Программы и модели по принятию решений в задачах управления реконструкцией и развитием систем магистральных трубопроводов тема диссертации и автореферата по ВАК 05.13.16, кандидат технических наук Шабанов, Игорь Александрович

Диссертация и автореферат на тему «Программы и модели по принятию решений в задачах управления реконструкцией и развитием систем магистральных трубопроводов». disserCat — научная электронная библиотека.
Автореферат
Диссертация
Артикул: 59234
Год: 
1999
Автор научной работы: 
Шабанов, Игорь Александрович
Ученая cтепень: 
кандидат технических наук
Место защиты диссертации: 
Москва
Код cпециальности ВАК: 
05.13.16
Специальность: 
Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях ( по отраслям наук )
Количество cтраниц: 
132

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шабанов, Игорь Александрович

Введение.

Глава 1. Новые методические принципы и средства сопровождения исследований при выборе планов реконструкции больших трубопроводных систем нефте-, газоснабжения.

1.1. Метод анализа иерархий - новый методический подход к решению многокритериальных задач многокритериального выбора.

1.2. Выбор варианта реконструкции подсистемы на уровне трансгаза.

1.3 Выбор варианта реконструкции подсистемы на уровне "Газпрома".

1.4 Программа БНАЗТ.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Вычислительное средство исследования надежности функционирования трубопроводных систем нефте- и газоснабжения.

2.1. Задачи и методы исследования надежности функционирования систем магистральных газопроводов.

2.2 Имитация функционирования сети трубопроводов с учетом динамики аварийного регулирования (программа КЕЬКЕТ).

2.2.1. Общее описание задачи и метода моделирования.

2.2.2. Описание вычислительной процедуры.

2.2.3. Построение потока в сети с отказами.

2.3. Исследование надежности функционирования системы газопроводов

Лентрансгаза.

2.4 Программа КЕЬКЕТ. Описание пользователя.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Система программ расчета потоков продукта, цен и тарифов в больших системах нефте- и газоснабжения.

3.1 Задачи потокораспределения в исследованиях систем магистральных нефте-и газопроводов.

3.1.1 Особенности существующих систем.

3.1.2. Модели функционирования системы.

3.1.3. Модели развития и реконструкции.

3.1.4. Экономические модели.

3.1.5 .Модели контроля.

3.1.6. Программный комплекс ECONET.

3.2 Исследование моделей формирования тарифов на транспорт нефти.

3.2.1. Требования к тарифной системе.

3.2.2. Действующая модель тарифов.

3.2.3. Исследование альтернативных моделей тарификации.

3.2.4. Рекомендации по выбору системы тарификации.

3.3. Исследование систем формирования цен на газ.

3.3.1.Особенности действующей системы цен.

3.3.2. Модель формирования оптовых цен по предельным затратам.

3.3.3. Модель расчета цен и тарифов по распределению потока денег.

3.3.4. Модель расчета цен и тарифов по принципу смешения потоков в узлах.

3.4. Программа ECONET. Описание пользователя.

3.4.1. Общие положения.

3.4.2. Работа с главным окном программы.

3.4.3. Расчеты, выполняемые программой.

3.4.4. Вывод результатов.

Выводы к главе 3.

Введение диссертации (часть автореферата) На тему "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 газо- и 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 нефте- и 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 газо- и 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 нефте- и 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.

Заключение диссертации по теме "Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях ( по отраслям наук )", Шабанов, Игорь Александрович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Разработан комплексный подход к решению проблем планирования реконструкции и развития больших трубопроводных систем нефте- и 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 нефте- и 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 нефтепроводов; БТС - большая трубопроводная система; ЕСГ- единая система газоснабжения; ЕСН - 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".

127

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шабанов, Игорь Александрович, 1999 год

1. Аргасое Ю.Н., Эристов В.И., Шапиро В.Д., Колотилов Ю.В. и др. Методика экспертной оценки относительного риска эксплуатации линейной части магистральных газопроводов. М.: ОАО "Газпром", 1995. 99 с.

2. Ашманов С.А. Введение в математическую экономику. М.: Наука, 1984

3. Белкин А.Р. Левин М.Ш. Принятие решений. Комбинаторные модели аппроксимации информации. М. Наука, 1990, 160 с.

4. Вентцелъ Е. Л. Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1991, 384 с.

5. Гарляускас А.И., Вассерман В.О., Катаржис А.Б. Теоретические и прикладные вопросы оптимизации надежности Единой газоснабжающей системы. В кн.: 1.Вып.З. Иркутск, 1975, с.5-16.

6. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965, 523 с.

7. Дынкин Е.Б. Основы теории марковских процессов.М.:Физматгиз, 1959, 227с.

8. Жамбю М. Иерархический кластер-анализ и соответствия. Пер. с фр. М. Финансы и статистика, 1998, 342 с.

9. Иванцов О. М., Харитонов В. И. Надежность магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1978, 166 с.

10. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1984, 832 с.

11. Корнай И., Липтак Т. Планирование на двух уровнях. В сб. "Применение математики в экономических исследованиях". М.: Мысль, 1985, 3, с. 15-27.

12. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978, 432 с.

13. КендаллМ. Стюарт А. Статистические выводы и связи. М., 1973, 900 с.

14. Макконнел Кэмпбелл Р., Брю Стенли Л. Экономикс: принципы, проблемы и политика, т.2 М.: Республика, 1992. 400 с.

15. Мелентъев Л.А. Системные исследования в энергетике. М.: Наука, 1979,415 с.

16. Муртаф Б. Современное линейное программирование. М.: Мир, 1984, 192 с.

17. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений: пер. С нем. М.: Мир. 1990. 206 с.

18. Надежность систем энергетики и их оборудования. Том. 1. Общие модели анализа и синтеза надежности. Под ред. Ю.Н. Руденко. М.: Энергоатомиздат, 1993. 415 с.

19. Надежность систем энергетики и их оборудования. Том. 3. Надежность систем нефте- и газоснабжения. Под ред. Ю.Н. Руденко. М.: Энергоатомиздат, 1993. 414 с.

20. Надежность систем энергетики. Терминология. Под ред. Ю. Н. Руденко. Вып. 95. М.: Наука, 1980, 43 с.

21. Надежность технических систем. Справочник. Под ред. И. А. Ушакова, М.: Радио и связь, 1985, 606 с.

22. Нейман Дж., Моргенштерн О. Теория игр и экономическое поведение. М.: Наука, 1970

23. Осипова В. А., Подиновский В.В. Диалоговое восстановление многокритериальной структуры предпочтений. В кн. Модели и методы оптимизации экономических систем. Новосибирск: Наука, 1987.

24. Парето В. Чистая экономия. Воронеж, 1923.

25. Райфа Г. Анализ решений. Введение в проблему выбора в условиях неопределенности. М.:Наука, 1977, 408 с.

26. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. М.: "Радио и связь",1993.-320 с.

27. Самуэлъсон П. Экономика, т.1. М.: Алгон. 1992, 333 с.

28. Самуэлъсон П. Экономика, т.2. М.: Алгон. 1992, 415 с.

29. Система анализа надежности трубопроводного транспорта углеводородного сырья "САНТТУС". Е.Р. Ставровский, C.JI. Халфин, и др. М.: изд. ВНИИОЭНГД988, 6 с.

30. Справочник по надежности. Под ред. В. Айресон, М.: Мир, 1969, т. 1, 339 с.

31. Ставровский Е.Р., Халфин С.Л. Размещение аварийных запасов продукта в больших трубопроводных энергетических системах. Надежность и контроль качества.-1986, №11. с. 3-9.

32. Сухарев М. Г., Ставровский Е. Р. Резервирование систем магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1987,168 с.

33. Сухарев М.Г. Марковские процессы (прикладные аспекты). М.: ГАНГ, 1994, 99 с.

34. Сухарев М. Г. Ставровский Е. Р. Оптимизация систем транспорта газа. М.: Недра, 1975, 275 с.

35. Сухарев М.Г., Ставровский Е. Л, Брянских В.Е. Оптимальное развитие систем газоснабжения. М.: Недра, 1981, 294 с.

36. Терентъев А.Н., Седых 3. С. Дубинский В.Г. Надежность газоперекачивающих агрегатов. М.: Недра, 1978, 166 с.

37. Трахтенгерц Э.А. Компьютерная поддержка принятия решений. Научно-практическое издание. М., СИНТЕГ, 1998, 376 с.

38. Фейгин В. И. Выбор и анализ оптимальных решений по развитию ЕСГ./ Обзорная инф. Сер. "Экономика, организация и управление производством в газовой промышленности", вып. 1, М.: изд. ВНИИЭгаэпром, 1989, 42 с.

39. Фейгин В. И. Модели анализа показателей надежности перспективной структуры ЕСГ. В сб. "Материалы Всесоюзного научного семинара", вып. 35, М.: 1989, с. 19-27.

40. Фейгин В. И. Оптимизация средств регулирования неравномерности в Единой системе газоснабжения Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт, 1990, №1, с. 140-150.

41. Фейгин В. И. Система моделей, методов и схем принятия решений по развитию газотранспортной сети ЕСГ. В кн. "Математическое моделирование трубопроводных систем", Иркутск, СЭИ СО АН СССР, 1988, с. 83-92

42. Фейгин В. И., Штилъкинд Т. И. Опыт разработки и применения программных комплексов для планирования потоков газа в ЕСГ. Обзорная инф. Сер. "Автоматизация, телемеханизация и связь в газовой промышленности" вып. 3, М.: изд. ВНИИЭГазпром, 1984, 49 с.

43. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения, т 2, М.: Мир, 1974, 519 с.

44. Форд Л. Р., Фалкерсон Дж. Потоки в сетях. М.: Мир, 1966, 276 с.

45. Халфин С. Л. Диссертация по теме: Исследование по надежности функционирования и резервированию больших нефте- и газоснабжающих систем. Москва, ВНИИОЭНГ, 1986.

46. Халфин С.Л., Бряндинский А.И. Расчет объема нефти в резервуарных парках для регулирования аварийного дефицита. РНТС, сер. "Нефтепромысловоедело и транспорт нефти", М.: изд. ВНИИОЭНГ, № 8, 1984, с. 40-43.

47. Ху Т. Целочисленное программирование и потоки в сетях. М.: Мир, 1974.

48. Черкесов Г. Н. Модели технических систем с временной избыточностью М.: Советское радио, 1974, 295 с.

49. Юдин Д. Б. Вычислительные методы теории принятия решений. М.:Наука,1989. 320с.

50. По теме диссертации автором опубликованы следующие работы:

51. Ставровский Е.Р., Шабанов И.А. Новая программа исследования больших газотранспортных систем. Тезисы докладов 2-й научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России", Москва, ГАНГ, 1997, с. 44-45.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания.
В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

Автореферат
200 руб.
Диссертация
500 руб.
Артикул: 59234