uzluga.ru
добавить свой файл


Экономико-аналитический институт МИФИ

  • Экономика Отрасли (Энергетика)

  • Тема 4. Передача энергии на расстояние.

  • 4.1. Варианты передачи энергии.

  • 4.2. Линии электропередачи.

  • 4.3. Минимизация затрат на передачу электроэнергии (задача Кельвина).

  • 4.4.Трубопроводный транспорт нефти и газа.

  • 4.5. Транспортировка нефти танкерами.


4.2. Линии электропередачи.

  • 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 = I2R = W2R/U2 , Вт,

  • где W – передаваемая мощность, Вт;

  • U – напряжение, В.



4.2. 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 35-750 кВ.



4.2. Линии электропередачи.

  • ЛЭП на переменном токе



4.2. Линии электропередачи.

  • ЛЭП на постоянном токе



4.2. Линии электропередачи.

  • Габариты Опор определяют:

  • Электрическое и магнитное поля проводов,

  • Безопасность для людей и транспорта под ЛЭП,

  • Коронный разряд,

  • Стоимость отчуждаемой земли под ЛЭП.



4.2. 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.



4.2. Линии электропередачи.

  • В рассматриваемой задаче капиталовложения пропорциональны массе М проводов

  • К = СмМ = СмlS,

  • Эксплуатационные затраты (издержки) связаны в основном с потерями на Джоулево тепловыделение в проводах:

  • Y = СэI2R = СэI2l/S.

  • Z = СмlS/ + СэI2l/S = AS + B/S



4.2. Линии электропередачи.

  • Приведенные затраты на ЛЭП



4.2. Линии электропередачи.

  • 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.



4.4.Трубопроводный транспорт нефти и газа.

  • 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 = СмМ = СмlD,

  • Эксплуатационные затраты (издержки) связаны в основном с потерями энергии на преодоление гидравлического сопротивления трубопровода при движении по нему жидкости

  • Y = Сэ N = Сэ 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(D2/4)v = Р.G/ж = 128 LG2/жD4

  • Из соображений прочности трубы ее диаметр D, толщина и предел прочности пр связаны

  •  = ( P/2пр) D

  • Приведенные затраты

  • Z=AD2 + B/D4

  • Порог:

  • ZМИН =1,5(2ВА2)1/3 = 24 L (Сэ /ж)1/3(CmPG/σ пр)2/3

  • при DОПТ=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 60о 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. «Голубой поток»

  • 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 м3/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.

  • 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 3 260 м.

  • Рассматривается 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. м3. 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).









Северо-Европейский газопровод.

  • Протяженность морского участка газопровода от Выборга до Грайфсвальда составит 1 200 км, диаметр – 1 219 мм, рабочее давление – 210 атмосфер.

  • Проектная мощность Северо-Европейского газопровода составит 55 млрд. м3.

  • На первом этапе планируется строительство одной нитки пропускной способностью около 27,5 млрд. м3 газа в год.







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



4.4.Трубопроводный транспорт нефти и газа.



4.5. Транспортировка нефти танкерами.

  • 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.



4.5. 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.



4.5. Транспортировка нефти танкерами.

  • Танкер-продуктовоз, дедвейтом 27000 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.



4.5. Транспортировка нефти танкерами.



4.5. Транспортировка нефти танкерами.