Экономика Отрасли (Энергетика) Тема 4. Передача энергии на расстояние Варианты передачи энергии Линии электропередачи Минимизация затрат на передачу электроэнергии (задача Кельвина). 4.4.Трубопроводный транспорт нефти и газа Транспортировка нефти танкерами. Экономико-аналитический институт МИФИ

Весь цивилизованный мир опутан плотной сетью линий электропередачи (ЛЭП). В России протяженность ЛЭП с напряжением 35 кВ и выше составляет около 1 млн.км. Течение тока по проводам всегда сопровождается потерями энергии на преодоление электрического сопротивления проводов R Ом. Теряемая электроэнергия превращается в тепло, именуемое Джоулевым тепловыделением. Q = I 2 R = W 2 R/U 2, Вт, где W – передаваемая мощность, Вт; U – напряжение, В Линии электропередачи.

В России сооружены мощные магистральные ЛЭП напряжением 500, 750 и 1150 кВ переменного тока и 1500 кВ постоянного тока. Для линий 1500 кВ требуются опоры высотой около 50 м и размахом около 60 м. Анкерно-угловые стальные опоры высоковольтных линий электропередачи напряжением кВ Линии электропередачи.

ЛЭП на переменном токе 4.2. Линии электропередачи.

ЛЭП на постоянном токе 4.2. Линии электропередачи.

Габариты Опор определяют : 1.Электрическое и магнитное поля проводов, 2.Безопасность для людей и транспорта под ЛЭП, 3.Коронный разряд, 4.Стоимость отчуждаемой земли под ЛЭП Линии электропередачи.

Минимизация затрат на передачу электроэнергии (задача Кельвина). Еежегодные приведенные затраты Z руб/год, учитывают капитальные затраты К (руб) на сооружение ЛЭП и текущие расходы (эксплуатационные издержки) Y (руб/год): Z=K/ + Y В энергетике развитых стран срок окупаемости капиталовложений обычно составляет 8-12 лет. Величину 1/ называют годовым нормативным коэффициентом эффективности капиталовложений Линии электропередачи.

В рассматриваемой задаче капиталовложения пропорциональны массе М проводов К = С м М = С м lS, Эксплуатационные затраты (издержки) связаны в основном с потерями на Джоулево тепловыделение в проводах: Y = С э I 2 R = С э I 2 l/ S. Z = С м lS/ + С э I 2 l/ S = AS + B/S 4.2. Линии электропередачи.

Приведенные затраты на ЛЭП 4.2. Линии электропередачи. Y K S Z ZMZM

Для воздушных ЛЭП применяют неизолированные многопроволочные алюминиевые (Al-Mg-Si) и сталеалюминиевые (оцинкованная сталь) провода общим диаметром около 1000 кв.мм. Сверхпроводящие кабели? 4.2. Линии электропередачи.

В России за год отправляется по трубопроводам около 1,5 млрд.т жидкого и сжиженного топлива со средней дальностью доставки около 2500 км. Протяженность газопроводов из Сибири в Западную Европу превышает 3000 км. В 1977 г. началось сооружение Трансаляскинского нефтепровода за Полярным кругом на Аляске (США) длиной 1290 км до незамерзающего порта Вальдес на Тихоокеанском побережье. Суммарная стоимость строительства нефтепровода превысила 12 млрд. долларов, и трубопровод стал самым дорогостоящим промышленным объектом, когда-либо сооружавшимся в мире, отодвинув на второй план Панамский канал. 4.4.Трубопроводный транспорт нефти и газа.

Задача В.Г.Шухова. Как минимизировать приведенные затраты на строительство и эксплуатацию трубопровода? Еежегодные приведенные затраты Z руб/год, учитывают капитальные затраты К (руб) на сооружение трубопровода и текущие расходы (эксплуатационные издержки) Y (руб/год): Z=K/ + Y В рассматриваемой задаче капиталовложения пропорциональны массе М труб: К = С м М = С м l D, Эксплуатационные затраты (издержки) связаны в основном с потерями энергии на преодоление гидравлического сопротивления трубопровода при движении по нему жидкости Y = С э N = С э W/. 4.4.Трубопроводный транспорт нефти и газа.

Зависимость мощности на прокачку (Потери на трение) W от расхода G и свойств жидкости (, ж ) и от размеров трубы (D, L) составляют: W = Р( D 2 /4)v = Р.G/ ж = 128 LG 2 / ж D 4 Из соображений прочности трубы ее диаметр D, толщина и предел прочности пр связаны = ( P/2 пр ) D Приведенные затраты Z=AD 2 + B/D 4 Порог : Z МИН =1,5(2ВА 2 ) 1/3 = 24 L (С э / ж ) 1/3 ( C m PG/σ пр ) 2/3 при D ОПТ =1,5 м 4.4.Трубопроводный транспорт нефти и газа.

Решение Шухова решило судьбу «Железного занавеса»: обмен «Газ за трубы» 4.4.Трубопроводный транспорт нефти и газа.

При понижении температуры вязкость нефти существенно возрастает. По этой причине нефть при транспортировке в северных районах подогревают. Трансаляскинскй нефтепровод в США (на Тихоокеанском побережье) имеет протяженность 1290 км, пропускную способность G=270 тыс.т в сутки 3000 кг/с. Нефть подогревается до 60 о С и перекачивается 12 насосными станциями, расположенными вдоль трассы трубопровода. Трубопровод изготовлен из звеньев стальных труб длиной 12,2 м, диаметром около 1,5 м и толщиной стенок 12,7 мм. 4.4.Трубопроводный транспорт нефти и газа.

В ноябре 2005 года официально открыт трансчерноморский газопровод «Голубой поток» из России в Турцию (фактически работает с 2003 г). «Голубой поток» - уникальное сооружение, не имеющее аналогов в мире. Длина газопровода 1263 км, из них около 400 км проходит по дну Черного моря на глубинах до 2150 м в условиях агрессивной сероводородной среды, характерной для придонных слоев Черного моря. Проектная мощность (пропускная способность) газопровода, состоящего из двух ниток, - 16 млрд.куб.м газа в год (около 500 м 3 /с) и будет достигнута к 2010 году по мере развития газовой инфраструктуры Турции. Общая стоимость газопровода «Голубой поток» - 3,7 млрд.долл, из них 1,7 млрд.долл. - морской участок. 4.4.Трубопроводный транспорт нефти и газа. «Голубой поток»

Морской участок газопровода «Голубой поток» включает в себя одну из крупнейших в мире и уникальных по своим характеристикам компрессорную станцию (КС) «Береговую». Ее мощность – 150 МВт, что позволяет создать давление на выходе 250 атм. Диаметр газопровода: равнинная часть сухопутного участка – 1400 мм, горная часть сухопутного участка – 1200 мм, морской участок – 610 мм. Трубы из высококачественной коррозионно-стойкой стали с внутренним и внешним полимерным покрытием ; Общая протяженность тоннелей под хребтами Кобыла и Безымянный м. Р ассматривается возможность транспортировки российского газа через территорию Турции на юг Италии, в южную Европу и в Израиль. 4.4.Трубопроводный транспорт нефти и газа.

Северо-Европейский газопровод. На европейском газовом рынке к 2010 году ожидается рост потребления газа сверх заключенных долгосрочных контрактов в объеме порядка 100 млрд. м 3. Действующие в настоящее время экспортные газопроводы из России в Европу не смогут в полной мере удовлетворить растущий спрос на газ. Для решения этого вопроса и повышения надежности поставок российского газа на экспорт несколько лет назад была начата разработка проекта Северо-Европейского газопровода (СЕГ).

Проект Северо-Европейского газопровода Проект Северо-Европейского газопровода как элемент в создании единого, цивилизованного рынка энергоносителей и развития объединенной системы газоснабжения (ЕСГ) как элемент в создании единого, цивилизованного рынка энергоносителей и развития объединенной системы газоснабжения (ЕСГ) 2

Северо-Европейский газопровод участок Грязовец - Выборг линейная часть газопровода компрессорные стации 917 км 7 / 1,144 ГВт 3

Планируемый ввод мощностей Северо-Европейского газопровода в 2006 году 144 км линейной части газопроводов км 290 км 434 6

Северо-Европейский газопровод. Протяженность морского участка газопровода от Выборга до Грайфсвальда составит км, диаметр – мм, рабочее давление – 210 атмосфер. Проектная мощность Северо- Европейского газопровода составит 55 млрд. м 3. На первом этапе планируется строительство одной нитки пропускной способностью около 27,5 млрд. м 3 газа в год.

Грайфсвальд Выборг Северо-Европейский газопровод морской участок Выборг - Грайфсвальд Особо охраняемые природные территории Зоны захоронения боеприпасов (взрывчатые и химические вещества) Места нереста и интенсивного лова рыбы 7

Инженерно-экологические изыскания в Балтийском море проводятся от бухты Портовая до территориальных вод Германии судно «Яков Смирнитский» судно «Пётр Котцов» судно «Аскольд» Программа морских инженерных и экологических изысканий сезона 2005 года предусматривает проведение геофизических, гидрометеорологических работ по всей трасе проектируемого газопровода разбитой на 3 сектора. Работы предполагается завершить в декабре 2005 г. 9

4.4.Трубопроводный транспорт и газа. Россия обходит Украину с севера и юга.

4.4.Трубопроводный транспорт нефти и газа.

США получают более половины потребляемой ими сырой нефти по морю из других стран. Западная Европа более 95% потребляемой нефти ввозит из стран Ближнего Востока. Япония практически полностью зависит от зарубежных поставщиков нефти. Доля нефтегрузов составляет около 40 % от всего количества морских перевозок и, видимо, будет расти Транспортировка нефти танкерами.

В настоящее время перевозка нефти осуществляется супертанкерами, водоизмещение которых превышает 300 тысяч тонн. Количество танкеров в мире водоизмещением более 200 тыс. т около 7000 штук. Современный супертанкер водоизмещением 500 тыс.т имеет следующие характеристики: Осадка в воде 25 м, Надводная часть 6м, Длина до 400 м, Ширина до 50 м, Расход топлива для двигателей 400 т/сутки, Скорость 16 узлов = 30 км/час, Тормозной путь (винты работают «полный назад») 5 км, Время остановки 25 мин Транспортировка нефти танкерами.

Танкер-продуктовоз, дедвейтом т. с двойным дном, двойными бортами и продольной переборкой при длине 175 м, ширине 14 м и осадке 9,2 м. Винт диаметром 6 м Транспортировка нефти танкерами.