Курсовая работа: Технико-экономическая оптимизация систем теплогазоснабжения (ТЭО)
где Енп –
норматив приведения разновременных затрат, равный 0,08;
t – разность мужду годом приведения и
базисным годом;
tн – начальный год расчетного периода,
определяемый началом финансирования строительства объекта.
В
качестве базисного года принимается первый год эксплуатации объекта.
ГРС может быть построена
сразу на полную мощность при сметной стоимости к1=2850 тыс. рублей
или в две очереди (вторая через 4 года) при сметной стоимости к2=3762
тыс. рублей, в том числе затраты на первую очередь 1180 тыс. рублей. Переменная
часть годовых эксплуатационных расходов составляет 5% от соответствующих
капитальных вложений. Срок службы станции tсл=25 лет. Необходимо определить экономически более
целесообразный вариант строительства.
Расчетные затраты по
вариантам определяем, используя формулу (2.2.2):
А) При строительстве ГРС
в одну очередь
=2850+131,94+122,17+113,12+104,74+96,98+89,8+83,15+76,99+71,29+66+61,12+56,59+52,4+48,52+44,92+41,59+38,51+35,66+33,02+30,57+28,31+26,21+24,27+22,47+20,81=4371,13
тыс. руб.
Б) При
строительстве ГРС в две очереди
=2280+1089,31+105,56+97,74+90,5+138,26+128,02+118,53+109,75+101,62+94,1+87,13+80,67+74,7+69,16+64,04+59,3+54,9+50,84+47,07+43,59+40,36+37,37+34,6+32,04+29,66+27,47=5186,28
тыс.руб.
Вывод: экономически
целесообразным является строительство ГРС в одну очередь.
Определение оптимальной мощности и
радиуса действия газорегуляторного пункта.
С увеличением радиуса действия ГРП (с
уменьшением количества ГРП в жилом массиве) снижаются приведенные затраты по
самим ГРП, а так же по распределительным сетям высокого давления. Вместе с тем
возрастают затраты в распределительной сети низкого давления за счет увеличения
их среднего диаметра. Под радиусом действия ГРП R подразумевают расстояние по прямой от ГРП до точки встречи
потоков газа на границе между соседними ГРП. Выявим связь между радиусом
действия ГРП R и радиусом действия газопровода Rr. Рассмотрим два варианта размещения
ГРП на газоснабжаемой территории: шахматный и коридорный.
В
качестве расчетной модели газоснабжаемой территории примем жилой массив с
квадратной конфигурацией, с квадратными кварталами и кольцевыми сетями низкого
давления.
— -
газопровод низкого
давления
→ - радиус действия ГРП
●
- ГРП
---→
- радиус действия газопровода Rr.
- граница газоснабжаемой территории.
Рис. 2. Схемы размещения ГРС на
территории населенного пункта.
Rr=R
Rr=R
Rr=L*R L=1/
L=1,3.
Выявим связь между
радиусом действия ГРП R, их
количеством n и площадью газоснабжаемых территорий
F.
R= L
, (2.3.1)
L=½ .
(2.3.2)
Подставим
(2.3.2) в (2.3.1).
, (2.3.3)
. (2.3.4)
Капитальные
вложения в ГРП определяются по формуле:
Кгпр = К' · n
(2.3.5)
или с
учетом (2.3.4)
Кгпр = К'гпр ,
(2.3.6)
где
К'гпр – удельные капитальные вложения в один ГРП, руб.
Затраты
по эксплуатации ГРП могут быть выражены в виде годовых отчислений от
капитальных вложений.
Игрп=φ·Кгрп
(2.3.7)
Приведенные
затраты в газорегуляторные пункты с учетом (2.3.6) и (2.3.7) определяются
функцией:
Згпр = Ен· Кгпр + Игпр = (Ен + φ) К'гпр
(2.3.8)
Определим
расчетные затраты в сети низкого давления. Полагаем, что газопроводы работают в
режиме гладких труб.
d=a·Q( ,
(2.3.9)
где d – диаметр газопровода, см;
а –
коэффициент пропорциональности, зависящий от состава газа;
Q – расход газа по
трубопроводу, м³/ч;
L – длина газопровода,
м;
ΔΡ
– потеря давления в газопроводе, Па.
Введем подстановку: d = dср; L = Rr = α·R; Q = Qср;
ΔΡ = ΔΡн.
получим для среднего диаметра распределительных газопроводов низкого
давления
dср= a·Qср,
(2.3.10)
где
ΔΡн – нормативный перепад давлений в уличных
распределительных сетях, Па.
Полагаем, что газопроводы несут только путевую нагрузку, можно записать для среднего
расхода газа:
Qср=0,55·q· Rr=0,55·q· R·α
, (2.3.11)
где q – удельный путевой расход газа, м3/(ч
м).
Численные значения указанного
параметра определяются по формуле
, (2.3.12)
где ∑Q –
максимальный часовой расход газа жилым массивом;
- суммарная протяженность уличных газопроводов низкого
давления.
Подставив
(2.3.11) в (2.3.10) и преобразуя полученное выражение, имеем
(2.3.13)
Удельные
капитальные вложения в 1 м газопровода определяются по формуле:
К'н/д=а+в·d
, (2.3.14)
где
а,в – стоимостные параметры 1 м газопровода, руб/м;
d – диаметр
газопровода, см.
Для
подземных газопроводов низкого давления допускается применение упрощенной
зависимости:
К'н/д ≈в·d
(2.3.15)
Общие
капитальные вложения в сети низкого давления:
Кн/д= К'н/д
(2.3.16)
Расходы
на эксплуатацию одного м подземного газопровода низкого давления определяются
по формуле:
И'н/д= 0,033К'н/д+0,2 (2.3.17)
Суммарные расходы на эксплуатацию сетей низкого давления:
Ин/д= И'н/д·
(2.3.18)
Или с
учетом (2.3.13) и (2.3.15)
(2.3.19)
Приведенные
затраты в сети низкого давления
Зн/д = Ен· Кн/д +
Ин/д =f(R)
(2.3.20)
Определим
затраты в сети высокого (среднего) давления. Изменение радиуса действия ГРП
мало сказывается но общей конфигурации сети высокого (среднего) давления. В
основном изменяется количество и протяженность ответвлений от ГРП к
потребителю.
Суммарная протяженность
ответвлений определяется количеством ГРП и их радиусом по формуле
(2.3.21)
Капитальные вложения в сети среднего давления:
(2.3.22)
или с учетом (2.3.15)
, (2.3.23)
где dср – средний диаметр ответвлений, см.
Подставив в уравнение (2.3.23)
уравнения (2.3.21) и (2.3.4) получим
(2.3.24)
Расходы
по эксплуатации одного м газопровода среднего, высокого давления :
И'с/д=0,033Кс/д+0,5 (2.3.25)
Переменная часть
эксплуатационных затрат по сетям высокого (среднего) давления
Ис/д = И'с/д (2.3.26)
или с учетом (2.3.15), (2.3.21) и (2.3.4)
(2.3.27)
Переменная
часть приведенных затрат по сетям высокого (среднего) давления
Зс/д = Ен·
Кс/д + Ис/д (2.3.28)
Подставляя приведенные выражения в исходную целевую функцию получим:
З =
Згпр + Зс/д + Зн/д =f(R) (2.3.29)
Для
нахождения оптимального радиуса действия ГРП необходимо взять первую
производную от затрат и приравнять ее к нулю.
В результате детальной
проработки приведенных уравнений получится следующее выражение для оптимального
радиуса действия ГРП:
, (2.3.30)
где
μ – коэффициент плотности сети низкого давления, 1/м;
q – удельная
нагрузка сети низкого давления, м3/ч м.
На
основании статистического анализа технико-экономических показателей реальных
проектов газоснабжения предложены следующие расчетные уравнения:
, (2.3.31)
, (2.3.32)
где m – плотность населения газоснабжаемой
территории, чел/га;
l – удельный
часовой расход газа на одного человека, м3/(ч чел);
ΣQ – максимальный часовой расход газа
населенным пунктом, м3/ч;
F – площадь
газоснабжаемой территории, га.
Положив в уравнении
(2.3.30) b=0,55 руб/м см, получим с учетом
(2.3.31) и (2.3.32):
(2.3.33)
При известном значении
радиуса Ropt оптимальную нагрузку ГРП находим по
формуле
(2.3.34)
Оптимальное
количество ГПР:
(2.3.35)
Определим
оптимальный радиус действия, количество и оптимальную пропускную способность
ГПР для систем газоснабжения со следующими исходными данными:
1.
Стоимость одного
ГПР К’гпр =142500 руб.
2.
Нормируемый
перепад давлений в уличных газопроводах низкого давления ΔΡн=1200 Па.
3.
Плотность
населения m=684 ч/га.
4.
Удельный головной
расход газа на отдельного человека l=0,08 м³/(ч чел).
5.
Площадь
газоснабжаемой территории F=779
га.
Коэффициент плотности
сети низкого давления:
μ=(75+0,3·684)10=280,2·10 1/м
Оптимальный
радиус действия ГРП:
м
Оптимальная пропускная способность 1 ГРП:
м³/ч.
Оптимальное количество ГРП:
шт.
Оптимальный
радиус действия 1555,3 м, оптимальная пропускная способность 26472,2 м³/ч
и оптимальное количество – 2 штук.
Определение оптимальной мощности и
радиуса действия газонаполнительной станции сжиженного газа.
Примем
в качестве критерия оптимальности минимум удельных приведенных затрат по
комплексу ГНС – потребитель:
Згнс-п=Згнс+За.т.+Зпсг=min , (2.4.1)
где Згнс
– удельные приведенные затраты по ГНС, руб/т;
За.т
– то же в доставку газа автомобильным транспортом, руб/т;
Зпсг
– то же в поселковую систему газоснабжения, руб/т.
Поскольку
затраты в поселковые системы газоснабжения в сравниваемых вариантах остаются
неизменными, примем в качестве целевой функции переменную часть удельных
приведенных затрат:
Згнс-п=Згнс+За.т.=min (2.4.2)
Полагая,
что потребители сжиженного газа распределены равномерно по всей территории,
прилегающей к ГНС, можно записать:
,
(2.4.3)
где q – плотность газопотребления на
территории, обслуживаемой станцией, т/(год км2);
N – мощность станции, т/год;
F - площадь газоснабжаемой
территории, км2.
Связь
между мощностью станции и радиусом ее действия устанавливается уравнением:
,
(2.4.4)
где R0 – радиус действия станции, км.
Доставка сжиженного газа с населенные пункты осуществляется:
·
по кратчайшему расстоянию от ГНС до потребителя (радиальная
дорожная сеть);
·
по наиболее протяженному маршруту (прямоугольная дорожная сеть).
dR
a
R
a
R0
Рис.
3. Расчетная схема доставки сжиженного газа потребителям.
При среднем варианте
доставки продукта
l≈1,2R (2.4.5)
Удельные
приведенные затраты в ГНС определяются по формуле:
, (2.4.6)
где А
– стоимостной параметр,,
численное значение которого зависит от способа реализации сжиженного газа.
Удельные
приведенные затраты в автомобильный транспорт сжиженного газа
,
(2.4.7)
где а
и в – стоимостные параметры, руб/т, численные значения которых зависят от
способа доставки сжиженного газа, дорожных условий и других обстоятельств.
Подставив (2.4.5) в (2.4.7)
имеем
(2.4.8)
Прирост
реализации сжиженного газа соответствует приращению радиуса газоснабжения на
величину dR:
Согласно
(2.4.8), переменная часть транспортных затрат составляет 1,2вR.
Таким образом, общее приращение затрат по доставке сжиженного газа на всей
территории, прилегающей к ГНС:
,
(2.4.9)
где R0 – радиус действия газонаполнительной станции,
км, или в перерасчете на 1 т реализуемого газа по (2.4.4)
(2.4.10)
Подставив
(2.4.10) в (2.4.8), имеем
(2.4.11)
Тогда
с учетом (2.4.6) и (2.4.11) целевая функция задачи (2.4.2) примет следующий
вид:
(2.4.12)
Выразим
мощность станции через радиус ее действия по уравнению (2.4.4):
(2.4.13)
Для
нахождения оптимального радиуса действия ГНС возьмем первую производную от
целевой функции и приравняем ее к нулю:
(2.4.14)
откуда
(2.4.15)
а
оптимальная мощность станции по (2.4.4) будет
(2.4.16)
Населенный
пункт снабжают сжиженным газом от ГНС по следующей схеме:
·
85% квартир – от баллонных установок;
·
15% квартир – от резервуарных установок.
1.
Средняя плотность потребления газа на территории, обслуживаемой станцией
q= 5 т/(год км2).
2.
Удельные экономические показатели баллонных систем газоснабжения Аб=3477000; вб=16,017
руб/(Т км).
3.
Удельные экономические показатели резервуарных систем газоснабжения Ар=1858200; вр=3,135
руб/(Т км).
Оптимальный
радиус действия ГНС:
·
Для баллонного варианта
км
·
Для резервуарного варианта
км
При
заданном соотношении баллонного и резервуарного газоснабжения
км
Оптимальная
мощность станции:
тыс.т/год.
Заключение.
В результате
технико–экономический расчетов, проведенных по критерию минимума приведенных
затрат:
1. Обоснованы оптимальные
технические решения и проектные разработки в области ТГС и В, получены
оптимальные параметры технологического оборудования, систем и установок.
2. Изучено влияние
фактора времени и неопределенности исходной информаций.
3. Проведена
экономическая оценка полученных результатов и выявлена экономическая
эффективность оптимизации.
Список
литературы.
1.
Богуславский Л.Д.
Экономика теплогазоснабжения и вентиляции. – М.: Стройиздат, 1988. – 351 с.
2.
Ионин А.А.
Газоснабжение. – М.: Стройиздат, 1989 – 438 с.
3.
Ионин А.А.,
Хлынов Б.М., Братенков В.Н., Терлецная Е.Н. Теплогазоснабжение. – М.
Стройиздат 1982 – 162 с.
4.
Курицын Б.Н. Оптимизация
систем теплогазоснабжения и вентиляции .- Саратов: Издательство СГТУ, 1992 –
162 с.
|