Планування оптимальних режимів роботи підземних сховищ газу у складі газотранспортної системи

Автор(и)

  • Мирослав Григорович Притула АТ "Укртрансгаз" філія "Науково-дослідний інститут транспорту газу", Україна https://orcid.org/0000-0001-9259-4114
  • Назар Мирославович Притула АТ "Укртрансгаз" філія "Науково-дослідний інститут транспорту газу", Україна https://orcid.org/0000-0001-9451-275X
  • Ярослав Данилович П´янило Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0002-5458-3526
  • Зоя Василівна Притула Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0001-7131-0290
  • Ольга Мирославівна Химко Національний університет "Львівська політехніка", Україна https://orcid.org/0000-0003-2641-8133

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.258953

Ключові слова:

підземне сховище газу, математичне забезпечення, оптимальне планування, методи оптимізації

Анотація

Об’єктом дослідження є підземні сховища газу (ПСГ) у складі газотранспортної системи (ГТС), в процесі сумісної експлуатації яких проявляється значний синергетичний ефект. Досліджувана проблема – забезпечити сумісну ефективну експлуатацію інтегрованого комплексу ПСГ та ГТС як єдиного термо-гідравлічного.

Розроблений метод щодобового розрахунку максимальної продуктивності підземних сховищ газу. Проведені дослідження потенціалу оптимізації режимів роботи ПСГ. Показано, що він коливається в межах 11–20 %. Сформульовані та розв’язані задачі планування роботи ПСГ як у режимах закачування газу, так і у режимах відбирання газу. Розроблений алгоритм планування режимів відбирання газу на інтервалах часу безпікової експлуатації ПСГ. Досягнута обчислювальна складність алгоритмів розв’язування задач знаходиться в межах 2–10 секунд. Розглянута також задача поєднання одночасної експлуатацію ПСГ у оптимальному режимі за паливним газом та забезпеченням необхідної піковості роботи ПСГ на прогнозованих інтервалах часу. Розраховано сумісну продуктивність роботи ПСГ на прогнозованих інтервалах часу за встановленими критеріями. Водночас забезпечене термо-гідравлічне узгодження режимів роботи ПСГ із роботою системи магістральних газопроводів ГТС, із якими вони інтегровані.

Розв’язування проблеми досягнуто у результаті реалізації універсального підходу щодо побудови функціональних моделей складних систем – єдине інформаційне забезпечення, представлення структури системи у термінах графів, формулювання коректних математичних задач, розроблення методів гарантованої збіжності систем із різним математичним представленням рівнянь, розроблення обчислювальних алгоритмів комбінаторної оптимізації процесів мінімальної складності із дискретними та нерегулярними впливами на їх поведінку

Біографії авторів

Мирослав Григорович Притула, АТ "Укртрансгаз" філія "Науково-дослідний інститут транспорту газу"

Кандидат фізико-математичних наук, провідний інженер

Відділ розробки систем оптимального планування та прогнозування режимів роботи підземних сховищ газу

Назар Мирославович Притула, АТ "Укртрансгаз" філія "Науково-дослідний інститут транспорту газу"

Доктор технічних наук, начальник відділу

Відділ розробки систем оптимального планування та прогнозування режимів роботи підземних сховищ газу

Ярослав Данилович П´янило, Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України

Доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Відділ математичного моделювання процесів переносу в складених системах

Зоя Василівна Притула, Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України

Кандидат фізико-математичних наук, науковий співробітник

Відділ математичного моделювання процесів переносу в складених системах

Ольга Мирославівна Химко, Національний університет "Львівська політехніка"

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра автоматизації та компютерно-інтегрованих технологій

Посилання

  1. Ma, X., Zheng, D., Zhang, G., Li, D. (2021). General Situation of Underground Gas Storage Around the World. Handbook of Underground Gas Storages and Technology in China, 1–31. doi: https://doi.org/10.1007/978-981-15-7855-7_11-1
  2. Pardalos, P. M., Du, D.-Z., Graham, R. L. (Eds.) (2013). Handbook of combinatorial optimization. Springer, 3409. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4419-7997-1
  3. Papadimitriou, C. H., Steiglitz, K. (Eds.) (1998). Combinatorial optimization: algorithms and complexity. Mineola: Dover Publications, 528.
  4. Federal Energy Regulatory Commission. Available at: http://www.ferc.gov
  5. Ukrainian Energy Exchange. Available at: https://www.ueex.com.ua/exchange-quotations/Natural%20gas/
  6. Prytula, N., Prytula, M., Boyko, R. (2017). Development of software for analysis and optimization of operating modes of underground gas stores. Technology Audit and Production Reserves, 2 (3 (40)), 17–25. doi: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.128574
  7. Prytula, N., Prytula, M., Boyko, R. (2017). Mathematical modeling of operating modes of underground gas storage facilities. Technology Audit and Production Reserves, 4 (1 (36)), 35–42. doi: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2017.109084
  8. Prytula, N., Frolov, V., Prytula, M. (2017). Optimal scheduling of operating modes of the gas transmission system. Mathematical Modeling and Computing, 4 (1), 78–86. doi: https://doi.org/10.23939/mmc2017.01.078
  9. Prytula, N. (2013). Optymizatsiya rezhymiv roboty hazotransportnykh system. Visnyk Natsionalʹnoho universytetu "Lʹvivs'ka politekhnika". Komp'yuterni nauky ta informatsiyni tekhnolohiyi, 771, 342–348.
  10. Prytula, N. (2015). Mathematical modelling of dynamic processes in gas transmission. Econtechmod. An international quarterly journal, 4 (3), 57–63. Available at: http://www.mathcenter.com.ua/docs/articles/MathematicalModellingOfDynamicProcessesInGasTransmission_2015_en.pdf
  11. Wu, X., Li, C., He, Y., Jia, W. (2018). Operation Optimization of Natural Gas Transmission Pipelines Based on Stochastic Optimization Algorithms: A Review. Mathematical Problems in Engineering, 2018, 1–18. doi: https://doi.org/10.1155/2018/1267045
  12. Sedliak, A., Žáčik, T. (2016). Optimization of the Gas Transport in Pipeline Systems. Tatra Mountains Mathematical Publications, 66 (1), 103–120. doi: https://doi.org/10.1515/tmmp-2016-0024
  13. Ríos-Mercado, R., Borraz-Sánchez, C . (2014). Optimization problems in natural gas transmission systems: A state-of-the-art survey. Available at: https://www.researchgate.net/publication/266169052_Optimization_problems_in_natural_gas_transmission_systems_A_state-of-the-art_survey
  14. PIPEPHASE Pipeline Network Design. Available at: https://www.aveva.com/content/dam/aveva/documents/datasheets/Datasheet_SE-SimSci_PIPEPHASE_11-15.pdf
  15. OLGA Dynamic Multiphase Flow Simulator. Available at: https://www.software.slb.com/products/olga
  16. PIPESIM Steady-State Multiphase Flow Simulator. Available at: https://www.software.slb.com/products/pipesim
  17. Features of hydrodynamic simulation gatchinskogo UGS. Available at: http://vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/113-115-iz_matmodelirovanie-2012-v13-m-d.pdf
  18. ECLIPSE Industry-Reference Reservoir Simulator. Available at: https://www.software.slb.com/products/eclipse
  19. SKUA-GOCAD product suite. Available at: https://www.pdgm.com/products/skua-gocad
  20. Zhao, L., Yan, Y., Wang, P., Yan, X. (2019). A risk analysis model for underground gas storage well integrity failure. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 62, 103951. doi: https://doi.org/10.1016/j.jlp.2019.103951
  21. Abbasov, É. M., Kengerli, T. S., Abdullaeva, N. R. (2020). Simulation of the Process of Filtration of a Gas–Liquid Mixture in the Bed–Well Conjugate System. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 93 (5), 1147–1155. doi: https://doi.org/10.1007/s10891-020-02216-2
  22. Budny, C., Madlener, R., Hilgers, C. (2015). Economic feasibility of pipe storage and underground reservoir storage options for power-to-gas load balancing. Energy Conversion and Management, 102, 258–266. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.04.070
  23. Aziz, K., Aziz, K., Settari, A. (1979). Petroleum Reservoir Simulation. Applied Science Publishers, 476.
  24. JSC Ukrtransgaz. Available at: https://utg.ua/utg/business-info/analitychni-paneli.html
  25. Mathematical Centre Ltd. Available at: http://www.mathcenter.com.ua/en/presentations-en
  26. Sergienko, I. V., Gulyanitskiy, L. F., Sirenko, S. I. (2009). Klassifikatsiya prikladnykh metodov kombinatornoy optimizatsii. Kibernetika i sistemnyy analiz, 5, 71–83. Available at: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/44402
  27. Blum, C., Puchinger, J., Raidl, G. R., Roli, A. (2011). Hybrid metaheuristics in combinatorial optimization: A survey. Applied Soft Computing, 11 (6), 4135–4151. doi: https://doi.org/10.1016/j.asoc.2011.02.032

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-30

Як цитувати

Притула, М. Г., Притула, Н. М., П´янило, Я. Д., Притула, З. В., & Химко, О. М. (2022). Планування оптимальних режимів роботи підземних сховищ газу у складі газотранспортної системи. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(2 (117), 76–91. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.258953

Номер

Том 3 № 2 (117) (2022): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Myroslav Prytula, Nazar Prytula, Yaroslav Pyanylo, Zoia Prytula, Olga Khymko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.