Повышение надежности и эффективности эксплуатации компрессорных станций за счет совершенствования систем электроснабжения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.19, кандидат технических наук Назаров, Александр Николаевич

• Назаров, Александр Николаевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Назаров, Александр Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ, ИХ СОСТОЯНИЕ И НАДЕЖНОСТЬ.

1.1. Энер| с I ичсская устойчивое! ь объек I ов I ранспор I а I а$а.

1.2. Катеюрии элсктроприемпиков и обеспечение надежности электроснабжения.

1.3. Сииемы электроснабжения.

1.4. Свойс1ва, состояния и события, характ ери дующие надежность систем элекфоснабжения компрессорных с¡анций.

1.5. По1рсби1сли электрической эперпт и объемы электропотребления на КС.

1.6. Электростанции собс1 венных нужд (ЭСН).

1.7.0ценка эксплуа¡анионной надежности электроснабжении компрессорных станций.

1.8. Оценка энергетическою и экономического ущерба о I срывов подачи электрической энер! ии на компрессорные станции

ГЛАВА II. МЕТОДИКА СОПОСТАВЛЕНИЯ И ВЫБОРА СХЕМЫ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ.

2.1. Алыерна1ивные вариант схем электроснабжения компрессорных сшнций и общие соображения по выбору энергопривода элеотростанции собственных нужд, единичной мощноеI и и числа элеюроа! регатов.

2.2. Кршерии, определяющие выбор схемы электроснабжения при реконструкции и строительстве КС.

2.3. Алгоритм экономически обоснованно! о выбора схемы электроснабжении компрессорных станций

2.3.1. Порядок расчета в случае, если исходная схема реконструируемой КС-первая

2.3.2.Порядок расчета в случае, если исходная схема реконструируемой КС-вторая.

2.3.3.Порядок расчета и выбора схемы мектросиабжения строящихся КС МГ.

2.4. Учс! характеристик надежности при оценке технико-экономической эффективное I и схем электроснабжения КС.

ГЛАВА 111. АПРОБАЦИЯ СХЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОМПРЕССОРНЫХ

СТАНЦИЙ ООО «МОСТРАНСГАЗ».

3.1.Программа выбора ошимальной схемы электроснабжения.

Апробация программы по выбору ошимальной схемы электроснабжения на примере КС ООО «МОСТРАНСГАЗ».

3.3. Оценка объемов поставок электроэнергии от централизованных ис1 очников

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение надежности и эффективности эксплуатации компрессорных станций за счет совершенствования систем электроснабжения»

Электроснабжение предприятий газовой промышленности осуществляется от сети энергосистем или от собственных электростанций, оснащенных элекгроагрегатами с поршневым или газотурбинным приводом. Наиболее многочисленными и ответственными объектами энергоснабжения в газовой промышленности являются предприятия транспорта газа - компрессорные станции (КС) магистральных газопроводов (МГ).

Бесперебойное снабжение КС МГ электрической энергией во многом обеспечивает стабильность, надежность и эффективность работы всей отрасли.

Следует отметить, что компрессорные станции магистральных газопроводов относятся к первой категории электропотребителей, перерывы, в электроснабжении которых не допускаются [24,44,66].

Принятый в 80-е годы курс на подключение практически всех КС к централизованным источникам электроснабжения в настоящее время оказался недостаточно эффективным. Это связано с ростом тарифов на электроэнергию, старением линий электропередач (ЛЭП) и, соответственно, ростом числа отключений из-за аварий на линии, дороговизной нового сетевого строительства и сложными климатическими условиями в районах вновь осваиваемых месторождений [70, 87]. В этих условиях подразделения РАО «ЕЭС России» не несет ответственности за низкую степень электроснабжения и может обеспечить электроснабжение объектов отрасли, в том числе и компрессорных станций, только по третьей категории.

Кроме того, за несколько последних лет тарифы на электроэнергию существенно возросли, особенна та часть тарифов, которая оплачивает заявленную мощность. Стоимость электроэнергии (относительно стоимости газа в соответствующем эквиваленте) возросла в несколько раз.

Просматривается четкая тенденция повышения тарифов и в будущем, невзирая на федеральное и региональное регулирование цен на элекгроэнергию. Это связано со значительным старением производственных фондов электроэнергетических предприятий, необходимостью их замены и реконструкции. Дорожают также такие энергоносители, как каменный уголь и мазут, которые в топливном балансе электростанций общего пользования занимают большой удельный вес.

Электроэнергетические предприятия в тарифы включают прибыль, местные и федеральные налоги и сборы, все это соответствующим образом влияет на удорожание используемой электроэнергии. Рассмотренная ситуация будет по-видимому сохраняться еще значительное время. Высокие тарифы на покупную электроэнергию влияют на повышение уровня текущих издержек в добыче и транспорте газа, снижают доходность производственных предприятий ОАО «Газпром». Указанные обстоятельства обусловливают необходимость активного поиска способов снижения затрат на использование энергоресурсов в ОАО «Газпром».

Сложность с изысканием инвестиций в энергетическую отрасль страны и вопросы их недостаточно быстрой окупаемости, экологические, транспортные и другие проблемы, препятствующие строительству электростанций большой мощности, вынуждают обратиться к «малой» энергетике [5,13,57,75].

Следует отметить, что за рубежом для обеспечения электрической энергией КС МГ широко используются автономные электрические станции. В мировой практике получили широкое распространение высокоавтоматизированные установки для комбинированного производства электроэнергии и тепла малой и средней мощности с агрегатами единичной электрической мощности до 25 МВт. В качестве энергопривода генераторов электрической энергии применяются поршневые, газотурбинные или паротурбинные двигатели [40,58,75,73,76].

Перечисленные выше обстоятельства обусловили рост интереса к проблеме строительства собственных источников электроэнергии у предприятий газовой промышленности [18,80,76,87].

Следует отметить, что строительство энергетических объектов является весьма дорогостоящим мероприятием. Стоимость 1 кВт мощности электростанции собственных нужд, с учетом всех расходов на оборудование, транспорт, строительство и т.п. («под ключ»), достигает величины порядка 1000 долларов США [69,85,87].

Электростанция собственных нужд является штучным объектом из-за различий в суммарной мощности потребителей, напряжения, потребности в тепле и т.п. В настоящее время для их оснащения имеется широчайший выбор как отечественного, так и зарубежного оборудования. Производством электроагрегатов занимаются большое число фирм, каждая из которых выпускает десятки типоразмеров оборудования с разным знергоприводом, различной единичной мощности, с различными характеристиками электрического тока, использующих как жидкое, так и газообразное топливо [5, 87].

Повышенному интересу к проблеме строительства автономных электростанций у газотранспортных предприятий также способствует ряд факторов, характерных для газовой промышленности [68, 86]:

• обширность территории, на которой расположены компрессорные станции магистральных газопроводов, требует строительства ЛЭП большой протяженности, что является, например, для проектов Западной Сибири и Крайнего Севера, как правило, экономически невыгодным (строительство, обслуживание и потери при передаче энергии на значительные расстояния);

• повышенные требования к надежности и безопасности электроснабжения промышленных объектов добычи, транспорта и переработки газа, что предопределило отнесение основного технологического оборудования, в т.ч. компрессорных станций, к электроприемникам первой или высшей категории; • значительный объем предстоящих в ближайшие годы работ по реконструкции КС МГ и других объектов газовой отрасли.

Последний из указанных факторов приобретает в последние годы особую значимость. В газовой промышленности России идет период реконструкции КС обусловленный изменением динамики объемов транспортируемого газа, износом основного оборудования и появлением нового поколения более совершенного оборудования. В этот период достаточно остро встает вопрос об экономически обоснованном выборе схемы электроснабжения реконструируемых КС, в связи с чем вопрос создания электростанций собственных нужд (ЭСН) может иметь весомые аргументы. Все это и определяет актуальность темы, связанной с повышением надежности электроснабжения компрессорных станций.

Остроту вопроса дополнительно определяет снижение надежности централизованного энергоснабжения, особенно в районах Западной Сибири и Крайнего Севера и резкий рост цен на централизованные поставки электрической энергии [19,24,73].

Для выбора оптимальной схемы энергоснабжения необходимо разработать методику определения типа энергопривода ЭСН, единичной мощности и числа электроагрегатов, установленных на ЭСН, а также систему критериев, определяющих экономически обоснованный переход от одной схемы энергоснабжения КС к другой. В случае централизованного электроснабжения КС МГ должны до определенного момента использовать этот источник, а в случае дальнейшего снижения их надежности или достижения предельно допустимой цены на централизованную поставку электрической энергии, должны давать возможность при минимальных затратах полностью отказаться от использования централизованных источников.

Данная методика должна включать в себя возможность ее использования для выбора рациональной схемы электроснабжения при строительстве новых и реконструкции действующих компрессорных станций магистральных газопроводов.

Анализу состояния электроснабжения компрессорных станций магистральных газопроводов и разработке методики по выбору оптимальной схемы электроснабжения посвящена настоящая работа.

Заключение диссертации по теме «Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ», Назаров, Александр Николаевич

ВЫВОДЫ

1. Проведенный анализ электроснабжения компрессорных станций магистральных газопроводов показал целесообразность перехода ряда компрессорных станций к децентрализованному энергоснабжению, в связи с тем что РАО «ЕЭС России» может обеспечить надежность электроснабжения только по третей категории.

2. Рассмотрены альтернативные варианты схем электроснабжения компрессорных станций магистральных газопроводов и сформулированы критерии выбора схем электроснабжения при реконструкции и строительстве компрессорных станций.

3. Разработана методика сопоставления и выбора схем электроснабжения компрессорных станций магистральных газопроводов, позволяющая:

- провести выбор оптимальной схемы электроснабжения для строящейся или реконструируемой компрессорной станции;

- экономически обосновать необходимость реконструкции систем электроснабжения компрессорной станции;

- определить пороговые цены на электроэнергию, при которых есть необходимость перехода на ту или иную схему электроснабжения;

- выбрать тип энергопривода, единичную мощность и число электроагрегатов, в случае если для электроснабжения компрессорных станций экономически целесообразно использовать электростанции собственных нужд.

4. Сформулирован алгоритм экономического обоснования выбора схемы электроснабжения компрессорных станций магистральных газопроводов. Оценка экономической эффективности реализации той или иной схемы электроснабжения компрессорных станций магистральных газопроводов ведется по чистому дисконтированному доходу за расчетный период.

5. Для практической реализации методики разработана программа на ЭВМ, апробированная при технико-экономическом сопоставлении схем электроснабжения компрессорных станций «Давыдовская», «Первомайская», «Донская», «Долгое», «Курск» предприятия ООО «Мострансгаз».

6. Разработана методика оценки объемов поставок электроэнергии от централизованных источников и предложен критерий, позволяющий оптимально оценивать объемы поставок электроэнергии от поставщиков.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Назаров, Александр Николаевич, 2007 год

1. Андреева H.H., Ситенков В.Т. Перспективы применения промысловых электростанций (ПЭС) при обустройстве месторождений. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2001.-68 с.

2. Белоусенко И.В., Горюпов O.A. Моделирование надежности систем электроснабжения с применением автономных источников и эффективность их применения // Промышленная энергетика. 1999. №6 с. 1216.

3. Белоусенко И.В., Ершов М.С., Горюпов O.A. Резервирование источников питания газовых комплексов // Газовая промышленность, 1999, №2, с. 34-35.

4. Белоусенко И.В., Шварц Г.Р., Шпилевой В.А. Энергетика и электрификация газовых промыслов и месторождений. Тюмень, 2000. - 273 с.

5. Беляев A.B. Разработка рекомендаций по повышению надежности внутреннего электроснабжения газотурбинных компрессорных станций магистральных газопроводов: Автореф. канд. техн. наук ДСП.-М.: 1988.

6. Берхман Е.И. Экономика систем газоснабжения. Л.: Недра, 1976. -272с.

7. Биллинтон Р., Аллан Р. Оценка надежности электроэнергетических систем: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1988. -288с.

8. Бойко A.M., Будзуляк Б.В., Поршаков Б.П. Состояние и перспективы развития газотранспортной системы страны// Известия вузов. Нефть и газ.- 1997.-№ 1.-е. 64-74.

9. Ю.Бойко A.M., Леонтьев Е.В. Концепция энергосбережения в транспорте газа. / Материалы семинара 2-й Международной специализированной выставки «Энергосбережение 2000» (Москва, март 2000 г.). - М.: ООО «ИРЦ Газпром». - с. 28 - 39.

10. П.Бугерра М. Разработка рекомендаций по повышению надежности и эффективности электроснабжения компрессорных станций магистральных газопроводов АНДР. Дис. канд. тех. наук.- М., 1987. 142 с.

11. Ванюшин Ю.Н., Юращик И.Л. Использование тепла отходящих газов газотурбинных установок для выработки электроэнер-гии./Тематический научно-технический обзор М.: ВНИИЭгазпром, 1970.-35 с.

12. Н.Вольский Э.Л., Гарляускас А.И., Герчиков C.B. Надежность и оптимальное резервирование газовых промыслов и магистральных газопроводов. -М.: Недра, 1980. -278с.

13. Временные методические указания по определению коммерческой эффективности новой техники в ОАО «Газпром». М.: ИРЦ «Газпром»,2001.-39 с.

14. Газотурбинные энергетические и парогазовые установки. Газоперекачивающие агрегаты: Материалы НТЦ им. A.M. Люльки. Рыбинск:2002.-12 с.

15. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965. - 524 с.

16. Горюпов O.A. Оценка надежности и эффективности резервирования источников питания систем электроснабжения газоперерабатывающих комплексов. Дис. канд. тех. наук,- М., 1999. 131 с.

17. Гуревич Ю.Е., Либова Л.Е., Онин A.A. Расчет устойчивости и противо-аварийной автоматики в энергосистемах. М.: Энергоатомиздат, 1990

18. Гуревич Ю.Е., Файбисович Д.Л., Хвощинская З.Г. Особенности электроснабжения промышленных предприятий с непрерывными технологическими процессами//Электричество, 1990, №1.

19. Егоров A.B. Разработка методов и средств оптимизации энерюисточ-ников объектов обустройства месторождений нефти и газа континентального шельфа. Дис. канд. тех. наук.- М., 1993. 198 с.

20. Ершов М.С. Анализ надежности электроснабжения и разработка методики расчета и рекомендаций по повышению надежности и эффективности электроснабжения компрессорных станций магистральных газопроводов с газотурбинным приводом. Автореферат.- М., 1984. 24 с.

21. Ершов М.С. Эффективность резервирования в схемах электроснабжения КС МГ // Электротехнические и электрофизические установки, устройства и процессы в газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности . М.: изд. МИНХ и ГП, 1983. - С. 90-99.

22. Калинин А.Ф. Оценка состояния внутренней поверхности газопроводов. / Известия высших учебных заведений «Нефть и газ». Тюмень, 2004, № 1. — с. 82-87.

23. Калинин А.Ф. Эффективность и регулирование режимов работы систем трубопроводного транспорта природного газа. М.: МПА-Пресс, 2004.-168 с.

24. Калинин А.Ф., Лопатин A.C., Назаров А.Н. Выбор схемы электроснабжения реконструируемых компрессорных станций магистральных газопроводов// научно-технический сборник ОАО

25. Газпром» "Отраслевая энергетика и проблемы энергосбережения ".М.: ООО «ИРЦ Газпром», №1, 2003. -С. 7-13.

26. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем. /Пер. с англ. Коваленко Б.Г. Под ред. д.т.н., проф. Ушакова И.А./-М.: Мир, 1980, -604с.

27. Китушин В.Г. и др. Анализ метода определения ущерба при нарушениях электроснабжения потребителей. В кн.: Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. 1980, вып. 18, с.9-19.

28. Китушин В.Г. Надежность энергетических систем. М.: Высшая школа, 1984,-256с.

29. Кожевников H.H., Чинакаева Н.С., Чернова Е.В. Практические рекомендации по использованию методов оценки экономической эффективности инвестиций в энергосбережение. М.: МЭИ, 2000. - 129 с.

30. Козаченко А.Н. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов М: Изд-во «Нефть и газ», 1999.- 463 с.

31. Козаченко А.Н., Никишин В.И. Основы ресурсосберегающих технологий трубопроводного транспорта природных газов.- М.: ГАНГ им. И.М. Губкина, 1996.- 75 с.

32. Козаченко А.Н., Никишин В.И., Поршаков Б.П. Энергетика трубопроводного транспорта газов: Учебное пособие- М.: ГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2001. 400 с.

33. Меньшов Б.Г., Беляев A.B., Ящерицын В.Н. Электроснабжение газотурбинных компрессорных станций магистральных газопроводов. -М.: Недра, 1985.- 164с.

34. Меньшов Б.Г., Ершов М.С. Математические модели надежности систем электроснабжения КС МГ // Методы оптимизации надежности систем трубопроводного транспорта нефти и газа / МИНГ. 1988. -Вып.35.-С. 132-137

35. Меньшов Б.Г., Ершов М.С. Надежность электроснабжения газотурбинных компрессорных станций. М.: Недра, 1995. - 283 с.

36. Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Жуков Ю.С., Шкута А.Ф. Надежность электрооборудования в северных условиях // Газовая промышленность, 1980.-№10.-С. 25.

37. Меньшов Б.Г., Суд И.И. Электрификация предприятий нефтяной и газовой промышленности. Учебник для вузов. М.: Недра, 1984, 416с.

38. Методика определения ущерба от нарушения режима в электроснабжении КС магистральных газопроводов / ВНИИЭгазпром, Союзгазпро-ект.- 1984. -20с.

39. Мехерван Б. Сокращение эксплуатационных затрат энергетической установки // Газотурбинные технологии. 199. - №2. - С. 18-22.

40. Михайлов В.В., Жуков Ю.С., Суд И.И. Энергетика нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1982, -352с.

41. Многотопливные электростанции. Технология электростанций: Материалы корпорации Wartsila, 2002. -20 с.

42. Надежности систем энергетики. Терминология. М.: Наука, 1990.

43. Назаров А.Н. Энергетическая устойчивость объектов транспорта газа// Научно-технический сборник "Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт",- М.:РГУ нефти и газа им.И.М.Губкина, №2, 2005. С. 63-67.

44. Назаров А.Н. Критерии, определяющие выбор схемы электроснабжения при реконструкции компрессорных станций М.: Нефть, газ и бизнес, №12, 2006.-С 79-81.

45. Никишин В. И. Энергосберегающие технологии в трубопроводном транспорте природных газов. М: Изд-во «Нефть и газ», 1998.- 350 с.

46. Никишин В.И. Методология модернизации и реконструкции компрессорных станций с учетом требований энергосбережения и охраны окружающей среды. М.: ИРЦ Газпром, 1994.- 99 с.

47. Перечень приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» на 2002-2006 гг.- М.: ИРЦ Газпром, 2002. 14 с.

48. Поршаков Б.П. Газотурбинные установки для транспорта газа и бурения скважин.- М.: Недра, 1982. 184 с.

49. Поршаков Б.П. Газотурбинные установки: Учебн. для вузов.- М.: Недра, 1992.-216 с.

50. РД 51-00158623-08-95. Категорийность электроприемников промышленных объектов газовой промышленности. М.: ВНИИГАЗ, 1995.

51. РД 51-0158623-06-95. Применение аварийных источников электроэнергии на КС МГ, УКПГ и других объектах газовой промышленности. -М.: ВНИИГАЗ, 1995.

52. РД 51-0158623-07-95. Применение электростанций собственных нужд нового поколения с поршневым и газотурбинным приводом. М.: ВНИИГАЗ, 1997.

53. РД 51-31323949-31-98. Выбор количества электроагрегатов электростанций РАО «Газпром». М.: ВНИИГАЗ, 1998.

54. РД 51-31323949-32-98. Методика подготовки и проведения конкурсовпо осуществлению энергетических проектов. М.: ВНИИГАЗ, 1998.

55. Розанов М.Н. Надежность электроэнергетических систем. М.: Энергия, 1974,-176с.

56. Руководство по эксплуатации электростанций собственных нужд // Трегубов И.А., Фомин В.П., Овчаров В.П./ М.: ВНИИгаз, 1989.

57. Руководство по эксплуатации электростанций собственных нужд. М.: ВНИИГАЗ, 1989-175 с.

58. Рябинин И.А., Черкесов Г.Н. Логико-вероятносные методы расчета надежности системы. М.: Радио и связь, 1981. -264с.

59. Суденко Ю.А. Анализ энергетической устойчивости объектов транспорта и добычи газа ОАО «Газпром» (материалы научно-технического совета ОАО «Газпром»), Н.Новгород.: ООО «ИРЦ Газпром», 2000.-С. 131-135.

60. Сыромятников И.А. Методика определения ущерба от перерывов электроснабжении / надежность электроснабжения. М.: Энергия, 1976, -С. 21-35

61. Трегубов И.А., Шкурпа А.Ф. Автономные системы электроснабжения компрессорных станций магистральных газопроводов // М., Транспорт и хранение газа. вып.7. -1980. -40с.

62. Файбисович Д.Л., Шухрал В.В. Внешнее электроснабжение магистральных газопроводов Уренгой Ужгород // Электрические станции. -1983.-№2.-С. 41-42.

63. Фишман B.C. Повышение бесперебойности электроснабжения производств с непрерывным технологическим процессом // Промышленная энергетика, 1990, №8.

64. Фокин Ю.А., Туфанов В.А. Оценка надежности систем электроснабжения, М.: Энергоиздат, 1981, -221с.

65. Фурман И.Я. Экономика магистрального транспорта газа. М.: Недра, 1978.-272с.

66. Чистая Энергия. Газовые когенерационные электростанции. Технология электростанций: Материалы корпорации Wartsila, 2002. -20 с.

67. Щеглов А.Г., Александровская Н.Д. Широкое внедрение технологий малой энергетики способ сохранения энергетической безопасности страны. - М.: Энергетическая политика, 1999, № 6, -С. 48-53.

68. Электроагрегаты с поршневым и газотурбинным приводом, работающие на природном газе, для электростанций малой энергетики. Сборник отраслевых нормативных документов. М.: ВНИИГАЗ, 2000 -257с.

69. Энергия в Финляндии 2002. Хельсинки: изд. ETY-Lehdet Оу, 2002. -64 с.