автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Разработка компьютерного комплекса для диспетчерского управления экспортными поставками газа

На правах рукописи

КОМИССАРОВ СЕРГЕЙ ВИКТОРОВИЧ

РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭКСПОРТНЫМИ ПОСТАВКАМИ ГАЗА

Специальность 05.13.11 —Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2006

Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа им. И.М.Губкина

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

Сухарев Михаил Григорьевич Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Ставровский Евгений Романович кандидат технических наук, доцент, Митичкин Сергей Константинович

Ведущая организация: ОАО «Газавтоматика»

Защита диссертации состоится «26» декабря 2006 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 «¿1» ноября 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.200.14, д.т.н., доцент

А.В. Егоров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Будущее мировой энергетики связано с природным газом. Россия располагает одной третью мировых ресурсов природного газа. Российское предприятие ОАО «Газпром» - крупнейшая газовая компания мира, входящая в десятку ведущих промышленных корпораций. Экспорт природного газа является одним из важнейших направлений деятельности ОАО «Газпром». По объемам продаж газа компания занимает первое место в мире. Поставками российского природного газа в дальнее зарубежье занимается дочерняя компания ОАО «Газпром» — ООО «Газэкспорт».

Доходы от торговли газом составляют существенную долю российского бюджета, поэтому даже незначительное в процентном отношении увеличение прибыли ООО «Газпром» даст в абсолютном исчислении значительные денежные средства. Настоящая работа посвящена созданию программного комплекса для поддержки принятия решений диспетчерским персоналом ООО «Газэкспорт». До разработки программного комплекса информационные системы в диспетчерском управлении экспортными потоками не применялись. Информационная система обеспечит более строгай учет экономических факторов при принятии оперативных решений, что должно привести в целом к повышению уровня диспетчерского управления поставками газа и, в конечном итоге, к увеличению поступлений в бюджет страны.

Сегодня собственные запасы и добыча природного газа Европы составляют всего 3,5% и 12% от мировых показателей соответственно. По прогнозам, добыча газа в ЕС будет снижаться, тогда как потребности в природном газе увеличиваются. Это создает предпосылки для расширения импорта. Россия может удовлетворить растущий спрос Европы на газ. Следует ожидать развития существующих и создания новых экспортных коридоров, значительного увеличения количества контрактов, что потребует расширения информационных взаимосвязей между ООО

«Газэкспорт» и фирмами-партнерами. В том же направлении действует принятая в 1998 году Директива ЕС о либерализации газового рынка, предполагающая увеличите конкуренции и организацию газовых бирж.

В целом, требования к качеству диспетчерского управления повышаются, принятие решений в новых условиях становится все более сложным и противоречивым процессом. Традиционные методы управления без использования информационных систем, основанные только на производственном опыте диспетчеров, становятся неприемлемыми. Компьютеризация процесса диспетчерского управления увеличивает эффективность и выводит его на качественно новый уровень. Учитывая развитие информационных систем фирм-партнеров, интенсивное внедрение компьютерных технологий следует признать необходимым условием для сохранения конкурентоспособности ООО «Газэкспорт».

Объектом исследования служит информационное взаимодействие подразделений ООО «Газэкспорт» между собой и с другими организациями в части заключения и исполнения контрактов, необходимое для диспетчерского управления, обеспечивающего бесперебойный экспорт российского газа в Европу.

Предметом исследования являются принципы и алгоритмы диспетчерского управления экспортными потоками газа, характер учета технологических, контрактных и иных ограничений в процессе управления.

Цель работы состоит в создании программных средств, способствующих повышению скорости и качества принятия диспетчерских решений, благодаря реализации в этих средствах эффективных методов визуализации процессов экспорта и специализированных расчетных моделей для оптимизации процесса управления экспортом газа.

Основные задачи исследования: 1. Разработка принципов создания человеко-машинного интерфейса для визуализации процессов управления экспортными потоками.

2. Формулировка требующих компьютерной поддержки задач диспетчерского управления экспортными потоками газа.

3. Разработка математической модели для оптимизационных расчетов распределения газа по контрактам.

4. Разработка алгоритмической поддержки принятия решений по управлению потоками.

5. Создание проекта компьютерной системы для поддержки принятия решений по управлению потоками.

6. Разработка и ввод в промышленную эксплуатацию компьютерной системы анализа и управления потоками.

Методы исследования. В исследовании были применены следующие математические методы: потоковое и нелинейное программирование, численный анализ, многокритериальная оптимизация.

В работе использованы методы объектно-ориентированного проектирования и программирования, разработки приложений на основе библиотеки визуальных компонентов (УСЬ), проектирования реляционной структуры в СУБД. Практическая ценность полученных результатов:

1. Исследованы взаимосвязи и функции всех участников процесса управления экспортными поставками газа из России.

2. Разработан рад программных модулей, включенных в информационно-управляющую систему ООО «Газэкспорт», находящуюся в промышленной эксплуатации.

3. На основе моделирования сети магистральных газопроводов предприятия ООО «Кубаньгазпром» предложены варианты ее эффективного развития с учетом ввода в эксплуатацию экспортного газопровода «Голубой поток».

Научная новизна:

1. Сформулированы задачи управления экспортными потоками газа, для решения которых необходима компьютерная поддержка.

2. Построена математическая модель, на основе которой разработан алгоритм оптимального распределения экспортных потоков газа.

3. Разработана экспертная система, которая формирует правила распределения потоков с учетом диспетчерских предпочтений и других экспертных знаний, что позволяет при принятии решений опираться на накопленный опыт и интуицию диспетчеров.

4. Разработана универсальная геоинформационная система, которая может быть использована для графического отображения любых систем, допускающих представление в виде графа.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Технология визуализации экспортных потоков газа, основанная на описании процессов экспорта с помощью потоковых и балансовых схем.

2. Идея использования графа с заданными допустимыми маршрутами для моделирования процессов управления потоками.

3. Расчетный алгоритм, являющийся адаптированным вариантом алгоритма Ба-сакера-Гоуэна.

4. Программный комплекс «Балансирование», использующий предыдущие наработки и находящийся в промышленной эксплуатации в ООО «Газэкспорт». Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях:

1. 54-ая Межвузовская студенческая научная конференция «Нефть и Газ 2000» (Москва, РГУ нефти и газа, 2000 г.).

2, 56-ая Межвузовская студенческая научная конференция «Нефть и Газ 2002» (Москва, РГУ нефти и газа, 2002 г.).

3. 8-ой Всероссийский научный семинар с международным участием «Математические модели и методы анализа и оптимального синтеза развивающихся трубопроводных и гидравлических систем» (Туапсе, 2002 г.).

4. 77-ое заседание международного научного семинара им. Ю.Н.Руденко «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. Задачи надежности систем энергетики для субъектов отношений в энергетических рынках» (Харьков, 2006 г.).

5. Научный семинар кафедры ПМ и КМ (Москва, РГУ нефти и газа, 2006 г.).

6. Технические совещания в ЗАО «ЭТА и К» по ИУС ООО «Газэкспорт» (Москва, 2003 - 2006 гг.).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 5 опубликованных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и приложения. Работа написала на 143 страницах, содержит 23 рисунка и 1 таблицу. Список литературы включает 84 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность проблемы, характеризуются объект исследования, предмет исследования, цели и задачи исследования, методы исследования, практическая ценность полученных результатов, научная новизна и краткое содержание работы.

В главе 1 дано описание текущего состояния исследуемой проблемы, проведена формализация процессов управления экспортными поставками газа.

Управление потоками газа на этапе краткосрочного (на следующие сутки) планирования осуществляется диспетчерскими центрами ООО «Газэкспорт» в Берлине и Софии.

Берлинский диспетчерский центр (ДЦ) ответственен за поставки газа в Западную Европу, Софийский — за поставки на Балканы и в Турцию. Кроме этих представительств существует основной офис ООО «Газэкспорт» в Москве, а также представительство в Киеве. Московский офис ООО «Газэкспорт» производит долгосрочное планирование и направляет в диспетчерские центры в Софии и Берлине «директивы» на распределение газа.

Управление экспортными поставками осуществляется иерархически построенной структурой, в которую входят:

1. Центральный производственно-диспетчерский департамент (ЦПДД) ОАО «Газпром»;

2. Главный офис ООО «Газэкспорт» в Москве;

3. Диспетчерские центры ООО «Газэкспорт» в Берлине и Софии;

4. Фирмы-покупатели и фирмы-транспортировщики газа.

ЦПДД и диспетчерские подразделения фирм-транспортировщиков осуществляют управление технологическими процессами. ДЦ «Газэкспорт» отслеживает выполнение контрактных соглашений и координирует отношения между ЦПДД, покупателями и газотранспортными компаниями.

Основным документом, определяющим отношения в цепочке: поставщик — транспортировщик — потребитель, является контракт.

Контракт — это юридический документ между двумя фирмами, регламентирующий поставку, транспортировку или хранение газа. В контракте оговариваются плановые и максимальные количества газа, а также порядок оплаты за поставку, транспортировку или хранение газа.

Диспетчерское управление осуществляется с учетом обязательств по долгосрочным контрактам ООО «Газэкспорт». Кроме того, покупатели газа ежедневно присылают свои заявки на следующие сутки, которые могут отличаться от контрактных обязательств на данные сутки как в большую, так и в меньшую сторону.

ДЦ ООО «Газэкспорт» обязан не превышать заявленное количество. Затем подсчи-тываются суммарные объемы поступления газа на экспорт по всем экспортным направлениям с учетом всех заявок. Эти данные отправляются для подтверждения в ЦПДД ОАО «Газпром», который в случае нехватки газа сокращает объемы подачи газа на экспорт. В тех случаях, когда ЦПДД сокращает объемы подачи газа на экспорт, заявленные на следующие сутки объемы сокращаются в ходе оптимизационного расчета. Оптимизация производится по стоимостным критериям с учетом конъюнктурных факторов. Сейчас расчеты проводятся на следующие сутки, однако в ближайшее время планируется переход на ежечасные расчеты.

Процесс управления включает ряд операций (табл. 1). Структура информационных взаимосвязей между управляющими организациями отражена на рис. 1. Расчетные задачи возникают при выполнении операций 2—9 (табл. 1). ДЦ «Газэкспорт» ответственен за проведение операций 2-го, 4-го и 6-го уровня. Операции на этих уровнях должны быть компьютеризированы.

В задачах ООО «Газэкспорт» необходимо, помимо режимных взаимосвязей трубопроводов, учитывать подписанные контракты. В контрактных обязательствах указываются суммарные количества газа, поставляемые на различные пункты сдачи и приемки (ПСП), дополнительные ограничения и соглашения, которые могут разрешать или обязывать перенос части обязательств с одного ПСП на другие и пр.

Для визуализации управления экспортными поставками диспетчерами используются так называемые балансовые таблицы. Балансовые таблицы имеют неизменную иерархическую структуру и соответствуют системе, в которой распределяется газ. Они содержат различные строки — статьи баланса, которым соответствуют определенные данные для каждой из диспетчерских операций.

Статьи баланса и контракты взаимосвязаны. Часть зависимостей между статьями баланса обусловлена взаимосвязью контрактов. Кроме того, различные контрактные обязательства совместно с заявками и подтверждениями участвуют в

процессе управления в виде ограничений. Необходимо также использовать контрактные цены на транспортировку и поставку газа.

Таблица 1 - Диспетчерские операции

№ Организация - оператор Содержание работы

1 Фирмы покупатели Составление заявок на поставку

2 ДЦ «Газэкспорт» Определение суммарною спроса по узлам, составление суммарных заявок для ЦПДЦ на поставку газа

3 ЦПДЦ «Газпром» Определение объемов экспортных поставок в рамках краткосрочного и долгосрочного планирования

4 ДЦ «Газэкспорт» Формирование заданий на транспортировку

5 Фирмы - транспортировщики Подтверждение соответствия заявок с возможностями (пропускной способностью) магистральных газопроводов. Управление технологическим процессом транспорта газа.

6 ДЦ «Газэкспорт» Распределение выделенных объемов между покупателями (подтверждение заявок)

7 «Газэкспорт», Москва, Киев Обработка данных по фактическим поставкам

8 «Газэкспорт», Москва Составление прогнозных обязательств по странам в рамках долгосрочного планирования

9 «Газэкспорт», Москва Распределение выделенных объемов по странам и по контрактам в рамках долгосрочного планирования

101ДЦ «Газэкспорт» Согласование между собой действий фирм-транспортировщиков газа в случае необходимости

Статьи баланса являются основными переменными, которым соответствуют

все данные по заявкам, подтверждениям и контрактным обязательствам. Им также ставятся в соответствие контрактные цены.

В процессе управления поставками газа необходимо учитывать и взаимно увязывать:

• Топологию магистральных газопроводов Европы;

• Систему контрактных взаимосвязей;

• Статьи диспетчерских балансов.

Все контрактные взаимосвязи невозможно охарактеризовать с помощью одного графа. Реальные контрактные обязательства и зависимости статей баланса удалось описать топологией графа, на котором заданы возможные маршруты.

Рисунок 1 - Структура информационных взаимосвязей

При работе над проблемой нами проанализированы существующие диспетчерские информационные системы. Среди зарубежных разработок наибольшее распространение в России получили: «Gamos», «SIMONE» и др. Большой вклад в создание многих отечественных систем внесли: Алтунин А.Е., Берман Р.Я., Лихтенштейн Б.Р., Митичкин С.К., Панкратов B.C., Сарданашвили С.А., Ставровский Е.Р., Сухарев М.Г., Тевяшев А.Д., Цыбульник В.Н. и др.

Большинство диспетчерских информационных систем использует режимно-технологические расчеты, которые основаны на моделях процессов транспорта газа. Существенный вклад в данную область внесли: Бобровский С.А., Вольский Э.Л., Галиуллин З.Т., Гужов А.И., Евдокимов А.Г., Константинова И.М., КривошеинБ.Л.,

Одишария Г.Э., Ставровский Е.Р., Сухарев М.Г., Тевяшев А.Д., Ходанович И.Е., Христианович С.А., Чарный И.Е., Черникин В.И., Юфин В.А., Яковлев Е.И. и др.

Функциональные задачи диспетчерских информационных систем включают задачи оптимального управления, для решения которых используются методы математического программирования и, в частности, методы потокового программирования. В данной области наиболее известны работы следующих авторов: Басакер Р., Гомори Р., Гоуэн П., Ермольев Ю.М., Клейн М., Кристофидес Н., Моисеев H.H., Пшеничный Б.Н., Саати Т., ФалкерсонД., Форд Л., Ху Т. и др.

При принятии решений диспетчер рассматривает множество факторов различной природы. Формально это должно найти отражение в задании множества критериев, носящих как объективный, так и субъективный характер. Для учета критериев в алгоритмических построениях используются методы из теории систем поддержки принятия решений. Системы поддержки принятия решений (экспертные системы) разрабатываются и применяются со времени создания первой вычислительной машины по настоящее время. В эту область серьезный вклад внесли: Гливенко Е.В., Ларичев О.И., Моисеев H.H., Нейлор К., Нэш Д., Поспелов Д.А., Саати Т., Трахтенгерц Э.А., УотерманД., Фомин Б.Ф. и др.

Разработанные методы диспетчерского управления, использующие потоковые и режимно-технологические расчеты, не приспособлены для решения задач ООО «Газэкспорт», а, значит, информационные системы, разработанные для нужд ОАО «Газпром», не подходят для управления экспортными поставками газа.

Дня создания программного комплекса управления экспортными потоками необходима формализация процессов управления экспортом газа. При этом важную роль играют методы визуализации этих процессов. Визуализация процессов экспорта газа осуществляется с помощью отображения данных об экспорте на графических схемах двух типов - потоковой и балансовой.

Потоковая схема — это граф, отражающий технологическую структуру газотранспортной системы. Дуга графа соответствуют межрегиональным газопроводам и газо-измерительным станциям (ГИС). Вершинами графа являются места расположения крупных потребителей (узлы потребления), точки ветвления газопроводов, вход и выход ГИС. Фрагмент потоковой схемы изображен на рис. 2.

'ФНГ '

о

о

Рургаз

ФНГ

_ЕВРОПОЛ

О

(граница между странами)

-О

\ ■ „„ В.Капушаны ( Трансгаз \ ОПП '

I О—V СМ^-О

(потребитель)"

О

V (ГИС)

Условные обозначения:

узлы потоковой схемы (вершины графа)

_* __дуги потоковой схемы

—направления дуг

границы между странами

Рисунок 2 — Фрагмент потоковой схемы

Потоковая схема не несет информации о контрактах. Наряду с потоковой схемой вводится балансовая схема, которая включает контракты всех видов. Балансовая схема характеризуется графом, вершинами которого служат все узлы потоковой схемы (вершины соответствующего графа). Кроме того, для каждого контракта на поставку вводится дополнительно висячая вершина и дуга, идущая от выхода ГИС, к вершине, соответствующей потребителю. Для контрактов на транспортировку, относящихся к одному и тому же участку газотранспортного коридора (а, значит, и потоковой дуге), вводятся параллельные дуги балансовой схемы. На этой схеме изображаются также обменные операции, не связанные с физическими пере-

токами газа (и, следовательно, не отраженные в потоковой схеме). Фрагмент балансовой схемы, отвечающей рассмотренной выше потоковой схеме (рис. 2), изображен на рис. 3.

ФНГ Евоопол

СХ-:-[115)-—Л*--(523>

лиг ОбМвН

ВИЕХ (47) (273)'

спп

■(45)-о*—(142]-О

Д10ЭГ7 / / ПСП В.Капушаны

ро

] сброс для СПП

в оплату транзита *

Условные обозначения: о балансовые узлы

-111--балансовые дуги

—> направления дуг

(94) номер дуги

Рисунок 3 - Фрагмент балансовой схемы

Наложив балансовую схему на соответствующую ей потоковую, получим ба-лансово-потоковую схему, фрагмент которой изображен на рис. 4. Соответствие балансовых узлов потоковым обозначается пунктирными прямоугольниками.

Возможные маршруты транспорта газа от поставщиков до потребителей задаются на балансовой схеме априорно. При определении допустимых маршрутов принимаются во внимание такие конъюнктурные факторы, как собственники и государственная принадлежность газопроводов и хранилищ, специфические контрактные условия и др. Производственный опыт, знание геополитической и экономической конъюнктуры позволяют специалистам проранжировать маршруты.

пхг

битль)^

т ч

у сброс для СПП

: СГИС): —04~(142)-|0

ПОП В.Капушаны

О

в оплату транзита

Условные обозначения: узлы потоковой схемы

о

-111-

(94)

дуги потоковой схемы направления потоковых дуг границы между странами балансовые узлы балансовые дуги направления балансовых дуг номер дуги

Рисунок 4 — Фрагмент балансово-потоковой схемы

При распределении выделенных количеств газа используется оптимизация по ряду критериев: директивы московского офиса ООО «Газэкспорт», предпочтения диспетчера, приоритет маршрута и др. Перечисленные критерии имеют экспертный, субъективный характер и могут быть учтены как приоритеты различного веса. Для получения весов можно использовать метод анализа иерархий. Пример иерархии приведен на рис. 5.

Цена дуги/маршрута (значение неновой ф-ции)

Качественные критерии (приоритеты)

Количественные критерии (цены по дугам)

Приоритеты по дугам

Приоритеты по маршрутам

Цена поставки

X

Цена транспортировки

Г

Директивы ООО «Газ-экспорт»

Предпочтения диспетчера

X

Степень выполнения ограничений

Неизм. принц, сокр. Потреб.

X

Выполнение контрактных обязательств

Рисунок 5 - Схема метода анализа иерархий

Для квантификации критериев предлагается ввести следующую лингвистически-цифровую шкалу для оценки дуг расчетного графа и маршрутов:

• +3 (необходимый);

• +2 (полезный);

• +1 (желательный);

• 0 (безразличный);

• —1 (нежелательный);

• -2 (вредный);

• —3 (неприемлемый).

Кроме субъективных критериев есть и объективный — доход от поставок газа. Доходэто выручка от продаж за вычетом стоимости в пункте приема и затрат на транспортировку газа по рассматриваемой системе. Условия, оговоренные в контракте, определяют, что выплаты транспортировщику представляются линейной функцией от объема перекачки, а выручка от поставок - кусочно-линейной, выпук-

лой вверх функцией (рис. 6). Изображенная на рис. 6 функция стоимости может быть записана следующим образом:

где с,; - цена, оговоренная в контракте на поставку,

- штрафная поправка за недопоставку контрактного количества, & контрактное количество на расчетный период.

Значение каждого из критериев для любой дуги расчетного графа может зависеть от расхода по дуге. Все критерии представляются невозрастающими кусочно-постоянными функциями, как и производная функции выручки от продаж газа (рис. 6). Таким образом, определив веса критериев, можно построить взвешенную критериальную функцию для каждой дуги балансовой схемы, причем все эти функции будут также невозрастающими и кусочно-постоянными.

Рисунок 6 - Выручка от продаж газа в зависимости от объемов поставки В расчете принимается во внимание информация, содержащаяся и в балансовой и в потоковой схемах, поэтому перед расчетом выполняется специальная про-

при ¿¡у > ¿¡^

+ пРи

у ГП1П

(1)

цедура, назначение которой состоит в построении расчетного графа по балансово-потоковой схеме.

За основу расчетного алгоритма был взят алгоритм Басакера-Гоуэна. Он подходит для решения рассматриваемой проблемы, т.к. оперирует маршрутами, которые в модели задаются априорно. Алгоритм был доработан для учета кусочно-постоянных цен и других характерных особенностей задач ООО «Газэкспорт», отличающих их от классических потоковых задач.

Для доработки алгоритма необходима математическая формализация задач ООО «Газэкспорт».

Потоком по графу называется вектор £ размерность которого равна числу дуг графа л, а компонента равна расходу по дуге (х,-, х/). В вершинах графа (узлах) выполнены условия материального баланса - уравнения 1-го закона Кирхгофа. Маршрут представляется упорядоченным множеством дуг графа Б. Маршруты направлены от источника к потребителю. Векторы-потоки по маршрутам вводятся следующим образом:

(2)

где </г; — величина расхода по маршруту г, а — единичный вектор-поток на графе О, соответствующий этому маршруту.

1, если е г, дуга и маршрут направлены одинаково

<£"=• 0, если (х„Х/)ег (3)

—1, если (х„х дуга и маршрут разнонаправлены

В процессе расчета величины потоков д<г) по маршрутам увеличиваются или уменьшаются. Поток <Ц по графу получается как векторная сумма потоков по маршрутам

геЯ

где Я — множество всех маршрутов.

Постановка задачи оптимального распределения потока по графу с заданными возможными маршрутами выглядит следующим образом:

/ N

тах

1>, (#,)#»+1УЧ

^еПх,) ъеГ-'м г=1

(5)

где /и - количество маршрутов. Основными переменными являются расходы по маршрутам ц<г>, через которые выражаются расходы по дугам Минимальные ограничения расхода по дугам дутт по большинству дуг задаются равными 0. Цены с,у по дугам являются кусочно-постоянными функциями, полученными в результате свертки всех критериев.

С изменением величины потока по маршруту изменяются все расходы по входящим в него дугам (рассматриваются маршруты без самопересечений, не содержащие повторяющихся дуг). Если маршрут г и дуга (х„ направлены одинаково, то с ростом величины потока по маршруту расход по этой дуге также возрастает. Если же маршрут и дуга разнонаправлены, то с ростом величины потока по маршруту расход по этой дуге уменьшается.

Для каждой дуги определяется кусочно-постоянная критериальная функция — цена, зависящая от расхода Цена по маршруту определяется как алгебраическая сумма ценовых функций по дугам, входящим в маршрут. Зная текущее потокорас-пределение с и текущие цены по маршрутам с(г)(ф, можно для каждого из маршрутов г е /? определить его цену как функцию с'г>($, Лд,г>) от приращения величины потока Адм по маршруту г. Эта функция будет кусочно-постоянной, так как явля-

ется суммой кусочно-постоянных функций с различными, вообще говоря, точками разрыва и постоянного ранга маршрута с,

+ (6)

(¡.Лег

Здесь (¡,7) то же самое, что и (х„ дгД суммирование проводится по всем дугам, входящим в маршрут г. Значения функций с,/^,) в точках разрыва не определены, значит, в соответствующих точках не определены функции с/г'(£ Ад&>). Однако это и не требуется, так как в процессе расчета достаточно пользоваться предельными значениями функций с,/^) справа с,1{£цтт+ 0) и слева с,/<;,/ГП1П-0).

В ходе расчета возрастание величин потоков по маршрутам происходит одновременно, на всех маршрутах с максимальной ценой, поток по которым можно увеличить. Увеличение происходит не равномерно, а пропорционально заданным для каждого из маршрутов г е Я коэффициентам кг. Причем, для процедуры пропорционального увеличения потоков по маршрутам необходимо ввести параметр 5, определяющий точность расчета. Укрупненная блок-схема алгоритма приведена на рис. 7.

В главе 2 дается описание объектно-ориентированного подхода, приведены требования, без которых невозможно существование и функционирование информационных систем такого рода: соответствие бизнес процессу предприятия, адек-

ватность расчетных моделей, удобное представление информации пользователю, дружественный интерфейс и др.

Программные комплексы различаются архитектурой и технологией реализации. В построенной нами информационной системе была использована блочная архитектура для взаимосвязи приложений друг с другом и клиент-серверная архитектура для взаимосвязи приложений с базой данных. Взаимодействие модулей обеспечивается специальной технологией: все функциональные модули (блоки) работают под управлением главного модуля; главный модуль управляет совместно используемой всеми модулями областью оперативной памяти; координация и взаимодействие модулей осуществляются путем посылки и приема специальных стандартизованных сообщений, которые модули посылают друг другу через главный модуль. Для загрузки и сохранения данных в СУБД используется специальный модуль доступа к базе данных.

В главе 3 приведено описание разработанного программного комплекса «Балансирование». Базой для его создания послужила наша программа моделирования режимов газопроводных систем. С помощью этой программы был проведен расчет системы магистральных газопроводов ООО «Кубаньгазпром» и предложен ряд вариантов по ее эффективному развитию с учетом ввода в эксплуатацию экспортного газопровода «Голубой поток» [3, 4]. Гидравлический расчет, реализованный в этой программе, может быть использован в дальнейшем, если в ДЦ ООО «Газэкспорт» возникнет потребность моделировать гидравлические режимы экспортных газопроводов.

Комплекс программ «Балансирование» включает геоинформационную подсистему, таблично-иерархическую подсистему и расчетную подсистему.

В качестве геоинформационной подсистемы мы попытались использовать Мартйэ. При этом был выявлен ряд недостатков, связанных со сложностью интерфейса пользователя, невозможностью интеграции с другими модулями в блочную

архитектуру и др. Те же недостатки имеют и системы автоматизированного проектирования, например AutoCAD. В связи с этим был разработан специальный графический редактор с дружественным интерфейсом, позволяющий рисовать и отображать графические схемы в заданном формате и выполняющий лишь необходимые функции. Редактор получен путем доработки программы для расчетов режимов газопроводных систем.

При проектировании и реализации программного комплекса «Балансирование» использовался объектно-ориентированный подход. Программы написаны под операционную систему Windows ХР с использованием библиотеки визуальных компонентов (VCL) Borland. Все программы основаны на единой иерархии классов. Каждому классу соответствует одна или несколько таблиц в базе данных. Локальные настройки программы хранятся в системном реестре.

Программный комплекс «Балансирование» является важным компонентом информационно-управляющей системы (ИУС) ООО «Газэкспорт», которая находится в промышленной эксплуатации. ИУС состоит из распределенной базы данных Oracle и различных работающих с ней приложений, в том числе:

• Комплекса программ «Балансирование»;

• Функций PL/SQL, расположенных в самой базе данных;

• Oracle Forms;

• Универсальной таблично-иерархической формы (УТИФ);

• Модуля расчета контрактных цен;

• Коммуникационного сервера (EDIGAS) и др.

Программный комплекс «Балансирование» отвечает всем требованиям к современным диспетчерским информационным системам, актуальным для управления экспортными поставками. Данный комплекс позволяет повысить скорость и качество принимаемых диспетчерских решений, тем самым повышая эффективность диспетчерского управления.

В выводах сформулированы основные результаты работы. В приложении приводится акт о внедрении комплекса программ «Балансирование».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выделены основные участники процессов управления экспортными поставками газа и их функции. Изучены типовые контрактные условия, а также процедура документооборота диспетчерского управления экспортными поставками. Сформулированы основные задачи диспетчерского управления, требующие компьютерной поддержки, выявлены особенности этих задач.

2. Проанализированы существующие диспетчерские системы, модели режимно-технологических расчетов, потоковые задачи и системы поддержки принятия решений. Сделан вывод о том, что с помощью существующих моделей и систем непосредственно решить задачи управления экспортными потоками невозможно.

3. Разработаны методы визуализации процессов экспорта газа с помощью балансовых, потоковых и балансово-потоковых схем с заданными возможными маршрутами, а также с помощью балансовых таблиц.

4. Предложены критерии для распределения экспортных потоков в случае дефицита газа. Для субъективных критериев введена шкала, позволяющая дать им численную оценку.

5. Создана математическая модель, в соответствие с которой разработан расчетный алгоритм для оптимального распределения экспортных потоков газа. При этом использован алгоритм Басакера-Гоуэна поиска максимального потока минимальной стоимости.

6. Выбраны архитектура, технология реализации и технология взаимодействия компонентов, наилучшим образом подходящие для диспетчерской информационной системы управления экспортными поставками.

7. Разработана программа для расчетов технологических режимов газопроводных систем, с помощью которой был произведен ряд расчетов и предложены варианты развития системы магистрального транспорта газа ООО «Кубань-газпром» с учетом ввода в эксплуатацию экспортного газопровода «Голубой . поток».

8;; Создана универсальная геоинформационная система, которая используется для визуализации процессов экспорта газа, но также может применяться для отображения любых систем, допускающих представление в виде графа.

9. Создан программный комплекс «Балансирование» для поддержки принятия диспетчерских решений, в который заложены математическая модель и расчетный алгоритм для оптимального распределения потоков. Комплекс позволяет визуализировать процессы экспортных поставок газа.

10.В программном комплексе «Балансирование» реализована экспертная система, дающая возможность учета субъективных предпочтений диспетчеров и других экспертных суждений.

11.Программный комплекс реализует специальную технологию записи изменений в больших массивах однородных объектов в оперативной памяти в реляционную базу данных.

12.Программный комплекс «Балансирование» является одной из подсистем информационно-управляющей системы ООО «Газэкспорт», которая находится в промышленной эксплуатации.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Комиссаров C.B. Компьютерное моделирование стационарных режимов газопровода. // «Нефть и Газ — 2000». Тезисы докладов. - М.: Нефть и газ, 2000. с. 22.

2. Комиссаров C.B. Гидравлический расчет древовидной сети магистральных трубопроводов. // «Нефть и Газ - 2002». Тезисы докладов. - М.: Нефть и газ, 2002. с. 17.

3. Трубопроводные системы энергетики: Управление развитием и функциони-рованием/ДН.Новицкий, Е.В.Сеннова, М.Г.Сухарев, С.В.Комиссаров и др. -Новосибирск: Наука, 2004. — 461 с. Р. 1.4. Комплексная модель анализа режимов трубопроводной сети Краснодарского края. с. 44-54.

4. Сухарев М.Г., Комиссаров C.B. Диспетчерское управление контрактными поставками газа: методическое и алгоритмическое обеспечение. // Известия PAR Энергетика, 2006, № 6. с. 20-29.

5. Комиссаров C.B. Программное обеспечение для диспетчерского управления экспортными поставками газа. // Математические методы моделирования в нефтегазовой отрасли. Выпуск 2. Учебное пособие под редакцией Гливенко Е.В., Ентова В.М., 2006. с. 63-93.

Принято к исполнению 22/11/2006 Исполнено 23/11/2006

Заказ № 997 Тираж: 100 экз.

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (495) 975-78-56 www.autoreferat.ru

Введение.

1. Формализация процессов экспорта газа.

1.1. Условия функционирования и участники процессов экспорта газа.

1.1.1. Участники процессов экспорта газа и их функции.

1.1.2. Контрактные условия процессов экспорта газа.

1.1.3. Процедура управления экспортными поставками.

1.1.4. Задачи управления экспортными поставками.

1.1.5. Особенности задач ООО «Газэкспорт».

1.1.6. Либерализация европейского газового рынка.

1.1.7. Биржевая торговля газом.

1.1.8. Стратегия ООО «Газэкспорт» на европейском рынке газа.

1.2. Диспетчерское управление в газовой отрасли.

1.2.1. Диспетчерские информационные системы.

1.2.2. Модели, используемые в режимно-технологических расчетах.

1.2.3. Потоковое программирование.

1.2.4. Системы поддержки принятия решений.

1.2.5. Применимость существующих достижений для задач управления экспортными поставками.

1.3. Визуализация процессов экспорта газа.

1.3.1. Потоковые схемы.

1.3.2. Балансовые схемы.

1.3.3. Балансово-потоковые схемы.

1.3.4. Маршруты.

1.4. Алгоритмизация процессов экспорта газа.

1.4.1. Критерии для расчета.

1.4.2. Ценовые функции дуг.

1.4.3. Ограничения на минимальный расход.

1.4.4. Расчетная схема.

1.4.5. Разработка расчетного алгоритма.

1.4.6. Алгоритм расчета.

1.5. Выводы.

2. Принципы построения диспетчерского компьютерного комплекса.

2.1. Объектно-ориентированный подход.

2.2. Структура диспетчерского компьютерного комплекса.

2.2.1. Реляционная база данных.

2.2.2. Геоинформационная система.

2.2.3. Расчетный и коммуникационный модули.

2.3. Требования к диспетчерской информационной системе.

2.4. Выводы.

3. Программный комплекс «Балансирование».

3.1. Программа для расчета режимов газопроводных систем.

3.1.1. Метод узловых потенциалов.

3.1.2. Усовершенствование способа представления информации.

3.1.3. Доработка интерфейса пользователя.

3.1.4. Переработка процедур взаимодействия с базой данных.

3.1.5. Расширение объектного состава.

3.2. Общее описание программного комплекса «Балансирование».

3.3. Функции программного комплекса.

3.4. Структура программного комплекса.

3.4.1. Геоинформационная подсистема.

3.4.2. Подсистема иерархических таблиц.

3.4.3. Расчетный модуль.

3.4.4. Интерпретационный модуль.

3.5. Объектный состав программного комплекса.

3.5.1. Рабочие наборы, графические схемы и иерархии статей баланса.

3.5.2. Критерии, качественные и количественные критерии.

3.5.3. Показатели и наборы показателей.

3.5.4. Хранение целевых функций в базе данных.

3.5.5. Таблицы интерпретатора в базе данных.

3.5.6. Расчеты и группы расчетов.

3.5.7. Взаимосвязь всех объектов в оперативной памяти.

3.5.8. Технология записи информации в базу данных.

3.5.9. Взаимосвязь всех объектов в базе данных.

3.6. Место комплекса в глобальной информационной системе ООО «Газэкспорт».

3.7. Выводы.

Выводы.

Введенные понятия.

Обозначения и сокращения.

Актуальность проблемы. Будущее мировой энергетики связано с природным газом. Россия располагает одной третью мировых ресурсов природного газа (включая неразведанные запасы). Сегодня собственные запасы и добыча природного газа Европы являются весьма скромными, всего 3,5% и 12% от мировых показателей, соответственно. По прогнозам, приведенным в [72], добыча газа в ЕС будет снижаться. Спрос же на природный газ в Европе увеличивается, что создает предпосылки для расширения импорта. Так, в 2002 году потребление природного газа в Европе, если судить по данным [26, 42, 72], составило

3 3

516,6 млрд. м , а в 2010 году составит 610-640 млрд. м , что как минимум на 76 млрд. м1 больше суммы объемов добычи европейскими странами и поставок традиционных экспортеров, чьи совокупные возможности оцениваются в 534 млрд. м3 (Рис. В.1).

Доля европейских производителей газа на европейском рынке при минимальном спросе в 610 млрд куб.м.

Европейский рынок природного газа е 2002г. The Share of European Gas Producers in

European Natural Gas Market in 2002 the European Market With the Minimum

Demand of 810.0 bcm ш 0.9% 2.8*/,

Великобритания

Great Britain Норвегия Norway Нидерланды Netherlands Ig, Остальная Европа Other Europe

Всего: 516,6 млрд м3 Алжир Algeria

Р Нигерия ш Nigeria Другие ■ Other г Россия

Russia

Total: 516.6 burn

Великобритания

Great Britain Остальная Европа

Other Europe Россия

Russia

Другие афринанские производители

Other african producers ы Norway Алжир Algeria Прочие ■ производители Other producers

Всего: 610 млрд м3

Total: 610 hem

Рисунок B.l - Рост европейского рынка и доли России в нем

Недостаток газа может быть компенсирован за счет увеличения присутствия на рынке некоторых его участников. Россия может удовлетворить растущий спрос Европы на прородный газ.

Для этого на Европейский рынок будут привлечены страны средней Азии

- предже всего Туркменистан и Казахстан. Согласно тем же источникам, Казах

-j стан и Туркменистан к 2010 году будут экспортировать около 24 млрд. м и 80 млрд. м3 соответствено. В силу территориального расположения этих государств большая часть газа будет экспортироваться в Европу через территорию России. Казахстан уже создал совместное предприятие с ОАО «Газпром» для работы на Европейском рынке газа. С Туркменистаном подписано соглашение, в соответствии с которым Россия будет покупать у Туркменистана газ с правом реэкспорта.

Кроме того, в России быстрыми темпами развивается добыча газа независимыми производителями. В качестве них часто выступают нефтяные компании, которые могут реализовывать как попутный газ, так и газ, добываемый на разрабатываемых ими нефтегазовых месторождениях. Создание благоприятных правовых и экономических условий, прежде всего, обеспечение нормальных условий доступа к трубопроводной сети, справедливые траспортные тарифы, позволят выйти независимым производителям на Европейский рынок или погашать за счет них значительную часть внутреннего спроса на газ.

К 2010 году планируется запустить Штокмановское месторождение, которое в силу своего расположения будет преимущественно работать на экспорт. Планируется освоение новых месторождений на полуострове Ямал.

Кроме увеличения объемов предложения планируется осуществление и ряда проектов по повышению пропускной способности экспортных газопроводов и диверсификации потоков газа. Среди таких проектов можно выделить пуск второй очереди Голубого потока, строительство Северо-Европейского газопровода, реконструкцию и модернизацию существующих коридоров и др. Это приведет к увеличению объемов экспорта по всем направлениям, а значит к заключению новых контрактов и расширению географии экспорта. В силу этих причин следует ожидать увеличения количества контрактов по всем экспортным направлениям, географическое расширение зон ответственности диспетчерских центров (появятся новые точки входа и выхода, новые маршруты экспорта). Все это делает необходимым повышение эффективности диспетческого управления, т.к. процесс принятия решений значительно усложняется.

Российское предприятие ОАО «Газпром» - крупнейшая газовая компания мира, входящая в десятку ведущих промышленных корпораций. Доля ОАО

Газпром» в мировых разведанных запасах газа составляет 65%. ОАО «Газо пром» ежегодно экспортирует в страны дальнего зарубежья около 130 млрд. м природного газа. В перспективе объем поставок может быть увеличен до 200 а млрд. м . В настоящее время доля «Газпрома» в совокупном потреблении природного газа на европейском рынке оценивается в 25%. Подписанные контракты обеспечивают сохранение этого показателя на перспективу, однако суммарные обязательства по ним немногим превышают 7% разведанных запасов газа, находящихся в распоряжении ОАО «Газпром».

Экспорт природного газа является одним из важнейших направлений деятельности ОАО «Газпром», по объему которого компания занимает первое место в мире. Поставками российского природного газа в дальнее зарубежье занимается дочерняя компания ОАО «Газпром» - ООО «Газэкспорт». Учредителем его со 100%-ым долевым участием является ОАО «Газпром». «Газэкспорту» уже более 30 лет. Он является важной частью российской газовой отрасли и представляет ОАО «Газпром» в мире. Кроме того, ООО «Газэкспорт» выполняет следующие функции:

• осуществляет экспортные поставки газового конденсата, нефти, нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов и др.;

• занимается маркетингом газа на новых рынках, оптимизацией экспортных потоков, анализом и прогнозированием конъюнктуры газового рынка;

• участвует в разработке и реализации инвестиционных газовых и газоэнергетических проектов ОАО «Газпром» в России и за рубежом;

• является гарантом ОАО «Газпром» по большинству инвестиционных проектов. Долгосрочные контракты «Газэкспорта» с западноевропейскими покупателями газа служат обеспечением кредитов, получаемых ОАО «Газпром» для финансирования программ по реконструкции, модернизации и развитию экспортных газотранспортных систем в Российской Федерации.

Размеры экспортных поступлений от ООО «Газэкспорт» составляют значительную долю доходной части российского бюджета. Проиллюстрируем это утверждение следующим примером:

• по данным [83] на ОАО «Газпром» приходится 8% ВВП и 20% всех отчислений в федеральный и местные бюджеты.

• по данным [3] доходы ОАО «Газпром» в 2005 г. от экспорта газа ожидались на уровне 699,7 млрд. руб.

• в целом доходы Газпрома в 2005 г. были запланированы на уровне 1 трлн. 483 млрд. руб.

Таким образом, Газэкспорт приносит 21,2 % от общей прибыли ОАО «Газпром». Это означает, что бюджетные поступления от ООО «Газэкспорт» составляют примерно 4,24% от бюджета страны. Экспорт газа в 2005 году принес государству примерно 62,9 млрд. рублей. Даже незначительное в процентном отношении увеличение прибыли ООО «Газпром» даст в абсолютном исчислении значительные денежные средства. Настоящая работа посвящена созданию программного комплекса для поддержки принятия решений диспетчерским персоналом ООО «Газэкспорт». До разработки программного комплекса информационные системы в диспетчерском управлении экспортными потоками не применялись. Информационная система обеспечит более строгий учет экономических факторов при принятии оперативных решений, что должно привести в целом к повышению уровня диспетчерского управления поставками газа и, в конечном итоге, к увеличению поступлений в бюджет страны. Расчет показал, что в случае внедрения оптимизационного расчета на уровень диспетчерского управления, доход от продажи газа увеличится как минимум на 0,5 %.

В 1998 году была принята Директива ЕС о либерализации газового рынка, предполагающая увеличение конкуренции и создание газовых бирж. Как следствие этого, с каждым годом значительно увеличивается количество действующих контрактов, повышаются требования к процессу диспетчерского управления.

В целом, требования к качеству диспетчерского управления повышаются, принятие решений в новых условиях становится все более сложным и противоречивым процессом. Традиционные методы управления без использования информационных систем, основанные только на производственном опыте диспетчеров, становятся неприемлемыми. Компьютеризация процесса диспетчерского управления увеличивает эффективность и выводит его на качественно новый уровень. Учитывая развитие информационных систем фирм-партнеров, интенсивное внедрение компьютерных технологий следует признать необходимым условием для сохранения конкурентоспособности ООО «Газэкспорт».

Объектом исследования служит информационное взаимодействие подразделений ООО «Газэкспорт» между собой и с другими организациями в части заключения и исполнения контрактов, необходимое для диспетчерского управления экспортными поставками газа, обеспечивающего бесперебойный экспорт Российского газа в Европу.

Предметом исследования являются принципы и алгоритмы диспетчерского управления экспортными потоками газа, характер учета технологических, контрактных и иных ограничений в процессе управления.

Цель работы состоит в создании программных средств, способствующих повышению скорости и качества принятия диспетчерских решений, благодаря реализации в этих средствах эффективных методов визуализации процессов экспорта и специализированных расчетных моделей для оптимизации процесса управления экспортом газа.

Основные задачи исследования:

1. Разработка принципов создания человеко-машинного интерфейса для визуализации процессов управления экспортными потоками.

2. Формулировка требующих компьютерной поддержки задач диспетчерского управления экспортными потоками газа.

3. Разработка математической модели для оптимизационных расчетов распределения газа по контрактам.

4. Разработка алгоритмического обеспечения системы поддержки принятия решений по управлению потоками.

5. Создание проекта компьютерной системы для поддержки принятия решений по управлению потоками.

6. Разработка и ввод в промышленную эксплуатацию компьютерной системы анализа и управления потоками.

Методы исследования. В исследовании были применены следующие математические методы: потоковое и нелинейное программирование, численный анализ, многокритериальная оптимизация.

В работе использованы методы объектно-ориентированного проектирования и программирования, разработки приложений на основе библиотеки визуальных компонентов (VCL), проектирования реляционной структуры в СУБД. Практическая ценность полученных результатов:

1. Исследованы взаимосвязи и функции всех участников процесса управления экспортными поставками газа из России.

2. Разработан ряд программных модулей, включенных в информационно-управляющую систему ООО «Газэкспорт», находящуюся в промышленной эксплуатации.

3. На основе моделирования сети магистральных газопроводов предприятия ООО «Кубаньгазпром» предложены варианты ее эффективного развития с учетом ввода в эксплуатацию экспортного газопровода «Голубой поток».

Научная новизна:

1. Сформулированы задачи управления экспортными потоками газа, для решения которых необходима компьютерная поддержка.

2. Построена математическая модель, на основе которой разработан алгоритм оптимального распределения экспортных потоков газа.

3. Разработана экспертная система, которая формирует правила распределения потоков с учетом диспетчерских предпочтений и других экспертных знаний, что позволяет при принятии решений опираться на накопленный опыт и интуицию диспетчеров.

4. Разработана универсальная геоинформационная система, которая может быть использована для графического отображения любых систем, допускающих представление в виде графа.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Технология визуализации экспортных потоков газа, основанная на описании процессов экспорта с помощью потоковых и балансовых схем.

2. Идея использования графа с заданными допустимыми маршрутами для моделирования процессов управления потоками.

3. Расчетный алгоритм, являющийся адаптированным вариантом алгоритма Басакера-Гоуэна.

5. Программный комплекс «Балансирование», использующий предыдущие наработки и находящийся в промышленной эксплуатации в ООО «Газэкс-порт».

Краткое содержание работы. Работа состоит из введения, трех основных глав, выводов, библиографического списка и приложения.

В главе 1 проанализировано текущее состояние исследуемой проблемы, формализованы процессы управления экспортными поставками газа. Проведен комплексный анализ организации документооборота. Сопоставлены все известные факты, и на их основании предложены способы визуализации процессов экспорта газа, а также критерии оптимизации. В конце главы приведен алгоритм расчета.

В главе 2 описаны основные требования к диспетчерским информационным системам. Приведен обзор современных технологий, в частности, объектно-ориентированный подход, которые используются для построения таких систем, приведены различные варианты архитектуры и структуры компьютерной системы. Затем сформулированы обязательные требования, без которых невозможно создание и функционирование такого рода систем.

В главе 3 рассматривается разработанный программный комплекс «Балансирование». Описана программа расчета режимов функционирования газопроводных систем, которая взята в качестве основы для разработки информационной системы управления экспортными поставками газа. Показана структура комплекса и все его модули. Приводится объектный состав и объяснены взаимосвязи различных объектов друг с другом. Далее раскрывается уникальная технология записи больших массивов объектов в реляционную базу данных. Главу завершает описание места комплекса в информационно-управляющей системе (ИУС) ООО «Газэкспорт», которая охватывает всю его деятельность, связанную с экспортом газа.

Выводы

1. Выделены основные участники процессов управления экспортными поставками газа и их функции. Изучены типовые контрактные условия, а также процедура документооборота диспетчерского управления экспортными поставками. Сформулированы основные задачи диспетчерского управления, требующие компьютерной поддержки, выявлены особенности этих задач.

2. Проанализированы существующие диспетчерские системы, модели ре-жимно-технологических расчетов, потоковые задачи и системы поддержки принятия решений. Сделан вывод о том, что с помощью существующих моделей и систем невозможно решить задачи управления экспортными потоками.

3. Разработаны методы визуализации процессов экспорта газа с помощью балансовых, потоковых и балансово-потоковых схем с заданными возможными маршрутами, а также с помощью балансовых таблиц.

4. Предложены критерии для распределения экспортных потоков в случае дефицита газа. Для субъективных критериев введена шкала, позволяющая дать им численную оценку.

5. Создана математическая модель, на основе которой разработан расчетный алгоритм для оптимального распределения экспортных потоков газа на базе алгоритма Басакера-Гоуэна поиска максимального потока минимальной стоимости.

6. Выбраны архитектура, технология реализации и технология взаимодействия компонентов, наилучшим образом подходящие для диспетчерской информационной системы управления экспортными поставками.

7. Разработана программа для расчетов технологических режимов газопроводных систем, с помощью которой был произведен ряд расчетов и предложен сценарий развития системы магистральных газопроводов ООО

Кубаньгазпром» с учетом ввода в эксплуатацию экспортного газопровода по проекту «Голубой поток».

8. Создана универсальная геоинформационная система, которая используется для визуализации процессов экспорта газа, но также может применяться для отображения любых систем, допускающих представление в виде графа.

9. Создан программный комплекс «Балансирование» для поддержки принятия решений диспетчеров, в который заложена математическая модель и расчетный алгоритм для оптимального распределения потоков, а также методы визуализации процессов экспорта газа.

10.В программном комплексе «Балансирование» реализована экспертная система, дающая возможность учета субъективных критериев диспетчеров и других экспертных оценок.

11 .Программный комплекс реализует специальную технологию записи изменений в больших массивах однородных объектов в оперативной памяти в реляционную базу данных.

12.Программный комплекс «Балансирование» является одной из подсистем информационно-управляющей системы ООО «Газэкспорт», которая находится в промышленной эксплуатации.

Введенные понятия

Статья баланса. Диспетчеры составляют баланс. Баланс - это набор чисел, которые соответствуют объемам газа за некоторый расчетный период по некоторой системе. Любая из позиций диспетчерского баланса - это статья баланса. Строго говоря, статья баланса - это переменная, которая обозначает объем газа, соответствующий некоторой комбинации материальных объектов. Статья баланса может соответствовать трубопроводу, контракту, ПСП, стране, фирме, комбинации контракта и ПСП и т.д. Статьи баланса имеют наименования, номера, а также другие справочные характеристики.

Объем газа. В данной работе этот термин совпадает с термином количество газа.

Количество газа - это некоторая масса природного газа, измеряемая л обычно в объемных единицах при стандартных условиях (например, млн. м. при 20° С0). В РФ обычно принято измерять количество газа при 20° С0. В Европе обычно количество гащза измеряется при 0° С0. Некоторые контракты заключаются в энергетических единицах. В этом случае для определения количества газа по количеству содержащейся в нем энергии необходимо задавать калорийность газа.

Своп - это обмен газа между двумя фирмами в двух различных географических точках на взаимовыгодных условиях.

Обозначения и сокращения

ПСП - пункт сдачи/приемки газа. ГИС - газоизмерительная станция. ДЦ - диспетчерский центр.

ЦПДД - центральный производственно-диспетчерский депертамент.

СКК - суточное контрактное количество. макс. СКК - максимальное суточное контрактное количество.

ПХГ - подземное хранилище газа.

ЕСГ - единая система газоснабжения.

ГТС - газотрансопртная система.

ГРС - газораспределительная станция.

КС - компрессорная станция.

ГРП - газораспределительная станция.

СППР - система поддрежки принятия решений.

ЛПР - лицо, принимающее решение.

СУБД - система управления базой данных.

КП - комплекс программ.

1. Автоматизированная система управления газоснабжением. Берман Р.Я., Калпина М.С., Подберезкин A.M., Фирер А.С. 1. Автоматизация, телемеханизация и связь в газовой промышленности. М.: ВНИИЭгазпрома, 1974. 57 с.

2. Аллен К. 101: Oracle PL/SQL. М.: Лори, 2001. 350 с.

3. Архив новостей сайта фонда поддержки полномочных представителей президента РФ в федеральных округах. http://www.ppfo.ru/archive/3029675.html

4. Басакер Р., Саати Т., Конечные графы и сети. М.: Наука, 1974. 367 с.

5. Берж К. Теория графов и ее применения. М.: Иностр. лит., 1962. 320 с.

6. Берман Р.Я., Вольский Э.Л. Применение ЭВМ при эксплуатации газотранспортных систем. // Автоматизация, телемеханизация и связь в газовой промышленности. М.: ВНИИЭгазпрома, 1969. 75 с.

7. Берман Р.Я., Панкратов B.C. Автоматизация систем управления магистральными газопроводами. JL: Недра, 1978. 159 с.

8. Ю.Бертран М. Объектно-ориентированное конструирование программных систем. М.: Русская редакция, 2005. 1232 с.

9. Боровский С. Delphi 5: учебный курс. СПб.: Питер, 2000. 640 с.

10. Ю.Гилл. Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. М.: Мир, 1985. 509 с.21 .Гофман В.Э., Хомоненко А.Д. Delphi 5. СПб.: БХВ-Петербург, 2000. 800 с.

11. Григорьев Л.И. Диспетчерское управлении трубопроводным транспортом газа: состояние, проблемы, перспективы. // Материалы первой международной научно-технической конференции DISCOM2002, том 1. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004. с. 17-24.

12. Ершов А.П. Введение в теоретическое программирование. Беседы о методе. М.: Наука, 1977. 288 с.

13. Кайт Т. Oracle для профессионалов. СПб.: ДиаСофтЮП, 2003. 672 с.31 .Калверт Ч., Рейсдорф К. Borland C++Builder. Настольная книга программиста. М.: ДиаСофт, 2005. 1008 с.

14. ЪА.Кнут Д.Е. Искусство программирования. Основные алгоритмы. 3-е издание. М.: Вильяме, 2000. 1500 с.

15. Комиссаров С.В., Сухарев М.Г. Гидравлический расчет древовидной сети магистральных газопроводов.// Тезисы докладов 56-й межвузовской студенческой научной конференции «Нефть и Газ 2002». М.: Нефть и газ, 2002. 1 с.

16. Комиссаров С.В., Сухарев М.Г., Ефремов В.А. Компьютерное моделирование стационарных режимов газопровода.// Тезисы докладов 54-й межвузовской студенческой научной конференции «Нефть и Газ 2000». М.: Нефть и газ, 2000. 1 с.

17. Комплекс моделирования и оптимизации режимов работы ГТС. Панкратов B.C., Герке В.Г., Сарданашвили С.А., Митичкин С.К. II Газовая промышленность, серия: Автоматизация, телемеханизация и связь в газовой промышленности. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2002. 56 с.

18. АО.Кристофидес Н. Теория Графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978.432 с.

19. Медведев А.И. Юбилейный год Газэкспорта. Состояние и перспективы развития компании //Нефтегазовая вертикаль. 2003. № 6. М.: Нефтегазовая вертикаль, 2003. с. 5-12.

20. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. М.: Мир, 1973. 344 с.

21. Методы алгоритмизации непрерывных производственных процессов. Иванов В.В., Березовский А.И., Задирака В.К, Здоренко Л.Д., Лепеха Н.П. М.: Наука, 1975. 400 с.

22. Натан П. Основы PL/SQL Руководство слушателя. // Learn Oracle from Oracle. M.: НОУ УКЦ ФОРС, 2003.

23. Ав.Нейлор К. Как построить свою экспертную систему. М.: Энергоатомиздат, 1991.286 с.

24. Пинкус М. PL/SQL Руководство пользователя и справочник. Ирландия: Oracle corporation, 1992.

25. Руководство пользователя «Maplnfo Professional» ver.6.0. New York: Troy, 2000. 760 c.

26. Румянцев П.В. Азбука программирования в Win32 API. М.: Радио и связь, 1999. 272 с.

27. Сарданашвили С. А. Расчетные методы и алгоритмы. Трубопроводный транспорт газа. М.: Нефть и газ, 2005. 400 с.

28. Смирнов В.А., Гарляускас А.И., Фирер А. С. Математические модели и их применение в оптимизационных расчетах единой газоснабжающей системы. // Экономика организация и управление в газовой промышленности. М.: ВНИИЭгазпрома, 1971. 60 с.

29. Сухарев М.Г., Самойлов Р.В. Эффективные алгоритмы поиска оптимальных режимов магистральных газопроводов и их систем. // Материалы первой международной научно-технической конференции DISCOM 2002, том 2. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004. с. 39-50.

30. Сухарев М.Г., Ставровский Е.Р., Брянских В.Е. Оптимальное развитие систем газоснабжения. М.: Недра, 1981. 294 с.

31. Сухарев М.Г., Ставровский Е.Р. Оптимизация систем транспорта газа. М.: Недра, 1975.280 с.

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

33. Табак Д., Куо Б. Оптимальное управление и математическое программирование. М.: Наука, 1975. 280 с.

34. И.Тер-Саркисов P.M., Рогинский С.В. Газовый рынок европы 2010 //Нефтегазовая вертикаль. 2003. № 6. М.: Нефтегазовая вертикаль, 2003. с. 38-45.

35. Трахтенгерц ЭЛ. Агентно-ориентированные информационные технологии управления проектами. М.: Препринт, 1999. 80 с.

36. А.Трахтенгерц ЭЛ. Компьютерная поддержка переговоров. М.: СИНТЕГ, 2003.284 с.

37. Трахтенгерц ЭЛ. Компьютерная поддержка принятия решений. М.: СИНТЕГ, 1998.376 с.

38. Трахтенгерц ЭЛ. Компьютерная поддержка формирования целей и стратегий. М.: СИНТЕГ, 2005. 224 с.

39. Трахтенгерц ЭЛ. Субъективность в компьютерной поддержке управленческих решений. М.: СИНТЕГ, 2001. 256 с.1%.ФиллипсД., Гарсиа-Диас А. Методы анализа сетей. М.: Мир, 1984. 496 с.

40. Холингворт Д., Сворт Б., Кэшмэн М. и dp. Borland С++ Builder 6. Руководство разработчика. М.: Вильяме, 2004. 976 с.

41. Ху Т. Целочисленное программирование и потоки в сетях. М.: Мир, 1974. 519 с.81 .ШилдтГ. Самоучитель С++, 3-е изд. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 688 с.

42. Энсор Д., Стивенсон Й. Oracle. Проектирование баз данных. К.: BHV, 2000. 560 с.

43. Язев. В.А. На пути к компромиссу.// Экономика России: XXI век, 2004, № 14.http://www.mvur ■ru/inconf/index.php?page-konf&cat=tribuna&doc:=pathkom promiss

44. Powell G., McGullough-Dieter С. Oracle SQL Jumpstart with Examples. USA: Elsevier Digital Press, 2005. 652 c.