автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Методы и модели эффективного развития и реконструкции территориальных систем газоснабжения

На правах рукописи 48Я»»« ■ к/

РУХЛЯДКО Майя Григорьевна

МЕТОДЫ И МОДЕЛИ ЭФФЕКТИВНОГО РАЗВИТИЯ И РЕКОНСТРУКЦИИ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

Специальность 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

5 ИЮН 2011

Москва-2011

4849601

Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа им. И.М.Губкина на кафедре Прикладной математики и компьютерного моделирования.

Защита диссертации состоится «21» июня 2011 г. в 15 часов 00 минут в аудитории 308 на заседании диссертационного совета Д 212.200.14 при Российском государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина. Ленинский проспект, 65, Москва, ГСП-1,119991, Россия.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

Автореферат разослан к 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.200.14, ^

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Сухарев Михаил Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Степин Юрий Петрович

Ведущая организация:

кандидат технических наук Кудрявцев Илья Борисович Институт системного анализа РАН

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Газификация территорий имеет стратегическое значение для социально-экономического развития регионов и страны в целом. Газификация позволяет обеспечить заметное повышение качества жизни населения, а также совершенствование энергетической инфраструктуры регионов как основы для их динамичного социально-экономического развития. Газификация - основа теплоэнергетического комплекса, так как газ - это экономически выгодный энергоресурс для предприятий, его использование позволяет снизить себестоимость продукции и поднять качество.

В настоящее время ОАО «Газпром» совместно с субъектами Российской Федерации реализуется Программа газификации регионов РФ. Разработка Генеральных схем газоснабжения и газификации регионов возложена на ОАО «Газпром промгаз». Одним из важнейших стратегических и социальных проектов является газификация Восточной Сибири и Дальнего Востока, для развития которой утверждена и реализуется Восточная газовая программа. В настоящее время существуют и другие крупные проекты по развитию систем газоснабжения регионов, связанные как с разработкой новых месторождений (Бованенковское, Штокмановское и др.), так и со строительством систем транспорта газа (Северо-Европейский газопровод, «Южный поток», «Алтай» и др.).

Для поступательного, сбалансированного и эффективного развития газовой отрасли необходима координация и согласование всех решений. Поэтому важным фактором развития систем газоснабжения является необходимость согласования по объемам и синхронизации по срокам ввода подготовки минерально-сырьевой базы, обустройства месторождений, сооружения объектов газотранспортной системы и газораспределения.

Выбор стратегических и проектных решений, принимаемых при долгосрочном планировании развития и реконструкции территориальных систем газоснабжения (ТСГ), влияет на эффективность инвестиций, позволяет рационально сочетать использование существующих газотранспортных мощностей с сооружением новых объектов, обеспечивать надежность снабжения потребителей в перспективе, гибко адаптироваться к новым условиям.

Предлагаемые в работе математические модели и формализованные процедуры основываются на современных математических методах и существующем опыте в области исследования рассматриваемых проблем, позволяют систематизировать имеющуюся информацию, провести полный и всесторонний анализ ситуации и представляют собой инструментарий для обоснования принятия решений при разработке стратегии и конкретных планов развития и реконструкции ТСГ.

Объект исследования - территориальные системы газоснабжения.

Цель исследования состоит в разработке методических подходов и математических моделей, позволяющих генерировать и обосновывать эффективные решения при формировании долгосрочной стратегии перспективного развития и реконструкции ТСГ.

Задачи исследования. Для достижения заданной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

- проведен анализ актуальных проблем поддержки принятия решений по развитию и реконструкции ТСГ;

- разработан методический подход к выбору эффективной стратегии развития и реконструкции ТСГ;

- разработаны модели анализа и обоснования решений по рациональному выбору порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения;

- разработана математическая модель оптимизации выбора проектных решений и определения сроков их реализации;

- разработана методика формирования программ последовательного строительства и реконструкции объектов газоснабжения;

- разработанные подходы и модели применены для формирования стратегии эффективного развития и реконструкции ТСГ.

Методы исследования. Проведенные разработки основаны на использовании: методов многокритериального анализа, методов линейной алгебры, методов потокового программирования, методов оптимизации, в том числе методов целочисленного программирования, методов кластерного анализа, а также современных компьютерных технологий, в том числе Maple 14, Statistica 8.0.

Научная новизна. Основные научные результаты работы состоят в следующем:

1. предложен и формализован общий подход к выбору объектов и решений по газификации и газоснабжению при анализе долгосрочного развития и реконструкции ТСГ;

2. обосновано применение экспертного логического анализа (метода анализа иерархий) и построена типовая схема логического анализа для задачи выбора эффективной стратегии развития и реконструкции ТСГ;

3. предложены и формализованы модели анализа и обоснования решений по рациональному выбору порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения, основанные на ранжировании с учетом экспертных оценок и на кластерном анализе;

4. построена математическая модель оптимизации выбора проектных решений и определения сроков их реализации;

5. разработан метод, позволяющий формировать программы последовательного строительства и реконструкции объектов газоснабжения.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. методика выбора объектов и решений для строительства и реконструкции при подготовке программ развития ТСГ и газификации регионов;

2. схема экспертного логического анализа для разработки эффективной стратегии развития и реконструкции ТСГ;

3. модель рационального выбора порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения, основанная на ранжировании с помощью рейтинга групп;

4. модель обоснования решений по выбору порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения, основанная на кластерном анализе;

5. модель оптимального выбора проектных решений по строительству и реконструкции объектов газоснабжения и определения сроков их реализации.

Практическая ценность исследования заключается в разработке формализованных методических процедур и математических моделей, позволяющих проводить предпроектный анализ для повышения эффективности газоснабжения и газификации территорий РФ, а также подтверждается успешным

опытом использования предложенных методов и моделей при решении актуальных задач формирования эффективных стратегий развития и реконструкции ТСГ.

Результаты исследований использовались при разработке программ развития и реконструкции систем газоснабжения округов РФ и формировании программ последовательного строительства и реконструкции объектов газоснабжения регионов РФ.

Разработанные методы и модели успешно применяются в ОАО «Газпром промгаз» для анализа и решения задач рационального планирования развития и реконструкции ТСГ.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях:

- VIII Всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России (Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2009 г.);

- VIII Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2010 г.);

- XVI научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности Сибири - 2010» (Тюмень, ООО «ТюменНИИгипрогаз», 2010 г.);

- IV научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Газовой отрасли - энергию молодых ученых!» (Ставрополь, ОАО «СевКавНИПИгаз», 2010 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе в двух изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 81 наименования и 1 приложения. Работа изложена на 129 страницах основного текста и 1 странице приложения. Текст работы содержит 16 рисунков и 15 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности работы, формулируются цели и задачи, обозначаются методы исследования. Определяется научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приводятся основные положения, выносимые на защиту, информация о структуре и объеме работы.

В первой главе рассмотрены особенности долгосрочного развития и реконструкции ТСГ, факторы, влияющие на принятие решений при планировании их развития и реконструкции, проведен анализ существующих моделей и методов для поддержки принятия решений при долгосрочном планировании, а также обозначена основная схема проведения исследования.

Приоритетной целью развития и реконструкции ТСГ является надежное обеспечение перспективных потоков газа. Однако при планировании и проектировании необходимо учитывать и другие цели: повышение промышленной и экологической безопасности, исследование экономической эффективности, учет рисков, имеющий особое значение для создания рациональных уровней резервных мощностей, и т.д. Таким образом, для анализа развития и реконструкции ТСГ необходимо применять системный подход.

В настоящее время разработаны математические модели, подробно описывающие долгосрочное развитие и реконструкцию Единой системы газоснабжения (ЕСГ). Однако для их применения необходимо большое количество исходной информации, которую зачастую сложно получить на уровне принятия решений по долгосрочному развитию и реконструкции ТСГ. Также отмечается различие специфики и масштабов задач, поэтому естественно для их анализа применять различные методы.

Хорошо развито моделирование для детального анализа режимов. Однако результаты гидравлических расчетов в большой степени зависят от точности исходной информации, которая, в общем, не свойственна долгосрочным прогнозам газопотребления. Проведение гидравлических расчетов является необходимым условием на проектной стадии, но процедура является трудоемкой.

Формализованные модели и методы, позволяющие проводить предварительный анализ проектных решений для облегчения проведения гидравлических расчетов, в настоящее время не нашли широкого отражения в монографической литературе.

В главе проведен обзор литературы, посвященной рассматриваемым проблемам, и отмечен вклад:

- специалистов по моделированию и методическому обеспечению анализа газотранспортных систем (Воропай Н.И., Евдокимов А.Г., Карасевич A.M., Кралик Й., Криворуцкий Л.Д., Леонтьев Е.В., Мелентьев Л.А, Меренков А.П., Сарданашвили С.А., Сеннова Е.В., Сухарев М.Г., Ставровский Е.Р., Стиглер П., Тевяшев А.Д., Тверской И.В. и др.) в разработку и развитие методов и подходов моделирования и комплексного анализа систем газоснабжения и методов оптимизации планирования газотранспортных систем;

- отечественных и зарубежных ученых (Беллман Р., Брук Б.Н., Бурков В.Н., Саати Т. и др.) в разработку и исследование моделей и методов поддержки принятия управленческих решений на основе комплексного подхода, а также Степина Ю.П., Трахтенгерца Ю.А. и др. в развитие математических методов поддержки принятия решений в нефтегазовой промышленности

При этом отмечено, что актуальными проблемами, не нашедшими решения в литературе, остаются:

- разработка общего подхода к выбору объектов и решений по газификации и газоснабжению при исследовании долгосрочного развития и реконструкции ТСГ,

- структурирование проблемы многокритериального анализа вариантов стратегии развития и реконструкции ТСГ и формализация процедуры ее решения,

- разработка формализованных методических подходов к обоснованию выбора порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения,

- разработка математических моделей и формализованных процедур, позволяющих проводить анализ портфеля подготовленных проектов.

Предлагается процесс формирования эффективной стратегии развития и реконструкции ТСГ разбить на три этапа, по степени детализации решений (см. рисунок 1).

1 этап -выбор стратегии

ч>

2 этап -

формирование предложений по выбору рационального порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения

т>

3 этап -

детализация решений по проектам и срокам их реализации

Рисунок 1 - Предлагаемая процедура анализа долгосрочного развития и реконструкции ТСГ

Во второй главе рассмотрен первый этап процедуры - задача выбора рациональной стратегии развития и реконструкции ТСГ.

При этом:

- исходными данными являются альтернативные варианты стратегии развития и реконструкции ТСГ;

- целью анализа является сопоставление и выбор одного из вариантов;

- сопоставление вариантов стратегии развития и реконструкции ТСГ является многокритериальным. При сопоставлении вариантов стратегии развития и реконструкции пользуются критериями: обеспечение надежной бесперебойной подачи газа в настоящем времени и на рассматриваемую перспективу; повышение маневренных свойств системы; технологические критерии; критерии производственной и экологической безопасности; экономические критерии; адаптивность проектных решений; социально-политические эффекты; а также оценка различных видов риска во время реализации стратегии и при получении эффектов;

- многие из указанных критериев трудно формализуемы;

- при принятии решения необходимо учесть и согласовать мнения нескольких организаций, влияющих на принятие решений, причем интересы организаций зачастую противоречат друг другу.

Для решения подобных задач в последнее время все чаще используют методы, основанные на экспертном оценивании. В частности, для решения рассматриваемой задачи предлагается применить метод анализа иерархий, или экспертный логический анализ (ЭЛА).

Метод позволяет структурировать задачу в виде специальной логической схемы, имеющей иерархический вид. Иерархия разделяется на уровни, каждый из которых содержит несколько элементов одного типа (акторов, критериев, вариантов и т.п.), которые в простейшем случае доминантной иерархии не связаны между собой, но взаимодействуют со всеми элементами предыдущего и последующего уровней. На рисунке 2 представлена логическая схема, которую предлагается использовать в качестве типовой при анализе и сопоставлении предварительно разработанных экспертной группой вариантов стратегии развития и реконструкции системы газоснабжения.

Процедура ЭЛА состоит в поэтапной декомпозиции и обработке суждений группы экспертов и лиц, принимающих решения. Входной информацией служат «матрицы суждений» - матрицы парных сравнений предпочтений элементов нижнего уровня с точки зрения элементов верхнего уровня.

Обработка матриц суждений экспертов включает:

- вычисление оценок сравнительной значимости вариантов с учетом всей совокупности вносимых экспертом суждений;

- оценку согласованности суждений экспертов путем расчета индексов согласованности матриц суждений. В случаях, когда суждения оказывались несогласованными, эксперту предлагалось скорректировать свои оценки, которые затем таким же образом обрабатывались.

Результатами анализа иерархии являются числовые приоритеты (ранги) вариантов стратегии развития и реконструкции ТСГ. Поскольку задача состоит

в выборе одного из альтернативных решений, то предпочтение следует отдать варианту с наибольшим приоритетом.

Рисунок 2 - Схема ЭЛА Таким образом, предложенный метод ЭЛА позволяет формализовать процедуру многокритериального сопоставления вариантов стратегии развития и реконструкции ТСГ, учесть и согласовать мнения всех экспертов и решить задачу, т.е. выбрать вариант стратегии, наиболее эффективный по совокупности признаков и совокупному мнению экспертов.

Метод был применен для обоснования решений по выбору стратегии развития и реконструкции ООО «Газпром трансгаз Санкт-Петербург». В качестве критериев экспертной группой были выделены: обеспечение поставок, капитальные вложения, технологичность проектных решений, адаптивность решений, системная надежность решений. Для сопоставления были разработаны четыре варианта стратегии развития и реконструкции системы газоснабжения, которые сравнивались также с выжидательной стратегий, предполагающей отказ от проведения любых мероприятий. В результате описанной процедуры были определены числовые приоритеты каждого варианта по совокупности кри-

териев. Вариант, получивший наибольший приоритет, был рекомендован к реализации.

В третьей главе рассматривается второй этап процедуры анализа долгосрочного развития и реконструкции ТСГ (см. рисунок 1) - задача формирования предложений по рациональному выбору порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения, представляющая собой детализацию выбранной с помощью ЭЛА стратегии развития и реконструкции ТСГ.

Обоснование строительства и реконструкции объектов газоснабжения обычно связывают с анализом их фактических и расчетных перспективных признаков, ожидаемых эффектов от проведения соответствующих мероприятий и т.д. Постановка задачи предполагает, что период финансирования разбит на несколько интервалов. Задача состоит в последовательном рассмотрении интервалов и выделении на каждом из них таких объектов газоснабжения, строительство и реконструкция которых приоритетны.

Практическая обработка данных по объектам газоснабжения показала, что среди рассматриваемых объектов часто существуют (в небольшом количестве) такие, которые существенно отличаются от остальных по одному или нескольким признакам. Существенное отличие таких объектов (будем называть их нетипичными) от остальных не всегда предполагает, что объект является приоритетным для строительства и реконструкции, однако означает, что их необходимо исследовать отдельно.

Для решения задачи предлагается использовать два метода: метод ранжирования на основе рейтинга групп и кластерный анализ.

Идея первого метода состоит в том, что объекты разбиваются на группы по каждому из признаков, группам присваиваются рейтинги (например, с помощью ЭЛА), рейтинг объекта определяется на основе рейтингов групп, в которые он попал. Процедура позволяет свести труднообозримую задачу сопоставления объектов к более легкой задаче сопоставления групп. Задав нижнюю границу рейтинга, достаточного для попадания проекта в множество приоритетных для строительства и реконструкции, можно получить искомое множество.

Идея второго метода состоит в том, чтобы разбить исходное множество объектов на подмножества сходных, и затем, заменив каждое подмножество его типичным объектом, сопоставить их и выбрать совокупность приоритетных для строительства и реконструкции объектов газоснабжения. Идея реализуется с помощью кластерного анализа, методы которого позволяют решить задачу разбиения заданного множества на подмножества (кластеры). Понятия сходства и различия определяются в кластерном анализе с помощью функции расстояния: объекты, расстояние между которыми невелико, считаются близкими, объекты, расстояние между которыми значительно, - различными. Кластерный анализ позволяет формализовать понятие нетипичного объекта - это объект, который находится на значительном расстоянии от остальных объектов совокупности.

Одним из основных вопросов при практическом применении кластерного анализа является выбор метода кластеризации. Поскольку рассматриваемая задача, помимо разбиения на кластеры, предполагает также и выделение нетипичных объектов, удобным оказалось применение иерархических методов кластеризации, поскольку они позволяют реализовать обе указанные процедуры в процессе кластеризации. В главе рассмотрены различные виды процедур иерархической кластеризации, проведен анализ их применения к задаче.

Для уточнения иерархической кластеризации совокупности объектов после исключения нетипичных предлагается использовать итеративный метод к-средних.

На рисунке 3 представлена схема определения приоритетных для строительства и реконструкции объектов, состоящая из процедур:

- разбиение исходного множества на кластеры и выделение нетипичных объектов;

- выбор кластера приоритетных объектов;

- анализ нетипичных объектов и выделение приоритетных среди них;

- формирование итогового множества приоритетных для строительства и реконструкции объектов.

Рисунок 3 - Схема определения приоритетных для строительства и реконструкции объектов

Для выделения нетипичных объектов предложены две процедуры:

- первая основана на задании порогового значения внутрикластерной дисперсии. Объекты, включение которых в кластер, приводит к превышению заданного порового значения, считаются нетипичными;

- идея второй процедуры основана на том, что по результатам проведенных исследований, нетипичные объекты присоединяются к сформированным на предыдущих шагах кластерам по одному. Таким образом, если на последних шагах процедуры происходит объединение кластеров, хотя бы один из которых состоит из одного объекта, такие объекты считаются нетипичными.

Для выбора кластера приоритетных объектов предлагается заменить каждый кластер типовым объектом - его центром - и среди центров выбрать приоритетный для строительства или реконструкции. Под центром кластера понимается объект, значения признаков для которого равны средним значениям соответствующих признаков по всем объектам кластера. Поскольку количество кластеров, на которые предполагается разбивать множество объектов газо-

снабжения, обычно невелико, для сопоставления центров кластеров предлагается применять простые методы ранжирования.

Целью исследования нетипичных объектов является принятие решения о необходимости их строительства и реконструкции, для чего предлагается сопоставлять нетипичные объекты с центром приоритетного кластера.

Таким образом, описаны и формализованы процедуры, позволяющие формировать предложения по выбору приоритетных для строительства и реконструкции объектов газоснабжения.

Одной из задач, рассмотренных в качестве конкретного применения методов, является задача анализа и определения приоритетных для реконструкции газораспределительных станций (ГРС) подсистемы ООО «Газпром трансгаз Волгоград». Исследование проведено по двум признакам: сроку эксплуатации (признак 1) и коэффициенту перспективной загрузки - отношению расчетного перспективного расхода к проектному (признак 2). Увеличение значений каждого из признаков повышает необходимость включения ГРС в программу реконструкции.

В таблице 1 представлены правила, по которым определялись рейтинги объектов.

Таблица 1 - Группы ГРС по признакам

Группы по признаку 1 Группы по признаку 2

Описание Вес Описание Вес

менее 30 лет 0,1 менее 70 % 0,1

от 30 до 40 лет 0,2 от 70 % до 100 % 0,2

от 40 до 50 лет 0,3 от 100 % до 200 % 0,3

более 50 лет 0,4 более 200 % 0,4

В результате расчетов была определена нижняя граница рейтинга, достаточного для попадания ГРС в группу приоритетных - 3 %. Результаты применения метода представлены на рисунке 4.

Применение кластерного анализа привело к выделению 4 нетипичных объектов и 3 кластеров мощностью 8 объектов, 13 объектов и 16 объектов. Результаты кластеризации представлены на рисунке 4.

В таблице 2 представлен анализ центров кластеров. Анализ таблицы показывает, что кластером приоритетных для реконструкции ГРС является третий кластер.

I 40

к

а 20

®

<в> <»)

А Л

* 1 кластер А 2 кластер

• 3 кластер

«Нетипичные объекты

ОПриоритетные по _В2НИИ_

А ж ж •

Ш .....■.................. ................... - ----------- - -.....— ~

2009-4 300"М> 400>/о

Коэффициент пергпр|сг|шной тягрулки

Рисунок 4 - Результаты кластеризации ГРС ООО «Газпром трансгаз Волгоград»

Таблица 2 - Анализ центров кластеров

Значение Значение Баллы по Баллы по Итого бал-

признака 1 признака 2 признаку 1 признаку 2 лов

Центр 1 43,4 71,2% 3 1 4

Центр 2 29,8 123,3% 1 2 3

Центр 3 41,6 217,1% 2 3 5

В таблице 3 представлены данные по сопоставлению нетипичных объектов с центром кластера приоритетных для реконструкции ГРС.

Таблица 3 - Данные для анализа нетипичных ГРС

Центр приоритетного кластера ГРС 1 ГРС 2 ГРСЗ ГРС 4

Срок эксплуатации, лет 41,6 19 34 18 16

Коэффициент перспективной загрузки 217,1% 251% 397% 19% 551%

Анализ таблицы показывает, что приоритетными для реконструкции нетипичными ГРС будут являться первая, вторая и четвертая станции, обоснованность же третьей нетипичной ГРС для реконструкции недостаточна.

Объединяя третий кластер с тремя указанными нетипичными ГРС, получаем итоговую совокупность ГРС, приоритетных для реконструкции.

Доля совпадений групп приоритетных объектов по результатам применения обоих методов составила 70 %. В главе приведен сравнительный анализ применения предложенных методов.

В четвертой главе рассматривается третий этап процедуры анализа долгосрочного развития и реконструкции ТСГ (см. рисунок 1), приводится разработанный метод анализа портфеля проектов, предварительно сформированного экспертной группой.

В качестве исходных данных с предыдущего этапа мы получаем совокупность приоритетных для строительства и реконструкции объектов газоснабжения. Для каждого объекта разработан один или несколько проектов по его строительству или реконструкции. Проект содержит, как минимум, следующие данные:

- срок реализации,

- ежегодные затраты на реализацию,

- приращение пропускной способности соответствующего объекта газоснабжения, которое обеспечивается в результате реализации проекта.

Таким образом, обычно портфель содержит избыточное количество проектов, задача заключается в том, чтобы из всей совокупности выбрать те проекты, реализация которых наиболее эффективна, а также определить конкретные сроки их выполнения. Выбор проектов производится с учетом основных ограничений: технологических, финансовых, материально-технических, потоковых.

Критерии эффективности

В качестве критерия эффективности на этом этапе принято рассматривать экономические критерии. Для проведения более полного и всестороннего исследования предлагается определять эффективную стратегию по каждому из

рассматриваемых критериев, а затем сопоставлять полученные стратегии, например, с помощью процедуры ЭЛА.

Реализация проектов по газоснабжению и газификации населения обеспечивает социальные и политические эффекты, которые трудно поддаются выражению в экономических показателях, однако являются важной составляющей при оценке общей эффективности проводимых мероприятий. Для формализации критерия предлагается для каждого потребителя рассматриваемой ТСГ ввести коэффициент социально-политической значимости: характеризующий, насколько важно в социальном и политическом плане газоснабжение i-ro потребителя.

Сопоставление проектов строительства и реконструкции объектов газоснабжения должно производиться на многокритериальной основе. При сопоставлении проектов необходимо обращать внимание как на выше перечисленные критерии, так и на значимость для повышения надежности газоснабжения, значимость для энергосбережения, степень проработки проектных решений и т.д. Многокритериальность задачи указывает на необходимость использования критерия, учитывающего множество факторов, влияющих на принятие решения. Для формирования такого критерия предлагается определить значимость (рейтинг) каждого проекта по совокупности признаков и в качестве критерия рассматривать максимум суммарного рейтинга реализуемых проектов. В качестве формализованной процедуры, позволяющей упорядочить проекты по нескольким независимым признакам, в работе предложены метод ранжирования проектов на основе рейтинга групп и ЭЛА.

Основные положения математической модели Для математической формализации задачи используется подход представления ТСГ в виде графа, узлами графа являются узлы системы, дугами графа - объекты газоснабжения. Будем обозначать дуги графа либо порядковым

номером и (и = 1.....п, п - количество дуг в системе), либо парой (i,j), где inj -

узлы графа, являющиеся соответственно началом и концом дуги и. Для каждой

дуги графа заданы: пропускная способность в т-и год (д™), а также удельные затраты на транспортировку одной единицы газа по этой дуге в т-й год (с™).

Каждый проект привязан к определенному объекту газоснабжения (дуге графа), идентификация проекта предполагает два индекса - номер дуги, к которой он привязан, и номер проекта в списке всех проектов, разработанных для дуги.

Для математической формализации задачи вводятся переменные:

- х™ - расход по дуге и в т-й год периода,

- уЦ - индикатор начала выполнения к-го проекта для дуги и в /я-й год. В качестве примера экономического критерия приведем формализацию

минимума приведенных стоимостных затрат:

±Ь:Ф+*)Я+£ I (1)

и=1 т=1 к=1 кеК, т=1 Л=1

где Т - горизонт планирования,

Т—период финансирования (Т<Т),

К„ - множество проектов, заданных для дуги и,

/ь - время выполнения к-то проекта на дуге м,

- затраты на к-й проект на дуге и в Л-й год его реализации.

Формализация критерия социально-политической значимости:

т

Е1>Л*->тах, (2)

я=1 ¡е12

где 12 - множество узлов графа, соответствующих потребителям.

Критерий максимума совокупного рейтинга реализуемых проектов формализуется следующим образом: л т

ХХгь1Х->тах, (3)

«=1 к€Ки т=1

где гки - рейтинг к-то проекта на дуге н.

Область, на которой необходимо найти экстремум критерия, ограничена: - неравенствами, соответствующими финансовым ограничениям:

II И = 1 ,...,Г, (4)

где Л, = тах{1,от + ГЬ( -Г + 1}, /гг = тт{/я,/Ь1},

¿'„1 - объем финансов, выделенный на развитие и реконструкцию газотранспортной системы в т-й год.

- ограничениями на поток по дугам

/ _ т N

О<х:<<?;+2>ь ,иб{ад},т=1.....Г,

(5)

где /г, =шах{1,/и-<ь +1),

^ - увеличение пропускной способности дуги и, к которой приводит реализация к-го проекта, ей соответствующего.

- баланс потоков в каждом узле в каждый год (соблюдение 1 закона Кирхгофа):

/еЛУ* /еЛ/Т

-/',7=0,

0,у*0, ¿V,,

(6)

где Л/+ - множество узлов графа, таких что существует дуга (/,/),

Л/" - множество узлов графа, таких что существует дуга (/', /'),

Vя - поток в сети в /и-й год, N +1 - количество узлов сети.

- уравнениями, ограничивающими сроки начала проектов с целью их завершения к концу периода финансирования:

К=0, и = Г-/ь+2,...,Т, « = !,...,п, кеКи, (7)

- соотношениями, позволяющими учесть технологические взаимосвязи проектов. В модели рассмотрены четыре основных типа технологической взаимосвязи проектов:

о альтернативная - взаимосвязь, при которой реализация одного из проектов (¿-го проекта, заданного на дуге и), исключает выполнение другого (р-го проекта, заданного на дуге и»):

(8)

т=| т=I

о подчиненная - взаимосвязь, при которой один из проектов (р-й проект, заданный на дуге иО не может начать выполняться до окончания выполнения другого (А>го проекта, заданного на дуге и) - формализуется в виде следующей совокупности равенства и неравенств:

2(9)

£

« = 1.....7-, А = 1.....7--^+!; (10)

т=т | /я=1

где т,=/ь+1, т2=1ы+И;

о согласованная - взаимосвязь, при которой реализация проектов (к-го проекта, заданного на дуге и, и р-го проекта, заданного на дуге - ) должна быть закончена к одному моменту времени:

У:-у?=0,т = 1,...,Т-1Ь1+1, (11)

где Ь = 1ки

о независимая - взаимосвязь, при которой принятие решения о реализации или отказе от реализации одного из проектов не влияет на принятие решения по реализации другого. Проекты в модели считаются независимыми, если не указана иная взаимосвязь. - ограничения на материальные ресурсы (строительные мощности):

Л

«=1 кеКи

где - протяженность газопровода, планируемого к строительству или реконструкции на дуге и в А-й год реализации к-го проекта, ¿тах - ограничение на материальные ресурсы.

- уравнениями, помогающими учесть проекты, включение которых в программу определятся их особой значимостью по конъюнктурным, социальным, экологическим, надежностным или др. критериям (такие проекты обычно известны заранее):

где К - множество особо значимых проектов, О - множество дуг, на которых заданы проекты особой значимости.

Математическая модель завершается добавлением очевидного условия, что ни один проект не может начаться более одного раза:

Таким образом, в результате математической формализации получена линейная задача целочисленного программирования, которую можно решить с помощью известных методов, например, метода ветвей и границ.

Решение такой задачи помогает определить конкретные проекты, которые необходимо выполнять, и оптимальные сроки их реализации, тем самым позволяет детально проработать решения по строительству и реконструкции объектов газоснабжения, сформированные на втором этапе процедуры.

В пятой главе рассматривается процедура формирования программ последовательного строительства и реконструкции объектов газоснабжения и приводится ее формализация.

Ввиду неопределенности будущей ситуации большое значение при формировании предложений по вводу и реконструкции объектов газоснабжения

т

(13)

т

(14)

приобретает адаптивность проектных решений, т.е. приспособленность к возможным изменениям ситуации в будущем. Для обеспечения адаптивности предлагается при решении задачи разбить заданный период финансирования на интервалы и осуществлять формирование предложений по строительству и реконструкции объектов газоснабжения в рамках каждого интервала.

Формирование предложений по выбору приоритетных для строительства и реконструкции объектов газоснабжения и детальная проработка проектов в рамках каждого интервала представляют взаимосвязанную процедуру. Наличие материальных ограничений при детализации проектных решений в рамках интервала приводит к тому, что не все объекты, выделенные как приоритетные, могут быть включены в итоговую программу. В то же время, учет взаимосвязей проектов приводит к отказу от реализации проектов на других объектах газоснабжения либо, наоборот, к согласованной по времени реализации проектов на других объектах.

Поэтому подходы, описанные в третьей и четвертой главе, объединены в одну процедуру, схема которой представлена на рисунке 5.

Заметим, что процедура анализа может быть закончена в двух случаях (правило остановки):

- рассмотрены все временные интервалы, на которые разбит период финансирования,

- рассмотрены все объекты, принадлежащие исходному множеству (объекты либо включены в программу, либо их строительство или реконструкция невозможны в связи с принятием решений по реализации альтернативных им проектов).

В главе рассматривается практическое применение разработанной методики на примере системы газоснабжения, находящейся под управлением дочернего предприятия ОАО «Газпром».

§ 3 I а

я 2 § &

§ ё

Рассматриваем первый интервал

Формирование списка объектов для анализа на следующем интервале

Выбор приоритетных для строительства и реконструкции объектов газоснабжения на рассматриваемом интервале

е о. и

С

Определение конкретных проектов и сроков их выполнения с учетом ограничений и выбранного критерия

Правило остановки выполняется

Конец

Рисунок 5 - Схема процедуры формирования программ строительства и реконструкции объектов газоснабжения

В приложении диссертации приводится код программы для Мар1е 14, которая реализует процедуру метода ¿-средних на основе заданного начального разбиения на кластеры.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Рассмотрена задача эффективного развития и реконструкции ТСГ. Для ее решения разработана процедура, состоящая из трех этапов: выбор стратегии развития и реконструкции, формирование предложений по рациональному выбору порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения и детализация решений по конкретным проектам в рамках каждого интервала.

2. Проанализированы критерии сравнения вариантов стратегии развития и реконструкции ТСГ. В качестве метода, позволяющего формализовать процесс многокритериального выбора варианта стратегии и согласовать мнения

организаций, влияющих на результат, предложен метод анализа иерархий (ЭЛА). Построена схема доминантной иерархии, которую предлагается использовать в качестве типовой при решении задачи.

3. Рассмотрена задача формирования предложений по рациональному выбору порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения. Для решения задачи предложены метод ранжирования с учетом экспертных оценок и кластерный анализ.

4. Построена математическая модель оптимизации выбора проектов из предварительно проработанного портфеля и определения сроков их реализации. В качестве критерия эффективности может быть использован один из предлагаемых формализованных критериев: экономический, социально-политический и критерий, позволяющий учесть несколько влияющих факторов.

5. Процедура формирования предложений по рациональному выбору порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения и детализирующая ее процедура выбора конкретных проектов для реализации и определения сроков их выполнения объединены и формализованы в виде общей процедуры формирования программ последовательного сооружения и реконструкции объектов газоснабжения.

6. Разработанные и рекомендованные методы апробировались и применялись в ОАО «Газпром промгаз» при разработке комплексных схем газоснабжения и газификации регионов, а также при формировании программ последовательного строительства и реконструкции объектов систем газоснабжения, находящихся под управлением дочерних предприятий ОАО «Газпром».

7. Разработанная процедура комплексного анализа долгосрочного развития и реконструкции ТСГ представляет собой совокупность формализованных моделей и методов и может быть использована для создания программного комплекса, позволяющего осуществлять поддержку принятия решений при предпроектном анализе развития и реконструкции ТСГ.

8. Разработанная общая процедура исследования, а также предложенные модели и методы анализа объектов и проектных решений могут быть обобщены и предложены к использованию для решения аналогичных задач комплексного

анализа долгосрочного развития и реконструкции систем энергетики и трубопроводных систем.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Оптимизация развития Единой системы газоснабжения и обоснование производственных резервов для обеспечения надежности газоснабжения потребителей: Обз. инф. / Е.В. Брысьева, A.M. Карасевич, М.Г. Рухлядко и др. Под ред. Е.Р. Ставровского. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2007. - 96 с.

2. Рухлядко М.Г. Методика выбора оптимальной стратегии развития и реконструкции ТСГ // VIII Всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России. - М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2009. - С. 47.

3. Сухарев М.Г., Рухлядко М.Г. Проблемы развития и реконструкции ЕСГ // Тезисы докладов VIII Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России», Часть I, М., РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2010. - С. 188-189.

4. Сухарев М.Г., Рухлядко М.Г. Методы формирования программ оптимального развития и реконструкции Единой и территориальных газотранспортных систем // Территория нефтегаз, 2010. - №3. - С. 80-86.

5. Рухлядко М.Г. Выбор оптимальных решений по развитию газотранспортных систем // Сб. тезисов докладов XVI научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности Сибири - 2010», Тюмень, ООО «ТюменНИИгипрогаз», 2010. - С. 294295.

6. Рухлядко М.Г. Формирование программ поэтапного ввода и реконструкции газопроводов-отводов // IV научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Газовой отрасли - энергию молодых ученых!», 2010. -С. 134-135.

7. Сухарев М.Г., Рухлядко М.Г. Проблемы развития и реконструкции Единой системы газоснабжения // Известия Академии наук. Энергетика, 2011. - №1. - С. 95-104.

Подписано в печать:

27.04.2011

Заказ № 5541 Тираж -130 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Введение.

1 Анализ и поддержка принятия решений по развитию и реконструкции систем газоснабжения.

1.1 Принципы анализа развития и реконструкции ТСГ.

1.2 Обзор исследований в области развития и реконструкции систем газоснабжения.

1.3 Поэтапная процедура анализа развития и реконструкции ТСГ.

1.4 Выводы.

2 Метод выбора эффективной стратегии развития и реконструкции ТСГ

2.1 Постановка задачи.

2.2 Критерии выбора.

2.3 Формализация задачи.

2.3.1 Схема ЭЛА.

2.3.2 Относительные и абсолютные приоритеты элементов.

2.3.3 Согласованность суждений.

2.3.4 Принятие решения.

2.4 Практическое применение метода.

2.5 Выводы.

3 Модели анализа и обоснования решений по рациональному выбору порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения.

3.1 Постановка задачи.

3.2 Факторы, влияющие на решение.

3.3 Модели исследования задачи.

3.3.1 Общий подход к анализу и обоснованию решений.

3.3.2 Модель экспертного ранжирования.

3.3.3 Модель кластеризации.

3.3.4 Сопоставление моделей.

3.4 Выводы.

4 Модель эффективного выбора проектных решений и определения сроков их реализации.

4.1 Постановка задачи.

4.2 Критерии эффективности.

4.2.1 Экономические критерии.

4.2.2 Критерий социально-политической значимости.

4.2.3 Критерий эффективности реализуемых проектов по совокупности признаков.

4.3 Основные положения математической модели.

4.3.1 Расчетная сеть модели.

4.3.2 Потоковые ограничения.

4.3.3 Технологические ограничения.

4.3.4 Ресурсные ограничения.

4.3.5 Другие ограничения.

4.4 Математическая формализация задачи.

4.5 Практическое применение.

4.6 Выводы.

5 Метод формирования программ последовательного строительства и реконструкции объектов систем газоснабжения.

5.1 Постановка задачи и основные принципы решения.

5.2 Формализация метода.

5.3 Практическое применение метода.

5.4 Выводы.

Актуальность работы. Газификация страны — необходимый элемент ее энергетической безопасности и показатель социальной стабильности государства. Газификация территорий имеет стратегическое значение для социально-экономического развития регионов и страны в целом. Газификация позволяет обеспечить заметное повышение качества жизни населения, а также совершенствование энергетической инфраструктуры регионов как основы для их динамичного социально-экономического развития. Газификация - основа теплоэнергетического комплекса, так как газ — это экономически выгодный энергоресурс для предприятий, его использование позволяет снизить себестоимость продукции и поднять качество.

В настоящее время ОАО «Газпром» совместно с властями субъектов Российской Федерации реализуется Программа газификации регионов РФ. При создании Генеральных схем газоснабжения и газификации регионов ОАО «Газпром» старается не только добиться максимальной экономической эффективности, но и способствовать улучшению социального климата в субъектах Федерации.

В развитии газификации регионов одним из важнейших стратегических и социальных проектов является газификация Восточной Сибири и Дальнего Востока, для развития которой утверждена и реализуется Восточная газовая программа. В настоящее время реализуются и другие крупные проекты по развитию систем газоснабжения регионов, связанные как с разработкой новых месторождений (Бованенковское, Штокмановское и др.), так и со строительством систем транспорта газа (Северо-Европейский газопровод, «Алтай», «Южный поток», «Голубой поток» и др.).

Сооружение новых мощных магистралей в значительной мере способствует дальнейшему развитию систем газоснабжения и газификации соответствующих регионов, которое необходимо сочетать с реконструкцией и капитальным ремонтом действующих объектов, приближающихся к исчерпанию технического ресурса, для поддержания их работоспособности и обеспечения возрастающей перспективной потребности в газе.

Несмотря на то, что основным направлением газификации России является строительство магистральных трубопроводов, во многих случаях оно является слишком затратным и нецелесообразным, поэтому Концепция участия ОАО «Газпром» в газификации регионов РФ предполагает не только газификацию сетевым газом, но и формирование систем автономного газоснабжения.

Важным фактором развития систем газоснабжения является необходимость согласования по объемам и синхронизации по срокам ввода с подготовкой минерально-сырьевой базы, обустройством месторождений, сооружением объектов газотранспортной системы и газораспределения. Для поступательного, сбалансированного и эффективного развития газовой отрасли необходима координация и согласование всех решений.

Качество стратегических и проектных решений, принимаемых при долгосрочном планировании развития и реконструкции территориальных систем газоснабжения, влияет на эффективность инвестиций, позволяет рационально сочетать использование существующих газотранспортных мощностей с сооружением новых объектов, обеспечивать надежность снабжения потребителей в перспективе, гибко адаптироваться к новым условиям.

Предлагаемые в работе формализованные процедуры (математические модели) основываются на современных математических методах и существующем опыте в области исследования рассматриваемых проблем, позволяют систематизировать имеющуюся информацию, провести полный и всесторонний анализ ситуации и представляют собой аппарат для поддержки принятия решений при разработке стратегии и конкретных планов развития и реконструкции территориальных систем газоснабжения.

Объекты исследования - территориальные системы газоснабжения (ТСГ).

Цель работы состоит в разработке методических подходов и математических моделей, позволяющих генерировать и обосновывать эффективные решения при формировании долгосрочной стратегии перспективного развития и реконструкции ТСГ.

Задачи исследования. Для достижения заданной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

- проведен анализ актуальных проблем поддержки принятия решений по развитию и реконструкции ТСГ;

- разработан методический подход к выбору эффективной стратегии развития и реконструкции ТСГ;

- разработаны модели анализа и обоснования решений по рациональному выбору порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения;

- разработана математическая модель оптимизации выбора проектных решений и определения сроков их реализации;

- разработана методика формирования программ последовательного строительства и реконструкции объектов газоснабжения;

- разработанные подходы и модели применены для формирования стратегии эффективного развития и реконструкции ТСГ.

Методы исследования. Проведенные разработки основаны на использовании:

- методов многокритериальной оптимизации,

- методов линейной алгебры,

- методов потокового программирования,

- методов оптимизации, в том числе методов целочисленного программирования,

- методов кластерного анализа,

- современных компьютерных технологий, в том числе Maple 14, Statistica 8.0.

Научная новизна. Основные научные результаты работы состоят в следующем:

1. предложен и формализован общий подход к выбору объектов и решений по газификации и газоснабжению при анализе долгосрочного развития и реконструкции ТСГ;

2. обосновано применение экспертного логического анализа (метода анализа иерархий) и построена типовая схема логического анализа для задачи выбора эффективной стратегии развития и реконструкции ТСГ;

3. предложены и формализованы модели анализа и обоснования решений по рациональному выбору порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения, основанные на ранжировании с учетом экспертных оценок и на кластерном анализе;

4. построена математическая модель оптимизации выбора проектных решений и определения сроков их реализации;

5. разработан метод, позволяющий формировать программы последовательного строительства и реконструкции объектов газоснабжения.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. методика выбора объектов и решений для строительства и реконструкции при подготовке программ развития ТСГ и газификации регионов;

2. схема экспертного логического анализа для разработки эффективной стратегии развития и реконструкции ТСГ;

3. модель рационального выбора порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения, основанная на ранжировании с помощью рейтинга групп;

4. модель обоснования решений по выбору порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения, основанная на кластерном анализе;

5. модель оптимального выбора проектных решений по строительству и реконструкции объектов газоснабжения и определения сроков их реализации.

Практическая ценность исследования заключается в разработке формализованных методических процедур и математических моделей, позволяющих проводить предпроектный анализ для повышения эффективности газоснабжения и газификации территорий РФ, а таюке подтверждается успешным опытом использования предложенных методов и моделей при решении актуальных задач формирования эффективных стратегий развития и реконструкции ТСГ.

Результаты исследований использовались при разработке программ развития и реконструкции систем газоснабжения округов РФ и формировании программ последовательного строительства и реконструкции объектов газоснабжения регионов РФ.

Разработанные методы и модели успешно применяются в ОАО «Газпром промгаз» для анализа и решения задач рационального планирования развития и реконструкции ТСГ.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях:

- VIII Всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России (Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2009 г.);

- VIII Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2010 г.);

- XVI научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности Сибири — 2010» (Тюмень,

000 «ТюменНИИгипрогаз», 2010 г.);

- IV научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Газовой отрасли - энергию молодых ученых!» (Ставрополь, ОАО «СевКавНИПИгаз», 2010 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе в двух изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, литературы из 81 наименований и 1 приложения. Работа изложена на 129 страницах основного текста и 1 странице приложения. Текст работы содержит

5.4 Выводы

В главе обоснована целесообразность совместного решения задач второго и третьего этапов процедуры анализа долгосрочного развития и реконструкции ТСГ. Поинтервальный учет ограничений, влияющих на детализацию проектных решений и определению оптимальных сроков их реализации, позволяет проводить более точный анализ.

Взаимосвязанная процедура формирования предложений по последовательному сооружению и реконструкции объектов газоснабжения и выбора проектных решений и определения оптимальных сроков их выполнения представлена в виде общей методики формирования программ поинтервального развития и реконструкции ТСГ. Проведена математическая формализация сформированной процедуры.

Разработанная методика применена к задаче формирования программ поинтервального развития и реконструкции системы газоснабжения юго-западных районов Краснодарского края.

Заключение

1. Рассмотрена задача оптимального развития и реконструкции ТСГ. Для ее решения предложена процедура, состоящая из этапов: выбор стратегии развития и реконструкции, формирование предложений по последовательному сооружению и реконструкции объектов газоснабжения и детализация решений по конкретным проектам в рамках каждого интервала. Постановка задачи на каждом этапе учитывает множество влияющих факторов. Для решения задач применен современный математический аппарат.

2. Проанализированы критерии сравнения вариантов стратегии развития и реконструкции ТСГ. В качестве метода, позволяющего формализовать процесс принятия решений по многокритериальному выбору варианта стратегии с учетом мнений организаций, влияющих на результат, предложен метод анализа иерархий (ЭЛА). Построена схема доминантной иерархии, которую предлагается использовать в качестве типовой при решении задачи. Метод применен при разработке комплексных схем газоснабжения и газификации регионов Северо-Западного Федерального округа.

3. Рассмотрена задача формирования предложений по рациональному выбору порядка строительства и реконструкции объектов газоснабжения, которая позволяет детализировать выбранную стратегию развития и реконструкции ТСГ. Для решения задачи предложено два метода: экспертное ранжирование и кластерный анализ. Процедуры применены к задаче выбора приоритетных для реконструкции ГРС ООО «Газпром трансгаз Волгоград», ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург», ООО «Газпром трансгаз Ухта», а также юго-западных районов Краснодарского края.

4. Предложенные методы выделения из всей совокупности объектов приоритетных для строительства и реконструкции могут быть рекомендованы для использования в других подобных задачах нефтегазового комплекса.

5. Рассмотрена и формализована в виде задачи линейного частично целочисленного программирования задача анализа предварительно проработанного портфеля проектов и определения сроков их реализации. В качестве критерия оптимальности могут рассматриваться общепринятые экономические критерии, а также предлагаемые формализованные критерии: критерий социально-политической значимости и критерий, позволяющий учесть несколько влияющих факторов.

6. Предложенная формализация задачи анализа предварительно проработанного портфеля проектов и определения сроков их реализации может быть рекомендована к использованию также для моделирования подобных задач различных трубопроводных систем.

7. Процедура формирования предложений по рациональному порядку строительства и реконструкции объектов газоснабжения и детализирующая ее процедура выбора конкретных проектов для реализации и определения сроков их выполнения объединены и формализованы в виде общего метода формирования программ последовательного строительства и реконструкции объектов газоснабжения. Метод применен к задаче формирования программ последовательного развития и реконструкции системы газоснабжения юго-западных районов Краснодарского края.

8. Разработанная процедура комплексного анализа долгосрочного развития и реконструкции ТСГ представляет собой совокупность моделей, методических подходов и алгоритмов и может быть использована для создания программного комплекса, позволяющего осуществлять поддержку принятия решений при пред-проектном анализе развития и реконструкции ТСГ.

9. Разработанная общая процедура исследования и принятия эффективных решений по долгосрочному развитию и реконструкции ТСГ, а также предложенные в работе методические подходы к анализу объектов систем и проектных решений могут быть обобщены и предложены к использованию для решения аналогичных задач комплексного анализа и оптимизации развития и реконструкции систем энергетики и трубопроводных систем.

1. Александров A.B., Берман Р.Я., Яковлев Е.И. Выбор оптимального режима эксплуатации сложной системы дальнего транспорта газа с применением ЭВМ. М.: ВНИИЭгазпром, 1970. - 92 с.

2. Андреев А.Ф., Степин Ю.П., Трахтенгерц Э.А. Компьютерные методы поддержки принятия управленческих решений в нефтегазовой промышленности. М.: СИНТЕГ, 2005. - 592 с.

3. Андреев А.Ф., Степин Ю.П., Трахтенгерц Э.А. Математическое и алгоритмическое обеспечение компьютерных систем поддержки принятия управленческих решений в нефтегазовой промышленности. — М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004. 227с.

4. Андрейчиков A.B., Андрейчикова О.Н. Анализ, синтез, планирование решений в экономике. М.: Финансы и статистика, 2005. — 464 с.

5. Андрейчиков A.B., Андрейчикова О.Н. Интеллектуальные информационные системы. М.: Финансы и статистика, 2004. - 424 с.

6. Белинский A.B. Разработка методов, алгоритмов и программного обеспечения задач развития и реконструкции территориальных систем газоснабжения : дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. М., 2009. - 151 с.

7. Беллман Р., Заде Л. Принятие решений в расплывчатых условиях. — В кн.: Вопросы анализа и процедуры принятия решений. М.: Мир, 1976. -С. 172-215.

8. Брук Б.Н., Бурков В.Н. Методы экспертных оценок в задачах упорядочения объектов // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. 1972, №3. - С.3-11.

9. Брянских В.Е. Управление потокораспределением в системе газоснабжения. М.: ВНИИЭгазпром, 1985. - 35 с.

10. Вольский Э.Л., Константинова И.М. Режим работы магистрального газопровода. Л.: Недра, 1970.

11. Галиуллин З.Т., Щуровский В.А., Трегуб И.В. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов // Газотранспортные системы и технологии сегодня и завтра. М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2008. - С. 4-13.

12. Гарляускас А.И., Фейгин В.И. Системный анализ и оптимизация сложных сетей. Вильнюс: Моклас, 1989. — 212 с.

13. Гидравлические цепи. Развитие теории и приложения / H.H. Новицкий, Е.В. Сеннова, М.Г. Сухарев и др. — Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 2000. 273 с.

14. Гит Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация: Пер. с англ. М.: Мир, 1985.-509 с.

15. Гливенко Е.В., Степин Ю.П., Трахтенгерц Э.А. Компьютерные системы поддержки принятия решений в нефтегазовом производстве: учебное пособие. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 1999. - 73с.

16. Дюран Б., Оделл П. Кластерный анализ. М.: Статистика, 1977. — 128с.

17. Ефанов В.И., Леонтьев Е.В.,Галлиулин З.Т., Стурейко О.П., Самсонова О.В. Реконструкция ГТС в России и в мире // Проблемы развития, реконструкции и эксплуатации газотранспортных систем. М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2003.- С.38-45.

18. Зубарева В.Д. Финансово-экономический анализ проектных решений в нефтегазовой промышленности, М.: ГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000. 367 с.

19. Канторович JI.B. Экономический расчет наивыгоднейшего использования ресурсов. М.: Изд-во АН СССР, 1960.25 .Карасевич A.M. Региональные системы газоснабжения: энергетика, экономика, технология. М.: Страховое Ревю, 2006. — 469 с.

20. Корн Г., Корн Н. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М.: Наука, 1974. 832 с.

21. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978.- 432с.2%.Кудрявцев И.Б. Разработка моделей развития и реконструкции газотранспортных систем в условиях неопределенности : дисс. на соиск. учен. степ, к.т.н. Иркутск, 2010.- 190 с.

22. Леонтьев Е.В., Стурейко О.П., Щуровский В.А. Принципы формирования программ реконструкции ГТС // ВНИИГАЗ на рубеже веков наука о газе и газовые технологии. М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2003. С.281-286.

23. Математическое моделирование и оптимизация систем тепло-, водо-, нефте-и газоснабжения / под ред. А.П.Меренкова. Новосибирск: Наука, 1992.

24. Математическое моделирование трубопроводных систем / под ред. А.П. Меренкова и др. М.: СЭИ СО АН СССР, 1988. - 236 с.

25. Меренков А.П., Хасилев В.Я. Теория гидравлических цепей. М.: Наука, 1965.-278 с.

26. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. (2-е издание) М.: Экономика, 2000 - 421 с.

27. Методы управления физико-техническими системами энергетики в новых условиях / Н.И. Воропай, H.H. Новицкий, Е.В. Сеннова и др. — Новосибирск: Наука, 1995. 335 с.

28. Модели и методы разработки стратегии развития Единой системы газоснабжения страны / A.M. Карасевич, Е.В. Леонтьев, Е.Р. Ставровский и др. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2006. - 100 с.

29. Моделирование компрессорных станций магистральных газопроводов / Ю.Г. Лапшин, Г.Ф. Меланифиди, З.Т. Галиуллин и др. М.: ВНИИЭгаз-пром, 1976.-31 с.

30. Надежность систем энергетики и их оборудования. Справочник, т. 3. Надежность систем газо- и нефтеснабжения. кн. 1,2 / под ред. М.Г.Сухарева. — М.: Недра, 1993.

31. Научно-методическое и информационное обеспечение развития газоснабжения России / A.M. Карасевич, М.Г. Сухарев, В.Н. Матюшечкин и др. // Газовая промышленность, 2004, №8. С. 16-19

32. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов (НТП МГ). М.: ВНИИГАЗ, ИРЦ «Газпром», 2003. - 147 с.

33. Олдендерфер М.С., Блэшфилд Р.К. Кластерный анализ / Факторный, дис-криминантный и кластерный анализ: пер. с англ.; Под.ред. И. С. Енюкова. — М.: Финансы и статистика, 1989. 215 с.

34. Оптимизация потоков газа ЕСГ для перспективного и среднесрочного планирования / И.А. Жученко, В.И. Фейгин, Е.П. Фролова и др. М.: ВНИИ-Эгазпром, 1981, вып. 4.

35. Оптимизация развития Единой системы газоснабжения и обоснование производственных резервов для обеспечения надежности газоснабжения потребителей: Обз. инф. / под ред. Е.Р. Ставровского. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2007.-96с.

36. Орлов А.И. Эконометрика. Учебник. М.: Экзамен, 2002. - 576 с.

37. Орлов А.И., Алешин Д.Н. О методах сравнения инвестиционных проектов // В сб.: Научные труды Рижского института мировой экономики. Вып.З. -Рига: РИМЭ, 1999. С.20-25.

38. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. — М.: Радио и связь, 1993.-316с.

39. Саати Т. Принятие решений при зависимостях и обратных связях: Аналитические сети. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2011. — 360 с.

40. Сарданашвили С.А. Расчетные методы и алгоритмы (трубопроводный транспорт газа). М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005. - 577с.

41. ЪЪ.Сеннова Е.В., Сидлер В.Г. Математическое моделирование и оптимизация развивающихся теплоснабжающих систем. Новосибирск: Наука. 1987. -222 с.

42. SA.Смирнов В.А., Гарляускас А.И., Фирер A.C. Математические модели их применение в оптимизационных расчетах Единой газоснабжающей системы. М.: ВНИИЭгазпром, 1971. - 60 с.126

43. СНиП 42-01-2002 Газораспределительные системы. М. 2003.

44. Современные проблемы надежности энергетики: модели, рыночные отношения, управление реконструкцией и развитием / Под общей редакцией д.т.н. М.Г. Сухарева. — М: ГУЛ Издательство «Нефть и газ», 2000. — 374 с.

45. Ставровский Е.Р. Электронный курс лекций по дисциплине «Экономико-математические модели в нефтегазовой промышленности». — М.: РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2006.

46. СТО Газпром 2-2.1-512-2010. Обеспечение системной надежности транспорта газа и стабильности поставок газа потребителям. Введ. 10.05.2010. -М.: ОАО «Газпром», 2010. - 198 с.

47. Стратегия развития газовой промышленности России / Под ред. Ю.И. Боксермана, В.Е. Брянских, А.И. Гриценко, В.И. Резуненко, В.В. Ремизова, А.Д. Седых, В.А. Смирнова. — М.: Энергоатомиздат, 1997.

48. Сухарев М.Г. Уточненная формализация задач анализа гидравлических цепей. // Известия РАН. Энергетика, 2004, № 3. С. 105-115.

49. Сухарев М.Г., Иткин В.Ю. Методика подготовки решений при выборе проекта разработки месторождений кустами горизонтальных скважин // В сб. научных трудов. Серия «Естественнонаучная», №1 (7). Ставрополь: Сев-КавГТУ, 2004.

50. Сухарев М.Г., Карасевич A.M. Технологический расчет и обеспечение надежности газо- и нефтепроводов. М.: ГУЛ Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М.Губкина, 2000. - 272с.

51. Сухарев М.Г., Рухлядко М.Г. Проблемы развития и реконструкции единой системы газоснабжения // Известия РАН. Энергетика, 2011, №1. — С. 95-104.

52. Сухарев М.Г., Ставровский Е.Р. Оптимизация систем транспорта газа. М.: Недра, 1975.-277с.

53. Сухарев М.Г., Ставровский Е.Р. Расчеты систем транспорта газа с помощью вычислительных машин. М.: Недра, 1971. - 206с.

54. Ю.Сухарев М.Г., Ставровский Е.Р. Резервирование систем магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1987. - 168 с.71 .Сухарев М.Г., Ставровский Е.Р., Брянских В.Е. Оптимальное развитие систем газоснабжения. М.: Недра, 1981. - 294с.

55. Трубопроводные системы энергетики: модели, приложения, информационные технологии / A.A. Атавин, A.M. Карасевич, М.Г. Сухарев М.Г. М: Нефть и газ, 2000. - 320 с.

56. Фейгин В.И. Система моделей, методов и схем принятия решений по развитию газотранспортной сети ЕСГ: В кн. «Математическое моделирование трубопроводных систем». Иркутск: СЭИ СО АН СССР, 1998. - С. 83-92.

57. Фейгин В.И., Перелъцвайг Ю.М. Определение технико-экономических показателей развития газотранспортных систем на стадии оптимизации перспективных потоков газа в ЕСГ. М.: ВНИИЭгазпром, 1986. - 65 с.

58. Форд Л., ФалкерсонД. Потоки в сетях. М.: Наука, 1966. - 276 с.

59. Шуметов В.Г.,Шуметова Л.В. Кластерный анализ: подход с применением ЭВМ. Орел: ОрелГТУ, 2000. - 118 с.

60. Ядыкин А.Б., Тверской И.В. Нелинейные оптимизационные модели региональных газораспределительных сетей. / Сб. трудов КНЦ РАН «Методы и модели для исследования региональной энергетики». Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2002. — С.100-121.

61. Krälik J., Stiegler P., Vostry Z., Zävorka J. Modeloväni dynamiky rozsählych siti s aplikaci na plynärenske systemy. Praha: Akademia, 1984. — 364 p.