В Иркутской области числится 10 месторождений с балансовыми запасами углеводородов, из них 9 содержащих природный газ, 6 месторождений с учтенным конденсатом и 6 месторождений, содержащих нефть.
По содержанию углеводородных ресурсов одно месторождение газовое, 3 газо-конденсатных, 4 нефтегазоконденсатных, 1 газонефтяное, 1 нефтяное. По величине балансовых запасов природного газа выделяются 3 крупных (Ярактинское, Дулисьминское и Ковыктинское), а также 5 средних и 1 мелкое. По запасам нефти – 1 крупное (Верхнечонское, которое является крупнейшим на Сибирской платформе), 3 средних и 2 мелких.
Агрегированная расчетная схема системы газоснабжения в Восточной Сибири насчитывает 23 магистральных газопровода (рис. 1).
С помощью описанной системы для этих газотранспортных систем по этапам их развития были выполнены расчеты максимальных производительностей (верхние ограничения для модели), капиталовложений, цен самофинансирования и коэффициентов снижения пропускных способностей из-за расхода газа на собственные нужды и потери.
Рис. 1.
Важнейшей задачей текущего отраслевого планирования является задача оптимизации транспортировки газовой продукции от поставщиков к потребителям и в места хранения. В результате решения данной транспортно-распределительной задачи должен быть получен такой отраслевой план, который позволит наилучшим образом учесть комплекс условий, связанных с темпами выработки продукции, и сократить дальность транспортировки.
Проблема оптимизации транспорта продукции приводит к формированию задачи линейного программирования большой размерности, эффективность решения которой во многом определяется структурой модели и способом ее выражения.
В результате решения этой задачи стандартными методами линейного программирования (ЛП) определяются (для каждого узла расчетной схемы планового периода и сезона года) производительности действующих и вновь создаваемых месторождений, магистральных газопроводов и подземных хранилищ газа (ПХГ), уточняются конфигурация задействованной сети газопроводов и категорий потребителей, которые целесообразно обеспечивать газом и другими видами топлив, находятся объемы реконструкций газотранспортных систем, а также места рассогласования при обеспечении потребителей топливом, причем объемы их минимизируются. Это позволяет выявить узкие места в ЕСГ с точки зрения всего энергетического комплекса.
Далее уточняются рациональные параметры для вновь вводимых месторождений, МГ и ПХГ, то есть определяются капиталовложения, ежегодные издержки, приведенные затраты, показатели этих объектов.
Предложенная схема взаимоувязки моделей оптимизации ТЭК, ЕСГ и газотранспортных систем позволяет последовательно корректировать и детализировать решения при исследовании развития систем газоснабжения. Основным ядром данной схемы является модель развития ЕСГ, которая с детализацией на уровне схемы развития и размещения газовой промышленности описывает территориальные и производственные связи между основными элементами. В модели по сезонам года с учетом надежности на конкретный перспективный период времени описываются процессы добычи (переработки), транспорта, хранения и использования газа разными группами (категориями) потребителей. Каждый процесс в технологической цепочке характеризуется функционированием следующих объектов: месторождения газа, магистральные газопроводы, подземные хранилища, потребители газа.
Модель оптимального развития ЕСГ представляет собой (в компактной записи) систему уравнений и неравенств, последовательно описывающих процессы добычи, транспорта, хранения и потребления газа различными категориями установок для каждого узла расчетной схемы и составляющих периодов года.
Для программной реализации этой модели нами был выбран язык программирования Visual Basic с широким использованием компонентов ADO (ActiveX Data Object), которые позволяют организовать доступ к базе данных с помощью провайдера OLE DB.
Заключение
В работе представлена система оптимизации решения обобщенной транспортной задачи на примере газовой отрасли России с учетом месторождений Иркутской области. Описывается способ использования современных компьютерных технологий и его применение для автоматизации расчетов нахождения оптимального решения.
Система позволяет произвести предварительные расчеты для возможных сценариев развития газотранспортной сети и изменения в потреблении и добыче газа.
Н.М. Соловьев, Р.А. Вятчин
Литература
- Бережная Е.В., Бережной В.И. Математические методы моделирования экономических систем. – М.: Финансы и статистика, 2001. – 268 с.
- Гольдштейн Е.Г., Юдин Д.Б. Задачи линейного программирования транспортного типа. –М.: Наука, 1976.
- Илькевич Н.И. Газоснабжение. Учебное пособие для студентов УНПК. – Иркутск, 1990. – 83 с.
- Мединский В.Г., Буторин Н.Н. Производственно-транспортные задачи большой размерности, решение их на ЭВМ. – М.: Статистика, 1978.
- Медницкий В.Г., Буторин Н.Н. Производственно-трансортные задачи большой размерности и решение их на ЭВМ. – М.: Статистика, 1978.
- Сухарев М.Г., Старовский В.Р. Резервирование систем магистральных трубопроводов. – М.: Недра, 1987. – 168 с.
- Экономико-математические методы и прикладные модели. Под редакцией В.В. Федосеева. – М., 2001.