Определение необходимого объема резервуаров для хранения СПГ
Расчет объема резервуаров для хранения СПГ в местах его потребления произведем на основании рассчитанных нормативных среднегодовых объемов потребления природного газа и обоснованного выбора хранимого запаса СПГ.
Выбор хранимого запаса СПГ произведем среди трех возможных вариантов:
1) недельный запас;
2) месячный запас;
3) годовой запас.
Для того чтобы определить оптимальный запас СПГ, выделим ряд критериев, по которым будем проводить сравнение вариантов:
1. Затраты на строительство хранилищ СПГ.
Имеется прямая зависимость стоимости строительства резервуара от его объема. Чем больше резервуар, тем больше затраты на его строительство.
2. Затраты на эксплуатацию и обслуживание хранилищ СПГ.
Эксплуатационные затраты складываются из зарплаты обслуживающего персонала, периодического обслуживания систем и самого резервуара. Условимся, что эксплуатационные затраты составляют 15% от капитальных затрат на строительство резервуара.
3. Затраты на доставку СПГ к местам потребления.
Существуют цистерны различной вместимости, примем, что предприятие будет обеспечиваться автоцистерной максимальным объемом 50 м3. Удельные стоимости единовременной доставки 1 м3 СПГ представлены в Приложении А.
4. Заводская готовность резервуаров.
Резервуары объемом до 500 м3 отличаются высокой заводской готовностью, что, в свою очередь, существенно упрощает процесс монтажа и снижает стоимость строительства хранилища СПГ. Резервуары большого объема требуют дорогостоящего капитального строительства.
5. Целесообразность хранения в криогенных резервуарах.
Криогенные резервуары намного дешевле изотермических. Они поставляются на места как готовое изделие, т.е. не требуют капитального строительства. Также криогенные резервуары занимают относительно небольшую площадь при их размещении.
6. Среднегодовые потери СПГ от испарения при хранении.
Согласно техническим характеристикам резервуаров-хранилищ СПГ, потери продукта от испарения зависят от объема резервуара. Чем больше резервуар, тем меньше потери продукта от испарения (в процентах от объема резервуара).
7. Хранимый страховой запас.
Для надежной эксплуатации системы газоснабжения, необходимо иметь резервный запас СПГ. С точки зрения логистики углеводородов объем резерва должен быть равен объему СПГ потребляемого за время доставки основного объема СПГ.
8. Площадь необходимого землеотвода.
При строительстве резервуара необходимо учитывать площадь землеотвода как для непосредственного строительства, так и землеотвод для защитного обвалования резервуаров.
Таблица 4.1 - Значения критериев выбора оптимального запаса СПГ
№ п/п
Критерии
Неделя
Месяц
Год
1
2
3
4
5
1
Затраты на строительство хранилищ СПГ, млн. руб.
948
4108
49291
2
Затраты на эксплуатацию и обслуживание хранилищ СПГ, млн. руб./ год
142
616
7394
3
Затраты на доставку СПГ, млн. руб./год
84
67
64
Продолжение таблицы 4.1
1
2
3
4
5
4
Заводская готовность резервуаров, баллы
9
8
2
5
Целесообразность хранения в криогенных резервуарах, баллы
10
8
1
6
Потери СПГ от испарения, тонн/год
96
79
44
7
Хранимый страховой запас СПГ, тонн
336164
1456710
17480526
8
Площадь необходимого землеотвода, м2
3477
15068
180822
Оценивать выбранные критерии будем методом базовых шкал. Метод базовых шкал представляет собой процедуру приписывания объектам числовых значений в шкале интервалов. Эксперту необходимо поставить в соответствие каждому объекту точку на определенном отрезке числовой оси. При этом эквивалентным объектам приписываются одинаковые числа.
Переход от размерного показателя к балльной оценке осуществим по формуле:
(4.1)
где А – значение размерного показателя;
Min и Max – границы интервала размерного показателя;
x – балльная оценка показателя.
Для нашей задачи будем применять 10-ти бальную шкалу.
Таблица 4.2 - Критерии выбора оптимального запаса СПГ в баллах
№ п/п
Критерии
Неделя
Месяц
Год
1
2
3
4
5
1
Затраты на строительство хранилищ СПГ
10
9
1
2
Затраты на эксплуатацию и обслуживание хранилищ СПГ
10
9
1
Продолжение таблицы 4.2
1
2
3
4
5
3
Затраты на доставку СПГ
2
6
7
4
Заводская готовность резервуаров
9
8
2
5
Целесообразность хранения в криогенных резервуарах
10
8
1
6
Потери СПГ от испарения
2
4
9
7
Хранимый страховой запас СПГ
10
9
2
8
Площадь необходимого землеотвода
10
9
2
Выбор оптимального запаса проведем по правилу гарантированных достоинств и недостатков. Правило использует понятия обобщенных достоинств и недостатков. Это соответствует выделению таких отношений между вариантами, которые показывают, по каким характеристикам один вариант лучше или хуже другого и насколько.
Достоинства и недостатки варианта по каждой характеристике определяются как взвешенная разность логических функций. Исходными данными является таблица μij —логических функций характеристик.
Порядок расчета по данному правилу состоит в следующем:
• для каждого варианта определяются взвешенные разности логических функций по каждой характеристике:
(4.2)
• если разность положительна, то речь идет о достоинстве варианта по данной характеристике. Если разность отрицательна, то речь идет о недостатках варианта по данной характеристике.
Это позволяет разделить достоинства и недостатки вариантов следующим образом.
Достоинства варианта j по сравнению с вариантом к по i -ой характеристике:
(4.3)
Недостатки варианта j по сравнению с вариантом к по i -ой характеристике:
Затраты на эксплуатацию и обслуживание хранилищ СПГ
1
0
8
0
9
0
3
Затраты на доставку СПГ
0
4
0
1
0
5
4
Заводская готовность резервуаров
1
0
6
0
7
0
5
Целесообразность хранения в криогенных резервуарах
2
0
7
0
9
0
Продолжение таблицы 4.4
1
2
3
4
5
6
7
8
6
Потери СПГ от испарения
0
2
0
5
0
7
7
Хранимый страховой запас СПГ
1
0
7
0
8
0
8
Площадь необходимого землеотвода
1
0
7
0
8
0
Таблица 4.5 -Результаты подсчета достоинств каждого из вариантов
Неделя
57
Месяц
49
Год
20
По правилу гарантированных достоинств и недостатков недельный запас СПГ является оптимальным. Учитывая полученный результат, объем резервуара для хранения СПГ будем рассчитывать для недельного хранимого запаса.
Объем резервуара для хранения СПГ на месте его потребления рассчитывается по формуле:
Результаты расчета объемов резервуаров на местах потребления СПГ приведены в Приложении В.
Выбор оптимального метода решения
Выбор оптимального метода решения проведем с применением метода базовых шкал и правила гарантированных достоинств и недостатков, описанных в Главе 4. Выделим ряд критериев, по которым будем проводить сравнение методов решения транспортной задачи снабжения Амурской области сжиженным природным газом:
1) Стоимость плана перевозок;
2) Оптимальность распределения грузопотока;
3) Необходимость изучения математического аппарата;
4) Оперативность решения транспортной задачи;
5) Наличие качественного программного обеспечения для автоматизированного расчета.
С помощью метода базовых шкал расставим баллы каждому критерию в интервале от 1 до 10.
Таблица 6.15 - Критерии выбора оптимального метода решения транспортной задачи
№ п/п
Критерии
Метод потенциалов (метод северо-западного угла)
(ПСЗ)
Метод потенциалов (метод наименьшей стоимости)
(ПН)
Симплекс-метод
(С)
Excel
(Е)
1
Стоимость плана перевозок
9
9
9
2
2
Оптимальность распределения грузопотока
7
7
10
2
3
Необходимость изучения математического аппарата
8
8
7
10
4
Оперативность решения транспортной задачи
4
5
6
10
5
Наличие качественного программного обеспечения для автоматизированного расчета
6
6
9
9
Таблица 6.16 - Сравнение методов оптимального метода решения транспортной задачи по правилу гарантированных достоинств и недостатков
Критерии
ПСЗ
ПН
ПСЗ
С
ПН
С
ПСЗ
E
ПН
E
С
E
1
Стоимость плана перевозок
0
0
0
0
0
0
7
0
7
0
7
0
2
Оптимальность распределения грузопотока
0
0
0
3
0
3
5
0
5
0
8
0
3
Необходимость изучения математического аппарата
0
0
1
0
1
0
0
2
0
2
0
3
4
Оперативность решения транспортной задачи
0
1
0
2
0
1
0
6
0
5
0
4
5
Наличие качественного программного обеспечения для автоматизированного расчета
0
0
0
4
0
4
0
4
0
4
0
0
В результате подсчета достоинств, оптимальным методом решения транспортной задачи снабжения Амурской области сжиженным природным газом является симплекс-метод:
(4.1)
(4.2)
(4.3)
(4.4)
(4.5)
– недельная норма потребления СПГ, м3; 
– коэффициент страхового запаса СПГ; 
– коэффициент заполнения резервуара.