Анализ влияния возросшей неравномерности газопотребления и сезонных колебаний добычи газа на экономику и стратегию развития газовой промышленности ставит перед отраслью необходимость решения задач расчета потоков с оптимальным включением в систему регулирования сезонной неравномерности различных объектов ЕСГ:ПХГ, газопроводов, месторождений газа, буферных потребителей, экспорт (импорт) неравномерности и т.д.
К приоритетам научно-исследовательских работ перспективного развития газовой промышленности в области транспорта газа относятся: .
осуществление оптимальной научно-технической политики по реконструкции и развитию Единой системы газоснабжения (ЕСГ) на основе реализации системных решений по функционированию и развитию газовой промышленности;
улучшение энергетической и экономической эффективности, повышение надежности и маневренности (ЕСГ);
модернизации ЕСГ;
высоконадежное газоснабжение, сбалансированное со спросом на газ и финансовыми возможностями потребителей.
На основе анализа динамики возможной добычи газа и его рационального потребления дальнейшее развитие как в методическом, так и в прикладном плане должно получить такое важное направление прогноза развития отрасли, как оптимизация схем потоков газа, позволяющая обеспечить наиболее эффективную структуру ЕСГ с целью снижения затрат в магистральный транспорт газа, как самую капиталоемкую отрасль газовой промышленности. Эта задача приобретает особую важность в условиях перемещения центров добычи газа, а также расширения существующих и строительства новых подземных хранилищ газа.
Данная диссертационная работа посвящена разработке новых методов и алгоритмов решения задач повышения эффективности транспорта и хранения газа. Результаты решения этих задач могут стать основой выбора стратегии развития газовой промышленности России.
Цель работы
Целью диссертационной работы является разработка методологических основ оптимизации реконструкции сложных систем транспорта газа с учетом режимов газоснабжения на базе обобщения своих теоретических, аналитических и методических разработок.
Основные задачи исследований
1. Разработка дифференциальной вероятностной модели процесса старения
газопроводов.
-
Разработка модели оптимизации объемов реконструкции сложных систем магистрального транспорта газа.
-
Разработка математической модели расчета потоков неравномерности газа.
4. Разработка модели оптимизаци потоков неравномерности.
5. Разработка модели прогнозирования сезонной стоимости газа в
различных узлах больших газотранспортных систем.
6. Разработка методики выбора количества и мест расстановки запорной
арматуры магистральных и распределительных газопроводов.
Методы решения поставленных задач
Решение поставленных задач основывается на использовании фундаментальных положений газовой динамики, экономико-математического моделирования и математической статистики, теории вероятности, методов вычислительной математики, ЭВМ.
Научная новизна представленной работы состоит в следующем:
В предложенных математических моделях расчета потоков газа газотранспортная система рассматривается как объединение двух систем -собственно транспортной системы и системы регулирования сезонной неравномерности газопотребления. Это позволило решать ряд актуальных задач, которые не могли быть решены в применяемых на сегодня в практике методах.
Предложен экономико-математический метод прогнозирования сезонной стоимости газа в различных узлах больших закольцованных газотранспортных систем.
Разработана модель оптимизации системы газоснабжения, позволяющая создание экономической модели подземного хранения газа (ПХГ).
Осуществлена возможность учета срока службы трубы в различных регионах с различными климатическими условиями.
В Отраслевые нормы технологического проектирования внедрена разработанная автором методика выбора оптимального количества и расстановки запорной арматуры магистральных и распределительных газопроводов.
Личный вклад.
Во всех рассматриваемых исследованиях автору принадлежит постановка задач, разработка алгоритмов, анализ результатов, технологические выводы и рекомендации.
Решение задач и проведение расчетов.
Разработка модели оптимизации объемов реконструкции сложных систем магистрального транспорта газа с учётом сезонной неравномерности газопотребления.
Разработка методики прогнозирования стоимости неравномерного потока газа в узлах больших систем, на основе оптимизации режима работы объектов регулирования.
Разработка методики выбора оптимального количества и места расстановки запорной арматуры линейной части магистральных и распределительных газопроводов.
Достоверность результатов и выводов основана на следующем:
Результаты расчета потоков газа с учетом реконструкции использованы в разработке вариантов Генеральных схем развития и размещения газовой промышленности СССР на 1991-1995 и до 2005 года.
Методика выбора оптимального количества и расстановки линейных
кранов и перемычек магистральных и распределительных газопроводов внедрена
в Отраслевые нормы технологического проектирования и используется
проектными институтами ОАО Газпром.
Во всех примерах расчетов проводилась адаптация математических моделей к натурным условиям.
Основные защищаемые положения
Разработка методологических основ оптимизации реконструкции сложных систем транспорта газа с учетом режимов газоснабжения, а именно:
модели идентификации параметров старения труб;
модели оптимизации объемов реконструкции сложных систем МГ;
модели расчета сезонных надбавок к ценам на газ в различных узлах газотранспортных систем;
новая версия комплекса расчета потоков газа, включающая развитые системы иммитации ПХГ;
модели расчета выбора оптимального количества и места расстановки запорной арматуры линейной части магистральных и распределительных газопроводов;
применение предложенных моделей и алгоритмов.
Теоретическая и практическая значимость и внедрение результатов
работы
Теоретическая ценность работы состоит в дальнейшем развитии теории повышения эффективности транспорта и хранения газа, прогнозирования стоимости неравномерного потока газа в различных узлах газотранспортных систем на основе оптимизации режимов работы объектов регулирования (месторождений, ПХГ, газопроводов, буферных регуляторов).
Практическая ценность работы состоит в прогнозировании стратегии развития отрасли, повышении качества планирования и проектирования газотранспортных систем, а именно появляется возможность создания экономической модели ПХГ, иммитации создания новых или расширения существующих ПХГ, определения при каких затратах и при каких мощностях это выгодно, определения предельных цен при создании вторичных топливных хозяйств для буферных потребителей, определения оптимальных резервов в добыче газа для целей регулирования сезонной неравномерности, оценивания экономической эффективности покупки или продажи сезонной неравномерности, оценивания изменений транзитных ставок при изменении сезонного режима подачи газа, определения оптимальных объемов труб для реконструкции газотранспортных систем, определения оптимального количества и места расстановки запорной арматуры магистральных и распределительных газопроводов.
Различные научные разработки и результаты использовались:
При разработке "Генеральных схем развития и размещения газовой промышленности СССР на 1985-1990, 1991-1995 и до 2005гг."
При утверждении Методики выбора оптимального количества и расстановки линейных кранов и перемычек магистральных и распределительных газопроводов.
Апробация работы
Различные результаты диссертации докладывались:
На Международных и Всесоюзных конференциях по транспорту триродного газа, научно-методических семинарах ВНИИЭГазпрома, Гипроспецгаза, Южниигипрогаза, МИНХ и ГП, ВНИИГаза.
На 2-ой Всесоюзной конференции в г.Уфе., 1982г.
На семинаре СО АН СССР в г.Грозном., 1979г. На семинарах Трансгаза Чехословакии и E.S.P.
На международных конференциях "Транспорт газа. Тарифные соглашения" Г.Прага 1996г. И "Транспорт природного газа в условиях либерализации Европейского газового рынка". Г.Братислава 1998г.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 55 работ, в том числе в 2-х научно-технических обзорах.
Структура и объем диссертации