Диссертация (Обоснование состава и параметров энергокомплекса на основе ВИЭ для вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов), страница 2

Впервые разработана методика комплексного обоснования оптимального состава ипараметров оборудования ЭК на основе ВИЭ по критериям энергетической и экономическойэффективности для электроснабжения ВТП МГ, позволяющая определить состав ипараметры энергоустановок на основе ВИЭ и традиционных энергоносителей, а такженакопителей энергии, оптимальных для конкретных географических и климатическихусловий и состава, характеристик и режимов работы потребителей.2. Впервые предложена классификация ВТП МГ по требованиям к качеству питающегонапряжения и надежности электроснабжения.3.

Для поставленных в работе условий, принятых критериев и ограничений разработанновый эффективный алгоритм решения задачи многокритериальной оптимизации большойразмерности, позволяющий получить единственное точное решение с наименьшимиресурсными и временными затратами на вычисление.4.

Разработанаоригинальнаяиоптимальнаяпобыстродействиюрасчетнаяимитационная динамическая модель, позволяющая моделировать в заданных единичныхинтервалах времени (секунды, минуты, часы, сутки, год) процессы поступления,преобразования, выработки, накопления и потребления энергии и оптимизировать с учетомданных процессов состав ипараметрыоборудования ЭКна основе ВИЭдляэлектроснабжения ВТП МГ.Практическая значимость и реализация результатов работы:1. Результаты выполненных исследований предназначены для использования припроектировании систем электроснабжения ВТП МГ. Использование разработанных методови рекомендаций на стадии проектирования позволит повысить конкурентоспособность иэкономическую эффективность электроснабжения ВТП МГ от ЭК на основе ВИЭ,оптимизировать суммарные затраты на электроснабжение ВТП МГ.2.

Разработанная методика позволяет обоснованно и с наименьшими затратами навычисление определять оптимальный состав и параметры оборудования ЭК на основе ВИЭдля электроснабжения ВТП МГ.73. Предложенная на основе разработанной методики двухуровневая система расчетов,позволяет определять состав и параметры оборудования ЭК на основе ВИЭ дляэлектроснабжения ВТП МГ как в условиях неполной исходной информации по наличиюресурсов ВИЭ и характеристикам потребителей для оценочных расчетов на стадиипредпроектных работ, так и при наличии достоверной детализированной исходнойинформации для точных оптимизационных расчетов при проектировании системыэлектроснабжения.4.

Разработанная методика и расчетные модели открыты для учета дополнительныхусловийиограничений,дополнительногосоставаисходныхданныхимоделейпреобразователей энергии, что придает гибкость и универсальность использованиюнастоящей методики.5. С использованием разработанной методики определен оптимальный состав ипараметры оборудования ЭК на основе ВИЭ для электроснабжения крановых узлов вреальномместеразмещениястроящегосяМГиобоснованаегоэкономическаяпоэффективномуэффективность.Результаты диссертационной работы внедрены: всоставеНИР«Разработкатехническихпредложенийиспользованию энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии инетрадиционных углеводородных энергоресурсов», выполненной по заказу ОАО «Газпром»; в составе НИР «Анализ схемных решений и состояния производства автономныхэнергоустановок», выполненной по заказу ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (копия актаиспользования результатов диссертации приведена в приложении А); вучебномпроцессевсоставекурсаобучения«Энергосбережениеиэнергоэффективность» для повышения квалификации специалистов дочерних обществ иорганизаций ПАО «Газпром» в Частном образовательном учреждении дополнительногопрофессионального образования «Газпром корпоративный институт» (копия справки овнедрении материалов диссертационных исследований приведена в приложении Б, копияблагодарственного письма – в приложении В).Поразработаннойметодикевыполненообоснованиепараметровосновногооборудования опытного образца системы постоянного тока в составе солнечнойэнергетическойсистемыисистемынакопленияэнергиинабазелитий-ионныхаккумуляторных батарей, разработанного в рамках НИОКТР «Разработка техническихрешений по построению систем постоянного тока на базе литий-ионных и другихсовременныхаккумуляторовиметодическихвыполненной по заказу ПАО «Газпром».8рекомендацийпоихприменению»,Методы исследованияВ диссертационном исследовании использованы системный подход к обоснованиюсостава и параметров ЭК на основе ВИЭ.

Решение поставленной оптимизационной задачинелинейного математического программирования выполнено с использованием методавариантного моделирования (метода сравнительного анализа вариантов). Для сокращениячисла анализируемых вариантов системы разработан метод формирования оптимальногоподмножества элементов, входящих в систему. Использован принцип деления задачимногокритериальной оптимизации на последовательное решение задач однокритериальнойоптимизации, для которых сформированы целевые функции и критерии оптимизации.ЧисленноеопределениерасчетныхпараметровЭКосуществляетсяспомощьюимитационного математического моделирования энергетических процессов и режимовработы ЭК.Основные положения, выносимые на защиту:1. Классификация ВТП МГ по требованиям к качеству питающего напряжения инадежности электроснабжения.2.

Математическая модель режимов работы ЭК на основе ВИЭ.3. Методика и алгоритм многоуровневой оптимизации состава и параметров ЭК наоснове ВИЭ для ВТП МГ.4. Результаты обоснования по разработанной методике состава и параметров ЭК наоснове ВИЭ для потребителей электроэнергии крановых узлов строящегося МГ в РеспубликеСаха (Якутия).Степень достоверности результатов подтверждается корректностью поставленныхзадач, обоснованностью принятых допущений и адекватностью используемых приисследованииматематическихмоделейиметодов,использованиемизвестногоматематического аппарата, апробацией результатов исследований.Апробация работыОсновные положения диссертационной работы докладывались на 10 научнопрактических конференциях, в том числе международного уровня, а именно: Научнотехническаяконференциятеплогенерирующих«Энергетическаяустановок»,г.эффективностьСанкт-Петербург,теплосиловыхЛенэкспо,и22-25.05.2012;Международная конференция «Перспективы развития низкоуглеродных и возобновляемыхисточников энергии», г.

Москва, ОАО «Газпром», 11.12.2012; Юбилейная десятаявсероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологиив газовой промышленности (газ, нефть, энергетика)», г. Москва, РГУ нефти и газа им.Губкина,08-11.10.2013;ПятаяМеждународная9молодежнаянаучно-практическаяконференция «Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность», г. Москва,ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 20-22.11.2013; молодежная секция Конференции «Актуальныевопросы организации проектно-изыскательской деятельности Группы компаний Газпром ипути их решения», г. Москва, ОАО«Газпром промгаз», 23-24.10.2014; ВторойМеждународный форум «Возобновляемая энергетика. Пути повышения энергетической иэкономической эффективности» - REENFOR-2014, г.

Москва, РАН, 10-11.11.2014;Конференция «Научно-технологические инновации при проектировании объектов газовойпромышленности», г. Москва, АСПО Газпром, 19.11.2014; Международная научнопрактическая конференция «XLIII Неделя Науки СПбГПУ», г. Санкт-Петербург, СанктПетербургскийполитехническийуниверситетПетраВеликого,01-06.12.2014;Международный Конгресс «Возобновляемая энергетика XXI век: энергетическая иэкономическая эффективность» REENCON-2015, г.

Москва,Центр Международнойторговли, 27-28.10.2015; Международная научно-техническая конференция «Возобновляемаяэнергетика, энерго- и ресурсосбережение», г. Челябинск, Южно-Уральский государственныйуниверситет, 04-06.10.2018.Кроме того, результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждалисьна заседании специализированного Научного совета Санкт-Петербургского Научного ЦентраРАН по проблемам ВИЭ 16.02.2016, а также на заседании секции «Энергетика» Научнотехнического совета ПАО «Газпром» 10-14.10.2016.ПубликацииОсновные результаты диссертации изложены в 16 печатных работах, которые в полноймере отражают материалы диссертационных исследований, в том числе в 7 статьях внаучных журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов иизданий, рекомендуемых ВАК РФ [8, 14 – 19], в 1 издании, входящем в международныенаукометрические базы Scopus и WoS [20].Структура и объем работыДиссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы иприложений.

Объем работы составляет 159 страниц текста, содержит 59 рисунков, 29 таблици список использованных источников информации из 113 наименований.101Современноесостояниеэлектроснабженияпотребителеймагистральныхгазопроводоввдольтрассовыхивозможностииспользования ВИЭ1.1 Особенности электроснабжения вдольтрассовых потребителей магистральныхгазопроводовГазотранспортная система Единой системы газоснабжения России (рисунок 1 [21])имеет протяженность более 170 тыс. км и характеризуется в значительной степениудаленностью от производителей материально-технических ресурсов, неразвитостьютранспортной,энергетической,социальнойирыночнойинфраструктур,большойпротяженностью участков в суровом климате и в условиях вечной мерзлоты, болотистых игористых местностях.Рисунок 1 – Единая система газоснабжения РоссииИзвестно [22, 23], что надежное энергообеспечение ВТП МГ является одним изосновных факторов, обеспечивающих стабильное и безаварийное функционирование системтранспорта газа.11К типовым ВТП МГ относятся: крановые узлы и площадки с запорно-регулирующейарматурой, газоизмерительные станции, ГРС и ГРП, узлы редуцирования газа, узлы запуска(приема) внутритрубных устройств очистки и диагностики трубопроводов, узлы измеренийрасхода природного газа, одоризационные установки, блоки подогревателя газа, установкикатоднойэлектрохимическойзащитытрубопроводов,контролируемыепунктытелемеханики, промежуточные радиорелейные станции, необслуживаемые регенерационныеи усилительные пункты, дома операторов ГРС, дома линейных обходчиков, вертолетныеплощадки, сигнализация, освещение, электрообогрев и т.д.Номинальная мощность ВТП МГ варьируется в диапазоне от нескольких десятков ваттдо десятков и даже сотен киловатт (ГРС большой мощности).