автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Разработка методов, алгоритмов и программного обеспечения задач развития и реконструкции территориальных систем газоснабжения

На правах рукописи

□03487032

9Ж-

БЕЛИНСКИИ Александр Вячеславович /'

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ, АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАДАЧ РАЗВИТИЯ И РЕКОНСТРУКЦИИ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

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

АВТОРЕФЕРАТ " 3 «К 2009

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2009

003487032

Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа им. И.М.Губкина на кафедре автоматизированных систем обработки информации и управления.

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Сергей Александрович Сарданашвплп

Официальные оппопенты: доктор технических наук, профессор

Евгений Романович Ставровский

кандидат технических наук Ольга Петровна Стурейко

Ведущая организация: ООО «Газпром развитие»

Защита диссертации состоится «22» декабря 2009 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 «J£n> ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.200.14, —■/

/ /"'/ /

доктор технических наук, профессор J. ,/'/ л ■ А.В.Егоров

\f

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Один из главных приоритетов политики любого государства - обеспечение его энергетической безопасности за счет бесперебойного снабжения энергоресурсами внутреннего рынка - промышленности, транспорта и населения. Поэтому с начала развития газовой промышленности в России газификация регионов стала важнейшим направлешюм энергетической стратегии страны, показателем социальной стабильности государства. В настоящее время перспективы социально-экономического развития регионов РФ напрямую зависят от уровня их газификации. Газификация предоставляет новые возможности для развития территорий и бизнеса на них, повышения стабильности в работе малых и крупных предприятий, развития социальной сферы.

Газификация предъявляет новые требования к функционированию и развитию территориальных систем газоснабжения (ТСГ), по которым осуществляются поставки природного газа в регионы. Увеличение в перспективе объемов потребления газа и изменение структуры потребления по сравнению с проектными показателями существующих систем газоснабжения на фоне устойчивого старения основных производственных фондов требует проведения исследований по выявлению возможностей ТСГ по поставкам дополнительных объемов газа в регионы. Зачастую результаты таких исследований указывают на необходимость проведения мероприятий по развитию и реконструкции систем газоснабжения.

От качества принимаемых решений по развитию и реконструкции ТСГ зависит надежность перспективного энергоснабжения потребителей. Эффективность решений зависит, прежде всего, от качества оценок перспективных потребностей репюно» в энергоресурсах, определяемых исходя из задач социально-экономического развития РФ. В перспективных топливно-энергетических балансах (ТЭБ) регионов определены рациональные доли газа, с учетом которых должны проводиться параметрические исследования ТСГ на компьютерных моделях, многокритериальное сопоставление различных вариантов и проектов развития, выбор эффективных технических решений. Для решения данного комплекса проблем требуется современная научно-методическая, алгоритмическая и программно-вычислительная база, основанная на накопленном опыте науки в области трубопроводного транспорта газа, современных информационных технологиях и программно-вычислительных средствах поддержки принятия проектных решений.

Теоретическое значение решения данных проблем состоит в повышении эффективности методов и алгоритмов, применяемых в компьютерных комплексах поддержки проектных решений. Народнохозяйственное значение заключается в

повышении обоснованности технических решений по развитию подсистем топливно-энергетических комплексов (ТЭК) РФ, сокращении сроков их разработки.

Объектами исследовании являются территориальные подсистемы Единой системы газоснабжения (ЕСГ) РФ.

Цель работы состоит в разработке методов, вычислительных алгоритмов и компьютерных программ, обеспечивающих формирование эффективных проектных решений по развитию и реконструкции систем газоснабжения для обеспечения перспективных планов поставок природного газа отечественным и зарубежным потребителям.

Задачи исследовании

В работе были поставлены и решены следующие основные задачи:

1. Формализация расчетных задач планирования развития и реконструкции систем газоснабжения в виде системы методов и расчетных процедур для поддержки проектных решений.

2. Анализ актуальных проблем в области разработки научно-методического, алгоритмического и программного обеспечения задач планирования развития систем газоснабжения.

3. Разработка методических подходов, вычислительных алгоритмов и программных модулей для поддержки проектных решений по развитию и реконструкции систем газоснабжения.

4. Разработка компьютерных комплексов моделирования и оптимизации потоковых и гидравлических режимов территориальных подсистем ЕСГ на основе современных информационных технологий.

5. Численное исследование перспектив развития конкретных систем газоснабжения на компьютерных моделях.

Методы псследоваини

В работе применены следующие основные методы:

- математического и численного моделирования стационарных неизотермических режимов транспорта газа по газотранспортным системам, методы моделирования режимов технологических объектов, методы идентификации эмпирических параметров модели и т.д.;

- многокритериальной оптимизации, сетевого потокового и нелинейного математического программирования;

- объектно-ориентированного проектирования и программирования, разработки приложений средствами Microsoft Visual Studio с использованием библиотек MFC, boost, Rogne Wave, технологии HTML, XML, XSLT, JavaScript, OCCI и др.

Научная новизна

Основные научные результаты работы состоят в следующем1.

1. Предложена методическая процедура исследований перспектив развития и реконструкции систем газоснабжения, которая базируется на математических методах и программно-вычислительных комплексах (ПВК) моделирования и оптимизации режимов трубопроводного транспорта газа. Процедура позволяет учитывать системные взаимосвязи в развитии ТСГ, ЕСГ, региональных ТЭК и систем газораспределения.

2. Разработаны новые эффективные вычислительные алгоритмы для поиска технологически допустимых и квазиоптимальных стационарных режимов трубопроводного транспорта газа. Расчетные процедуры не накладывают ограничений на состав объектов, размерность и топологию систем газоснабжения.

3. Разработана новая архитектурная схема компьютерной системы поддержки принятия проектных решений в области газоснабжения. Схема базируется на принципах модульного проектирования отдельных программных подсистем, функционирующих в едином информационном пространстве.

4. Предложена технология проектирования и сопровождения самостоятельных ПВК, интегрированных в компьютерную систему поддержки принятия проектных решений. Технология основана на объектно-ориентированном подходе и принципах модульной разработки.

Практическая ценность работы определяется успешным опытом использования ее основных результатов (методов, алгоритмов, программ, результатов расчетов) при решении актуальных прикладных задач планирования развития и реконструкции территориальных подсистем ЕСГ.

Результаты работы использовались при разработке Генеральных схем газоснабжения и газификации субъектов РФ, предложений в отраслевые Программы реконструкции и технического перевооружения объектов транспорта газа, Комплексных схем газоснабжения и газификации в увязке с развитием энергоснабжения Федеральных округов РФ и др. Научно-методическое и проектное обеспечение данных работ осуществляет ОАО «Газпром промгаз».

Результаты работы внедрены в отраслевые ПВК моделирования и оптимизации режимов транспорта газа:

- ПВК «Веста», ПВК «Веста-тренажер» (РГУ нефти и газа имени И.М.

Губкина, ООО фирма «Ингойл);

- ПВК «САМПАГ» (ООО «Газпром трансгаз Моисва», РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, ООО фирма «Ингойл).

Разработанные ПВК «Веста-Оптима», «Веста-КС», «Веста-НСИ ГПА», «Веста-КТС ГПА» интегрированы в информационно-аналитическую систему (ИАС) ОАО «Газпром промгаз» и применяются для моделирования и оптимизации режимов ТСГ и отдельных технологических объектов.

Разработанный ПВК «Векта-поток» интегрирован в ИАС ОАО «Газпром промгаз», применяется для моделирования перспективных потоков газа в территориальных подсистемах ЕСГ. Комплекс состоит из компьютерной программы и базы данных, зарегистрированных в Реестре программ для ЭВМ (свидетельство № 2007610796) и Реестре баз данных (свидетельство № 2007620087).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и семинарах:

- 59-ая Межвузовская студенческая научная конференция «Нефть и Газ -2005» (Москва, РГУ нефти и газа, 2005 г.).

- III и IV Международные научно-технические конференции «Компьютерные технологии поддержки принятия решений в диспетчерском управлении газотранспортными и газодобывающими системами (DISCOM)» (Москва, 2007 г., 2009 г.).

- XI Всероссийский научный семинар с международным участием «Математические модели и методы анализа и оптимального синтеза развивающихся трубопроводных и гидравлических систем» (Иркутск, Институт систем энергетики им. JI.A. Мелентьева СО РАН, 2008 г.).

- XXIV Мировой газовый конгресс (Аргентина, Буэнос-Айрес, 2009 г.).

- Международная конференция «Эффективное распределение и использование газа» (Москва, 2009 г.).

Результаты исследований докладывались на отраслевых совещаниях ОАО «Газпром», заседаниях рабочих групп в Администрациях и Правительствах субъектов РФ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе в одном издании, рекомендованном ВАК для защиты докторских и кандидатских диссертаций, и в сборниках материалов, трудов и тезисов Международных и Всероссийских конференций.

Структура п объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, литературы из 122 наименований и 1 приложения. Работа изложена на 147 страницах основного текста и 4 страницах приложения. Текст работы содержит 37 рисунков и 3 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введешш обосновывается актуальность проблемы, представлена характеристика объекта, предмет, дели, задачи и методы исследования. Определена научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту, сведения о структуре и объеме работы.

В первой главе «Анализ проблем в области разработки научно-методического, ачгоритмического и программного обеспечения задач тонирования развития систем газоснабжения» рассмотрены особенности функционирования ТСГ, выполнена формализация расчетных задач планирования развития и реконструкции ТСГ, представлен анализ актуальных проблем решения этих задач.

Доля природного газа в структуре потребления первичных топливно-энергетических ресурсов в России в 2008 г. составила 53,8%. Согласно прогнозам энергетических стратегий страны, основой возрастающего внутреннего спроса в перспективе останется природный газ. Ожидается, что увеличению объемов его потребления будет сопутствовать возрастание сезонной неравномерности спроса.

В этих условиях перед газовой отраслью стоят важнейшие задачи:

- восполнения запасов, освоения новых стратегических районов газодобычи;

- развития и реконструкции территориальных систем газоснабжения, обеспе-

Приоригетной целыо развития и реконструкции ТСГ является обеспечешю перспективных потоков газа. Другие цели (повышение надежности, промышленной и экологической безопасности, экономической эффективности транспорта газа) являются сопутствующими и придают реконструкции комплексный характер.

Неопределенность будущего (прежде всего, спроса на газ) заставляет разрабатывать совокупность альтернативных планов, указывающих оптимальный набор мероприятий по техническому перевооружению ТСГ при различных реализациях условий развития. Выбор рационального плана является многокритериальной задачей. В состав критериев могут входить как технологические и экономические (чистый дисконтированный доход, внутренняя норма доходности, срок окупаемости и др.), так и трудноформализуемые критерии. При этом разработка каждого из планов основана на решении технико-экономической задачи с критерием минимума приведенных затрат

где Мп - количество объектов реконструкции, вошедших в план, е - норма дисконта, Э, - ежегодные издержки на /'-ый объект, К1 - капиталовложения в г'-ый объект.

чивающих основные поставки газа потребителям в регионах России.

О)

Решение задачи (1) и обоснование технологической реализуемости разрабатываемого плана осуществляется на основании результатов гидравлических (имитационных и оптимизационных) расчетов исследуемой ТСГ. Однако получаемый при этом набор мероприятий является локально-оптимальным дня конкретной системы газоснабжения. Корректировку решений задачи (1) в соответствии с техническими возможностями ЕСГ по поставкам дополнительных объемов газа в ТСГ целесообразно осуществлять на основе результатов моделирования и оптимизации сетевых потоковых режимов.

Повышение эффективности и обоснованности разрабатываемых планов обеспечивается за счет применения современных компьютерных комплексов моделирования и оптимизации режимов трубопроводного транспорта газа. Эффект заключается не в ускорении расчетов одного плана, а в возможности генерирования и проработки большого числа планов, отвечающих различным требованиям.

Таким образом, в первой главе диссертации показано, что исследование перспектив развития и реконструкции ТСГ целесообразно организовывать как многоуровневую итерационную человеко-машинную процедуру. На каждом из уровней решения системы газоснабжения должны быть представлены различными моделями (общеэнергетическими, гидравлическими, сетевыми потоковыми и др.).

В данной главе приведен обзор основных результатов отечественной и зарубежной науки в области разработки научно-методического, алгоритмического и программного обеспечения поставленных задач. В частности, отмечен вклад:

- сотрудников СЭИ СО АН СССР иркутской школы (Хасилева В.Я., Мерен-кова А.П., Новицкого H.H., Сенновой Е.В., Сидлер В.Г., Сумарокова C.B. и др.) в решение проблем оптимизации развития ЕСГ с позиции развития ТЭК в целом;

- ученых и специалистов газовой отрасли (БудзулякаБ.В., Вольского Э.Л., Галлиулина З.Т., Жучепко И.А., Карасевича A.M., Леонтьева Е.В., Став-ровского Е.Р., Стурейко О.П., Сухарева М.Г., Тверского И.В., Фейги-на A.C., Штилькинда Т.Н., Щуровского В.А. и др.) в разработку методов исследования перспектив развития и реконструкции газотранспортных систем ЕСГ на технико-экономическом уровне;

- Сухарева М.Г., Ставровского Е.Р., Галлиулина З.Т., Сарданашвили С.А., Митичкина С.К., Тевяшева А.Д., Цыбульника В.Н. в разработку математических методов, вычислительных алгоритмов моделирования и оптимизации режимов транспорта газа и их программных реализаций.

При этом отмечается, что актуальными нерешенными проблемами остаются:

- разработка методических подходов к решению задач развития и реконструкции ТСГ, опирающихся на математические методы и современные ком-

пыотерные технологии в транспорте газа;

- разработка эффективных вычислительных алгоритмов для поиска допустимых и квазиоптимальных стационарных режимов транспорта газа по разветвленным системам газоснабжения;

- разработка новых ПВК и совершенствование существующих отраслевых ПВК с учетом особенностей предлагаемых методических подходов.

Следующие главы диссертации посвящены решению указанных проблем.

Во второй главе «Разработка методологии решения задач развития и реконструкции территориальных систем газоснабжения» предложена система методов исследований, разработанная на основе результатов анализа статических, динамических и синтетических свойств ТСГ. В частности, показапо, что системы газоснабжения в полной мере относятся к категории сложных систем, поэтому эффективность и результативность их анализа и синтеза (выбора решений при проектировании) могут быть достигнуты путем применения в исследованиях:

- общесистемных методологий (прикладного системного анализа);

- специализированных методов, основанных на применении ПВК моделирования и оптимизации режимов трубопроводного транспорта газа.

Предложенная общесистемная методология включает хруппу методов фиксации исходных проблем, определения целей и критериев, проведения вычислительных экспериментов, генерирования альтернатив, выбора рационального решения. Данная методология дополнена специализированной методической процедурой (см. рисунок 1), позволяющей учитывать системные взаимосвязи в развитии ТСГ, ЕСГ, региональных ТЭК и систем газораспределения.

Исходными данными для разработки эффективного плана развития и реконструкции ТСГ в предлагаемой методической процедуре являются оценки перспективного спроса на энергоресурсы и газ (связь №1 на рисунке 1). В данной процедуре значительное внимание уделяется анализу действующих ТСГ (имитации и оптимизации типовых режимов транспорта газа), выявлению «узких» мест на основе результатов расчетов технически возможной пропускной способности, формированию альтернативных вариантов их устранения.

Согласование решений в рамках ЕСГ (связи №2,3) предлагается осуществлять на основе результатов моделирования и оптимизации сетевого потокораспре-деления с учетом сезонной неравномерности газопотребления. Обратные связи (№4,5,6) позволяют принимать обоснованные технические решения по развитию и реконструкции ТСГ и смежных технологических систем.

Выбор рационального варианта предлагается осуществлять на базе методов экспертного логического анализа.

Районные схемы газификации I

Моделирование региональных ТЭК, » проектирован»» еипем

nuopicn редел ей им

Задачи исследования в диссертационной работе II III

Согласование текли чес етх решелмй . • рачках КСГ РФ . ...

Программное обеспечение поддержки принятия проектных решений

I Обикзиергетичеекж блочные

модели линейного и нелинейного программирования, гидравлические моды и, __экономические мо.чеги

Анализ перспектив

Расчет перспективно)! годовой и пнконой погрсбносги в сетевом га тс у потребителей региона

О

Оптимизация ТЭЬ региона, определение рациональной доли

Оптимизация параметров объектов газораспределительных сетей (гидравлические расчеты)

Формирование требований к уровням дэелеиай и »бъемач поставок га» на ГРС в регионе

(по вариантам развития)

Корректировка вариантов с учетом ограничений

Формирование базовых вариантов развития газораспределительных сетей

Технико-экономическое сопоставление вариантов

Выбор рационального

варишгтя развития распределительной сети

X

♦Кен-

Гидравлические модели, экономические модели, методы экспертного анализа

Сетевые потоковые модели

внотокораенределения по

тег

Формирование расчетной схемы ТСГ

Опенка технически возможной пропускной способности (гидравлические расчеты), выявление «узких» мест

Определение перспективных направлений гам » ТСГ

Формирование вариантов «расшивки узких мест» и вариантов развития ТСГ

Проверка технологической реализуемости вариантов гидравлическими расчетам» (зямине режимы)

Оипштаипя иарамс«ровЮ по вариантам (оптимизационные гидравлические расчеты)

Анализ режимов потокораспредслсння по ЕГТС

О

Оценка технически возможной пропускной способности КГГС (потоковое моделирование), выявление «узких» мест

Анализ перспективных тавок газа в ЕГТС_

Формирование расчетной (потоковой) схемы ЕГТС

Формирование требований к уровням давлений * объемам поставок газа на вюяи в ТСГ (но вариантам развития)

Расчеты параметров нотокораенределения (режимы предельных нагрузок ТСГ)

Формирование вариантов

«расшивки узких мест * -

Г

а ■g

i

Формирование требований к уровням давлен и 1 и об »мам

поставок газа яа входы в ЕГТС (по вариантам развитии)

Корректировка вариантов с учетом ограничений

Корросшровка вариантов с учетом ограничений

Формирование пакета Салоны* вариантов развита ТСГ

Технико-экономическое с< вариантов развития и реконструкции

Экспертное сопоставление вариантов к многокритериальной осноне

Выбор рационального варианта развития ТСГ

_ о

f-а

О К

£ » к 5 п ri

и

8 Б S * ё и

13

О

Синхронизация мероприятий по развитию и реконструкции объектов транспорта и распределения газа в увязке с развитием ТЭК

Формирование нр01°рамм газификации ра йонов

Разработка вариантов ¡ыьтернашвною шлипоснабжспия регионов (в т.ч. технологии СНГ

W. Фи! IХу peí

Формирован не предложений в программы

реконструкции объектов транспорта ia*a -------------

Экономические модели

Рисунок 1 - Процедура разработки рационального варианта развития и реконструкции ТСГ в увязке с развитием ЕСГ, ТЭК и газораспределительных сетей

Окончательным результатом применения предложенной процедуры является формирование графиков синхронизации строительства и реконструкции объектов газоснабжения и газораспределения. Полученные технические решения могут быть включены в отраслевые программы реконструкции и технического перевоо-

ружения объектов транспорта газа, в программы газификации регионов РФ.

В главе 3 «Математическое обеспечение компьютерных комплексов поддержки проектных решений» представлены вычислительные алгоритмы расчета допустимых и квазиоптимальных стационарных режимов транспорта газа по территориальным системам газоснабжения. Данные алгоритмы разработаны с целью их практического применения в процедуре, представленной на рисунке 1.

Решение задач, основанных на оптимизации режимов ТСГ, обладает следующими основными особенностями:

- использование усредненных прогнозных параметров (объемов поставок и потребления газа, технического состояния объектов и т.д.);

- большая размерность расчетного графа ТСГ;

- наличие разнородных множеств режимно-технологических ограничений и управляемых параметров.

Задачи оптимизации режимов являются многокритериальными. Например, функцией цели при расчете режима является минимум дисбалансов потоков газа в узлах расчетного графа, а функциями цели процедур оптимизации могут быть:

- максимум пропускной способности (ПС) системы газоснабжения;

- минимум энергетических затрат при заданной ПС;

- минимум стоимостных затрат при заданной ПС.

Решение данных задач можно свести к поиску квазиоптимальных расчетных режимов, параметры которых находятся в некоторой окрестности математически оптимального решения. В диссертации предложены процедуры последовательных приближений управляемых параметров в направлении уменьшения значений целевой функции. При решении используются как классические градиентные методы минимизации, так и наборы эвристических правил для выбора дискретных управлений. Результатом применения таких процедур являются режимы ТСГ, о которых можно говорить только как о квазиоптимальных режимах.

Разработанные вычислительные процедуры позволяют решать задачи, указанные на рисунке 2. Основные отличительные особенности алгоритмов:

- отсутствие ограничений на размерность и топологию расчетного графа;

- учет всех заданных ограничений на рабочие давления, температуры, ре-жимно-энергетические ограничения расчетных объектов и т.д.

В качестве управлений оптимизационных задач могут использоваться:

- схемы работы ГПА в КЦ;

- частоты вращения центробежных нагнетателей (ЦБН) ГПА КЦ;

- уставки давлений кранов редуцирования (кранов РД);

- степени открытия кранов-регуляторов.

Расчет ккшотнмлыюто оташюиарного режима

-( г-1 I

Нспрерзлнэшс упрзалс-щц

/

Расчет оптимальных оборотов ГНА, обсспсчнааюших заданный режим

Расчет пппшпыап гаем п обороти П (А, обеспечивающих заданный режим

Расчет максимально!'! пропускной способности

¿!яскра:]о.!1сврсры;«1ысуяр5».1ен1«

...........*.....

_]_

Расчет допустимого режима транспорта пот, удовлетворяющего уставкам заданных краевых параметров газовых потоков

Рисунок 2 - Расчетные задачи оптимизации режимов транспорта газа.

Наибольшую проблему в процессе решения представляет необходимость сочетания дискретных управлений схемами ГПА и непрерывных управлений. Известные методы решения апробированы, в основном, на примерах лучевых газопроводов, расчетный граф которых не имеет существенных разветвлений. Однако применение данных методов для оптимизации разветвленных ТСГ большой размерности вызывает трудноразрешимые вычислительные проблемы. В этой связи, для решения задач (рисунок 2) в диссертации разработаны многоуровневые процедуры с поочередным использованием различных функций цели.

Основу разработанных алгоритмов составляет процедура решения системы уравнений баланса газовых потоков в узлах расчетного графа (в соответствии с первым законом Кирхгофа) с учетом режимно-энергетических ограничений по каждому моделируемому объекту-дуге схемы:

+ &~Я7 =0,(/е и) (3)

/еМ"

где 17 - множество узлов, для которых формируются уравнения баланса потоков; г -номер узла; М(+- множество дуг, входящих в 1-й узел; М^ — множество дут, выходящих из г-го узла; - расход газа, поступающий в г'-й узел по дуге /; - расход газа, выходящий из 1-го узла по дуге О^ - расход газа внешнего поставщика в /-й узел; <2, - расход газа внешнего потребителя из /-го узла.

Основные ограничения: (4)

1) р, / 6 Мограничения на рабочее давление трубопроводов;

2) режимно-технологаческие ограничения по каждому ГПА КЦ:

я) о::: ■куд <двс

с) п% <п

где - минимальный и максимальный допустимый коэффициент

загрузки ГТУ по мощности, - минимальные и максимальные допусти-

мые обороты ЦБН;

3) {О^мин&^макМ^ш'^макЛ ~ ОД? КД П0 ПрОИЗВОДИТеЛЬНОСТИ И

степени сжатия, которые зависят от режимно-технологаческих ограничений ГПА КЦ и параметров газового потока на входе КЦ.

Для расчета значений непрерывных управляемых параметров в диссертации используется алгоритм, разработанный на основе квазиньютоновского метода Дэ-видона - Флетчера - Пауэлла, который сочетает в себе преимущества метода наискорейшего спуска и метода Ньютона. Выбор дискретных управлений осуществляется при помощи эвристических правил, основанных на логических закономерностях поведения режима ТСГ при применении данных управлений.

Базовой задачей, результаты решения которой используются в вычислительных процедурах других задач оптимизации, является задача расчета допустимого режима транаюрта газа по ТСГ. Проблема заключается в том, что известные расчетные процедуры моделирования режимов ТСГ часто не могут найти решение задачи (3) с заданной точностью балансирования потоков из-за несогласованности исходных данных - множеств заданных параметров объектов, краевых параметров газового потока, параметров режимно-технологических ограничений и т.д. В отсутствии опорного расчетного режима ТСГ невозможно запустить итерационные процедуры решения оптимизационных задач (рисунок 2).

Для поиска опорного допустимого режима ТСГ в диссертации разработан алгоритм минимизации функции (5) - остаточного (после процедуры моделирования режима) дисбаланса потоков газа в узлах схемы ТСГ с учетом ограничений задачи (3) и с использованием управлений (2) в качестве расчетных параметров:

и

/= 2 <1?^тт (5)

>=1 х

где - значешге дисбаланса расходов газа в г-том узле графа из М)гт узлов, превышающее заданную точность балансирования потоков, х - параметры управления (2).

В третьей главе представлена блок-схема данного алгоритма, который включает в себя решение нескольких задач.

1. Модели КЦ с незаданными схемами и оборотами ЦБН ГПА предстакш-ются расчетными степенями сжатия по давлению (непрерывные управляемые параметры) и по температуре = Г■ '^ч кпд ]■ Выполняется решение задачи (5) без учета режимно-технологических ограничений КЦ, представленных упрощенной моделью.

2. Если сбалансированный режим найден, то для каждого г-ого КЦ, представленного упрощенной моделью, при известных расчетных параметрах газового

потока ркц ,Окц ,ТКЦ на входе и р"1 на выходе КЦ решается локальная задача оптимизации режима в соответствии с функцией цели

где ^вЬ1Х - расчетная уставка давления на выходе г-ого КЦ; расчетное

давление на выходе г-ого КЦ; а^ - вектор заданных параметров режима г-ого КЦ; -кц

Ьг - вектор параметров управления /--ого КЦ (схемы и обороты ГПА).

3. Выполняется решение задачи (3), при этом КЦ представлены схемами и оборотами ГПА, полученными в результате решения задачи (6). Если в результате решения задачи (3) в каких-то узлах графа дисбаланс газовых потоков опять будет превышать заданную точность, то решается задача (5), но в качестве управлений

используются не степени сжатия КЦ, а поправки на обороты ЦБН ГПА КЦ,

уставки давлений кранов РД, степени открытия кранов-регуляторов.

Решение задачи поиска опорного допустимого режима ТСГ заканчивается, когда достигнута заданная точность расчетного баланса потоков газа во всех узлах графа ТСГ, либо когда заданное множество ограничений (4) не позволяет управлениями (2) обеспечить заданную точность балансирования потоков газа ТСГ.

Расчет допустимого режима, удовлетворяющего заданным уставкам избыточных параметров газового потока Для решения задачи оптимизации затрат на транспорт газа при заданной пропускной способности ТСГ должны быть заданы уставки избыточных параметров газового потока. Это могут быть либо избыточные краевые параметры (давление, расход) газа, не используемые в процедуре моделирования режима ТСГ, либо уставки давлений газа на выходах «управляемых» КЦ. Поэтому перед решением

оптимизационной задачи необходимо найти опорный сбалансированный режим, удовлетворяющий данным дополнительным требованиям.

Решение задачи заключается в минимизации рассогласования значений расчетных параметров давлений р , расходов газа и заданных уставок р*, :

у/{х) =

мизб. Р

X

г = 1

,21 изб. Ч

+ I

к = 1 ]

Ч

*

->тт х

(7)

Расчетная процедура решения задачи (7) отличается от рассмотренной выше тем, что при вычислении значений управляемых параметров на очередном шаге итерационных процедур минимизации контролируется наличие расчетного сбалансированного режима, удовлетворяющего заданному множеству режимно-технологических ограничений.

Планирование стационарных режимов ТС Г Одним из важных эффектов применения расчетных процедур планирования стационарных режимов является сокращение потерь расчетной товарной производительное™ газопроводов при заданных объемах транспорта газа на входах ТСГ. Расчетные объемы газа, высвобождаемые за счет выбора оптимальных управлений, могут быть распределены между существующими и перспективными потребителями.

Функция цели данной задачи, как правило, включает в себя интегральные затраты на транспорт газа: стоимостные, топливного газа, потребляемой мощности. В общем виде ее можно представить как:

М

с\ Ъкц ^

упр.КЦ

■ ШШ V № к

,КЦ

'к

Г'^ I пщ Ощ Тщ лщ А

КЦ гкц VI вых-к'л'к,П1А к )]

(8)

где С«*, затраты на перекачку газа к-ъш КЦ; расчетные

параметры газового потока через КЦ; А^л- вектор заданных параметров КЦ; бивектор варьируемых параметров, Му„рщ - количество «управляемых» КЦ.

Кроме того, необходимо обеспечить минимум функции (7).

В качестве параметров управления режимом используются параметры (2).

Для решения задачи предлагаются два подхода. Первый основан на том, что первоначально осуществляется поиск опорного режима, удовлетворяющего уставкам заданных краевых параметров газовых потоков. Для минимизации функции

ш пщ Тщ щ

(8) формируется множество ^с(х) > состоящее из КЦ, ранжированньк по убыва-

нию чувствительности

где с

Ь- критерий (8), ЬКЧ- параметры

управления КЦ (поправки на обороты ЦБН ГПА). Для минимизации функции (7) формируется множество состоящее из КЦ, ранжированных по убыванию

)у{ькц

чувствительности

, где

ЭЬ?

у/{ьЦч) - критерий (7). Множества и

^4/{х) формируются таким образом, чтобы они не пересекались, поскольку минимизация функций (7) и (8) может приводить к разнонаправленным расчетным управлениям у одних и тех же КЦ.

На первом этапе итерационной процедуры функция (8) минимизируется последовательным перебором КЦ из множества ^ с{х) (в соответствии с их рангом) и расчетом управлений Ь'^. На втором этапе минимизация функции (7) осуществляется последовательным расчетом управлений КЦ из множества этапа выполняются поочередно, пока не наступит состояние равновесия, когда дальнейшие управления КЦ из множества ^с(х) задачи (8) будут приводить к

росту функции (7), а управления КЦ из множества М ^ не смогут больше компенсировать рост функции (7). Это обычно происходит, когда параметры расчетного режима выходят на те или иные режимно-энергетические ограничения.

Второй подход состоит в том, что на первом этапе КЦ из множества ^с(х)

выводятся на режим, при котором обеспечиваются минимальные затраты (в частности, при минимально допустимых степенях сжатия), при этом игнорируется

функция цели (7). Затем управлениями КЦ из множества минимизируется

целевая функция (7), достигается равновесная точка. Отличие двух подходов заключается в том, что в первом случае опорным режимом является некоторый текущий допустимый режим (например, некоторый фактический режим ТСГ), а во

втором случае опорный режим является минимально затратным. Однако в первом случае расчетные параметры режима находятся вблизи заданных уставок (функция цели (7)), а во втором случае опорный режим соответствует максимуму функции (7), т.е. начальное решение находится далеко от итогового - квазиоптималыюго.

Следует отметить, что если у каких-либо управляемых КЦ не заданы схемы ГПА, то для таких КЦ на каждом шаге указанных итерационных процедур решается задача локальной оптимизации схем ГПА и оборотов ЦЕН ГПА (6).

Расчет технически возможной (максимальной) пропускной способности ТСГ

Необходимость решения данной задачи возникает при исследовании действующих ТСГ, а также при анализе возможных эффектов от нового строительства или реконструкции объектов транспорта газа.

Для решения задачи должны быть заданы все параметры, в том числе краевые параметры газового потока, необходимые для расчета режима потокораспре-деления. Кроме того, на выходах ТСГ, для которых давления рш являются расчетными, должны быть заданы ограничения реыхмш < реь>х.

Расчет управлений выполняется в соответствии с критерием:

/

А/

вых. I _

2 д;ы*1ьм/ / = 1

> тах (9)

где (У*'* - расчетное значение расхода газа в /-ом краевом выходе ТСГ, М -количество выходов ТСГ, для которых расход газа является расчетным параметром.

Расчет допустимых вариантов развития и реконструкции ТСГ Необходимость решения данной задачи возникает в том случае, когда пропускной способности действующей ТСГ недостаточно для обеспечения заданного перспективного спроса на газ. Задача заключается в том, чтобы найти варианты требуемых мероприятий по реконструкции ТСГ и допустимый режим транспорта газа, обеспечивающие заданный перспективный спрос на газ. В диссертации разработан оригинальный подход к решению задачи, основанный на анализе «узких» мест в ТСГ и генерирования вариантов их устранения. Локализация «узких» мест выполняется на основе результатов балансирования потоков (результатов решения задачи (3)) и анализа устойчивых дисбалансов в узлах расчетного графа ТСГ.

Результатом решения являются: требуемые параметры управления действующими объектами ТСГ; рекомендуемые узлы подключения и технические параметры новых кранов РД; список газопроводов, требующих реконструкции с уве-

личением диаметра труб; список новых газопроводов с указанием узлов подключения и технических характеристик.

Программная реализация предложенных алгоритмов выполнена в соответствии с разработанной в диссертации ЮЕР-0 моделью расчетного комплекса. Работоспособность и эффективность алгоритмов подтверждена результатами апробации на примерах отечественных ТСГ лучевой и разветвленной структур.

В качестве конкретного примера на рисунке 3 представлена принципиальная схема структурно сложной системы газоснабжения регионов Северо-Западного Федерального округа России. Расчетная схема ТСГ, актуализированная в ПВК «Веста», содержит 732 моделируемых объекта (дуг расчетного графа), 564 узла, 5 точек входа и 143 точки выхода газового потока.

Рисунок 3 - Принципиальная схема системы газоснабжения регионов Северо-Западного Федерального округа России

На рисунке 4 представлен итерационный процесс решения задачи минимизации затрат топливного газа при заданной пропускной способности указанной ТСГ. На графиках показано, что в ходе первого этапа вычислений (девяти итераций, отделенных на графиках а,б,в вертикальной чертой) получен режим, соответствующий минимуму функции (8). При этом рост функции (7), вызванный уменьшением степеней сжатия КЦ, на данном этапе игнорировался.

1,13 1,08 1,03 0,98 0,93 0,88 0,83

Шекснинская-"-Бабаево -«-Пикал ево-*-Волхов-*-Северная -»-Новгород Значения поправок на обороты ГОА

Граница ОДЗ : функшш

56

54

52

50

48

46 -1

Давление нагнетания, Ата

' Максимальное: . разрешенное рабочее (давление

1550

1500

1450

1400

1300

1250

Затраты на транспорт газа (тыс.м3/сут)

Локальная.......

оптимизация режимов КС

10

15 20 25

Номер итерации

30

35

Рисунок 4 - Ход вычисления квазиоптимального режима транспорта газа по разветвленной ТСГ Северо-Западного Федерального округа России

Далее, в ходе следующих 26 итераций, была минимизирована функция (7) путем управления поправками на обороты ЦБН ГПА КЦ, имеющих наибольший ранг (в соответствии с чувствительностью функции (7) по параметрам управления КЦ). Как видно на графике б), для полученного квазиоптимального режима характерна максимальная загрузка ГПА по мощности в головных КС по направлениям поставок (КС Шекснинская и КС Новгород), давление нагаеташгя КС соответствует максимальному разрешенному рабочему давлению (56 Ата). Эффект от применения данной вычислительной процедуры по сравнению с исходным фактическим режимом транспорта газа составил 6,21% (экономия 89,9 тыс. м3/сут).

Представленные в диссертации результаты вычислительных экспериментов подтвердили, что минимизируемые целевые функции (7) и (8) являются монотонными и непрерывными по выбранным параметрам управления. Получаемые решения обусловлены множеством технологических ограничений, на которые выходят расчетные параметры. Более подробно результаты апробации разработанных алгоритмов представлены в последнем разделе данной главы диссертации.

В главе 4 «Разработка программного обеспечения и практическое применение предложенных методов и компьютерных технологий» предложена технология проектирования и сопровождения ПВК моделирования и оптимизации режимов транспорта газа, представлены основные компоненты разработанных ПВК и результаты применения предложенных методов и компьютерных технологий в исследованиях перспектив развития конкретных отечественных ТСГ.

Технология проектирования ПВК разработана в рамках предложенной в диссертации архитектуры компьютерной системы поддержки принятия проектных решений по развитию и реконструкции систем газоснабжения (см. рисунок 5).

В качестве базового программного комплекса в диссертации выбран ПВК «Веста» (блок №4 на рисунке 5, разработанный в РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина). В диссертации предложена базовая архитектура ПВК, интегрированного в ПВК «Веста» и расширяющего его функциональные возможности в исследованиях ТСГ. Основные компоненты архитектуры представлены в блоке №5.

Архитектура базируется на объектно-ориентированной технологии и модульном подходе к разработке компьютерных комплексов, функционирующих в едином информационном пространстве (блок №3 на рисунке 5).

ПВК

и онтичизацми ТЭК

Гми кфор М9И) Н ОМ К!>! в

системы

ИНК ан&кт к синпга сстой ! азсраснрйдйдения

I г ! I • • I ! > I ! ! > 1 ! '

ПВК жономико-математичссквга молалировакия

Ш*К моделировании

11 ШПИ«Ю;!ШШ

ПО ГОКОШ.и рсЖИМОП транспорта гача

«т&ъъ ■■ * ^ 2 ПВК" <Вк1а»

^ Интерфейсы доступа к серверу !>Д

/X ргфнческтГч ( интерфейс \

\ мул^юахЕеля

ал и

/КЕН^.

лерфгйс щ .......

1 1 ' ■ ^УУУУУУУУ.'УУУУУУУУ'УУУ

/Модули структур V даины*

Иэтер^н

ф'Лпапюкдяьных

^ Фупужизна.т^цгме -яодута ^^

Типовая архитектура ПВК в составе ПВК «Веста»

Г=- —Я*1 ЛЛоааКШ» ХНфорчаЦЙОЙЖ'ГО V. Г' л - тц\тг

[ Собственная БД]. ^ ./? межные ПВК

Графический интерфейс оильгокагели ПВК

-1-——

Редактор расчетных II Вычислительны!! схем и данныч йН комплекс |

................................... ..................ш

Блок диагностики ре»улиатов _расчетов_

Формирование _отчетов

' Тишшаи библиотека классов

(В5.)орСУ1'А)

Т ВМЗЮРА

Рисунок 5 - Архитектура компьютерной системы поддержки принятия проектных решений по развитию и реконструкции систем газоснабжения

В диссертации разработаны компьютерные комплексы моделирования и оптимизации гидравлических и сетевых потоковых режимов ТСГ и их объектов (перечень разработанного программного обеспечения представлен в таблице 1, схема взаимодействия компьютерных комплексов - на рисунке 6).

Таблица 1 - Программное обеспечение, разработанное в диссертации

> н/н 1 Наименование разработанного ПО Функциональное назначение ПО

Расчетный комплекс «Веста-Оптима» Расчет допустимых и квазиоптимальных технологических режимов систем газоснабжения.

2 ПВК «Веста-КС» Моделирование и оптимизация режимов компрессорных станций, как самостоятельных расчетных систем; обоснование выбора оборудования при реконструкции КС.

3 ПВК «Веста-НСИ ГПА» Разработка и актуализация нормативно-справочной информации по ГПА (в т.ч. оцифровка альбомов газодинамических характеристик ГПА) для ее использования в расчетах ГПА, КЦ, КС и ТСГ.

4 ПВК «Веста-КТС ГПА» Параметрическая диагностика технического состояния ГПА (расчет коэффициентов технического состояния); адаптация моделей ГПА к фактическим режимам.

5 Программные подсистемы графической визуализации в ПВК «Веста» Графическая визуализация расчетных параметров режима ТСГ для наблюдения за ходом вычислительных процессов.

6 ПВК «Векта-поток» Моделирование и оптимизация планируемых сетевых потоковых режимов; подготовка исходных данных для расчетов экономической эффективности проектов; повышение обоснованности технических решений по развитию и реконструкции ТСГ.

Отличительной особенностью разработанных ПВК является то, что они могут функционировать в составе ПВК «Веста», самостоятельно или в составе других ПВК. В частности, разработанные ПВК интегрированы в бизнес-процессы диспетчерского управления и инженерно-технического обеспечения ГТС ООО «Газпром трансгаз Москва».

Результаты диссертации (разработанные методы, алгоритмы и ПВК) применяются при решении важных народнохозяйственных задач, связанных с планированием развития и реконструкции ТСГ. При непосредственном участии автора разработаны планы мероприятий по техническому перевооружению ряда отечественных систем газоснабжения.

21

С

ПВК «Векта-поток»

Интерфейсы и ишоурюшеваго ..........■ - ^

доступ« к серверу БД ... ' ¿Р

II

ПВК «Веспьрашитке»

Рисунок б - Схема взаимодействия разработанных программно-вычислительных комплексов

* - разработка кафедры АСУ РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Технолог ищ'гкяя и режимкяя кифврмация

Ба'ижый расчетный комплекс

Результаты этих работ вошли в состав Генеральных схем газоснабжения и газификации регионов РФ (Свердловской, Нижегородской, Брянской, Ростовской, Астраханской областей, Республик Калмыкия, Кабардино-Балкария, Карачаево-Черкессия, Ингушетия, Краснодарского и Ставропольского краев и др.), предложений в отраслевые Программы реконструкции и технического перевооружения объектов транспорта газа (ООО «Газпром трансгаз - Кубань», ООО «Газпром трансгаз Ставрополь»), Комплексной схемы газоснабжения и газификации Санкт-Петербурга и Ленинградской области в увязке с развитием газо- и энергоснабжения регионов Северо-Западного Федерального округа России. Научно-методическое обеспечение данных работ осуществлял ОАО «Газпром промгаз».

В приложениях диссертации приводятся акты о внедрении основных результатов диссертационной работы в ОАО «Газпром промгаз», ООО «Газпром трансгаз Москва», а также свидетельства об официальной регистрации компьютерного комплекса и базы данных «Векта-поток».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выполнена формализация расчетных задач планирования развития и реконструкции систем газоснабжения в виде системы методов и расчетных процедур для поддержки проектных решений, которая реализована на основе анализа особенностей функционирования ТСГ.

2. Разработана методическая процедура исследований перспектив развития и реконструкции ТСГ, основанная на применении математических методов и программно-вычислительных комплексов моделирования и оптимизации режимов трубопроводного транспорта газа. Процедура позволяет учитывать системные взаимосвязи в развитии ТСГ, ЕСГ, региональных ТЭК и систем газораспределения.

3. Разработаны новые эффективные методы и вычислительные алгоритмы решения задач:

- расчета технологически допустимых режимов транспорта газа;

- расчета квазиоптималышх гидравлических режимов систем газоснабжения;

- расчета максимальной пропускной способности территориальной системы газоснабжения;

- автоматизации планирования технологически допустимых вариантов развития систем газоснабжения на основе анализа «узких мест» в ТСГ.

4. На основе разработанных методов и алгоритмов реализованы программно-вычислительные модули, интегрированные в ПВК «Веста-развитие», и комплексы: моделирования и оптимизации стационарных режимов компрессорных станций (Г1ВК «Веста-КС»), разработки и актуализации базы данных нормативно-справочной информации ГПА (ПВК «Веста-НСИ ГПА»), параметрической диагностики технического состояния ГПА (ПВК «Веста-КТС ГПА»), моделирования и оптимизации сетевых потоковых режимов (ПВК «Векта-поток»).

5. Разработанные методы, алгоритмы и программно-вычислительные комплексы апробировались и применялись в ОАО «Газпром промгаз» при разработке:

- Генеральных схем газоснабжения и газификации ряда регионов в Уральском, Приволжском, Центральном, Северо-Западном, Южном Федеральных округах;

- предложений в Программы реконструкции ГТС ООО «Газпром трансгаз -Кубань» и ООО «Газпром трансгаз Ставрополь»;

- Комплексной схемы газоснабжения и газификации Санкт-Петербурга и Ле-шшградской области в увязке с развитием газо- и энергоснабжения регионов Северо-Западного Федерального округа России.

6. Разработанные компьютерные программы интегрированы в бизнес-процессы диспетчерского управления и инженерно-технического обеспечения ГТС ООО «Газпром трансгаз Москва».

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Белинский A.B. Разработка подсистемы интерактивной подготовки, редактирования паспортных характеристик и решения режимно-технологических задач ГПА // «Нефть и Газ - 2005». Тезисы докладов. М.: Нефть и газ, 2005. 22 с.

2. Белинский A.B. Разработка математического и программного обеспечения комплекса расчетов маршрутов поставок газа до потребителей в регионах РФ // Сб. статей науч.-методич.семинара, посвященного памяти д.т.н., профессора О.П. Шишкина. М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2006. С. 61-67.

3. СухаревМ.Г., Белинский A.B., Самойлов Р.В., Тверской И.В., Северенков Е.В., Панкратов B.C. Комплексная система расчетов баланса газа и товаротранс-портной работы газотранспортного предприятия // Сб. докладов III Международной научно-технической конференции DISCOM-2007. М.: ВНИИГАЗ, 2007.

4. Тверской И.В., Белинский A.B. Научно-методическое обеспечение решения задач оптимального развития и реконструкции трубопроводных систем (на примере региональных систем газоснабжения) // Математическое моделирование трубопроводных систем энергетики: Тр. XI Всеросс. научн. семин. с междунар. участ. «Математические модели и методы анализа и оптимального синтеза развивающихся трубопроводных и гидравлических систем». Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2008. 424 с.

5. Белинский A.B. Программное обеспечение компьютерного комплекса поддержки принятия решений по развитию и реконструкции региональных систем газоснабжения // Вестник компьютерных и информационных технологий. М: Машиностроение, 2009, №4. С. 38-44.

Подписано в печать 06 ноября 2009 г. Объем 1,2 п. л. Тираж 100 экз. Заказ № 1049 Отпечатано в Центре оперативной полиграфии ООО «Ол Би Принт» Москва, Ленинский пр-т, д. 37

Введение.

Глава 1 Анализ проблем в области разработки научно-методического, алгоритмического и программного обеспечения задач планирования развития систем газоснабжения.

1.1 Особенности функционирования и перспективы развития систем газоснабжения в составе топливно-энергетического комплекса России.

1.2 Формализация расчетных задач планирования развития и реконструкции систем газоснабжения в виде системы методов и расчетных процедур для поддержки проектных решений.

1.3 Проблемы методического, математического и программного обеспечения задач развития и реконструкции систем газоснабжения.

Выводы.

Глава 2 Разработка методологии решения задач развития и реконструкции территориальных систем газоснабжения.

2.1 Общесистемные свойства территориальных систем газоснабжения.

2.2 Общесистемные методы решения задач оптимизации развития и реконструкции систем газоснабжения.

2.3 Разработка методической схемы оптимизации развития и реконструкции систем газоснабжения.

Выводы.

Глава 3 Математическое обеспечение компьютерных комплексов поддержки проектных решений.

3.1 Общая характеристика расчетных задач оптимизации стационарных режимов систем газоснабжения.

3.2 Математические методы и вычислительные алгоритмы решения расчетных задач поддержки проектных решений.

3.3 Апробация методов и алгоритмов на примерах действующих систем газоснабжения.

Выводы.

Глава 4 Разработка программного обеспечения и практическое применение предложенных методов и компьютерных технологий.

4.1 Технология проектирования и разработки программно-вычислительных комплексов поддержки проектных решений.

4.2 Основные компоненты разработанных программно-вычислительных комплексов

4.3 Практическое применение разработанных технологий в численных исследованиях перспектив развития и реконструкции систем газоснабжения.

Актуальность проблемы. Один из главных приоритетов политики любого государства — обеспечение его энергетической безопасности за счет бесперебойного снабжения энергоресурсами внутреннего рынка — промышленности, транспорта и населения. Поэтому с начала развития газовой промышленности в России газификация регионов стала важнейшим направлением энергетической стратегии страны, показателем социальной стабильности государства. В настоящее время перспективы социально-экономического развития регионов РФ напрямую зависят от уровня их газификации. Газификация предоставляет новые возможности для развития территорий и бизнеса на них, повышения стабильности в работе малых и крупных предприятий, развития социальной сферы.

Газификация предъявляет новые требования к функционированию и развитию территориальных систем газоснабжения (ТСГ), по которым осуществляются поставки природного газа в регионы. Увеличение в перспективе объемов потребления газа, изменение структуры потребления по сравнению с проектными показателями систем газоснабжения на фоне устойчивого старения основных производственных фондов требует проведения исследований, направленных на выявление возможностей ТСГ по поставкам дополнительных объемов газа в регионы. Зачастую результаты таких исследований указывают на необходимость проведения мероприятий по развитию и реконструкции систем газоснабжения.

Обоснованность принимаемых решений по развитию и реконструкции ТСГ зависит, прежде всего, от достоверности оценок перспективных потребностей в энергоресурсах, которые основаны на прогнозируемых параметрах социально-экономического развития регионов РФ. В перспективных топливно-энергетических балансах (ТЭБ) регионов определены рациональные доли газа, с учетом которых должны проводиться параметрические исследования ТСГ на компьютерных моделях, многокритериальное сопоставление альтернативных вариантов и проектов развития, выбор эффективных технических решений. Для решения данного комплекса проблем требуется современная научно-методическая, алгоритмическая и программно-вычислительная база, основанная на накопленном опыте науки в области трубопроводного транспорта газа, современных информационных технологиях и программно-вычислительных средствах поддержки принятия проектных решений.

Теоретическое значение решения данных проблем состоит в повышении эффективности методов и алгоритмов, применяемых в компьютерных комплексах поддержки проектных решений. Народнохозяйственное значение заключается в повышении обоснованности технических решений по развитию подсистем топливно-энергетических комплексов (ТЭК) РФ, сокращении сроков их разработки.

Объектами исследования являются территориальные подсистемы Единой системы газоснабжения (ЕСГ) РФ.

Цель работы состоит в разработке методов, вычислительных алгоритмов и компьютерных программ, обеспечивающих формирование эффективных проектных решений по развитию и реконструкции систем газоснабжения для обеспечения перспективных планов поставок природного газа отечественным и зарубежным потребителям.

Задачи исследования

В работе были поставлены и решены следующие основные задачи:

1. Формализация расчетных задач планирования развития и реконструкции систем газоснабжения в виде системы методов и расчетных процедур для поддержки проектных решений.

2. Анализ актуальных проблем в области разработки научно-методического, алгоритмического и программного обеспечения задач планирования развития систем газоснабжения.

3. Разработка методических подходов, вычислительных алгоритмов и программных модулей для поддержки проектных решений по развитию и реконструкции систем газоснабжения.

4. Разработка компьютерных комплексов моделирования и оптимизации потоковых и гидравлических режимов территориальных подсистем ЕСГ на основе современных информационных технологий.

5. Численное исследование перспектив развития конкретных систем газоснабжения на компьютерных моделях.

Методы исследования

В работе применены методы:

- математического и численного моделирования стационарных неизотермических режимов транспорта газа по газотранспортным системам, в том числе: методы газовой динамики, методы решения систем алгебраических и дифференциальных уравнений, методы моделирования режимов технологических объектов (трубопроводов, крановых систем, газоперекачивающих агрегатов), методы идентификации эмпирических параметров модели и так далее;

- многокритериальной оптимизации, сетевого потокового и нелинейного математического программирования;

- объектно-ориентированного проектирования и программирования, разработки приложений средствами Microsoft Visual Studio с использованием библиотек MFC, boost, Rogue Wave, технологии HTML, XML, XSLT, JavaScript, OCCI и др.

Научная новизна

Основные научные результаты работы состоят в следующем:

1. Предложена методическая процедура исследований перспектив развития и реконструкции систем газоснабжения, которая базируется на математических 4 методах и программно-вычислительных комплексах (ПВК) моделирования и оптимизации режимов трубопроводного транспорта газа. Процедура позволяет учитывать системные взаимосвязи в развитии ТСГ, ЕСГ, региональных ТЭК и систем газораспределения.

2. Разработаны новые эффективные вычислительные алгоритмы для поиска технологически допустимых и квазиоптимальных стационарных режимов трубопроводного транспорта газа. Расчетные процедуры не накладывают ограничений на состав объектов, размерность и топологию систем газоснабжения.

3. Разработана новая архитектурная схема компьютерной системы поддержки принятия проектных решений в области газоснабжения. Схема базируется на принципах модульного проектирования отдельных программных подсистем, функционирующих в едином информационном пространстве.

4. Предложена технология проектирования и сопровождения самостоятельных ПВК, интегрированных в компьютерную систему поддержки принятия проектных решений. Технология основана на объектно-ориентированном подходе и принципах модульной разработки.

Практическая ценность работы определяется успешным опытом использования ее основных результатов (методов, алгоритмов, программ, результатов расчетов) при решении актуальных прикладных задач планирования развития и реконструкции территориальных подсистем ЕСГ.

Результаты работы использовались при разработке Генеральных схем газоснабжения и газификации субъектов РФ, предложений в отраслевые Программы реконструкции объектов транспорта газа, Комплексных схем газоснабжения и газификации в увязке с развитием энергоснабжения Федеральных округов РФ и др. Научно-методическое и проектное обеспечение данных работ осуществляет ОАО «Газпром промгаз».

Результаты работы внедрены в отраслевые компьютерные комплексы моделирования и оптимизации режимов транспорта газа:

- ПВК «Веста», ПВК «Веста-тренажер» (РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина,

ООО фирма «Ингойл);

- ПВК «САМПАГ» (ООО «Газпром трансгаз Москва», РГУ нефти и газа имени

И.М. Губкина, ООО фирма «Ингойл).

Разработанные ПВК «Веста-Оптима», «Веста-КС», «Веста-НСИ ГПА», «Веста-КТС ГПА» интегрированы в информационно-аналитическую систему (ИАС) ОАО «Газпром промгаз» и применяются для моделирования и оптимизации режимов ТСГ и отдельных технологических объектов.

Разработанный ПВК «Векта-поток» интегрирован в ИАС ОАО «Газпром промгаз», применяется для моделирования перспективных потоков газа в территориальных подсистемах ЕСГ с учетом планов развития газификации регионов РФ. Комплекс состоит из компьютерной программы и базы данных, которые зарегистрированы в Реестре программ для ЭВМ (свидетельство № 2007610796) и Реестре баз данных (свидетельство № 2007620087).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методическая процедура исследований перспектив развития и реконструкции территориальных систем газоснабжения, основанная на применении математических методов и программно-вычислительных комплексов моделирования и оптимизации режимов трубопроводного транспорта газа.

2. Математические методы и вычислительные алгоритмы поиска технологически допустимых и квазиоптимальных стационарных режимов систем газоснабжения.

3. Разработанные программно-вычислительные комплексы моделирования и оптимизации режимов трубопроводного транспорта газа.

4. Результаты применения разработанных методов, алгоритмов и компьютерных программ в численных исследованиях перспектив развития и реконструкции конкретных отечественных систем газоснабжения.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и семинарах:

- 59-ая Межвузовская студенческая научная конференция «Нефть и Газ -2005» (Москва, РГУ нефти и газа, 2005 г.).

- III и IV Международные научно-технические конференции «Компьютерные технологии поддержки принятия решений в диспетчерском управлении газотранспортными и газодобывающими системами (DISCOM-2007 и DISCOM-2009)» (Москва, 2007 г., 2009 г.).

- XI Всероссийский научный семинар с международным участием «Математические модели и методы анализа и оптимального синтеза развивающихся трубопроводных и гидравлических систем» (Иркутск, Институт систем энергетики им. JI.A. Мелентьева СО РАН, 2008 г.).

- XXIV Мировой газовый конгресс (Аргентина, Буэнос-Айрес, 2009 г.).

- Международная конференция «Эффективное распределение и использование газа» (Москва, 2009 г.).

Результаты исследований докладывались на совещаниях в ОАО «Газпром» и в Администрациях субъектов РФ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе в одном издании, рекомендованном ВАК для защиты докторских и кандидатских диссертаций, и в сборниках материалов, трудов и тезисов Международных и Всероссийских конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, литературы из 122 наименований и 1 приложения. Работа изложена на 147 страницах основного текста и 4 страницах приложения. Текст работы содержит 37 рисунков и 3 таблицы.

Основные результаты и выводы

1. Выполнена формализация расчетных задач планирования развития и реконструкции систем газоснабжения в виде системы методов и расчетных процедур для поддержки проектных решений, которая реализована на основе анализа особенностей функционирования ТСГ.

2. Разработана методическая процедура исследований перспектив развития и реконструкции ТСГ, основанная на применении математических методов и программно-вычислительных комплексов моделирования и оптимизации режимов трубопроводного транспорта газа. Процедура позволяет учитывать системные взаимосвязи в развитии ТСГ, ЕСГ, региональных ТЭК и систем газораспределения.

3. Разработаны новые эффективные методы и вычислительные алгоритмы решения задач:

- расчета технологически допустимых режимов транспорта газа;

- расчета квазиоптимальных гидравлических режимов систем газоснабжения;

- расчета максимальной пропускной способности территориальной системы газоснабжения;

- автоматизации планирования технологически допустимых вариантов развития систем газоснабжения на основе анализа «узких мест» в ТСГ.

4. На основе разработанных методов и алгоритмов реализованы программно-вычислительные модули, интегрированные в ПВК «Веста-развитие», и комплексы: моделирования и оптимизации стационарных режимов компрессорных станций (ПВК «Веста-КС»), разработки и актуализации базы данных нормативно-справочной информации ГПА (ПВК «Веста-НСИ ГПА»), параметрической диагностики технического состояния ГПА (ПВК «Веста-КТС ГПА»), моделирования и оптимизации сетевых потоковых режимов (ПВК «Векта-поток»).

5. Разработанные методы, алгоритмы и программно-вычислительные комплексы апробировались и применялись в ОАО «Газпром промгаз» при разработке:

- Генеральных схем газоснабжения и газификации ряда регионов в

Уральском, Приволжском, Центральном, Северо-Западном, Южном Федеральных округах;

- предложений в Программы реконструкции ГТС ООО «Газпром трансгаз - Кубань» и ООО «Газпром трансгаз Ставрополь»;

- Комплексной схемы газоснабжения и газификации Санкт-Петербурга и Ленинградской области в увязке с развитием газо- и энергоснабжения регионов Северо-Западного Федерального округа России.

6. Разработанные компьютерные программы интегрированы в бизнес-процессы диспетчерского управления и инженерно-технического обеспечения ГТС ООО «Газпром трансгаз Москва».

1. Абрамова Х.Я., Меренков А.П., ХасилевВ.Я. Об анализе предельных режимов газоснабжающих систем при планировании топливоснабжения экономического района // Изв. АН Латв.ССР / Сер. физ. и техн. наук. 1979. № 2. С. 86-93.

2. Алъперович И.В. Расчет и оптимизация стационарных режимов транспорта газа по магистральным газопроводам сложной структуры: дисс. на соиск. учен. степ, к.т.н. М., 1988.

3. Андршшев М.М. Гидравлические расчеты водоводов и водопроводных сетей. М.: Стройиздат, 1964. 107 с.

4. Андршшев М.М. Техника расчета водопроводной сети. М.: Сов. законодательство, 1932. 62 с.

5. АокиМ. Введение в методы оптимизации: пер. с англ. М.: Наука, 1977. 344 с.

6. Арянин А.Н., Арский А.К., Кузнецов Ю.А., Меренков А.П., Рогожина Х.Я. Оптимизация развития во времени сложных газопроводных систем // Экономика и математические методы. 1970. Т. 6. Вып. 1. С. 105-111.

7. АтавинА.А., Карасевич A.M., Сухарев М.Г. и др. Трубопроводные системы энергетики: модели, приложения, информационные технологии. М.: Нефть и газ, 2000. 320 с.

8. БандиБ. Методы оптимизации. Вводный курс: пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988. 128 с.

9. Басакер Р., Саати Т. Конечные графы и сети. М.: Наука, 1974.

10. Бейко И.В., Бублик Б.Н., Зинъко П.Н. Методы и алгоритмы решения задач оптимизации. К.: Вища школа, 1983. 512 с.

11. БерманР.Я., Бобровский С.А., Галиуллин З.Т. Оптимизация режимов работы закольцованных магистральных газопроводов // Газовая промышленность. 1967. № 3.

12. БерманР.Я, Вольский Э.Л. Применение ЭВМ при эксплуатации газотранспортных систем. М.: ВНИИЭГазпром, 1969. 75 с.

13. Бобровский С.А., Щербаков СТ., Яковлев Е.И., Гарляускас А.И., Грачев В.М. Трубопроводный транспорт газа. М.: Наука, 1976. 495 с.

14. Борзенко Ю.О., Комаров М.В., Комиссаров O.A., НаместниковГ.И., Репин Д.Г. Комплекс моделирования и оптимизации ГТС «ИНГИР» //Материалы доклада на 1-ой Международной научно-технической конференции DISCOM-2002.

15. Бородавкин П.П. Подземные магистральные трубопроводыпроектирование и строительство). М.: Недра, 1982. 384 с.

16. БудзулякБ.В. Методология повышения эффективности эксплуатации системы трубопроводного транспорта газа на стадии развития и реконструкции: дисс. на соиск. учен. степ, д.т.н. М., 2003.

17. Васильев О.В., Аргучинцев A.B. Методы оптимизации в задачах и упражнениях. М.: ФИЗМАТЛИТ, 1999. 208 с.

18. Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1988. 552 с.

19. Волкова В.Н., Денисов A.A. Основы теории систем и системного анализа. СПб.: СПбГТУ, 1997. 510 с.

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

21. Газотранспортные системы и технологии сегодня и завтра: Сб. науч. тр. М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2008. 214 с.

22. Галлеев Э.М. Оптимизация: теория, примеры, задачи: Учебное пособие., М.: Едиториал УРСС, 2002. 304 с.

23. Гарляускас А.И. Математическое моделирование оперативного и перспективного планирования систем транспорта газа. М.: Недра, 1975.

24. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация: пер. с англ. М.: Мир, 1985. 509 с.

25. Глебов Н.И., Кочетов Ю.А., Плясунов A.B. Методы оптимизации: Уч. пособие. Новосибирск: НГУ, 2000. 105 с.

26. Гриценко А.И., Дерцакян А.К, Меренков А.П., Ставровский Е.Р., Сухарев М.Г. Основные итоги и задачи дальнейшего развития Единой системы газоснабжения // Изв. АН СССР / Энергетика и транспорт. 1985. № 6. С. 36-40.

27. Гриценко А.И., Меренков А.П., Руденко Ю.Н. О научно-методическом и алгоритмическом обеспечении системных исследований Единой системы газоснабжения // Изв .АН СССР / Энергетика и транспорт. 1985. №3. С. 115-151.

28. Громов A.B., Каликин A.A. Строительство магистральных трубопроводов (линейная часть). К.: Изд-во «Будивельник», 1975.

29. Дерцакян А.К, Шпотаковский М.Н., Волков В.Г. Справочник по проектированию магистральных трубопроводов. Л.: Недра, 1977. 519 с.

30. Дружинин ИП., Кузнецов Ю.А. Оптимизация системы газоснабжениярайонов страны на основе методов математического моделирования и использования ЭЦВМ // Математические методы в экономике газо- и нефтеснабжения. JL: Недра, 1966.

31. Евдокимов А.Г., Тевяшев АД. Оперативное управление потокораспределением в инженерных сетях. Харьков: Вища школа, 1980. 144 с.

32. Евдокимов А.Г., Тевяшев А.Д., Дубровский В.В. Моделирование и оптимизация потокораспределения в инженерных сетях. М.: Стройиздат, 1990. 365 с.

33. Жученко И.А. Модели оптимизации планирования потоков газа // Газовая промышленность. 1978. №11.

34. Жученко И.А., Фейгин В.И., Фролова Е.П., Штилькинд Т.И., Михайлова Е.Е. Оптимизация потоков газа ЕСГ для перспективного и среднесрочного планирования // Экономика газовой промышленности. Реф. Инф. М.: ВНИИЭгазпром, 1981. Вып. 4.

35. Измаилов А. Ф., Солодов М.В. Численные методы оптимизации: Учеб. пособие. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. 304 с.

36. Карасевич A.M. Методология и средства управления развитием региональных систем газоснабжения: дисс. на соиск. учен. степ, д.т.н. Иркутск, 2003.

37. Карасевич A.M. Научно-методическое и проектное обеспечение развития газификации регионов России // Газовая промышленность. 2004. № 1. С. 11-12.

38. Карасевич A.M. Региональные системы газоснабжения: энергетика, экономика, технология. М.: Страховое Ревю, 2006. 469 с.

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

40. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач: пер. с англ. М: Радио и связь, 1990. 544 с.

41. Концепция участия ОАО «Газпром» в газификации регионов РФ: утверждена Постановлением Правления ОАО «Газпром» № 48 от 21 августа 2003 г.

42. Косарев А.Ю. Оптимизация структуры затрат по направлениям:реконструкция и новое строительство в магистральном транспорте газа (методический аспект): дисс. на соиск. учен. степ, к.э.н. М., 2006.

43. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978.432 с.

44. Кудрявцев A.A. Система расчетов маршрутов транспортировки газа для поддержки решений диспетчерских и технико-экономических задач // Материалы доклада на 3-ей Международной научно-технической конференции DISCOM-2007.

45. Кузнецов Ю.А., Макаров A.A., Мелентъев Л.А. Система математических моделей для оптимизации перспективных энергетических балансов // Теплоэнергетика. 1966. №2.

46. 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.

47. Лихтенштейн Б.Р. Автоматизация принятия оптимальных решений для повышения эффективности управления магистральными газопроводами с учетом неопределенности информации: дисс. на соиск. учен. степ, к.т.н. М., 1987.

48. Лобачев В.Г. Вопросы рационализации расчетов водопроводных сетей. М.: ОНТИ, 1936. 148 с.

49. Лобачев В.Г. Новый метод увязки колец при расчете водопроводных сетей // Санитарная техника. 1934. № 2. С. 8-12.

50. Математическое моделирование и оптимизация систем тепло-, водо-, нефте- и газоснабжения. / Меренков А.П., Сеннова Е.В., Сумароков C.B. и др. Новосибирск: Наука, 1992. 407 с.

51. Меренков А.П. Дифференциация методов расчета гидравлических цепей // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1973. Т. 13. №5. С. 1238-1248.

52. Меренков А.П. Методика оптимального проектирования и развития региональных систем газоснабжения с учетом альтернативного топливо- и газоснабжения // Доклад для Научно-технического совета при Отделении «Малые ресурсы нефти и газа» ВНИИгаза. 1996-1997.

53. Меренков А.П., Хасилев В.Я. Расчет разветвленных тепловых сетей на основе их оптимизации с использованием ЭВМ // Изв. СО АН СССР / Сер. техн. наук. Вып. 3. 1963. № 10.

54. Меренков А.П., Хасилев В.Я. Теория гидравлических цепей. М.: Наука, 1985. 279 с.

55. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов: утверждены приказом от 21 июня 1999 г. №ВК477 Минэкономики России, Минфином России, Госстроем России.

56. Методы управления физико-техническими системами энергетики в новых условиях / под ред. Воропая Н.И. и Меренкова А.П. Новосибирск, Иркутск: Наука, СЭИ СО РАН, 1995. 335 с.

57. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.488 с.

58. Морозов К.Е. Математическое моделирование в научном познании. М.: Мысль. 1969. 212 с.

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

60. Павлов С.Н. Теория систем и системный анализ: Учебное пособие. Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2003. 134 с.

61. Панов М.Я., Курганов A.M. Многоконтурные гидравлические сети. Теория и методы расчета. Воронеж: ВГУ, 1989. 188 с.

62. Пантелеев A.B., Летова Т. А. Методы оптимизации в примерах и задачах: Учеб. пособие. 2-е изд., испр. М.: Высш. шк., 2005. 544 с.

63. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Основы системного анализа. 3-е изд, испр. и доп. Томск: Изд-во HTJI, 2001.

64. Перегудов Ф.И. Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ: Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1989. 361 с.

65. Перелъцваиг Ю.М. Исследование и разработка вычислительных методов оптимизации технологических режимов магистральных газопроводов: дисс. на соиск. учен. степ, к.т.н. М., 1978.

66. Промышленная и экологическая безопасность объектов газовой промышленности: Сб. науч. тр. М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2008. 482 с.

67. Р 50.1.028-2001. Госстандарт России. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования.

68. Самойлов Р.В. Математическое и программное обеспечение задач оптимального управления функционированием и развитием газопроводных сетей и систем: дисс. на соиск. учен. степ, к.т.н. М., 2005.

69. Сарданашвили С.А. Автоматизация процесса принятия решений в диспетчерском управлении газотранспортной отрасли: дисс. на соиск. учен. степ, д.т.н. М., 2005.

70. Сарданашвили С.А. Идентификация параметров моделей, описывающих нестационарное течение газа методом чувствительности // Изв. АН СССР / Техническая кибернетика. 1971. №6.

71. Сарданашвили С.А. Методы оперативной диагностики состояния трубопровода при управлении газотранспортным предприятием: дисс. на соиск. учен. степ, к.т.н. М., 1983.

72. 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. 577 с.

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

74. Сарданашвили С.А., Митичкин С.К. Оптимизация режимов транспорта газа по газотранспортным сетям // Газовая промышленность / Экономика, организация и управление производством в газовой промышленности. 1991. №2.

75. Сарданашвили С.А., Митичкин С.К., Егоров A.B. Оптимизация режимов транспорта газа по ГТС // Газовая промышленность / Экономика, организация и управление производством газовой промышленности. 1991. №3.

76. Седых А.Д., Кучин Б.Л. Управление научно-техническим прогрессом в газовой промышленности. М.: Недра, 1983. 208 с.

77. Селезнев В.Е., Алешин В.В., КлишинГ.С. Методы и технологии численного моделирования газопроводных систем. М.: Едиториал УРСС, 2002. 448 с.

78. СелезневВ.Е., КлишинГ.С. и др. Численный анализ и оптимизация газодинамических режимов транспорта природного газа. М.: Едиториал УРСС, 2003. 224 с.

79. Сидлер В.Г., Новицкий H.H. Идентификация трубопроводных систем как гидравлических цепей с переменными параметрами // Изв. АН СССР / Энергетика и транспорт. 1984. № 4. С. 155-162.

80. Сидлер ВТ., Новицкий H.H., Шлафман В.В. Задачи и методы системной идентификации трубопроводных систем. Математическое моделирование трубопроводных систем. Иркутск: СЭИ СО АН СССР, 1988. С. 177-186.

81. Сидоренко М.В., Колосов E.H., Фурман И.Я. Региональные и межотраслевые проблемы освоения газовых месторождений и развития дальнего транспорта газа // Экономика, организация и управление в газовой промышленности. М.: ВНИИЭГазпром, 1983. Вып. 7. 40 с.

82. Системный анализ в управлении: Учеб. пособие / B.C. Анфилатов, A.A. Емельянов, A.A. Кукушкин; под ред. A.A. Емельянова. М.: Финансы истатистика, 2002. 368 с.

83. Смирнов В.А. Процессы адаптации в развитии энергетики. М.: Наука, 1983. 196 с.

84. Смородинский С.С., Батин Н.Ф. Оптимизация решений на основе методов и моделей мат. программирования: Учеб. пособие. Минск: БГУИР, 2003. 136 с.

85. Ставровский Е.Р., Сухарев М.Г. Универсальная программа расчета газосборных сетей // Газовая промышленность. 1967. № 7.

86. СТО Газпром 2-3.5-051-2006. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов.

87. Сурмин Ю.П. Теория систем и системный анализ: Учеб. пособие. К.: МАУП, 2003. 368 с.

88. Сухарев А.Г., ТимоховА.В., Федоров В.В. Курс методов оптимизации: Учеб. пособие. 2-е изд. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. 368 с.

89. Сухарев М.Г. Об одном методе расчета газосборных сетей на вычислительных машинах // Нефть и газ. 1965. № 6.

90. Сухарев М.Г. О выборе метода при расчете на ЭВМ течений по сетям // «Кибернетика». 1969. № 6.

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

92. Сухарев М.Г., Карасевич А.М. Технологический расчет и обеспечение надежности газо- и нефтепроводов. М.: Нефть и газ, 2000. 271 с.

93. Сухарев М.Г., Леонтьев Е.В., Ставровский Е.Р. Управление реконструкцией газоснабжающих систем // Изв. ак. наук. 2000. № 3.

94. Сухарев М.Г., Никулина JI.H. Статистическое обоснование формул для гидравлического расчета эксплуатационных режимов магистральных газопроводов. М.: ВНИИЭГазпром, 1976.

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

96. Сухарев М.Г., Ставровский Е.Р. Резервирование систем магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1987. 168 с.

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

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

99. Сухарев М.Г., Ставровский Е.Р. Расчеты систем транспорта газа с помощью вычислительных машин. М: Недра, 1971.206 с.

100. Тарасенко Ф.П. Прикладной системный анализ (Наука и исскуство решения проблем): Учебник. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. 186 с.

101. УемовА.И. Системный подход и общая теория систем. М.: Мысль, 1978. 272 с.

102. Федеральный закон от 21.07.1997 г. №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», с изменениями.

103. Федеральный закон от 31.03.1999 г. № 69-ФЗ «О газоснабжении в Российской Федерации», с изменениями.

104. Федеральный закон от 27.12.2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании».

105. Форд Л., ФалкерсонД. Потоки в сетях: пер. с англ. М.: Наука, 1966. 276 с.

106. ХарчистовБ.Ф. Методы оптимизации: Учебное пособие. Таганрог: ТРТУ, 2004. 140 с.

107. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975. 536 с.

108. ХуТ. Целочисленное программирование и потоки в сетях: пер. с. англ. М.: Мир, 1974.

109. Цыбулъник В.Н., Рубель В.В. Комплекс моделирования и оптимизации газотранспортных систем «АСТРА» // Газовая промышленность. 2006. № 1.

110. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года: утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации № 1234-р от 28 августа 2003 года.