Планування оптимальних режимів роботи підземних сховищ газу у складі газотранспортної системи

The object of this study is underground gas storage facilities (UGSF) as part of the gas transmission system (GTS), in the process of joint operation of which a significant synergistic effect is achieved. The problem under consideration is to ensure the joint effective operation of the integrated UGSF and GTS complex as a single thermal-hydraulic one. A method of daily calculation of the maximum productivity of underground gas storage facilities has been devised. The optimization potential of UGSF operating modes has been studied. It is shown to range within 11‒20 %. The problems of planning the operation of UGSF have been stated and solved both under gas pumping modes and gas withdrawal modes. An algorithm for planning gas withdrawal modes at intervals of peak-free UGSF operation been developed. The achieved computational complexity of problem-solving algorithms is in the range of 2‒10 seconds. The problem of combining simultaneous operation of UGSF under an optimal mode for fuel gas and ensuring the necessary peak operation of UGSF at projected time intervals has also been considered. The joint UGSF performance was calculated at the projected time intervals according to the established criteria. At the same time, thermal-hydraulic coordination of UGSF operating modes with the operation of the GTS main gas pipeline system with which they are integrated was ensured. The problem was solved as a result of the implementation of a universal approach to the construction of functional models of complex systems – a single information support, the representation of the structure of the system in terms of graphs, the statement of proper mathematical problems, the development of methods for guaranteed convergence of systems with different mathematical representations of equations, the development of computational algorithms for combinatorial optimization of minimum complexity processes with discrete and irregular influences on  their behaviorОб’єктом дослідження є підземні сховища газу (ПСГ) у складі газотранспортної системи (ГТС), в процесі сумісної експлуатації яких проявляється значний синергетичний ефект. Досліджувана проблема – забезпечити сумісну ефективну експлуатацію інтегрованого комплексу ПСГ та ГТС як єдиного термо-гідравлічного. Розроблений метод щодобового розрахунку максимальної продуктивності підземних сховищ газу. Проведені дослідження потенціалу оптимізації режимів роботи ПСГ. Показано, що він коливається в межах 11–20 %. Сформульовані та розв’язані задачі планування роботи ПСГ як у режимах закачування газу, так і у режимах відбирання газу. Розроблений алгоритм планування режимів відбирання газу на інтервалах часу безпікової експлуатації ПСГ. Досягнута обчислювальна складність алгоритмів розв’язування задач знаходиться в межах 2–10 секунд. Розглянута також задача поєднання одночасної експлуатацію ПСГ у оптимальному режимі за паливним газом та забезпеченням необхідної піковості роботи ПСГ на прогнозованих інтервалах часу. Розраховано сумісну продуктивність роботи ПСГ на прогнозованих інтервалах часу за встановленими критеріями. Водночас забезпечене термо-гідравлічне узгодження режимів роботи ПСГ із роботою системи магістральних газопроводів ГТС, із якими вони інтегровані. Розв’язування проблеми досягнуто у результаті реалізації універсального підходу щодо побудови функціональних моделей складних систем – єдине інформаційне забезпечення, представлення структури системи у термінах графів, формулювання коректних математичних задач, розроблення методів гарантованої збіжності систем із різним математичним представленням рівнянь, розроблення обчислювальних алгоритмів комбінаторної оптимізації процесів мінімальної складності із дискретними та нерегулярними впливами на їх поведінк

Modeling of Gas Flows in Underground Gas Storage Facilities

The object of this study is the underground gas storage facilities of Ukraine, with the aim of developing a systematic mathematical model to describe the flow of gas in complex underground gas storage systems. This model will enable to development of effective methods and algorithms for calculating the modes of operation of such systems. The proposed systematic mathematical model connects the model of the structure of underground gas storage in terms of graph theory with variable topology and various mathematical models of gas flows in facilities with concentrated and distributed parameters. We set the models of gas flows in UGS facilities in the form of analytical relations, differential equations and algorithmically described systems. In order to automate the process of model construction (for given boundary conditions), we developed a system of formation, analysis and synthesis of graphs for underground gas storage facilities, as well as a set of information and mathematical models of facilities

Modeling of Gas Flows in Underground Gas Storage Facilities

The object of this study is the underground gas storage facilities of Ukraine, with the aim of developing a systematic mathematical model to describe the flow of gas in complex underground gas storage systems. This model will enable to development of effective methods and algorithms for calculating the modes of operation of such systems. The proposed systematic mathematical model connects the model of the structure of underground gas storage in terms of graph theory with variable topology and various mathematical models of gas flows in facilities with concentrated and distributed parameters. We set the models of gas flows in UGS facilities in the form of analytical relations, differential equations and algorithmically described systems. In order to automate the process of model construction (for given boundary conditions), we developed a system of formation, analysis and synthesis of graphs for underground gas storage facilities, as well as a set of information and mathematical models of facilities