автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Методика формирования комплекса морской транспортировки нефти для закрытых акваторий морей

На правах рукописи

Бойцун Игорь Ильич

00461

555

МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСА МОРСКОЙ ТРАНСПОРТИРОВКИ НЕФТИ ДЛЯ ЗАКРЫТЫХ АКВАТОРИЙ МОРЕЙ (НА ПРИМЕРЕ КАСПИЙСКОГО РЕГИОНА)

05.08.03 - проектирование и конструкция судов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 8 ОКТ 2010

Санкт-Петербург 2010

004611555

: Работа выполнена на кафедре проектирования судов ГОУВПО "Санкт-Петербургского государственного морского технического университета".

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор

Демешко Геннадий Федорович

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Логачев Станислав Иванович

Кандидат технических наук, Макеев Глеб Анатольевич

Ведущая организация: ЗАО «ЦНИИМФ»

Защита состоится сУС 2010 г. в - на заседании

диссертационного совета Д212.228.01 при Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете по адресу: 190008, Санкт-Петербург, ул. Лоцманская, д. 3, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Автореферат разослан « ¿Г-^» ¿2?/г£-£^у2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор 1 А.И. Гайкович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Создание новых сложных технических средств требует оптимизации инвестиционного решения. Государственным корпорациям и крупным бизнес-структурам необходимо обоснование транспортировки нефти с Восточного побережья Каспия на основные рынки сбыта в Западной Европе. Требуется комплексное решение («под ключ»). Необходимы полноценный анализ морской и береговой инфраструктуры и исследование различных способов транспортировки с последующим формированием оптимальной транспортно-технологической схемы.

Защита окружающей среды при эксплуатации морских судов и технологического нефтеналивного комплекса также представляется актуальной задачей. Каспийский регион является уникальной замкнутой экосистемой. Учитывая большой планируемый объем экспорта нефти, необходимо создание здесь комплекса новых технических средств, позволяющих перевозить заданный объем нефти и имеющих наименьший эффект по загрязнению моря. Данная работа предусматривает решение народнохозяйственной задачи транспортировки нефти с учетом экологических рисков.

Цель работы. Разработка методического аппарата обоснования транспортно-технологического комплекса для перевозки нефти в ограниченной акватории моря на коротких линиях на примере маршрутов с северо-восточного побережья Каспийского моря на важнейшие из возможных рынков сбыта: Баку, Махачкала, и др. с учетом граничивающих факторов (береговая инфраструктура, судостроительно-судоремонтные мощности, природно-климатические, гидрологические, навигационные характеристики егиона) с позиции инвестиционной привлекательности по экономическому критерию.

Для достижения цели диссертационного исследования поставлены и решены ледующие задачи:

1. Исследование политических, природно-климатических, сейсмических, инженерно-геологических, гидрологических характеристик рассматриваемого региона,

2. Анализ существующих и перспективных транспортных потоков нефти в регионе,

3. Альтернативные способы транспортировки нефти,

4. Анализ существующей и необходимой береговой инфраструктуры, в том числе судостроительной и судоремонтной базы,

5. Формирование требований к технико-эксплуатационным характеристикам морских танкеров, приемлемых для рассматриваемого региона,

6. Создание методики формирования транспортной линии:

а) логистический анализ транспортировки нефти в Каспийском регионе;

б) определение капитальных затрат на создание транспортной линии и модернизацию элементов береговой инфраструктуры;

в) определение эксплуатационных затрат в обеспечение перевалки нефти;

г) анализ возможного экологического воздействия транспортного комплекса на окружающую среду, оценка риска и возможного ущерба при возникновении аварийной ситуации;

д) обоснование эффективности транспортной линии по экономическому критерию (себестоимость перевозки 1 т нефти).

Объектом исследования являются нефтеналивные суда, элементы береговой нфраструктуры, трубопроводный транспорт.

Предметом исследования является выбор эффективного варианта и состава анспортно-технологического комплекса перевозки нефти в замкнутом регионе.

Методы исследования. Проведенное исследование базируется на следующих научных методах:

- Базовые принципы системного подхода к исследованию сложных технических систем;

- Методический аппарат теории проектирования судов;

- Общие методы теории оптимизации судов и теории экономической эффективности;

- Статистические методы осреднения, сглаживания, экстраполяции при построении эмпирических зависимостей;

- Метод нелинейного регрессионного анализа для разработки эмпирических формул;

- Элементы теории функционально-логистического и функционально-стоимостного анализа.

При выполнении вариантных расчетов и построении графических зависимостей использовались средства Microsoft Excel 2007.

Теоретической основой диссертационной работы являются теория проектирования и оптимизации судов, работы Ашика В.В., Бронникова А.В., Гайковича А.И., Зуева В.А., Пашина В.М., Семенова Ю.Н., Царева Б. А., Логачева С.И. и др., а также исследования в области экономической эффективности Бреслава Л.Б., Бенфорда Г., Вашедченко А.Н., Винникова В.В, Краева В.И, Соколова В.П. Основой для разработки методики расчета экологических рисков послужили работы и публикации Абчука В.А., Другова Ю.С., Измалкова В.И. и многих других авторов.

Научная новизна исследования заключается в использовании в аппарате обоснования эффективности элементов транспортно-технологического комплекса следующих расчетных методик:

1. Алгоритм решения обозначенной народнохозяйственной задачи для замкнутого региона.

2. Результаты исследования особенностей транспортировки нефти на коротких расстояниях.

3. Расчет капитальных и эксплуатационных затрат при обосновании эффективности элементов береговой и морской инфраструктуры.

4. Расчет экологических рисков, оценка ущерба от вероятного разлива нефти.

Практическая ценность работы, выполненной по теме диссертации, заключается в возможности ее использования в следующих ситуациях:

•S Разработка методического аппарата формирования решения по морской

транспортировке нефти в обозначенных условиях «под ключ». S Аналитическое исследование технико-эксплуатационных характеристик морских

танкеров, приемлемых для рассматриваемых условий эксплуатации. ■S Оценка инвестиционной привлекательности проекта в сравнении с альтернативными способами транспортировки нефти в условиях обозначаемых ограничений.

Предметом защиты является совокупность алгоритмов и методик выбора проектных и конструктивных решений по транспортно-технологическому комплексу (ТТК) перевозки нефти, включающих в себя:

• анализ и синтез условий создания транспортно-технологического комплекса, формирование базы лимитирующих параметров;

• аппарат обоснования эффективности элементов транспортно-технологического комплекса по экономическому критерию.

• анализ технико-эксплуатационных характеристик морских танкеров, приемлемых для рассматриваемых условий эксплуатации;

Реализация результатов и апробация работы. По результатам исследований дан метод оценки себестоимости транспортировки нефти на Каспийском море.

Основные результаты работы используются НМСК (Национальная морская судоходная компания) Казмортрансфлот (г. Актау, Казахстан) в вопросах экспертного анализа предлагаемых инвестиционных проектов транспортировок нефти.

Элементы методического аппарата использовались при разработке технического задания на формирование баржебуксирных перевозок камня Баутино - р-н Кашаганского месторождения для отсыпки островов. По результатам исследования спроектированы и построены в 2008 г. 4 баржи проекта МЕ 2010 для компании ОМБ-БЫрр^ (г. Актау, Казахстан).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы, в том числе 2 статьи и 2 тезисов докладов на международных научно-технических конференциях. Одна работа в личном авторстве, в остальных работах доля автора составляет от 50% до 90%. В изданиях, рекомендованных ВАК, опубликована 1 статья.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, перечня условных обозначений и сокращений, 6 глав, заключения, списка использованной литературы (127 наименований), 5 приложений вспомогательной информации в текстовой, графической и табличной форме.

Работа изложена на 184 страницах текста, 32 страницах приложений, содержит 52 таблицы и 46 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность проблемы, формулируется цель исследования и определяется последовательность и направление решения поставленных задач.

Большая часть залежей нефти Казахстана находится на суше и на шельфе Северного Каспия, при этом рынки сбыта находятся в других регионах мира. Вопрос успешного развития экономики страны в немалой степени зависит от осознанного и оптимального выбора путей и средств реализации экспорта нефти. Существуют наземные пути экспорта нефти с привлечением трубопроводного и железнодорожного транспорта и пути, сочетающие применение наземного и морского транспорта. Возможна реализация следующих путей экспорта:

наземный трубопровод через Китай,

- трубопроводный транспорт через Туркменистан-Иран,

- подключение к трубопроводу «Дружба» в р-ке г. Самары,

- перевалка нефти морскими танкерами на Махачкалу, Баку или порты Ирана с последующей наземной трубопроводной и железнодорожной транспортировкой до крупных портов на Черном, Средиземном и др. морях.

В настоящее время в качестве основного рассматривается один из возможных путей транспортировки Тенгизской и Кашаганской нефти по пути Актау-Баку-Тбилиси-Джейхан. При этом рассматриваются варианты прямой транспортировки нефти из порта Актау либо строительство наземного трубопровода, соединяющего Актау и новый строящийся порт Курык (Казахстан), установка выносного причального устройства и транспортировка крупнотоннажными челночными танкерами до Баку, затем по существующему трубопроводу (ОЭТ БТД) в турецкий морской глубоководный порт Джейхан.

В первой главе приводится общая характеристика задачи транспортировки нефти в замкнутом регионе с позиции теории системной оптимизации.

Представлено формирование внешней задачи проектирования судов. Исследование базируется на работах Пашина В.М., Гайковича А.И., Бугаева В.Г., Зуева В. А. и др.

Формулируются математические модели поставленных в диссертационном исследовании задач с учетом особенностей замкнутого региона.

Выполненное исследование заканчивается построением обобщенного алгоритма решения задачи транспортировки нефти в замкнутом регионе см. рис.1.

Аваляз фвмко-географвческвх, ввьвгвявоввых, гвдролопчссквх ■ вр. харастсрвствк регвова

5

Ааалаз берегово!, траасоортво!, аадустраальао! ■■фраструктуры регвоаа

=Е

Ааалаз техвако-эксалуатаавоа вых

характера ста ¡с иорсках таакеров £

Логаствческая иолель травсвортвровкв в заикаутом регаоае

Алгоритм расчета сопряженных затрат

-ф» Каватальвые затраты

флота

Стоимость

судна

Сопряженные эксплуатационные затраты

Выбор критерия

Эксалуатаафов вые Г затрат^1

Структура

Обосвовжвае ~~Р состава ТТК РГ"

Расчет всроятаого ущерба от аеара2вого рахлвка вефтв

4-

Глобальные экономические критерии

Хжряшервсгвкв состава ТТК:

N - количество судов Р - грутоводъем востъ V - скорость Судов В вр.

Рис. 1. Обобщенный алгоритм решения задачи

Во второй главе проводится исследование природно-климатических, инженерно-геологических, гидрологических и навигационных характеристик региона.

Выполненное исследование базируется на картах и лоциях региона, гидрологических, гидрометеорологических и сейсмических картах и пр.

Ориентация транспортно-технологического комплекса (ТТК) на возможность выхода судов из закрытого региона требует учета ограничений, связанных с прохождением судна через систему шлюзов и каналов, расположенных на реке Волге.

Максимальные габариты судна (ЬхВ) для Волго-Донской системы каналов 140x16,8 м; для Волго-Балтийской системы каналов - 193x17,2 м. Максимальные габариты судна для прохода ниже нижневолжского шлюза - 194x20,4 м.

Навигационные характеристики портовых акваторий и подходных каналов также накладывают существенные ограничения на ТТК и связаны с ограничением глубин и, соответственно, разрешенных осадок судов.

Наличие сейсмической опасности в регионе осуществления морских операций практически не влияет на судоходство. Сейсмические характеристики региона должны быть учтены при строительстве береговых сооружений или установке выносных причальных устройств. (ВПУ) введением запаса на сейсмоустойчивость объектов.

Приведенная методика исследования применима к любому замкнутому региону, выполненное исследование для конкретного региона Каспийского моря позволило сделать следующие основные выводы:

- Транспортировка нефти из Казахстана в северной части Каспия осложнена небольшими глубинами моря ок. 5 м и замерзанием моря на 4 месяца. Толщина льда от 0,6 до 2,0 м, при этом наблюдаются случаи промерзания моря до дна Использование ледоколов на таких глубинах невозможно. Эксплуатация судов на зимний период приостанавливается в северной части моря.

- Предельная осадка судов при транспортировках в северной части находится в пределах 3,8...4,Ом. Данное значение соответствует морскому танкеру 0\у=6000т.

- Средняя и южная часть моря благоприятны для осуществления транспортировок нефти. Число штормовых дней, когда эксплуатация судов затруднена или запрещена для входа в порты, находится на уровне 5... 10 суток в году.

- Проектируемое судно может иметь класс ограниченного плавания Ш для всех возможных транспортных линий на Каспийском море, а для некоторых линий - класс Я2 Российского Морского Регистра Судоходства.

- Предельная осадка судов, заходящих в порты в средней и южной частях моря, должна находиться в диапазоне ёгаах=7,0... 7,2 м.

- Ледовый класс судов, постоянно заходящих в порт Махачкала должен быть не менее 1се2, для порта Актау или Курык - 1се1, для остальных портов нет необходимости в ледовом классе.

- В случае строительства судна вне Волго-Балтийской водной системы, максимальная длина судна Ьтах = 193 м, максимальная ширина судна Втах = 17,2 м.

В третьей главе производится изучение существующей береговой инфраструктуры, имеющихся в наличии транспортных и судостроительно-судоремонтных мощностей, анализ технико-эксплуатационных характеристик и состава нагрузки танкеров.

Существует большое количество прогнозов развития добычи и экспорта нефти, учитывающих увеличение мощностей достигнутой добычи на шельфе и на суше, а также освоение новых месторождений.

Прогноз динамики рассматриваемых в данной работе морских транспортировок в западном направлении представлен на диаграмме, см. рис.2.

37,5 37,5 37,5 37,5 37,5 37,5 37,5 37,5 37,5 37,5 37,5 37,5 37,5 37,5 37,5

М

Рис. 2. Прогноз динамики морской транспортировки казахской нефти

Существующие морские транспортировки нефти на Каспийском море являются государственными приоритетами Казахстана и Азербайджана - государств, располагающих основными запасами нефти в Каспийском бассейне.

Морские перевозки нефти осуществляются по направлениям Актау-Баку, Актау-Махачкала с последующей перевалкой нефти железнодорожным транспортом или по существующим трубопроводам в порты Грузии и России на Черном море. Данные транспортировки осуществляются компаниями КАСПАР (АГКМП - Азербайджанское Государственное каспийское морское пароходство) и Казмортрансфлот (НМСК -Национальная морская судоходная компания).

В исследовании приводятся сведения по судам трех основных операторов на Каспийском море. При этом отмечается, что все танкеры отвечают требованию выхода из Каспийского моря через Волго-Донскую или Волго-Балтийскую систему каналов.

На берегу Каспийского моря расположено в общей сложности более 20 портов, около половины из них небольшие по размеру, предназначенные для рыболовецких гаваней, или заброшены и не эксплуатируются. Только 3 порта (5 терминалов) приспособлены для приема и отгрузки нефти и нефтепродуктов. При этом порт Актау (р.Казахстан) используется только для отгрузки нефти.

Расстояния в милях между портами приведены в табличной форме, см. табл.1. Характеристики береговой инфраструктуры существующих портов приведены в табличной форме, см. табл.2.

Таблица 1.

Таблица расстояний между портами

Актау

252 Сангачал

247 - Баку (Азпетрол)

168 278 273 Махачкала

250 - - 275 Дюбенди

190 - - 175 - Шурабад

- 235 230 170 232 159 | Курык

Таблица 2.

Сводные данные портовой инфраструктуры__

№ Наименование Актау Махачкала Дюбенди Сангачал Азпетрол

1 Разрешенная осадка в порту, м 7,2 7,0 7,2 7,2 7,2

2 Количество нефтяных причалов 4 2 2 2 2

3 Строящиеся причалы - - - 2 -

4 Максимальная длина судна, м 188 - - 250 212,5

5 Резервуариая мощность, тыс.мЗ 270 100 340 160 20

6 Пропускная способность, т/суг - - - ок. 25 000 25 200

7 Потенциальная пропускная способность, млн. т/год 12,87 8,58 4Д9 8,58 4,29

8 Портовые буксиры 2 2 1 1 1

9 Наличие внешнего трубопровода есть есть нет нет нет

10 Простой по различ. причинам 40

Составляющие времени рейса

11 Время маневрирования при входе в порт, ч 1,5-2 2-3 2-3 2-3 Ок.2

12 Время маневрирования при выходе из порта, ч Ок.1 1-2 Ок.1 Ок.2 Ок.1,5

13 Среднее время маневрирования, ч 3 4 3 5 3,5

14 Негрузовые операции, ч 6

Пропускная способность определена для портов, осуществляющих отгрузку в ж/д цистерны, в зависимости от отгрузочной мощности наливных эстакад.

Потенциальная пропускная способность рассчитана, исходя из количества существующих и строящихся нефтяных причалов для судов дедвейтом 12 тыс. т.

Длина транспортных линий между потенциальными портами отгрузки и приема нефти находится в пределах 160...270 миль. Такое короткое транспортное плечо накладывает особые условия на формирование ТТК. Продолжительность рейса при современных скоростях танкеров составит не более суток в одну сторону, при этом продолжительность погрузки и разгрузки сопоставима с временем перехода в грузу или в балласте. С учетом возможных больших объемов транспортировки нефти на линии потребуется большое количество танкеров.

В работе приведены общие технические сведения по установке выносных причальных устройств (ВПУ). Для исследуемого региона определяется потенциальное местоположение ВПУ применительно к новым и модернизируемым портам.

Исследование судостроительных и судоремонтных мощностей Волго-Каспийского бассейна проведено с целью определения максимально возможных размеров судна. Верфи, расположенные вне Волго-Донской и Волго-Балтийской системы каналов, не рассматривались, как заведомо невыгодные и ограниченные в создании судов размерами шлюзов.

По результатам такого исследования определены наиболее перспективные верфи, обладающие производственными мощностями, позволяющими осуществить постройку относительно крупных танкеров для Каспийского моря.

Исходя из условий замкнутого региона, определена потенциальная группа исследования характеристик морских танкеров. При этом максимальная грузоподъемность, ок. 70 тыс. т, определяется для судна при строительстве из 2-х модулей и дальнейшей стыковке на плаву для ССЗ «Лотос» (Астраханская обл.).

На основе выполненного исследования технико-эксплуатационных характеристик морских танкеров в группе дедвейта 13-88 тыс. тонн сформированы зависимости характеристик судна от грузоподъемности и скорости, которые в дальнейшем используются при построении расчетных алгоритмов. Кубический модуль: ЬВН= 2,06 Р+10500, м3

Водоизмещение порожнем: 1)0 = 25,7 Р0'56, т

Валовая вместимость: ОТ = 5,91 р0'788, бр.рег.тонн

Длина между перпендикулярами: Ь = 17,54 Р0,22, м Суммарная мощность ГЭУ: Ыэу=0,332 Р0,4и2'2, кВт

Выполнен анализ измерителей масс морских танкеров. На основании групп, разделов и статей нагрузки в соответствии с ОСТ.0206-2002 сформированы укрупненные измерители масс, зависимости которых от водоизмещения порожнем применяются в дальнейшем при построении расчетных алгоритмов.

> Масса корпуса: р, = (5*Ю"600+0,6311)О0

> Масса трубопроводов: р2= (10~*Т>0+ 0,075)Эо

> Масса оборудования: рм= [0,296 - 0,0231п(О0)]О0

> Масса судовых устройств: р3 = 0,0400

> Масса дельных вещей и корпусного насыщения: р4 = 0,03500+244

Анализ вариантов транспортно-технологического комплекса морской транспортировки нефти в замкнутом регионе

На основании выполненного анализа особенностей региона, с учетом основных характеристик морских танкеров сформированы требования к ТТК морской транспортировки нефти. Определены варианты ТТК применительно к исследуемому

региону, см. табл.3, и разработана матрица (поле) возможных расчетных вариантов ТТК, см. рис.3, как соответствующих всем ограничениям, так и учитывающих масштабы и содержание модернизации и развития инфраструктуры.

Таблица 3.

Варианты транспортно-технологического комплекса и масштабы дополнительных работ

Ограничения Обознач. Варианты транспортно-технологического комплекса

1 2 3 4 5

Порт погрузки нефти Актау Актау Актау Курык Курык

Порт отгрузки нефти Дюбенди ДюбещцГ Дюбенди Сангачал Шурабад

Максимальное количество причалов N, 2 2 2 2 (ВПУ) 2 (ВПУ)

Дноуглубительные работы Нет Нет Да Нет Нет

Береговые трубопроводы Нет Нет Нет Нет Да

Морские трубопроводы Нет Нет Нет Да Да

ВПУ в порту погрузки Нет Нет Нет Да Да

ВПУ в порту отгрузки Нет Нет Нет Да Да

Суда «SPM Standby» Нет Нет Нет Да Да

Длина максимальная, м Lmax 150 188 188 194 260

Ширина максимальная, м Вшах 23,5 20,4 20,4 20,4 31

Осадка максимальная, м 7,2 7,2 9,0 12 12

Завод-строитель АСПО Зеленод. Зеленод. Зеленод. Лотос

Количество модулей Nuoa 1 1 1 1 2

Максимальная грузоподъемность, ориентировочно т. Ращ 18 000 19500 24 000 34 000 70 000

Необходимость создания судорем. сооружения Нет (АСПО) Да Да Да Да

d. м

12-

Lmax = 194 м Вшах = 20,4 м

/ /

Суда обслуживанияЛЗПУ Морские трубопроводы Закупка ВПУ / /

Дноуглубительные работы

Строительство из 2-х частей

/

Lmax = 260 м Вшах = 31 м

Область L / d > 30 В / d > 5

(без модерн»вйи><и инфраструктуры)

50 188 м

\Bmax = 23,5 м Вгоах = 20,4 м

60 70

Грузоподъемность

Рис. 3. Матрица вариантов ТТК На основании проведенного исследования получены следующие основные выводы: • Прогнозируемые объемы транспортировки нефти на Каспийском море зависят от политических прерогатив прикаспийских государств. Однако в любом случае, ожидается увеличение транспортных потоков до 25.-.35 млн. т.

• Существующие транспортные мощности обеспечиваются танкерами дедвейтом не более 13 тыс. т. Даже при предварительных подсчетах увеличение объемов транспортировок до 35 млн.т. вызовет необходимость в увеличении количества танкеров (Dw=13 тыс. т) более 30 единиц.

• Развитие инфраструктуры н проведение дноуглубительных работ должно учитываться введением сопряженных (дополнительных) капитальных затрат.

• На этапе анализа очевидна предпочтительность развития нефтеналивных и нефтеразгрузочных мощностей установкой новых терминалов с ВПУ.

• Установка ВПУ потребует учета дополнительных капитальных затрат в том числе и на суда обслуживания ВПУ.

• Существующие судостроительные и судоремонтные мощности не позволяют строить и в дальнейшем осуществлять ремонт судов дедвейтом более 20...23 тыс. т (30 тыс.т при строительстве в Зеленодольске).

• Максимальный дедвейт даже при строительстве судна модулями не превысит 60...80 тыс.т (ограничение осадки судна порожнем dt = 3,8 м).

• Определены зависимости технико-эксплуатационных характеристик морских танкеров в группе дедвейта 13...88 тыс. т от грузоподъемности. Полученные эмпирические зависимости демонстрируют удовлетворительную сходимость с данными выборки и могут быть использованы в дальнейших исследованиях.

• Определены эмпирические зависимости масс и их измерителей морских танкеров в зависимости от водоизмещения порожнем. Все полученные зависимости демонстрируют удовлетворительную сходимость с данными по танкерам. Предложенные зависимости используются при создании алгоритма расчета стоимости судна.

Итогами исследования по возможным вариантам транспортно-технологического комплекса транспортировки нефти служат следующие положения:

- Включение в ТТК танкеров грузоподъемностью более 18 тыс. т потребует судоремонтное сооружение, проведение модернизации инфраструктуры (дноуглубительные работы или сооружение новых причалов ВПУ),

- Включение в ТТК танкеров 1рузоподъемностью более 19,5 тыс. т потребует проведения дноуглубительных работ или установки ВПУ

- Включение в ТТК танкеров грузоподъемностью более 34 тыс. т возможно только при модульной постройке судов из 2 частей и последующей стыковке их на плаву.

- Постройка и использование танкеров грузоподъемность более 70 тыс. тонн для исследуемого региона невозможно (представляет большие сложности).

- Определенные ограничения максимальной грузоподъемности используются совместно с матрицей вариантов ТТК как ограничения логистической модели или как требования к модернизации инфраструктуры.

В четвертой главе производится построение расчетных алгоритмов определения состава ТТК и проведения расчетов капитальных и эксплуатационных затрат по морским перевозкам. При построении расчетных алгоритмов использовался принцип оптимизации в логистике. Методический аппарат логистики применен в виде построения логистической модели и проведения функционально-стоимостного анализа.

Логистический анализ транспортировки нефти в Каспийском регионе

Построена транспортная схема и обоснована структура времени рейса для замкнутых регионов:

Тр.= Тх + Тмв1 + Трз + ткг1 + т6 + тмв2 + тпг + тнг2 + тш0)

где Тх, Т5, ТМВ2,ТМВ|,Трз, Т„г2, Тиг1, Тпг, Тш - составляющие времени рейса

Разработан алгоритм расчета времени рейса применительно к исследуемому региону:

1 const у (2)

где Тсопя - Тм»1 + Трз + Тнг1 + Т„а2 + Т„г2 + Тш + Тпг.

В зависимости от заданной величины годового грузопотока А, грузоподъемности танкеров Р и скорости и определяется потребное на линии количество танкеров N.

К = А((1+1/к6)1/и + Тсопй)/(Тэ1Р), (3) где кб - коэффициент изменения скорости в балластном переходе, 1 - протяженность линии, ТЭ| - эксплуатационный период (ок. 315 дней с учетом праздничных нерабочих дней, простоя по условиям непогоды, среднего времени ремонта, отнесенного к одному году).

А = Р(Ы, и, Р, 1) - функция обеспечения заданной величины грузопотока. Аналогично, задаваясь количеством танкеров ¡С рядом скоростей, определяется необходимая грузоподъемность танкеров, обеспечивающих заданный грузопоток в исследуемом регионе:

Р = А(500/и + 46)/(315М), (4) или в общем виде для замкнутого региона:

Р = А( 1/о + Тмв, + Трз + Тнг1 + 1/(кв«) + ТМ82 + Тпг + Тнг2 + Тш)/(Тз1*К), (5) Произведен логистический анализ транспортно-технологической схемы. Выявлены ограничения, в том числе требующие модернизации береговой инфраструктуры:

• Условие отсутствия простоя транспортно-технологической схемы (максимальное количество танкеров на линии):

N ^кпрТр^др/Тп,-, (6)

• Условие ограничения партионности грузопоставок (резервуарная мощность, минимальное количество танкеров на линии):

N > (ТрГТпг)/Ттах, (7) Итогом работы служит сформированная матрица состава флота (N1) и его основных характеристик (Р,о), обеспечивающих заданный годовой грузопоток. Примеры массовых расчетов по заданному грузопотоку 35 млн. тонн в год представлены в графической, см. рис.4, и табличной формах, см. табл.4.

Таблица 4.

Состав флота для транспортировки 35 млн. т_

скорость судна время грузового перехода время рейса количество рейсов в год грузоподъ емность танкера п=6 судов грузоподь емность танкера п=8 судов грузоподь емность танкера п=10 судов грузоподь емность танкера п-12 судов максимальное количество танкеров

I 2 3 4 5 6 7 8 9

V тх Тр1 N. Р Р Р Р

уз ч ч т т т т

9 27,8 98 77,1 75700 56700 45400 37800 13

9,5 26,3 95 79,6 73300 55000 44000 36600 12

10 25 92 82,2 71000 53200 42600 35500 12

10,5 23,8 О'-: 84 1 69400 52100 41700 34700 12

11 22,7 87 86,9 67100 50300 40300 33600 И

11,5 21,7 85 88,9 65600 49200 39400 32800 11

12 20,8 84 90 64800 48600 38900 32400 11

12,5 20 82 92,2 63300 47500 38000 31600 10

13 19,2 80 94,5 61700 - 46300 37000 30900 10

13,5 18,5 79 95,7 61000 45700. 36600 30500 10

14 17,9 78 96,9 60200 ■ 45100 36100 30100 10

14,5 17,2 76 99,5 58600 44000 35200 29300 10

15 16,7 75 100,8 57900 43400 34700 28900 10

15,5 16,1 74 102,2 57100 42800 34200 28500 9

16 15,6 73 103,6 1 56300 42200 33800 28200 9

ШИШШ} - требующие строительства танкеров из 2-х частей со стыковкой модулей на плаву, требующие дноуглубительных работ и удлинения причала или установки ВПУ, требующие создание судоремонтного сооружения.

- превышающие максимально допустимое количество танкеров на линии.

- превышающие возможности (индустриальные) замкнутого региона

Зависимость грузоподъемности судов от скорости

10 11 12 13

15 16 17

Рис. 4. Зависимость грузоподъемности танкера от скорости и количества судов для транспортировки годового грузопотока 35 млн. т.

Капитальные затраты на создание транспортной линии и модернизацию элементов береговой инфраструктуры

В разделе приводится описание и построение алгоритмов расчета стоимости одного судна и серии судов, расчета стоимости модернизации береговой инфраструктуры.

Описаны 3 подхода к определению стоимости судна:

1) Затратный метод,

2) Параметрический метод,

3) Конъюнктурный метод.

Использование параметрического метода возможно в случае наличия у верфи близкого построенного прототипа. Введение поправочных коэффициентов позволяет откорректировать стоимость постройки.

При использовании конъюнктурного метода стоимость постройки определяется действующими фрахтовыми ставками и сложившимся рынком услуг по постройке танкеров и осуществлению перевозок. При этом уровень фрахтовых ставок может быть подвержен ежегодным колебаниям. Предугадать и формализовать такое изменение конъюнктуры рынка сложно и, в некоторой степени, не объективно. Фрахтовые ставки могут опускаться до такого уровня, когда строить судно становится невыгодно. Этим объясняются периодические всплески, чередующиеся с относительным затишьем, в строительстве танкеров.

Затратный метод (метод оценки стоимости, основанный на расчете издержек) сформирован на анализе технических параметров судов и производственных мощностей судостроения. Оценка стоимости по данному методу в меньшей степени подвержена сезонным изменениям. Закономерности, на основании которых рассчитывается цена судна, носят физический объективный характер.

Используется комплексная методика оценки стоимости судна. Данная методика основана на расчете себестоимости постройки судна по статьям калькуляции и по разделам нагрузки масс (смешанный метод).

В общем виде стоимость судна определяется как сумма затрат: С|=(М + 3 + РПО + ОР) + П, (8) С, = Кп6Крпо(М + 3 + ОР), (9) где K<jp - коэффициент, учитывающий общецеховые, общезаводские и прочие расходы; для верфи является условно постоянной величиной. Кп5 - норма прибыли, резерва на непредвиденные расходы, страхования, величина условно постоянная для верфи. М - стоимость материалов, покупных изделий, оборудования (включая налоги и транспортные расходы).

3 - расходы на оплату труда, включая ЕСН отчисления.

РПО - расходы на подготовку и освоение производства, проектирование.

ОР - общезаводские расходы, услуги надзорных органов, прочие заводские расходы.

П - прибыль, резерв, страхование строительства.

М = Z(4i*P¡)+ kN*q¡*N3y, (Ю) 3 = q4*Tc*K„, (11)

где q4 - стоимость одного нормо-часа основных производственных рабочих, К„ - коэффициент, учитывающий единые социальные отчисления, Тс = KnJCMcq^TTj - суммарная трудоемкость постройки головного судна, где = Т1+Т2+Т3+Т4+Т5 - трудоемкость серийно освоенного судна по видам работ, t, - нормативы удельной трудоемкость работ.

ОР=К.р»3 . (12) В общем виде получен алгоритм расчета стоимости судна следующего вида: С,= К;(1(Ч;*р,)+ kN*q,*N3y + Ч£№*К;)), $ (13)

где q¡ - стоимостные показатели, p¡ - укрупненные измерители масс, T¡ = t¡*p, - определение трудоемкости работ по группам материалов и оборудования, Kj - постоянные коэффициенты для исследуемого региона, верфи, типа судна.

В работе определен следующий алгоритм расчета стоимости серии судов пропорционально коэффициентам серийности для морских танкеров:

Сф=1С;=Д K,[S(q¡*p¡)+ kN*q¡*N3y + 4,10?^)]*^,/^,), S (14) где Kci - коэффициенты серийности для морских танкеров.

В исследовании разработаны и обоснованы упрощенные методики определения капитальных затрат на модернизацию и сооружение новых элементов инфраструктуры. Построен общий алгоритм расчета сопряженных затрат.

CiCon = q.*Ii*X»$, (15) где Qcon - стоимость модернизации или возведения нового элемента инфраструктуры: судоремонтное сооружение, наземные и морские участки трубопроводов, удлинение причала, дноуглубительные работы и т.д., q, - стоимостные показатели, 1, - характерные параметры исследуемого региона, X¡ - характерный технико-конструктивный параметр, связывающий элементы транспортной линии с инфраструктурой всего комплекса.

Для исследуемого региона определение сопряженных капитальных затрат с учетом удельных и постоянных коэффициентов представлено в табличном виде, см. табл.5.

Таблица 5.

Расчет сопряженных затрат

Наименование дополнительных сопряженных затрат_

Обознач.

Расчет тыс.$

Необходимые данные

Дноуглубительные работы

1,761,* <3d

Длина канала, Величина углубления

Судоремонтное сооружение Плавучий док Гребенчатый слип

1,35D0 28, 5L

Тип сооружения, водоизмещение порожнем, длина судна_

Удлинение причала

10Д1+60

Величина удлинения

Создание резервуаров

0,1AQ

Необходимость в увеличении резервуаров

Прокладка трубопроводов Портовые участки Береговые наземные участки Морские участки

Ст71Н

Стпм

600 2000U 7000L™

Порт погрузки и разгрузки. Длина наземного, морского участка трубопровода.

ВПУ и суда обслуживания ВПУ

Свпу

64 ООО

Тип ВПУ

Береговые сооружения инфраструктуры

10 000

Перечень необходимых элементов инфраструктуры

По итогам работы сформирован алгоритм, позволяюший определять капитальные затраты для заданного состава флота, обеспечивающего перевозку требуемого объема нефти в год с учетом закупаемых или модернизируемых элементов инфраструктуры.

С Сф + Ссоп

Приведенные алгоритмы применимы для расчетов в любом другом регионе. Расчет капитальных затрат для исследуемого региона Каспийского моря для одного из вариантов ТТК представлен в графической, см. рис.5, и табличной форме, см. табл.6.

Таблица 6.

Расчет капиталовложений на создание ТТК перевозок 25 млн.т Курык-Шурабад

Скорость судна Грузоподъемность при N=4 судна Мощность ГЭУ Водоизмещение порожнем Капитальные затраты

Стоимость голов, судна Стоимость флота Сопряженные затраты Итого капиталовложения

1 2 3 4 5 6 7 8

V Р N„ О0 с, Сф Ссоп С

уз т кВт т млн.$ млнЯ млн.$ мпнЛ

9 60700 2950 12260 61,7 202,0 208,6 410,6

9,5 59000 3330 12070 61,9 203,1 208,3 411,4

10 57700 3760 11920 62,4 205,0 208,1 413,1

10,5 56400 4200 11770 62,9 206,6 207,9 414,5

11 55400 4690 11650 63,4 208,9 207,7 416,6

11,5 54300 5200 11520 64,0 211,3 207,6 418,9

12 53400 5740 11410 64,7 213,9 207,4 421,3

12,5 52400 6310 11290 65,4 216,8 207,2 424,0

13 51600 6920 11190 66,2 220,0 207,1 427,1

13,5 50900 7560 11110 67,2 223,6 207,0 430,6

14 50300 8250 11040 68,3 227,7 206,9 434,6

14,5 49600 8950 10950 69,2 231,3 206,8 438,1

15 48900 9690 10860 70,3 235,3 206,7 442,0

15,5 48400 10470 10800 71,5 239,9 206,6 446,5

16 47800 11280 10730 72,7 244,4 206,5 450,9

Зависимость капиталовложений от состава флота для транспортировки 25 млн.т На линии Курык-Шурабад

Рис. 5. Зависимость капитальных затрат от состава флота (скорости и соответствующей ей грузоподъемности) для транспортировки 25 млн.т на линии Курык-Шурабад

Определение эксплуатационных затрат

Для комплексной оценки по экономическому критерию состава флота, обеспечивающего транспортировку заданного количества груза и удовлетворяющего условиям логистической модели, составлен алгоритм, описывающий затраты, которые несет выбранный состав флота в исследуемой инфраструктуре.

Такая оценка позволила определить составляющие затрат во время эксплуатации транспортного средства, выделить затраты, максимально' влияющие на издержки, и выделить составляющие затрат, не оказывающие существенного влияния на содержание и эксплуатацию транспортного средства в серии судов-претендентов.

Первостепенной задачей разработки алгоритма расчета эксплуатационных затрат является задача определения структуры затрат, каждая составляющая которой характерным образом описывает функционирование системы. При этом элементы структуры описываются характерным технико-эксплуатационным параметром.

Б = Е(Х1№|+ХЛ+...Х№) = Х2У>2) +-.+ Х,1Ю = I, + 12 +...+1; +8МП, (16)

где I, - элемент структуры затрат, 8соп=0,1Ссоп - эксплуатационные затраты на модернизированные или новые элементы инфраструктуры.

В разделе произведен анализ и обоснована структура затрат, на основании которой сформированы соответствующие расчетные алгоритмы. Структура затрат

1,= (г,Х1+% +г3Х2+г4) , (17)

12 = г5*Х3*К+ 1г1эу*Т, + Ыд-Хг.д/ТО^^р, (18)

13 = (2б+ адХ„+27С,+ 28Х5)Н (19) Ц = (20) 15 = С/а, (21)

где г, - постоянные коэффициенты для изучаемого региона, X; - характерный конструктивный параметр судна, Млг - суммарная мощность электроэнергетической станции (дизель-генераторов), Н,у - суммарная мощность главной энергетической установки, г|ДГ, гЬу - режимы использования ЭЭС и ГЭУ, q¡ - стоимостные показатели, N -количество судов, С] - стоимость одного судна, С - суммарные капиталовложения, а -срок окупаемости инвестиций.

Портовые затраты: Затраты по бункеровке: Навигационные затраты: Отчисления в резерв: Амортизация:

В общем виде получен алгоритм вычисления эксплуатационных затрат:

Б= К*ЫР*Ц^*Х;)+ С/а+ 0,1Ссоп, (22) Для исследуемого региона Каспийского моря расчет эксплуатационных затрат может быть представлен в табличном виде, см. табл.7.

Таблица 7.

_ Вычисление затрат_

Структура затрат Обознач. тыс.$

Портовые затраты I, (1,555СТ+ 0,443ЬВН+797)Ы*ЫР,

Затраты по бункеровке Ь [18300Ы+0,082№Кр(Ы,,[450Лг+7,6] +ЫДГ[150^+-2ЩП000

Навигационные затраты Ь (0,0035С|+0,0075СТ+1193)1ч1

Отчисления в резерв 14 ЮОЫ

Амортизационные отчисления 15 С/а

Полученные результаты расчетов по одному из вариантов ТТК представлены в табличной форме, см. табл.8. В графическом виде приведено сравнение структуры эксплуатационных затрат для различных вариантов ТТК, см. рис.6, а также вычисление себестоимости транспортировки I т нефти, см. рис.7.

Таблица 8.

Эксплуатационные затраты транспортировки 25 млн.т. на линии Курык-Шурабад

Скорость судна Количество рейсов в год грузоподъ емность танкера N=4 судна Эксплуатационные затраты Себестоимость 1 тонны

портовые бункеровка навигационные отчисления амортизация сопряженные итого

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И

V ч Р I. Ь 1з и 15 в

уз т млн.$ млн.$ млн. $ млн.$ млн.$ МЛН.$ МЛИ.$ $

9 103 60700 14,43 10,38 6,88 0,4 20,2 20,86 73,1 2,92

9,5 105,9 59000 14,49 10,65 6,86 0,4 20,31 20,83 73,5 2,94

10 108,3 57700 14,54 10,97 6,85 0,4 20,5 20,81 74,1 2,96

10,5 110,9 56400 14,61 11,32 6,84 0,4 20,66 20,79 74,6 2,98

11 112,8 55400 14,63 11,64 6,83 0,4 20,89 20,77 75,2 3,01

11,5 115,2 54300 14,69 12,04 6,82 0,4 21,13 20,76 75,8 3,03

12 117 53400 14,72 12,38 6,82 0,4 21,39 20,74 76,4 3,06

12,5 119,2 52400 14,75 12,8 6,81 0,4 21,68 20,72 77,2 3,09

13 121,2 51600 14,82 13,24 6,82 0,4 22,0 20,71 78,0 3,12

13,5 122,7 50900 14,82 13,67 6,82 0,4 22,36 20,7 78,8 3,15

14 124,3 50300 14,88 14,13 6,83 0,4 22,77 20,69 79,7 3,19

14,5 126 49600 14,89 14,59 6,83 0,4 23,13 20,68 80,5 3,22

15 127,7 48900 14,92 15,08 6,84 0,4 23,53 20,67 81,4 3,26

15,5 129 48400 14,95 15,55 6,85 0,4 23,99 20,66 82,4 3,3

16 130,8 47800 15,0 16,1 6,85 0,4 24,44 20,65 83,4 3,34

Структура эксплуатационных затрат Структура эксплуатационных затрат

Акгау -Дюбенди Курык-Шурабад

Рис. 6. Структура эксплуатационных затрат при транспортировке 25 млн.т на различных направлениях

Зависимость себестоимости перевозки нефти от состава флота при транспортировке 25 млн.т На линии Курык-Шурабад

4.3 4,1

£

!::

2 3.5 | 3.3 3.1 2.9 2.7 2,5

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Рис. 7. Зависимость себестоимости транспортировки нефти от состава флота при транспортировке 25

млн.т на линии Курык-Шурабад Разработанные расчетные методики позволили произвести расчет капитальных и

эксплуатационных затрат применительно к логистической модели транспортировки в

замкнутом регионе. Итогами разработок служат следующие основные выводы:

• Разработанная логистическая модель позволяет производить массовые расчеты состава флота для любого региона. На основе расчетов формируется массив состава флота, отвечающий логистическим условиям транспортировки в регионе и обеспечивающий заданную величину грузопотока;

• Разработанный алгоритм расчета капитальных затрат включает в себя капитальные затраты на создание флота и расчет сопряженных затрат на модернизацию инфраструктуры или организацию нового терминала. Таким образом, увязаны между собой капиталовложения в новый ТТК и требования к его модернизации;

• В расчете стоимости судна учтены характеристики региона, условия постройки судна на верфи, характеристики судна (ледовый класс) - исследуемые величины. При изменении региона исследования данные характеристики корректируются, что позволяет применять расчетный алгоритм для любого выбранного региона;

• Суммарные капиталовложения возрастают с увеличением количества судов и с увеличением их скорости;

• Капиталовложения в создание нового терминала существенно превышают капиталовложения в модернизацию существующих мощностей для исследуемого региона;

• Определено, что несмотря на уменьшение капитальных затрат на создание флота для нового терминала в исследуемом регионе, суммарные капиталовложения в этом случае больше, чем при модернизации существующего направления перевозок. Данный факт объясняется существенным ростом сопряженных затрат;

• Разработанный алгоритм расчета эксплуатационных затрат позволяет производить массовые расчеты для составов флота, отвечающих условиям логистической модели с рассчитанными капитальными затратами;

• Суммарные эксплуатационные затраты увеличиваются пропорционально количеству судов и их скорости. Таким образом, наименьшие эксплуатационные затраты у флота с

минимально допустимым количеством судов и максимальной грузоподъемностью для исследуемого региона при меньшей скорости; • Эксплуатационные затраты для нового направления транспортировки Курык-Шурабад (кратчайшее расстояние) меньше по сравнению с существующим модернизируемым направлением Актау-Дюбенди, хотя капиталовложения для создания нового направления существенно больше. Таким образом, предпочтительнее создавать новое направление Курык-Шурабад для реализации возрастающих транспортных потоков в исследуемом регионе.

В пятой главе производится анализ возможного экологического воздействия транспортного комплекса на окружающую среду, оценка риска и возможного ущерба при возникновении аварийной ситуации.

Исследуемый регион Каспийского моря является экологически чувствительной зоной, в которой наблюдается изменение окружающей среды за последние годы. Создание любого объекта, связанного с транспортировкой нефти, может вызвать негативные последствия для всей экосистемы. Исследования такого рода должны быть обязательными для замкнутых регионов.

В главе производится анализ существующего положения дел в области природоохранного законодательства, определены действующие конвенции, узкие незащищенные места экологической среды применительно к исследуемому региону.

Рассмотрены факторы в области охраны окружающей среды, имеющие значение для проекта морских перевозок. Определены потенциальные проблемы и ограничения в области окружающей среды.

В главе также производится анализ рисков морских операций. На основании заимствованных данных определены вероятности возникновения аварийных ситуаций. Аварийные ситуации и их вероятности для морских танкеров приведены в табличной форме, см. табл.9,10.

По классификации международной федерации владельцев танкеров нефтяные разливы принято делить на три категории в зависимости от объемов утечки нефти:

А - малые - менее 7 т, В - средние - от 7 до 700 т, С - большие - более 700 т.

Произведено полноценное изучение всех аспектов рисков морских аварий. Приводится описание физико-химических, токсикологических, эколого-токсикологических аспектов, влияющих на оценку степени риска. Рассмотрен математико-статистический аспект рисков, на основании которого определены численные значения вероятностей аварий.

Таблица 9.

Характеристики аварийных ситуаций__

Аварийная ситуация Тип аварийной ситуации по частоте Тяжесть последствий Категория разлива

Аварийные ситуации на погрузочной системе

Вылив через фланцевые соединения, запорную арматуру Вероятный(1-10"2) С пренебрежимо малыми последствиями А

Вылив при разрыве грузового шланга Возможный (10 -Ю"4) Некритическая А

Аварийные ситуации с танкерами и трубопроводами (объем аварийного вылива - не более 2 отсеков)

Морские танкеры Редкий (10"4- 10"6) Критическая В, С

Морские трубопроводы Редкий (10"*- 10"6) Критическая В

Аварии по причинам столкновения с другими судами Редкий^О"4- 10"6) Критическая В

Таблица 10.

Вероятность проявления опасностей при ава эиях нефтеналивных судов

Причины аварии Вероятность опасности Р„ Вероятность разлива (описание) Вероятность разлива рр, Вероятность авар.разлива

1 2 3 4

Столкновение судов 0,279 Средняя 0,5 0,1395

Посадки на мель 0,272 Низкая ОД 0,0272

Несовершенство конструкции судов или оборудования 0,208 Низкая „ 0,1 0,0208

Повреждения у причалов 0,101 Низкая 0,1 0,0101

Взрывы 0,069 Очень высокая 1 0,069

Пожары 0,038 Высокая 0,8 0,0304

Поломки двигателя 0,033 Очень низкая 0,01 0,00033

Итого X 1 0,297

Исследование заканчивается построением алгоритма расчета вероятного годового ущерба от морских транспортировок нефти танкерами.

11= №21*Кр*р1*Рр*У1(р1ш+2р2\у)^1рн*К„1*Ктс, (23) где N - количество судов, I - протяженность транспортной линии, 1Чр - количество рейсов в году, рр— вероятность аварийной ситуации, связанной с разливом нефти, р, - вероятность возникновения аварийной ситуации на 1 рейс-милю, У, - стоимость ликвидации 1 т нефти, р]№ - вероятность возникновения аварии с повреждением 1 танка, р2\у - вероятность возникновения аварии с повреждением двух танков, \У] - вместимость 1 танка, Кж1 -коэффициент, учитывающий объем вылитой нефти из одного танка, Ктс - коэффициент, учитывающий совершенствование технических средств, позволяющих более эффективно предупреждать аварийные ситуации.

Для исследуемого региона произведен расчет значений вероятного ущерба для нескольких вариантов ТТК и их возможных составов флота. Полученные значения находятся в пределах 1,5-5,0 млн.$.

Проведенное исследование позволило сделать следующие основные выводы:

• Построенный алгоритм расчета финансовых рисков от аварийного разлива нефти основан на заимствованных данных оценки вероятности аварийных случаев, исследуемых характеристиках региона, расчетах состава флота (логистической модели) и характеристиках судна Расчет финансовых рисков может быть произведен для любого региона при соответствующих корректировках входящих данных;

• Минимальное значение финансовых рисков от аварийного разлива нефти соответствует варианту ТТК с самым коротким расстоянием транспортировки и составу флота с наименьшим количество судов и при этом практически не зависит от их грузоподъемности и скорости;

• Рассчитанные финансовые риски носят вероятностный характер и имеют небольшие значения по сравнению с эксплуатационными затратами и потому не должны влиять на принятие решения по выбору оптимального варианта ТТК.

В шестой главе производится построение и обоснование критерия экономической эффективности транспортно-технологического комплекса.

Произведено изучение существующих критериев экономической эффективности и их применимость к построенным расчетным алгоритмам.

В главе приводятся следующие статические и динамические критерии:

* критерий максимизации прибыли,

* критерий минимизации приведенных затрат,

* интегральный экономический эффект,

* индекс рентабельности инвестиций,

* фактор возмещения капитала и ряд других критериев.

С учетом постановки задачи в виде элемента народнохозяйственной задачи с челночными транспортировками нефти в замкнутом регионе обосновано применение критерия экономической эффективности в виде себестоимости транспортировки нефти. Данный критерий наглядно демонстрирует экономическую привлекательность вариантов ТТК и их характеристик.

slT = f (N,P,v»A) —» min

В работе произведен расчет критерия для исследуемого региона и обоснован вариант ТТК с использованием новых нефтеналивных и нефтеразгрузочных терминалов. Для реализации транспортировки нефти на примере годового грузопотока 25 млн. т потребуется следующий состав флота:

Количество судов N = 4 судна

Грузоподъемность судна Р = 60 700 т

Скорость хода судна и = 9 уз

Суммарные капиталовложения С = 410,6 млн. $

Сопряженные затраты на инфраструктуру Ссоп= 208,6 млн. $

Себестоимость транспортировки slT = 2,92 S/t

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

На примере комплексного анализа Каспийского региона разработан методический аппарат формирования транспортно-технологического комплекса перевозки нефти в закрытых регионах.

В ходе создания методического аппарата был решен ряд принципиальных задач и получены результаты, имеющие научную и практическую ценность, в числе которых:

1. Проведено комплексное исследование природно-климатических, гидрологических и сейсмических характеристик региона (на примере Каспийского региона).

2. Проведен комплексный анализ транспортных потоков и существующих транспортных мощностей, включая береговую инфраструктуру. Изучены существующие судостроительные и судоремонтные мощности региона. Проанализированы технико-эксплуатационные и удельные весовые характеристики морских танкеров потенциальной грузоподъемности для закрытого региона.

3. На примере анализа Каспийского региона сформирована «матрица» вариантов ТТК, учитывающая существующие ограничения и требования к модернизации инфраструктуры региона. Указанные требования предопределили необходимость разработки алгоритма расчета сопряженных затрат на модернизацию инфраструктуры и при этом расширили возможное поле значений проектных характеристик ТТК.

4. Разработана логистическая модель транспортировки нефти в закрытом регионе, связывающая между собой характеристики флота: количество судов, их грузоподъемность и скорость. Изучены «узкие» места логистической модели, позволяющие на начальных этапах определить пропускную способность транспортной линии и требования к модернизации береговой инфраструктуры.

5. Разработаны расчетные методики формирования ТТК закрытого региона: расчет капитальных затрат, эксплуатационных затрат. В расчете стоимости судна учтены конструктивные особенности танкеров, характеристики региона и верфи-строителя. В расчете эксплуатационных затрат учтено максимально возможное количество статей, приближающее значение годовых эксплуатационных затрат к действующим значениям в регионе.

6. Произведен анализ возможного экологического воздействия транспортного комплекса на окружающую среду и разработан алгоритм расчета вероятного ущерба от аварийного разлива нефти.

7. С учетом особенностей челночной транспортировки в закрытом регионе построен и обоснован критерий оптимизации варианта и состава ТТК: критерий себестоимости транспортировки 1 т нефти.

8. На основе разработанных алгоритмов проведены массовые расчеты для возможных вариантов транспортировки нефти в Каспийском регионе: определены потенциальные составы флота, рассчитаны капитальные и эксплуатационные затраты. По критерию себестоимости транспортировки 1 т нефти определен оптимальный состав флота

9. Предложенный методический аппарат на примере Каспийского региона позволяет с учетом возрастающих транспортных потоков разработать требования к модернизации инфраструктуры и определить оптимальный по составу ТТК. При этом себестоимость транспортировки нефти может быть снижена в 2-2,5 раза (при возрастании грузопотока в 2,5...3,5 раза).

10. Проведенное исследование показало необходимость учета модернизации существующей инфраструктуры. Так при строительстве танкера, максимально отвечающего требованиям инфраструктуры Каспийского региона, транспортировка объема в 35 млн. т. невозможна (не хватает причалов). Себестоимость транспортировки 1 т нефти для того же танкера годового грузопотока в 25 млн. т в год на существующем направлении находится на уровне $,т = 5,6 $/т. С учетом модернизации существующих мощностей или строительства нового терминала, себестоимость транспортировки 1 т может быть уменьшена до 5,т = 3...4 $/т.

11. Материалы, разработанные по теме диссертации, могут быть использованы для технико-экономического обоснования транспортировок и решения внешней задачи проектирования в морских закрытых регионах. В расчетных алгоритмах применен упрощенный математический аппарат, позволяющий исследователю при корректировках исходных данных провести формирование аналогичных транспортно-технологических схем в другом регионе.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бойцун И.И. Особенности определения оптимальной структуры транспортно-технологического комплекса для транскаспийских перевозок нефти// Международный научный семинар «Перспективы использования результатов фундаментальных исследований в судостроении и эксплуатации флота Юга России, г.Астрахань, 3-5 октября 2008 г.: сб. материалов. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2009, с.112-116 (автор-100%).

2. Мацкевич В.А., Бойцун И.И. Особенности проектирования экономичных танкеров типа река-море// Девятая международная конференция «Российское судостроение и сдоходство, деятельность портов, освоение океана и шельфа» НЕВА 2007, г. Санкт-Петербург, 25-26 сентября 2007 г.: тезисы докладов. - СПб.: Ленэкспо, 2007, с.32-34, (автор-90%).

3. Мацкевич В.А., Рязанцев Ю.И., Бойцун И.И. Расчет дедвейта на ранних стадиях проектирования// Морской вестник №4 (24), 2007, с. 16-19 (автор - 50%).

4. Орманов М.К., Сугурбеков Ш.М., Бойцун И.И. Челночные танкеры для транскаспийской перевозки нефти// Девятая международная конференция «Российское судостроение и сдоходство, деятельность портов, освоение океана и шельфа» НЕВА 2007, г. Санкт-Петербург, 25-26 сентября 2007 г.: тезисы докладов. - СПб.: Ленэкспо, 2007, с.76-77 (автор - 80%).

ИЦ СПбГМТУ, Лоцманская, 10 Подписано в печать 22.09.2010. Зак. 4052. Тир.ЮО. 1,1 печ. л.

Глава

Глава

2.1 2.

2.6 2.

Глава

Условные обозначения и сокращения Введение

Общая характеристика задачи транспортировки нефти в закрытых регионах

Общая характеристика задачи транспортировки нефти с позиций теории системной оптимизации судов Краткая математическая модель, решаемых в диссертационной работе задач

Исследование природио-климатических, навигационных, сейсмических, гидрологических характеристик рассматриваемого региона

Общие методы исследования

Физико-географические характеристики Каспийского моря Ветро-волновые характеристики Каспийского моря Сезонность морских перевозок, ледовая обстановка Глубины водных путей и портовых акваторий Сейсмические характеристики Каспийского бассейна Выводы по главе

Исследование характеристик морских танкеров, береговой инфраструктуры, транспортных и индустриальных (судостроптельно-судоремонтных) мощностей

Прогноз динамики экспорта нефти Казахстана Транспортные мощности на Каспийском море Анализ существующей береговой инфраструктуры каспийских портов Выносные причальные устройства Судостроительные и судоремонтные мощности Волго-Каспийского региона

Технико-эксплуатационные характеристики морских танкеров Удельные весовые характеристики морских танкеров Анализ вариантов транспортно-технологического комплекса морской транспортировки нефти в регионе 3.9 Выводы по главе

Глава 4 Разработка алгоритмов и расчетных методик формирования транспортно-технологического комплекса перевозки нефти в закрытом регионе

4.1 Логистический анализ транспортировки нефти в Каспийском регионе

4.1.1 Применение научных методов теории логистики к формированию транспортно-технологического комплекса

4.1.2 Логистическая модель транспортировки нефти в замкнутом регионе

4.2 Капитальные затраты на создание транспортной линии и модернизацию элементов береговой инфраструктуры

4.2.1 Общие положения определения капитальных затрат

4.2.2 Определение строительной стоимости создания судна по статьям калькуляции

4.2.3 Алгоритм расчета строительной стоимости серии судов

4.2.4 Алгоритм расчета сопряженных капитальных затрат

4.2.5 Расчеты капитальных затрат по созданию ТТК в замкнутом регионе Каспийского моря

4.3 Алгоритм определения эксплуатационных затрат

4.3.1 Общие положения расчета эксплуатационных затрат

4.3.2 Портовые затраты

4.3.3 Затраты по бункеровке

4.3.4 Навигационные затраты

4.3.5 Отчисления в резерв

4.3.6 Амортизация

4.3.7 Расчеты эксплуатационных затрат по замкнутому региону Каспийского моря

4.4 Выводы по главе

Глава 5 Анализ возможного экологического воздействия транспортного комплекса на окружающую среду, опенка риска и возможного ущерба при возникновении аварийной ситуации

5.1 Законодательство в области охраны окружающей среды

5.2 Основные вопросы в области окружающей среды в регионе

5.3 Риски морских операций

5.4 Аспекты анализа морских рисков

5.5 Методика расчета финансовых рисков аварийных разливов нефти при эксплуатации ТТК

5.6 Расчет финансовых рисков для замкнутого региона

Каспийского моря

5.7 Выводы по главе

Глава 6 Обоснование экономической эффективности транспортнотехнологического комплекса перевозок нефти в замкнутом регионе

6.1 Общие критерии экономической эффективности

6.2 Вопросы практического выбора критерия экономической эффективности для оценки принимаемых проектных решений

6.3 Выбор критерия обоснования экономической эффективности

ТТК применительно к исследуемому региону

6.4 Выводы по главе 173 Заключение 174 Список литературы 177 Приложение 1А 185 Приложение 1Б 191 Приложение 1В 199 Приложение 1Г 204 Приложение 1Д

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

1. Проектные характеристики судна

Ь - длина судна (расчетная), м Б - водоизмещение судна, т

- дедвейт судна, т Эо - водоизмещение судна порожнем, т В - ширина судна, м с! - осадка судна, м

Ызу - суммарная мощность главных двигателей энергетической установки, кВт

N 1Г — суммарная мощность дизель-генераторов (электростанции), кВт г) - скорость судна, уз

Р - грузоподъемность судна, т пэк - экипаж судна, чел

Р1 - масса корпуса судна, т

Р2 - масса трубопроводов (судовых систем, систем ЭУ), т рз - масса судовых устройств, т

Р4 - масса дельных вещей и корпусного насыщения (окраска, изоляция, зашивка, снабжение, ЗИП, оборудование помещений), т рм - масса оборудования (ГЭУ, вспомогательные установки, движители, электроэнергетическая система, вооружение), т шах - предельно допустимая осадка судна (из ограничений), м

Н - высота борта судна, м

XV1 - вместимость 1 танка, м

ЬВН - кубический модуль, м

ОТ - валовая вместимость

Т4^ - количество танков по длине судна, ед.

Садм - «исправленный» адмиралтейский коэффициент

X, - характерный технико-эксплуатационный параметр судна (Ь, ЬВН, вТ и т.д.)

2. Эксплуатационные и экономические характеристики

А — годовой грузопоток, т

С1 - стоимость судна, $ дол. США

Сф - стоимость флота (серии судов), $ дол. США

Ссоп - сопряженные затраты, $ дол. США

Б - эксплуатационные затраты, $ дол. США г — показатель рентабельности, $ дол. США С - капиталовложения (инвестиции), $ дол. США а - срок окупаемости инвестиций, лет qт - стоимость 1 тонны топлива, $ дол. США qм - стоимость 1 тонны масла, $ дол. США

- стоимость 1 тонны корпуса, $ дол. США q2 - стоимость 1 тонны судовых систем, $ дол. США qз — стоимость 1 тонны судовых устройств, $ дол. США q4 - стоимость 1 тонны обстройки и насыщения, $ дол. США qэ> - приведенная стоимость 1 кВт ГЭУ, $ дол. США qч — стоимость нормо-часа основных производственных рабочих, $ дол. США 3 - заработная плата основных производственных рабочих, $ дол. США ОР - общезаводские и общецеховые (накладные) расходы, $ дол. США М - стоимость материалов (в расчетах строительной стоимости), $ дол. США I — структура (составляющие) эксплуатационных затрат, $ дол. США Г]эу - коэффициент использования ГЭУ на полном ходу Г2Э> — коэффициент использования ГЭУ при маневрировании гзЭ) — коэффициент использования ГЭУ при переходе в балласте Г1ДГ - коэффициент использования СЭС (дизель-генераторов) на ходу, под погрузкой, на стоянке

Г21г - коэффициент использования СЭС (дизель-генераторов) во время разгрузки ГздГ - коэффициент использования СЭС (дизель-генераторов) при маневрировании qlэ - норма расхода воды на 1 человека в сутки, т/чел.*сутки Я - вероятный ущерб в финансовом выражении, $ дол. США - величина полезного эффекта в зависимости от технико-экономических элементов проектируемого объекта х и вектора-характеристики внешних условий р(\Л0 — вероятность достижения заданного полезного эффекта Э - функциональная эффективность

- показатель эффективности Я„ — планируемый целевой результат Рга - вероятность получения результата

Zp - затраты на достижение конкретного результата КЦ5 $ дол. США Р2а - вероятность осуществления затрат год - годовая провозная способность судна, т

Ч1мз - стоимость удаления 1м3 грунта (дноуглубительные работы), $ дол. США Ч1кг- стоимость обработки (формирования) 1 кг металлоконструкций, $ дол. США Сшб - стоимость швартовной бочки с учетом монтажа, $ дол. США А1пр1 - стоимость удлинения 1м нефтеналивного причала, $/м дол. США qHp - стоимость 1м нефтеналивного берегового резервуара, $/м дол. США

KL - стоимость 1 м поперечного судоподъемного слипа, $/м дол. США

Ятпм - стоимость 1 км морского трубопровода, $/км дол. США qTI,„ - стоимость 1 км наземного трубопровода, $/км дол. США w, - ставки сборов в портах, $/Х; дол. США

У, Qy - ущерб (в финансовом выражении), $ дол. США

Ууд - показатель удельного ущерба, $ дол. США

ЭИнт - интегральный эффект, $ дол. США

Эк - индекс рентабельности инвестиций

SjT- себестоимость транспортировки 1 т нефти, $/т

3. Физико-географические, навигационные, логистические характеристики региона

Ьз% - высота волны, м 1 - длина линии эксплуатации, миль Np - количество рейсов, ед. ппр - количество причалов, шт.

ТЭ[ — количество эксплуатационных суток в году, сут.

Тмв — время маневрирования, ч

Т„г — время простоя под негрузовыми операциями, ч

Тш — время штормового запаса, ч

Тпг - время погрузки, ч

Тр3 - время разгрузки, ч

Тх - время перехода в грузу, ч

Тб - время перехода в балласте, ч

ТР1 — время одного рейса, ч

Nmax — максимально допустимое количество судов на линии, шт. Nmin - минимально допустимое количество судов на линии, шт.

4. Применяемые в расчетах коэффициенты

Кн - коэффициент ЕСН (единых социальных и налоговых отчислений) Кор - коэффициент общезаводских и общецеховых расходов

Крпо - коэффициент расходов на подготовку производства (проектирование)

КПб - норматив прибыли

Кс1 — коэффициенты серийности

Кмсч - коэффициент МСЧ работ

Кгс - коэффициент трудоемкости головного судна

К0 - коэффициент обработки деталей

Ксс - коэффициент предварительной сборки

Кф - коэффициент формирования корпуса

Кд - коэффициент достроечных работ

Клу- коэффициент ледовых усилений корпуса кб - коэффициент, учитывающий изменение скорости в балластном переходе км — коэффициент, учитывающий применение новых видов техники К„п - коэффициент, учитывающий увеличение трудоемкости при выполнении стыковки корпуса на плаву

Р1 - вероятность возникновения аварийной ситуации на 1 рейс-милю (в расчетах аварийного разлива нефти) рр — вероятность возникновения аварийной ситуации, связанной с разливом нефти

Мпр - приведенная масса загрязняющего вещества, т

Рш - вероятность возникновения аварии с повреждением 1 танка,

Р2\у - вероятность возникновения аварии с повреждением двух танков,

К№1 - коэффициент, учитывающий объем вылитой нефти из одного танка

СОКРАЩЕНИЯ

ГЭУ - главная энергетическая установка ФСА - функционально-стоимостной анализ ТТК — транспортно-технологический комплекс ТС - транспортное средство (судно, танкер) НИИ — научно исследовательские институты ОКР - опытные конструкторские работы

ОЭТ БТД - основной экспортный трубопровод Баку-Тбилиси-Джейхан ВПУ - выносное причальное устройство ПД - плавучий док

РМРС - Российский Морской Регистр Судоходства СУДС — Система управления движением судов

АСПО - Астраханское судостроительное производственное объединение

JIM - логистическая модель JIC - логистическая система

АГКМП - Азербайджанское Государственное каспийское морское пароходство НКТН - национальная компания по транспортировке нефти ИФСА - инверсный функционально-стоимостной анализ ФСИ - функционально-стоимостная инженерия

ОВОСЭС - оценка воздействия на окружающую среду и социально-экономического воздействия

ПЗОСКМ - Программа защиты окружающей среды Каспийского моря

МСОП - Международный Союз Охраны Природы

СПД - Стратегический план действий

ОКОС - Ориентиры по качеству окружающей среды

SPM - (Single Point Mooring) одноточечный якорный причал

SAL - (Single Anchor Leg mooring) одноточечный причал с одиночной якорной связью

CALM — (Catenary Anchor Leg Mooring) одноточечный многоярусный плавучий причал

НСОП — Носовой стационарный отгрузочный причал

В современных условиях нет такой отрасли хозяйства, в которой не использовались бы в той или иной степени нефть или продукты ее переработки. Постоянное увеличение объема ежегодного потребления нефти стимулирует повсеместную разведку, разработку и освоение месторождений. Не меньшую актуальность при этом имеют вопросы транспортировки добытой нефти на постоянно действующие и развивающиеся рынки сбыта.

Особый интерес представляет ситуация по добыче каспийской нефти и ее последующей транспортировке. Наибольшие запасы нефти располагаются в северной части Каспийского моря и на его восточном побережье (территория Республики Казахстан и ее экономическая зона), а также в районе «Бакинских камней» (южная часть Каспийского моря в экономической зоне Азербайджана), см. рис.1.

Рис.1 Зоны разработки месторождений каспийской нефти.

Что касается Азербайджана, то здесь имеются установившиеся пути транспортировки нефти на рынки сбыта. В Казахстане однозначных решений по поводу транспортировки нефти пока еще нет. Существует больше десятка возможных способов и путей транспортировки, выгодных для тех или иных политических сил. Часть из этих путей чисто трубопроводные, часть трубопроводные с применением морского транспорта. Так например, по заявлениям лидеров соответствующих ведомств в Казахстане, Азербайджане, а также в США и руководителей концернов, принимающих участие в добыче нефти и создании соответствующей инфраструктуры, наибольшее предпочтение отдается линии Актау-Курык-Баку-Тбилиси-Джейхан [110-112,114,116,117,123].

В настоящее время открыт очень важный трубопровод Баку-Тбилиси-Эрзурум-Джейхан (MEL ВТС/ОЭТ БТД), см. рис.2, позволяющий транспортировать азербайджанскую нефть в обход России и Восточной Европы в крупный турецкий порт Джейхан. Данный порт позволяет принимать танкеры дедвейтом до 300 тыс. т.

I1 , , .1I11

Рис.2 Трубопровод Еаку-Тбилиси-Джейхан

Как бы то ни было, окупаемость любого нефтепровода зависит от количества прокачиваемой по нему нефти. Даже при условии наращивания мощностей по добыче нефти Азербайджаном не достигается объем, достаточный для окупаемости названного нефтепровода. Существует значительная заинтересованность в присоединении Казахстана к данному трубопроводу. В настоящее время достигнуты соглашения по данному вопросу, и Казахстан уже транспортирует нефть морскими танкерами из Актау на терминал Дюбенди, находящийся неподалеку от Баку. Далее нефть поступает в ОЭТ БТД. Следует отметить, что терминал Дюбенди работает на пределе своих мощностей.

Официально заявленный представителями терминала максимально возможный объем перевалки находится на уровне 10-12 млн. т. нефти в год. Согласно позиции Министерства Энергетики и Транспорта Республики Казахстан, планируется увеличение экспорта нефти на западное побережье Каспийского моря до 35 млн.т. нефти уже к 2015 году. В свою очередь, соответствующие ведомства Азербайджана предполагают следующие встречные меры:

• наращивание мощностей терминала Дюбенди с увеличением глубины подходного канала;

• модернизация терминала Сангачал;

• строительство нового терминала Шурабад, находящегося неподалеку от ОЭТ БТД и на кратчайшем морском расстоянии от порта отгрузки Актау либо от порта Курык. Предполагается использование выносных причальных устройств, см. рис. 3 [53,72,120].

В Сангачале предполагается постройка современных терминалов по приему морских танкеров дедвейтом более 20 тыс. т, перевозящих сырую нефть, создание соответствующих нефтехранилищ и углубление акватории порта до 9 м. В настоящее время терминал Сангачал работает на прием танкеров-продуктовозов, глубина акватории при этом 5 м (на 2002 г.). В районе поселка Курык (Казахстан) предполагается закупка и сооружение выносных причальных устройств (ВПУ), а также создание соответствующей современной инфраструктуры. На данный момент в п. Курык отсутствует инфраструктура, позволяющая начать отправку из него нефти. Местоположение этого порта выбрано так, чтобы обеспечить кратчайшее морское расстояние между Казахстаном и Азербайджаном; это обусловлено также тем, что глубины более 12 м начинаются здесь со стороны моря с наименьшего расстояния, ок. 3 км до побережья. о-е«, Явдаиы»

Дстрахан,

Саигачая

Дяаджа о (куачилслий

ОЧ * ', •ЩЯ8НКораиь

Бендер-Терквмеи

НоушеУр" • ■Шш у / /'Л с Н и■'/ д. -»в,,. /'.'-, .-Т. ^¡1 . *'4IIВвлгв-Каспикекий / Дьекнеу

•."•ЙГИ какая г. / ' ,/у^

Г-:-"» И——у I Г" '••."Г:*--"-:'.'/'

ЗУ Вузами- / у • // *

1 \\ ¿¿^ * о'.д \ в • -у (^АграхвкскиСг ^ >—

А 1 4 (фонов. Узвнь о * V «-«Кфрык . в в чкала^^Л""-^ \ \ \ •'■•■•■•:' • ,

Ж ч \ \ V . • ч4 V х \ г * у;'- • * \\\ \\ \ г УЧ^ггг^ % лк < \ \ V Щ ш

Г / \ \ \ \ '^ЛБвкдаш Хл \ \ \ 1 Ч| ^

•' \ \ \ > 1| Кара-Боч» Гол /Г , ,

V. Х*НН ■•Г©чДю6енди \ % ч ;

V гТуркменбаши

Энзелш

Рис.3 Каспийское море

В соответствии с последними рекомендациями ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова по проблемам транспортировки казахской нефти, планируется строительство наземного нефтепровода, соединяющего Актау и Курык. Затем по кратчайшему пути предполагается транспортировка нефти морскими танкерами из Курыка на один или несколько терминалов в Азербайджане. Таким образом, должен завершиться планируемый путь транспортировки нефти Актау-Курык-Баку-Тбилиси-Джейхан, что выведет казахскую нефть на мировые рынки сбыта [110,111].

Рассматриваются технические решения, предполагающие соединение порта Курык с Баку трубопроводом, проложенным по дну моря. Однако данное решение сопряжено в первую очередь с экологическими опасностями, так как данная часть шельфа находится в сейсмоопасной зоне. Возможность сейсмической опасности ставит под вопрос целесообразность прокладки такого подводного нефтепровода.

Итак, согласно описанной здесь ситуации в решении проблемы транспортировки казахской нефти, становится понятным особое внимание заинтересованных сторон к маршруту перевалки нефти Актау-Курык-Баку-Джейхан, на котором специальному исследованию должна быть подвергнута морская составляющая названной транспортной линии.

Любое транспортное направление требует обоснования не только типа судов, их характеристик и необходимого количественного состава, но и обоснования модернизации существующей береговой инфраструктуры, судостроительных и судоремонтных заводов, портов либо строительства нового терминала с использованием на нем современных технических средств погрузки/разгрузки.

Каспийский регион является уникальной замкнутой экосистемой. Учитывая большой планируемый объем экспорта казахской нефти (до 35 млн. т), необходимо создание здесь комплекса новых технических средств, позволяющих перевозить заданный объем нефти и имеющих наименьший эффект по загрязнению моря [30,71,86].

В настоящее время основные объёмы перевозки нефти на Каспийском море осущесгвляются морскими танкерами дедвейтом до 12 тыс. т. Обеспечение годичных объемов перевозок более 15 - 20 млн. т с использованием данных танкеров проблематично. Количество танкеров на линии вырастает до 20 - 25 единиц. Возникает, в связи с этим, необходимость в постройке более крупных танкеров дедвейтом 30 - 60 тыс.т.

Данная диссертационная работа посвящена решению задачи разработки методов комплексной оценки состава и экономической эффективности флота нефтеналивных судов и обоснованию требований к необходимой инфраструктуре, обеспечивающей транспортировку заданного количества нефти в замкнутом регионе на примере северовосточной акватории Каспийского моря.

Выбор темы в значительной мере обусловлен наличием большого количества экономических и технико-эксплуатационных данных по Волго-Каспийскому региону, позволяющих сформулировать пути решения проблемы транспортировки казахской нефти. При этом предлагается формирование методического аппарата в таком виде, чтобы он мог быть применен для решения подобной проблемы в любом аналогичном регионе.

Таким образом, цель диссертационной работы может быть сформулирована в следующем виде:

Разработка методического аппарата обоснования транспортно-технологического комплекса для перевозки нефти в ограниченной акватории моря на коротких линиях на примере маршрутов с северо-восточного побережья Каспийского моря на важнейшие из возможных рынков сбыта: Баку, Махачкала, и др. с учетом ограничивающих факторов (береговая инфраструктура, судостроительно-судоремонтные мощности, природно-климатические, гидрологические, навигационные характеристики региона) с позиции инвестиционной привлекательности по экономическому критерию.

Для достижения цели диссертационного исследования решаются следующие задачи:

1. Исследование политических, природно-климатических, сейсмических, инженерно-геологических, гидрологических характеристик рассматриваемого региона,

2. Анализ существующих и перспективных транспортных потоков нефти в регионе,

3. Альтернативные виды транспортировки нефти,

4. Анализ существующей и необходимой береговой инфраструктуры в том числе судостроительной и судоремонтной базы,

5. Формирование требований к технико-эксплуатационным характеристикам морских танкеров, приемлемых для рассматриваемого региона,

6. Создание методики формирования транспортной линии: а) логистический анализ транспортировки нефти в Каспийском регионе; б) определение капитальных затрат на создание транспортной линии и модернизацию элементов береговой инфраструктуры; в) определение эксплуатационных затрат в обеспечение перевалки нефти; г) анализ возможного экологического воздействия транспортного комплекса на окружающую среду, оценка риска и возможного ущерба при возникновении аварийной ситуации. Разработка мероприятий по предотвращению (предупреждению) этих ситуаций; д) обоснование экономической эффективности транспортной линии по глобальному критерию (себестоимость перевозки 1 т).

Постановка и решение этих задач основывается на основном принципе современной теории проектирования — принципе системной оптимизации, согласно которому оптимизация проектных элементов судна и его подсистем подчинены достижению максимальной эффективности судна как функционального звена в системе более высшего уровня (паромной линии, судоходной компании, транспортной системе региона, страны).

Объекты исследования:

Нефтеналивные суда, элементы береговой инфраструктуры, трубопроводный транспорт.

Методы исследования:

Проведенное исследование базируется на следующих научных методах:

- Базовые принципы системного подхода к исследованию сложных технических систем;

- Методический аппарат теории проектирования судов;

- Общие методы теории оптимизации судов;

- Статистические методы осреднения, сглаживания, экстраполяции при построении эмпирических зависимостей,

- Метод нелинейного регрессионного анализа для разработки эмпирических формул.

- Элементы теории функционально-логистического и функционально-стоимостного анализа.

При выполнении вариантных расчетов и построении графических зависимостей использовались средства Microsoft Excel 2007.

Предмет защиты

Предметом защиты в диссертационной работе является совокупность алгоритмов и методик выбора проектных и конструктивных решений по транспортно-технологическому комплексу перевозки нефти, включающих в себя:

• анализ и синтез условий создания транспортно-технологического комплекса, формирование базы лимитирующих параметров;

• аппарат обоснования экономической эффективности элементов транспоргнотехнологического комплекса по глобальному критерию.

• анализ технико-эксплуатационных характеристик морских танкеров, приемлемых для рассматриваемых условий эксплуатации;

Научная новизна

Использование в аппарате обоснования экономической эффективности элементов транспортно-технологического комплекса следующих расчетных методик:

1. Алгоритм решения обозначенной народнохозяйственной задачи для замкнутого региона.

2. Результаты исследования особенностей транспортировки нефти на короткие расстояния.

3. Расчет капитальных и эксплуатационных затрат при обосновании элементов береговой и морской инфраструктуры.

4. Расчет экологических рисков, оценка ущерба от вероятного разлива нефти.

Практическая ценность работы

Разработка методического аппарата формирования решения по морской фанспортировке нефти «под ключ».

Анализ данных по технико-эксплуатационным характеристикам морских танкеров, приемлемых для рассматриваемых условий эксплуатации.

Оценка инвестиционной привлекательности проекта в сравнении с альтернативными способами транспортировки нефти в условиях обозначаемых ограничений.

Реализация результатов и апробация работы

По результатам исследований дан метод оценки себесюимости транспортировки нефти на Каспийском море.

Основные результаты работы используются в НМСК (Национальная морская судоходная компания) «Казмортрансфлот» (г. Актау, Казахстан) в вопросах экспертного анализа предлагаемых инвестиционных проектов транспортировки нефти.

Элементы методического аппарата использовались при разработке технического задания на формирование баржебуксирных перевозок камня на линии Баутино - р-н Кашаганского месторождения (северо-восточная часть Каспийского моря) для отсыпки островов. По результатам исследования спроектированы и построены в 2008 г. 4 баржи проекта МЕ2010 для компании ТОО «OMS Shipping» (г. Актау, Казахстан).

Публикации

Основные положения методического аппарата опубликованы в журналах «Морской вестник» и «Вестник АГТУ», в том числе включенные в Перечень рекомендованных ВАК.

Результаты исследований были доложены на Международной конференции «Нева 2007»

Обзор выполненных исследований по теме диссертационных исследований

В процессе подготовки диссертационной работы использовались разнообразные источники информации, которые можно условно разделить по нескольким направлениям:

Периодические журналы и справочники, специализирующиеся на тематике проектирования, постройки и эксплуатации нефтеналивных судов.

Периодические издания более широкого профиля, освещающие вопросы проектирования и эксплуатации судов различных типов.

Сборники докладов на международных конференциях, тематических выставках и т.д.

Исследования отечественных и зарубежных авторов, посвященные проблемам проектирования морских танкеров и их отдельных подсистем, разработке методов расчета различных параметров подсистем.

Работы, посвященные экономическому обоснованию проектных решений и экономическому анализу эксплуатации морских судов.

Работы, посвященные теории проектирования судна не только как инженерного сооружения, но и как функционального звена морской транспортной системы и оптимизации его элементов с учетом интересов этой системы.

Работы, связанные с определением экологических рисков судоходства и экологической безопасностью судна.

Научные труды и проекты отечественных ученых и конструкторов ведущих научно-исследовательских институтов и КБ

Особое значение для данной работы имеют материалы ОКР и проектов ЦКБ «Балтсудопроект», данные по удельным стоимостным показателям ОАО «Выборгский судостроительный завод», ОАО «Балтийский завод», ООО «Невский судостроительный судоремонтный завод», ООО «АСПО», а также личное творческое общение с ведущими специалистами в отрасли.

Анализ исследований по проблемам разработки модели функционирования комплекса

Проблема формирования состава транспортного флота, будучи весьма актуальной, не могла не получить своего отражения в специальной литературе. За последние годы опубликовано немало работ, в той или иной степени отражающих различные аспекты методологической базы и математического аппарата проектирования комплекса транспортных средств.

Исследуемая в рамках данной проблемы работа, относится к числу многоуровневых задач проектирования сложных систем морской техники. Для ее решения фундаментальное значение имеют идеи многоуровневого системного подхода к процессу проектирования судов, декомпозиции общей задачи проектирования на внешнюю и внутреннюю, изложенные в работах Ашика В. В. и Бронникова А. В [5,11-13]. Важное место занимает и монография Пашина В. М., в которой предложен аппарат оптимизации и согласования проектных решений, принимаемых на этапах решения внешней и внутренней задач проектирования судов [75]. Большой вклад в создание методологических основ системного подхода к исследованию проблем проектирования судов и технических средств освоения мирового океана, особенно на этапе решения внешней задачи, внес своими многочисленными работами Семенов Ю.Н. [88-90]. Немаловажное значение занимают работы Гайковича А. И. в области создания математических моделей сложных технических систем [22,23]. Большой фундаментальный вклад внесли работы отечественных исследователей: Бугаева В.Г. [14] -в области проектирования транспортных комплексов; Царева Б.А., Захарова И.Г., Худякова Л.Ю. [2,32,100-102] - в области проектирования судов.

Развитие методологии исследовательского проектирования на базе системного подхода, ее конкретизация применительно к проектированию различных комплексов технических средств освоения морских нефтегазовых промыслов получили успешное отражение в трудах Челпанова И.В., Крупнова Г.К., Ракова А.И., Семенченко А.Н., Горигледжана А.Е., Рыжковой E.H., Руденко М.С., Портного A.C., Агажановой Н. Ю. и др. [24,27,85,90].

Необходимо упомянуть работу Бреслава Л. Б., посвященную проектированию нефтегазопромысловой техники и касающуюся технико-экономических обоснований судов и плавсредств. В ней впервые в отечественной литературе получили полное отражение вопросы эффективности технических средств освоения океана, предложены различные критерии экономической эффективности, приведены возможные модели расчета себестоимости средств и их эксплуатационных затрат. Показана связь показателей

19 качества с полезным эффектом [9ДО]. В вопросах современной экономической оценки судна и транспортных систем большое влияние оказали работы Вашедченко А.Н., Винникова В.В., Грицана А.Б., Краева В.И., Соколова В.П. и др., а также ряд работ зарубежных авторов [7,19-21,26,42,44,77,92,103,106,109].

Вопросы экологической безопасности и экологических рисков эксплуатации судов подробно представлены в работах Абчука В.А., Другова Ю.С., Измалкова В.И., [1,28,35] и ряда других, в том числе зарубежных авторов [16,33,47,61,64,67,74,973,108].

6.4 Выводы по главе

По результатам проведенного исследования экономической эффективности ТТК перевозки нефти в замкнутом регионе могут быть следующие выводы:

• В рамках принятой постановки задачи диссертационного исследования обоснован критерий эффективности - себестоимость перевозки 1 т нефти. Данные критерий позволяет наглядно сравнить варианты ТТК и составы флота для челночных транспортировок в замкнутом регионе.

• Показано для Каспийского региона, что наименьшая себестоимость транспортировки нефти у варианта транспортировки нефти по направлению Курык-Шурабад; при минимальном количестве судов и максимальной грузоподъемности:

N = 4 судна Р = 60 700 т 1> = 9 уз slT = 2,92 $/т

• Расчеты себестоимости перевозки нефти для существующих транспортных потоков и танкеров по разработанным алгоритмам дают сопоставимое значение с фрахтовыми ставками, действующими в Каспийском регионе: siT = 8 $/т, fjT ~ 10 $/т

• Построенные расчетные алгоритмы позволяют разработать иной глобальный критерий в зависимости от решаемых задач.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящий момент задача транспортировки нефти с северо-восточного побережья Каспийского моря на основные рынки сбыта не решена в необходимом объеме. Транспорт нефти осуществляется через существующие порты на пределе потенциальных отгрузочных мощностей. Помимо того, отсутствуют методики, позволяющие формировать комплексно состав судов и соответствующую инфраструктуру для реализации нарастающих объемов транспортировок. В этих условиях актуальным явилась разработка комплекса мероприятий по решению проблемы транспортировки нефти с учетом возрастающих объемов экспорта и особенностей замкнутого региона. На примере комплексного анализа Каспийского региона разработан методический аппарат формирования транспортно-технологического комплекса перевозки нефти в закрытых регионах.

В ходе создания методического аппарата был решен ряд принципиальных задач и получены результаты, имеющие научную и практическую ценность, в числе которых:

1. Проведено комплексное исследование природно-климатических, гидрологических, сейсмических характеристик региона (на примере Каспийского региона).

2. Проведен комплексный анализ транспортных потоков и существующих транспортных мощностей, включая береговую инфраструктуру. Изучены существующие судостроительные и судоремонтные мощности региона. Проанализированы технико-эксплуатационные и удельные весовые характеристики морских танкеров потенциальной грузоподъемности для закрытого региона.

3. На примере анализа Каспийского региона сформирована «матрица» вариантов ТТК, учитывающая существующие ограничения и требования к модернизации инфраструктуры региона. Указанные требования предопределили необходимость разработки алгоритма расчета сопряженных затрат на модернизацию инфраструктуры и при этом расширили возможное поле значений проектных характеристик ТТК.

4. Разработана логистическая модель транспортировки нефти в закрытом регионе, связывающая между собой характеристики флота: количество судов, грузоподъемность, скорость. Изучены «узкие» места логистической модели, позволяющие на начальных этапах определить пропускную способность транспортной линии и требования к модернизации береговой инфраструктуры.

5. Разработаны расчетные методики формирования ТТК закрытого региона: расчет капитальных затрат, эксплуатационных затрат. В расчете стоимости судна учтены

174 конструктивные особенности танкеров, характеристики региона и верфи-строителя, позволяющие в исследовании определить стоимость судна и флота, максимально близкую к контрактной цене. В расчете эксплуатационных затрат учтено максимально возможное количество статей, приближающее значение годовых эксплуатационных затрат к действующим значениям в регионе.

6. Произведен анализ возможного экологического воздействия транспортного комплекса на окружающую среду и разработан алгоритм расчета вероятного ущерба от аварийного разлива нефти. В основе алгоритма лежат заимствованные данные по вероятности аварийных событий с танкерами, а также особенности замкнутого региона и исследуемые характеристики танкеров. С учетом современных конструктивных особенностей танкеров рассчитанные значения финансовых рисков для Каспийского региона имеют незначительные значения. Разработанный расчетный алгоритм после корректировки входящих данных может быть использовании для другого региона.

7. С учетом особенностей челночной транспортировки в закрытом регионе построен и обоснован критерий эффективности варианта и состава ТТК: критерий себестоимости транспортировки 1 т нефти.

8. Па основе разработанных алгоритмов проведены массовые расчеты для возможных вариантов транспортировки нефти в Каспийском регионе: определены потенциальные составы флота, рассчитаны капитальные и эксплуатационные затраты. По критерию себестоимости транспортировки 1 т нефти определен экономически обоснованный состав флота.

9. Предложенный методический аппарат на примере Каспийского региона позволяет с учетом возрастающих транспортных потоков разработать требования к модернизации инфраструктуры и определить экономически эффективный по составу ТТК. При этом себестоимость транспортировки нефти может быть снижена с 8 $/т до 3 $/т (при возрастании грузопотока в 2,5-3,5 раза).

10. Проведенное исследование показало необходимость учета модернизации существующей инфраструктуры. Так при строительстве танкера, максимально отвечающего требованиям инфраструктуры Каспийского региона, транспортировка объема в 35 млн. т. невозможна (не хватает причалов). Себестоимость транспортировки 1 т нефти для того же танкера годового грузопотока в 25 млн. т в год на существующем направлении находится на уровне siT = 5,6 S/т. С учетом модернизации существующих' мощностей или строительства нового терминала, себестоимость транспортировки 1 т может быть уменьшена до Sj r = 3-4 S/т.

Материалы, разработанные по теме диссертации, могут быть использованы для технико-экономического обоснования транспортировок и решения внешней задачи проектирования в закрытых регионах. В расчетных алгоритмах применен упрощенный математический аппарат, позволяющий исследователю при корректировках исходных данных провести формирование аналогичных транспортно-технологических схем в другом регионе.

Применимость и практическая ценность результатов исследований подтверждаются актами внедрения ведущих операторов на Каспийском море: НМСК «Казмортрансфлот» и ТОО «OMS Shipping».

1. Абчук В.А. Теория риска в морской практике. JL: Судостроение, 1983.2.' Алешин Н.В., Ляховицкий А.Г., Царев Б.А. Методология инженерной и научной деятельности в морской технике. СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2000.

2. Ачкинадзе А.Ш., Гаврилов В.В., Степанов И.Э. Атоматизированное проектирование пропульсивного комплекса морского транспортного судна. СПб.: Изд. центр СПбГМТУ, 2000.

3. Ашик В.В. Проектирование судов.-Л.: Судостроение, 1975.

4. Башуров Б.П. и др. Эксплуатация судовых насосов. — М.: Транспорт. 1989.

5. Бенфорд Г. Введение в прикладную экономику для инженера-кораблестроителя. -Университет штата Мичиган, 1991

6. Бреслав Л.Б. Теория обоснования экономических решений. Исследование операций. СПб.: Изд. центр СПбГМТУ, 2000.

7. Бреслав Л.Б. Экономические модели в судостроительном производстве. Л.: Судостроение, 1984.

8. Бронников A.B. Морские транспортные суда. Л.: Судостроение, 1984.

9. Бронников A.B. Проектирование судов. -Л.: Судостроение, 1991.-320 с.

10. Бронников A.B. Разработка основных технико-эксплуатационных требований на проектирование морского судна. СПб.: Изд. центр СПбГМТУ, 1997.

11. Бугаев В.Г. Методология проектирования региональных морских транспортных комплексов: Дис. докт. техн. наук. Владивосток: Дальневосточный политехнический институт им. В.В. Куйбышева. 1992.

12. Будов В. М. Судовые насосы: Справочник. Л.: Судостроение, 1988.

13. Ваганов П.А., Им М.-С. Экологические риски. Учеб. пособие. Издание 2-е. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2001.

14. Вальдман H.A., Савинов Г.В., Шебалов А.Н. Математические модели в судостроении. СПб.: Изд. центр СПбГМТУ. 1998.

15. Вашедченко А.Н. Автоматизированное проектирование судов. JI.: Судостроение, 1985.

16. Вашедченко А.Н. Технико-экономический анализ судов-претендентов и обоснование серии при проектировании транспортных судов. Николаев, 2001

17. Винников В.В. Экономика и эксплуатация морского транспорта. Одесса: Феникс, 2003.

18. Винников В.В. Экономика предприятия морского транспорта. Одесса: Латстар, 2001.

19. Гайкович А.И. Основы теории проектирования сложных технических систем. — СПб.: НИЦ «МОРИНТЕХ», 2001.

20. Гайкович А.И., Семенов Ю.Н. Системотехника и основы САПР в судостроении. — Л.: Изд. ЛКИ, 1989.

21. Горигледжан А.Е. Разработка методики оптимизации состава комплекса средств транспортного обслуживания морских нефтегазовых месторождений: Дис. канд. техн. наук. — Л.: ЛКИ, 1990.

22. Горяинов Ю.А., Федоров A.C., Васильев Г.Г. и др. Морские трубопроводы. М.: Недра-Бизнесцентр, 2001

23. Грицан А.Б. Методы инженерно-экономического анализа в ценообразовании на суда и плавсредства. Часть 1. Производительность, конкурентоспособность и тенденции в отечественном и мировом судостроении. СПб.: Бостон-спектр, 2004.

24. Доусон Т. Проектирование сооружений морского шельфа. -Л.: Судостроение, 1986.

25. Другов Ю.С., Родин A.A. Экологические анализы при разливе нефти и нефтепродуктов. Практическое руководство. — СПб., 2000.

26. Епифанов Б.С. Судовые системы. — Л.: Судостроение, 1980.

27. Жумагулов Р.Б. Эколого-экономические проблемы добычи и использования углеводородного сырья// Эколого-экономические проблемы освоения каспийского шельфа/ Сб. материалов международной научно-практической конференции. -Алматы: Deluxe, 2006, с.15-23.

28. Жумагулов Р.Б. и др. Трубопроводный транспорт высоковязких и выскозастывающих нефтей. Алматы: НИЦ Былым, 2002

29. Захаров И.Г. Теория компромиссных решений при проектировании корабля. — Л.: Судостроение, 1987.

30. Зубрилов С.П., Ищук И.Г., Косовский В.И. Охрана окружающей среды при эксплуатации судов. JL: Судостроение, 1989.

31. Зуев В. А. Оптимизационные задачи проектирования судов. — Нижний Новгород: Нижегород. политехи, ин-т, 1991.

32. Измалков В.И., Измалков A.B. Техногенная и экологическая безопасность и управление риском. СПб.: НИЦЭБ РАН, 1998.

33. Ильин И.Е. Изучение опасности перераспределения загрязнителей химической и биологической природы в водной среде // Гигиена и санитария. №6,1986, с. 8-11.

34. Исидоров В.А. Введение в химическую экотоксикологию. СПб: Химиздат, 1999.

35. Каспий в международном праве и мировой политике./ Ю.Г. Барсегов// Институт мировой экономики и международных отношений РАН. Центр международных проблем Мирового океана и экологии. М., 1998

36. Ким A.C., Мансуров М.Н. Методика анализа и расчета трубопроводной схемы транспорта продукции морских месторождений.// Нефтегазовое дело, 2003 -www.ogbus.ru

37. Киреев В.Н., Мацкевич В.А., Рязанцев Ю.И. Справочник по нагрузке масс морских судов/ ЦНИИ им. Акад. А.Н. Крылова. СПб., 2007.

38. Киреев В.Н., Мацкевич В.А., Рязанцев Ю.И. Справочник проектанта морских судов/ ЦНИИ им. Акад. А.Н. Крылова. СПб., 2008.

39. Колызаев Б.А., Косурков А.И., Литвиненко В.А. Справочник по проектированию судов с динамическими принципами поддержания. JL: Судостроение, 1980.

40. Костылев И.И., Денисенко Н.И., Петухов В.А. Безопасность эксплуатации технологического комплекса танкера. СПб.: Элмор, 2001.

41. Краев В.И. Экономические обоснования при проектировании морских судов. 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1981.

42. Кузьмина Е.М. Политико-экологические аспекты освоения шельфа Каспия// Эколого-экономические проблемы освоения каспийского шельфа/ Сб. материалов международной научно-практической конференции. Алматы: Deluxe, 2006, с.28-36.

43. Кулибанов Ю.М., Малый П.А., Сахаров В.В. Экономичные режимы работы судовых энергетических установок. — М.: Транспорт, 1987.

44. Кушникова Н.М. Разработка методики проектирования судов с учетом требований охраны окружающей среды. Дисс. канд. техн. наук. Севастополь: Севастопольский приборостроительный институт, 1992.48.