Автореферат (Разработка модели управления производственной мощностью промышленного комплекса по сжижению природного газа), страница 2

Основные положения работы докладывалисьи обсуждались на Юбилейной 70-ой Международной молодежной научнойконференции «Нефть и газ 2016», Москва, 2016; на VI Всероссийскойнаучной конференции по организации производства (ШЕСТЫЕЧАРНОВСКИЕ ЧТЕНИЯ), Москва, 2016; на научно-технических совещанияхв компании ОАО «Ямал СПГ», Москва, 2013-2016; на заседаниях кафедрыоборудования нефтегазопереработки РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина,Москва, 2015-2017; на заседании кафедры промышленной логистики МГТУимени Н.Э.

Баумана, Москва, 2017.Публикации. Основное содержание работы отражено в 7 научныхработах, общим объемом 4,32 п.л., из них в журналах, рекомендованных ВАКРФ – 3.Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит извведения, четырех глав, выводов, списка сокращений, приложения и спискалитературы из 86 наименований. Диссертация содержит 127 страницосновного текста, 37 рисунков, 3 таблицы.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертационногоисследования, поставлены цели и задачи исследования, сформулированыпрактическая ценность результатов работы, научная новизна и выделенывыносимые на защиту научные положения.В первой главе проведен анализ проблем и перспектив организациипроизводств по сжижению природного газа, обзор развития СПГпроизводств в мире, обзор проектов по созданию СПГ-производств натерритории РФ, рассмотрены технологические и конструктивныеособенности производства, хранения и отгрузки СПГ, общая философияавтоматизированной системы управления процессами хранения и отгрузкиСПГ, изложены принципы проектирования СПГ-производств в условияхАрктики.Производство сжиженного природного газа имеет ряд характерныхособенностей – непрерывный характер производства, особые требования кхранению СПГ, периодичность вывоза, ограничение возможностиварьирования танкерного флота в тяжелых ледовых условиях.Технология производства СПГ не предполагает возможностьрегулярных остановок комплекса.

Это означает, что объем резервуаров дляхранения СПГ должен быть рассчитан таким образом, чтобы избежать4недогруза СПГ в танкер при работе завода на неполную мощность (в случаепроведения плановых ремонтных работ, внеплановых остановках и т.д.).С другой стороны, резервуары СПГ представляют собой сложные идорогостоящие конструкции, их количество и вместимость должны бытьрассчитаны оптимальным образом, с учетом частоты и объемовотгружаемого СПГ, а также рисков, связанных с возможной задержкойтанкера. Также необходимо учитывать, что природный газ находится всжиженном состоянии благодаря низким температурам (-1600С) и, несмотряна сложные изоляционные системы, заложенные в конструкции резервуаров,испаряется в среднем в количестве 0,1-0,15% от общего объема в сутки.Отпарной газ может направляться на повторное сжижение, либо нафакельную установку, что является нерациональным решением.Следует обратить внимание, что количество танкеров, способныхработать круглогодично в ледовых условиях, ограничено, и, поэтому,существует также некоторая вероятность задержки прихода танкера в порт взапланированное время.Анализ проблем и специфики производства, хранения и отгрузки СПГпоказал, что необычайно важным является обоснованный выбор параметроврезервуарного парка.

Эти параметры должны определяться расчетным путемиз условия минимума затрат на транспортировку и хранение СПГ, с учетомсезонности спроса, параметров обслуживающего танкерного флота ивозможных частот отгрузки. Таким образом, при организации производствсжиженного природного газа основные технологические параметры системыхранения должны быть рассчитаны на основе модели, учитывающейпараметры танкерного флота, частоту и сезонность отгрузки СПГ.Во второй главе выполнено построение модели функционированиясистем хранения и отгрузки промышленного комплекса по сжижениюприродного газа, на основе которой возможно определить изменениеналичного запаса СПГ в резервуарах, минимальный необходимый запас СПГв резервуарах, оптимальный объем резервуарного парка, количество игрузовместимость судов для перевозки СПГ.Основными параметрами модели функционирования систем храненияи отгрузки промышленного комплекса по сжижению природного газаявляются:1.

Время оборачиваемости судна (ВОС)Под показателем оборачиваемости судна подразумевается время,которое требуется одному танкеру для прохождения от района ожидания допорта, швартовки у причала, погрузки СПГ, отхода от причала ипрохождения назад до района ожидания.В теории показатель оборачиваемости означает время, котороенеобходимо танкеру для прохождения всего цикла, при условии отсутствиявремени ожидания (теоретический показатель зависит от скорости судна,которая зависит от ледовых условий во время навигации судна).5Под фактическим показателем ВОС подразумевается теоретическийпоказатель + время, затраченное судном на ожидание (ожидание хорошейпогоды, ледокольного сопровождения (в случае тяжелых ледовых условий),готовности причала или канала и т.д.) + задержки в ходе погрузки (например,из-за поломки стендера или из-за вынужденного отплытия с частичнымгрузом).Таким образом, теоретическое время оборачиваемости суднаtос.

 tсегм.  t ман.  tшв .  tпод.ст.  tн.пог. t погр.t з.погр.  tотс.ст.  tотч.  tсегм . ,гдеtсегм. – время прохождения сегментов от района ожидания до акватории;t ман. – время маневрирования танкера в акватории порта;tшв . – время швартовки;tпод.ст. – время на подсоединение стендеров и охлаждение;tн.пог.

– время начала погрузки, наращивание скорости отгрузки;t погр. – время отгрузки;t з.погр. – время на завершение погрузки, снижение скорости отгрузки;tотс.ст. – отсоединение стендеров (дренаж и продувка стендеров);tотч. – время отчаливания танкера.2. Наличный запас СПГ в резервуарах определен следующим образом:nVN  V0  vпост  t n   vотгр  t i t i 1 iгдеV0 – объем СПГ в резервуаре в начальный момент времени;vпост  const – скорость поступления СПГ в резервуары;vотгр – скорость отгрузки СПГ на танкер, периодическая функция времени;t n – промежуток времени поступления СПГ в резервуар со скоростью vпост ;ti 1 , t i – время начала и окончания отгрузки СПГ на танкер;i  2k , k   .Зависимость скорости отгрузки СПГ на танкер и скорости поступленияСПГ в резервуар от времени показана на Рисунке 1.В модели предусмотрены условия, что объем СПГ в резервуарах вначале зимнего сезона, с одной стороны, учитывая меньшую интенсивностьотгрузки, должен стремиться к минимуму V0зим  Vmin .С другой стороны, объем СПГ в начале зимнего сезона должен бытьдостаточным, чтобы избежать дефицита СПГ на всем протяжении зимнегосезона V0зим  Vmin .Учитывая высокую интенсивность отгрузок СПГ в летний сезон, объемгаза в резервуарах в начале летнего сезона должен быть близок кмаксимальному значению объема резервуарного парка V0лет  Vmax  .6Рисунок 1.

Изменение скорости отгрузки СПГ на судно и скоростипоступления СПГ в резервуарыМодель позволяет выполнить расчет допустимых значений измененияналичного запаса СПГ за время оборачиваемости одного танкера в зимний илетний сезоны  зим и  лет соответственно:V0лет  V0зим зим  n зим(1)V0зим  V0лет лет  nлет(2)гдеVкзим  V0лет – объем СПГ в резервуарах к концу зимнего – началу летнегосезона;Vклет  V0зим – объем СПГ в резервуарах к концу летнего – началу зимнегосезона; зим ,  лет – изменение наличного запаса СПГ за время оборачиваемостиодного танкера в зимний и летний сезоны соответственно;nзим , nлет – количество рейсов за зимний и летний сезоны соответственно.При создании модели учитывался ряд правил судоходства. В базовыхсценариях для ожидания используется район ожидания № 1. Допускаетсятакже использование района ожидания № 2. СПГ-танкер приходит изоткрытого моря в район ожидания № 1, далее принимается решение о том,может ли СПГ-танкер проследовать к причалу.

Фарватер от района ожидания№ 1 до причала разделен на три сегмента S1 , S 2 , S3 .На причале проводятся операции по отгрузке СПГ, и по завершенииотгрузки принимается решение о том, может ли СПГ-танкер покинуть причали выйти в открытое море.Перед тем, как танкер получит разрешение проследовать к одному изпричалов, необходимо провести несколько проверок:7▪ наличие продукта в хранилищах – в резервуарах СПГ должно бытьдостаточное количество СПГ, прежде чем танкер сможет выдвинуться кпричалу;▪ готовность причала – причал должен быть готов к принятию танкера.Причал считается занятым, если судно уже пришвартовалось к нему, либосовершает маневры для подхода;▪ канал – уходящие суда имеют приоритет перед прибывающими.

Входящиесуда рядом с районом ожидания № 1 могут запросить прохождение сегментаS1 при условии, что это не вызовет задержки уходящих судов. Такаязадержка будет возникать из-за ограничений при пересечении курсов.Рисунок 2. Схема ситуационного плана морского портаТаким образом, для каждого сегмента определены различные правиласудоходства:▪ в сегментах S1 и S3 пересекающееся судно недопустимо;▪ в сегменте S 2 пересечение курсов допускается;▪ в сегментах S1 и S 2 в одном направлении одновременно могут следоватьнесколько судов.

Для сегмента S3 это является недопустимым.В качестве одного из параметров, характеризующих загруженность иполноту использования емкости резервуарного парка хранения СПГ, былпринят коэффициент оборачиваемости, определяемый как отношениегодового оборота СПГ к установленной емкости резервуарного паркахранения:Vk об  годVВ третьей главе разработана модель регулирования производственноймощности промышленного комплекса по сжижению природного газа сиспользованием модели нечеткого управления.8При проектировании производств по сжижению природного газанеобходимо учитывать логистические риски, связанные с задержками илипреждевременными прибытиями под погрузку танкеров, перевозящихсжиженный природный газ (СПГ).При отклонении от запланированного времени прибытия танкера СПГпод погрузку, проектная мощность технологических линий, производящихСПГ, должна быть отрегулирована соответствующим образом, с учетомограниченного объема резервуарного парка.В процессе эксплуатации комплекса по сжижению природного газавозникают определенные условия, формирующие стратегию принятиярешений в определении производительности установок по сжижению газа.К этим условиям относятся:− отклонения от запланированных сроков прибытия танкеров СПГ в морскойтерминал;− ограниченные возможности резервуарного парка хранения принять СПГ стехнологических линий без изменения их производительности в случаезадержки танкера;− наличие в резервуарах достаточного количества СПГ для отгрузки в случаеприхода танкера раньше запланированного;− сезонно-климатические изменения (мягкая, средняя, суровая зима, лето).Работа комплекса по сжижению природного газа предполагается внепрерывном режиме, за исключением небольших промежутков,предусматриваемых для планового ремонта оборудования.

В связи сограниченным объемом резервуарного парка и периодичностью вывоза СПГвозможны сценарии, при которых оптимальным решением будет являтьсярегулирование производственной мощности технологических линийкомплекса. При высоких уровнях заполнения резервуарного парка иожидаемых задержках в прибытии танкера СПГ в терминал, уменьшениепроизводственной мощности технологических линий комплекса позволитминимизировать издержки на перепроизводство СПГ и потерю излишковгаза. При низких уровнях заполнения резервуарного парка и ожидаемомприбытии танкера СПГ раньше запланированного времени увеличениепроизводственной мощности технологических линий комплекса позволитсократить сроки простоя танкеров в ожидании продукта.На регулирование производительности комплекса также оказываетвоздействие сезонный фактор.