Технико-экономическая оптимизация систем теплогазоснабжения (ТЭО) (стр. 3 из 5)
Определим оптимальную толщину тепловой изоляции 2х трубного теплопровода водяной теплосети при исходных данных:
1. Прокладка трубопровода – бескональная.
2. Тип тепловой изоляции – битумоперлит.
3. Наружный диаметр трубопровода, dн = 0,219м.
4. Глубина заложения трубопровода
, м.5. Шаг между трубами,
,м.6. Теплопроводность изоляции, λиз= 0,12 Вт/мк.
7. Теплопроводность грунта, λгр=1,7 Вт/мк.
8. средне годовая температура грунта ,
= 5ºС.9. Среднегодовая температура теплоносителя,
=90, 
=50ºС.10. Годовое число часов работы тепловой сети , τ= 6000 ч/год.
11. Удельная стоимость тепловой изоляцию, Сиз=1330 руб/м3.
12. Удельная стоимость тепловой энергии, СТ=348·
руб/(Вт ч).13. Доля годовых отчислений на эксплуатацию теплоизоляции φ=0,093 1/год.
14. Коэффициент эффективности кап вложений Е=0,12 1/год.
Все расчеты производятся на ЭВМ и результаты заносятся в таблицу 1.
| З, руб/год | 431 | 372 | 339 | 322 | 314 | 313 | 317 | 325 | 336 | 350 | 367 | 386 | 408 | 431 |
 ,м | 0,04 | 0,06 | 0,08 | 0,10 | 0,12 | 0,14 | 0,16 | 0,18 | 0,20 | 0,22 | 0,24 | 0,26 | 0,28 | 0,30 |
Минимальному значению удельных приведенных затрат Зmin= 321 руб/(год·м) соответствует оптимальная толщина изоляции
= 134 мм. Выявим зону экономической неопределенности управляющего параметра . Для этого примем минимальную погрешность определения расчетных затрат ± 3%. Как видно из графика, наличие погрешности ±ΔЗ обуславливает зону экономической неопределенности управляющего параметра от 
=86 мм до 
=192 мм, в пределах которой все значения являются равноэкономичными. Критерию минимума затрат в тепловую изоляцию соответствует 
=86 мм. Критерию минимума теплопотерь 
=192 мм.2. ТЭО СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ.
Выбор оптимальной трассировки межпоселкового распределительного газопровода.
Выбор оптимального варианта трассы сводится к выявлению такого положения головной магистрали, при котором суммарная металлоемкость ответвлений к потребителям имеет минимальное значение. С математической точки зрения, задачи сводятся к нахождению уравнения прямой линии, расположенной на минимальном расстоянии от нескольких случайных точек.
Суть метода заключается в следующем. На генеральном плане местности наносится координатная сетка, на которой фиксируются координаты отдельных потребителей. Поскольку общая металлоемкость ответвлений прямо пропорциональна их суммарной длине и среднему диаметру, при выборе оптимального варианта трассировки головной магистрали необходимо учитывать не только количество и положение потребителей, но их нагрузки.
Для определения расчетных координат головной магистрали распределительного трубопровода используется следующее выражение:
y=a+b·x·Gm , (2.1.1)
где x, y – расчетные координаты магистрали;
a, b – искомые параметры прямой.
Задача заключается в нахождении наименьшей суммы квадратов отклонений расчетных значений координат по уравнению
, (2.1.2)где n – количество ответвлений к потребителям;
xi, yi – заданные координаты потребителей.
Дифференцируя функцию S по искомым параметрам a и b и приравнивая полученные выражения к нулю, получаем систему следующего вида:
(2.1.3)решая которую, находим aopt, bopt и оптимальную трассировку трубопровода:
В частном случае, когда нагрузки потребителей одинаковы, целевая функция задачи трансформируется в уравнение
(2.1.4)Нахождение искомых значений параметров аopt, вopt сводится к решению системы уравнения:
(2.1.5)Необходимо найти оптимальную трассировку межпоселкового газопровода на четыре потребителя со следующими координатами:
x1=2,5 км; y1=8 км;
x2=4,5 км; y2=2,5км;
x3=6,5 км; y3=7,5 км;
x4=10,5 км; y4=7 км.
Нагрузки потребителей одинаковы.
Подставляя координаты в уравнение (2.1.5), получим
 |
4a+b(2,5+4,5+6,5+10,5)-(8+2,5+7,5+7)=0
a(2,5+4,5+6,5+10,5)-b(2,52+4,52+6,52+10,52)-(2,5·8+4,5·2,5+6,5·7,5+10,5·7)=0
После преобразования имеем
 |
4a+24b-25=0
24a+179b-153,5=0
откуда aopt=5,65; bopt=0,1.
Таким образом, оптимальное положение головной магистрали распределительного трубопровода определяется уравнением:
yopt=5,65+0,1x
График полученной зависимости приведен в графической части курсовой работы.
Минимальное расстояние от потребителя до распределительной сети составляет 0,3 м, максимальное – 3,6 м.
Выбор оптимального количества очередей строительства ГРС.
Если строительство объекта осуществляется в течении года и в последующем выходит на проектную эксплуатацию с постоянным уровнем эксплуатационных расходов, годовые приведенные затраты определяются по формуле
З=Ен·к+И , (2.2.1)
где З – приведенные затраты, руб/год;
Ен – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, 1/год;
к – единовременные вложения в сооружение объекта, руб;
И – текущие издержки по эксплуатации объекта, руб/год.
В том случае, когда капитальные вложения осуществляются в течение нескольких лет, то есть распределены во времени, приведенные затраты определяются с помощью нормативного коэффициента приведения:
, (2.2.2)где З – суммарные приведенные затраты, руб;
tсл – срок службы объекта;
кt – капитальные вложения в t-том году, руб;
Иt – расходы по эксплуатации в t-том году (без отчислений на реновацию), руб;
αt – коэффициент приведения разновременных затрат базисному году, определяемый по формуле
, (2.2.3)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.