Программы и модели по принятию решений в задачах управления реконструкцией и развитием систем магистральных трубопроводов

Общая характеристика работы.

Актуальность работы. Единая система нефтеснабжения (ЕСН) и газоснабжения (ЕСГ) осуществляют добычу, переработку, транспорт, хранение и распределение нефти и газа. Системы магистральных трубопроводов (СМТ) ЕСН и ЕСГ являются уникальными системами в мире по объемам и расстояниям перекачки продукта. Строительство СМТ практически завершено и на первый план сейчас выходят задачи реконструкции и развития существующих систем.

Реконструкция и развитие ЕСН и ЕСГ — непрерывный процесс поддержания технического состояния мощностей системы с целью удовлетворения изменяющихся требований эксплуатации, повышения эффективности системы и обеспечения планируемых потоков продуктов.

В задачах управления реконструкцией и развитием принципиально важно учитывать множество таких разнородных факторов, как экономические и социальные эффекты, ограниченность инвестиций, техническое состояние фондов, их старение, надежность функционирования системы. Методология принятия решений включает методы системного анализа и синтеза основных плановых и проектных технико-экономических параметров.

Одна из целей реконструкции — повышение уровня надежности систем газои нефтеснабжения — требует проведения трудоемких расчетов и системных исследований, связанных с имитацией их функционирования в изменяющихся случайным образом условиях. Надежность снабжения достигается созданием резервов производственных мощностей объектов, запасов продукта (газа, сырой нефти) и свободной емкости хранилищ, эффективность формирования которых может быть оценена лишь моделированием штатных и нештатных режимов работы системы при изменениях уровней добычи или потребления, а также при авариях на технологических объектах.

Другой аспект системных исследований — экономические эффекты реконструкции и развития в долгосрочном плане — можно оценить лишь, учитывая особенности механизмов формирования затрат, цен на нефть и газ и тарифов на их перекачку. Эти механизмы еще нестабильны, что вынуждает исследовать возможные сценарии их эволюции с учетом достоинств и недостатков различных моделей ценообразования и тарификации.

Цель работы — создание проблемно-ориентированного комплекса программ для исследования и выработки основных решений при управлении реконструкцией и развитием систем магистральных нефтеи газопроводов. Главным содержанием работы является создание инструментария системных исследований и программных средств поддержки процесса принятия решений, включая имитацию функционирования системы с учетом факторов надежности и анализ экономических аспектов эволюции систем (в частности, формирования цен и тарифов).

Методы исследования. В работе использованы методы теории вероятностей, оптимального программирования, теории случайных процессов, теории графов, исследования операций, а также методы теории надежности систем энергетики, предложенные в трудах Б. В. Гнеденко, Ю. Н. Руденко, И. А. Ушакова, М. Г. Сухарева, Е. Р. Ставровского и др. авторов. Научная новизна.

1. Разработан комплекс программ многокритериального логического экспертного анализа технологических и экономических решений в задачах планирования реконструкции и развития систем магистральных газои нефтепроводов. Программы позволяют соизмерять и учитывать при разработке вариантов решений как результаты традиционных экономических и технологических расчетов (например, оценки требуемых инвестиций, будущих затрат и эффектов), так и многообразные факторы и критерии качественного характера (экологическую безопасность, социальные эффекты и т. п.).

2. Предложены типовые схемы экспертного анализа и многокритериального выбора решений пли планировании реконструкции систем магистральных газопроводов.

3. Разработана новая модель для системных исследований надежности функционирования систем нефтеи газоснабжения с учетом надежности работы объектов (промыслов, трубопроводов), случайных изменений спроса, возможностей использования запасов продукта в хранилищах и их свободной емкости при централизованном управлении режимами.

4. Разработан новый инструментарий для исследования моделей формирования цен на газ и тарифов на транспортировку нефти и газа по системам магистральных трубопроводов, а также взаимосвязей между коммерческими потоками продукта в системе и показателями рентабельности предприятий при различных моделях цен и тарифов.

Практическая ценность.

1. Программное обеспечение планирования реконструкции и развития систем магистральных газопроводов использовано при разработке и обоснованию предложений по реконструкции системы газопроводов Лентрансгаза (Северо-западного региона).

2. Программа БНАЗТ многокритериального логического анализа решений нашла применение при решении следующих практических задач:

• анализа способов резервирования и обеспечения безопасности проектируемых газопроводов Торжок-Белосток, газопровода для поставок газа на экспорт в Южную Корею и газопровода Россия-Турция;

• сопоставления различных стратегий развития добычи газа в Надым-Пуртазовском регионе с учетом возможных сценариев эволюции экономической конъюнктуры;

• многокритериального сопоставления преимуществ и недостатков различных маршрутов транспорта нефти Азербайджана, Казахстана и России на экспорт в страны Западной Европы;

• исследования перспектив внедрения системы «Банк Качества Нефти» для взаиморасчетов между производителями нефти высокого и низкого качества.

3. Создано программное обеспечение для исследования и синтеза системной надежности ЕСГ, которое использовано при решении практических задач:

• исследования влияния различных вариантов решений по реконструкции системы газопроводов Лентрансгаза и смежных подсистем ЕСГ на надежность газоснабжения потребителей;

• обоснования запасов резервного топлива на вновь сооружаемых электростанциях и ТЭЦ малой и средней мощности в зависимости от района их расположения и надежности поставок газа из ЕСГ в эти районы.

4. Программное обеспечение исследования потоков газа на перспективу и моделей формирования цен и тарифов используется Институтом энергетических исследований РАН для выработки сценариев долгосрочного развития газового комплекса страны.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на:

• научно-технической «Конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России», Москва, ГАНГ, 1997;

• П-й научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», Москва, ГАНГ, 1997;

• 68 заседании Всероссийского семинара «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики», Санкт-Петербург, 1997.

• 69 заседании Всероссийского семинара с международным участием «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики», Иркутск, 1998.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, трех глав и выводов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Разработан комплексный подход к решению проблем планирования реконструкции и развития больших трубопроводных систем нефтеи газоснабжения, позволяющий учесть многофакторную природу таких задач и необходимость поиска компромисса целей и интересов участников процесса при разнообразных критериях и ограничениях, выражаемых не только количественными показателями, но и качественными характеристиками.

2. Разработаны две версии программы БНАБТ для интерактивного логического многокритериального оценивания и отбора альтернатив, а также типовые схемы экспертного логического анализа решений при проработке предложений предприятий по реконструкции объектов и формировании службами ОАО «Газпром» планов реконструкции систем транспорта газа.

3. Программа БНАЗТ использована при разработке и обосновании конкретных проектов реконструкции системы газопроводов Северо-Западного региона. Схемы логического анализа получили апробацию ведущими специалистами Лентрансгаза. Программа передана ИНЭИ РАН, ВНИИГазу, АО Гипротрубопровод и управлению кадрами ОАО «Газпром» .

4. Предложена усовершенствованная стохастическая модель для расчета оперативных (для произвольного момента времени) и интегральных показателей функционирования больших систем трубопроводов с учетом надежности объектов. Разработан программный комплекс ЛЕПЧЕТ, служащий универсальным инструментом имитации и исследования режимов работы систем в реальных условиях.

5. Проведены расчеты аварийных режимов и показателей надежности снабжения газом потребителей, подключенных к системе газопроводов Северо-Западного региона с учетом ее взаимодействия с другими подсистемами ЕСГ для обоснования решений по реконструкции объектов. В расчетах учтены возможности регулирования режимов за счет комплексного маневрирования потоками газа с использованием отборов газа из хранилищ и резервов мощности сети газопроводов.

6. Разработан многоцелевой программный комплекс ЕССЖЕТ для исследования схем потоков продукта в системах нефтеи газоснабжения, а также моделей формирования цен и тарифов в ЕСГ и ЕСН (в частности, путем формирования рациональных денежных потоков). Программный комплекс ЕССЖЕТ внедрен в практику исследований перспективного развития ЕСГ в ИНЭИ РАН, ГАНГ им. И. М. Губкина и передан в АК «Транснефть» и АО Гипротрубопровод для проведения технико-экономических исследований планов развития ЕСН и разработки механизмов оплаты услуг по транспортировке и поставкам нефти.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

АО МН — акционерное общество магистральных нефтепроводовБТС — большая трубопроводная системаЕСГединая система газоснабженияЕСН — единая система нефтеснабжения;

ИС — индекс согласованности матрицы суждений составленной по правилам метода анализа иерархий;

КС — компрессорная станция;

МАИ — метод анализа иерархий;

ПХГ — подземное хранилище газа;

СМТ — система магистральных трубопроводов;

ТИС — территориально-произвоственная система;

Трансгаз — предприятие транспорта газа;

ТТР — товаро-транспортная работа;

ФЭК — федеральная энергетическая комиссия при правительстве РФ;

ЦПДУ — центральное производственно-диспетчерское управление ОАО.

Газпром" .