Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе: материалы Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов, посвященной 50-летию создания Тюменского индустриального институ

Проведенный АВС-анализ показал, что доминирующими являются первые 6 мотивов, составляющие ~ 85% общего баланса.

Если рассматривать команду разработчиков как «продукцию» вуза, то возникает логичный вопрос, насколько такой результат соотносится с миссией (а конкретно с основными функциями) вуза.

В соответствии с модной ныне сбалансированной системой показателей, сконструируем целевую функцию университета, позиционирующего себя как научно-исследовательский вуз. В качестве ключевых показателей его эффективности (КПЭ) выберем: социальную; технологическую, экономическую и политическую эффективности (СТЭП – аббревиатура, известная в классическом менеджменте). Поскольку в качестве целевой функции будет использована взвешенная сумма КПЭ, то задача фактически сводится к поиску «весов» КПЭ. Такой работой, ориентированной на использование сильных шкал, до сих пор никто в вузе не занимался, поэтому полученный ниже результат можно, разумеется, оспаривать.

Для решения подобных задач, чаще всего привлекают метод анализа иерархий (МАИ), предложенный Т.Саати. [2]. Разработан инструментарий для его реализации [3], которым мы и воспользуемся.

Как правило, исходные данные для такого анализа формируют эксперты, а итоговая обработка выполняется программными средствами, например, пакетом MPRIORITY 1.0 [3], реализующим МАИ. Не претендуя на корректность анализа, авторы, тем не менее, взяли на себя смелость изложить свою точку зрения на приоритеты СТЭП. Результаты расчета приведены на рисунке 1.

К рисунку 1 необходимо дать небольшой комментарий. В качестве предмета анализа принята эффективность работы вуза в сфере студенческого инновационного проектирования. В соответствии с методом анализа иерархий, выполнено попарное сравнение входящих компонент (назовем их А и В), при этом , если А равноценно В, то для А и В приняты оценки 1. Если же А несколько предпочтительней В, то принято 3 для А, и 1/3 для В, если же А имеет перед В значительное предпочтение, то это соответствует оценкам 5 и 1/5.

221

Рис. 1. Результаты расчета весовых коэффициентов (приоритетов)

Аргументы авторов в пользу приведенных в таблице значений следующие. Основная задача вуза – подготовка профессиональных инженеров, и в этом суть его технологической эффективности (т.е. она приоритетней остальных). Во-вторых, вуз развивает студенческую науку как во имя усиления своего имиджа, так и во имя авторитета своих выпускников (этим характеризуется политический эффект, определяющий успех вуза на рынке образовательных услуг. Это второй приоритет). В-третьих, вуз заинтересован выпускать специалистов, способных взаимодействовать в социальной среде (это третий приоритет). И, наконец, в-четвертых, вуз прекрасно понимает, что ставить во главу угла на ранней стадии студенческой науки экономическую выгоду контрпродуктивно (она впоследствии окупится сторицей за счет высокого качества «продукции» вуза).

Для того, чтобы оценить степень согласованности интересов сторон, сегментируем студенческие мотивы (см. табл. 1) по видам эффективности, т.е. по СТЭП. К социальной эффективности отнесены ранги 7 и 10 (поскольку относятся к социальным потребностям в пирамиде Маслоу); к технологической – ранги 1,2,4 и 8 (поскольку направлены на рост профес- сионально-технологической компетенции специалиста); к экономической

– ранги 5 и 7 (поскольку преследуют экономические интересы); к политической – ранги 3 и 6 (поскольку ориентированы на захват лидирующих позиций на рынке труда). В результате выполненной стратификации сформирована таблица 2.

222

i 1

где pi - доля i-эффективности в общем балансе.

Так, энтропия студенческой мотивации (вычисленная на основании правого столбца табл.2) составила H1 1,0007133 ната, а энтропия интересов вуза (найденная по значениям приоритетов СТЭП рис.1) - H2 1,173798 ната. Как видим, степень согласованности интересов разработчиков проекта «Formula Student» и вуза весьма высока. Если принять за эталон энтропию H 2 , то относительная погрешность составит

( H 2 H1 ) 100% 14,75% , H 2

Таким образом, отрадно констатировать, что наиболее креативные разработчики студенческих инновационных проектов и вуз сотрудничают практически в условиях согласованного оптимума.

Литература

1.Колесов В.И., Мальшаков А.В., Киселева Е.Г. Анализ мотивации студентов к инновационным исследованиям. В данном сборнике.

2.Саати Т. Л. Принятие решений. Метод анализа иерархий. — М.: Ра-

дио и связь, 1989. — 316 с.

3.Абакаров А.Ш., Сушков Ю.А. Программная система поддержки принятия рациональных решений ―MPRIORITY 1.0‖ // Электронный научный журнал "Исследовано в России", 2005. 2130-2146.

4.Дж ван Гиг. Прикладная общая теория систем: Пер. с англ. М.: Мир,

1981. - 733 с, .

223

РАСПРЕДЕЛЁННАЯ ЭНЕРГЕТИКА И МИКРОКОГЕНЕРАЦИЯ КАК ПЕРСПЕКТИВА РАЗВИТИЯ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

Леонов Е.Н.

г. Тобольск, ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет», филиал ТюмГНГУ в г. Тобольске.

e-mail: leonov@tobii.ru

Системы обеспечения энергией многих стран в настоящее время подвергаются процессу преобразования. Либерализация рынка вызвала главным образом слияниями и приобретениями в электроэнергетическом секторе, а также поиском новых сфер бизнеса компаниями. Международные экологические соглашения (Киотский протокол и др.) оказывают влияние на развитие топливно-энергетического комплекса. В связи с этим появляются новые технологии – такие как возобновляемая энергетика, комбинированное производство тепла и электричества, «чистый уголь». Недавние международные события, связанные с аварией на АЭС «Фукусима- 1» ещѐ раз поставили в повестку дня безопасность атомной энергетики. Изменение климата и ограниченные ресурсы подземных ископаемых требуют сокращения использования невозобновляемых источников энергии и выброса парникового газа. Всѐ это приводит к постановке вопроса замены традиционной тепловой и атомной энергетики на новые, перспективные источники энергии в относительно недалѐком будущем.

Потребность в замене – чрезвычайно важная движущая сила для текущих преобразований, вызывающая конкуренцию между традиционными и новыми технологиями в поставке энергии будущего. Изменения в системах электроснабжения приводят не только техническим или социальным преобразованиям, а к множеству изменений в сферах технологии, политики, общества и экономики.

Для достижения устойчивого развития в энергетическом секторе должны быть предприняты ряд преобразований на качественном уровне. Связанное с этим структурное преобразование систем энергообеспечения потребует новшества во многих различных сферах, включая развитие новых технологий, новых форм корпоративной организации, новых режимов потребления, новых механизмов для управления, новых концепций относительно того, как проблемы должны быть поняты, и новые средства определения системных эксплуатационных качеств электричества.

Один из возможных путей развития – децентрализация (распределение) электрических систем. Распределѐнное производство электроэнергии в маленьких, децентрализованных единицах, как ожидают, поможет в сокращении выбросов и снижению потерь в сетях, а также обеспечит возможности развития для возобновляемой энергетики. Таким образом, такое производства может явиться составной частью более жизнеспособных

224

энергосистем будущего. Широкое внедрение распределенной генерации подразумевает тщательные структурные изменения, что в российской энергетике может явиться новым скачком в развитии.

В последнее время децентрализация и развитие технологий для автономного или индивидуального энергоснабжения стало вновь актуально. Например, в меморандуме 2002 года Римский Клуб постановил, чтобы, когда это возможно, применялось децентрализованное энергоснабжение.

К рассмотрению предлагается один из вариантов распределенной генерации, который может быть применѐн в рамках развития жизнеспособных энергетических систем будущего, фактически микроаспект в рамках больших преобразований, которые уже идут и будут продолжаться за ближайшие годы. Это – комбинированное производство электрической и тепловой энергии в малых объѐмах, которые непосредственно включены в здания и предприятия, где они должны использоваться. Такая конфигурация носит название микрокогенерация.

По сравнению с доминирующим в настоящее время централизованного производства и потребления электроэнергии, с обеспечением сотен и даже тысяч объектов (зданий, сооружений, производств и т.п.) сразу, с редким использованием локальных систем тепло и электроснабжения, микрокогенерация дала бы принципиально отличную систему энергообеспечения системах электричества. Это не только позволит объединить ряд технологических компонентов, сократив их общее число, но также повлечет за собой потенциал для уменьшения экологические воздействия производства электроэнергии.

Сравнительная характеристика эффективности выработки электрической и тепловой энергии на традиционных тепловых электростанциях и установках, использующих принцип когенерации, приведѐн на рисунках 1 и 2, соответственно. [2]

Рис. 1. Эффективность выработки энергии на тепловых электростанциях

225

Рис. 2. Эффективность выработки энергии при микрокогенерации

Принцип когенерации был известен давно. Уже в первом десятилетии 20-ого века множество единиц когенерации поставляли тепло и электричество в здания и компании. Когенерация, или объединенная выработка тепла и электроэнергии, является «процессом производства и электрической и тепловой энергия пригодной к использованию с высокой производительностью около пункта использования» [3]. Таким образом это определение включает три элемента: 1) одновременное производство электричества и высокой температуры; 2) критерий высокой общей эффективности; и 3) критерий относительно близости энергетической части к потребителю.

Сегодня существуют несколько технологий, которые работающих на принципе когенерации, таковы как тепловые насосы, парогазовые турбины, топливные элементы и др. Но в принципе теряемая в дымовую трубу энергия из любой тепловой электростанции, может быть использована как объект для когенерации.

Продвижение в технологии, так же как общая тенденция к меньшим размерам единицы электростанций, привели к увеличенному интересу к маленьким единицам производства тепловой и электрической энергии с надеждой, в конечном счете, на развитие установок, которые могут обеспечить электричество и высокую температуру для отдельных зданий. Это – то, что называется микрокогенерацией, которая определяется как «одновременное получение высокой температуры, или хладоагентов, энергии и пара в отдельном здании, основанном на небольших энергетических преобразовательных установках ниже 15 кВт». [1]

Принимая во внимание, что произведенная высокая температура используется для отепления и нагрева воды в здании, произведенное электричество используется в пределах здания или выдаѐтся в общественную сеть. Технологическое ядро микрокогенерации – энергетическая преобразовательная установка, которая позволяет одновременное производство электричества и высокой температуры в очень маленьких единицах. В дополнение к этой основной технологии в микросистему когенерации вовлечены дополнительные компоненты, например для развитого доступа к се-

226

ти, включая возможное измерение и управляющие устройства.

Проблема развития когенерации требует многогранного изучения, которое сочетает различные факторы. Эта требует объединения разработок и исследований не только технологического, но и экономического, социального характера.

Текущая ситуация с использованием микрокогенерации во многих странах, в том числе и в России не очень хорошая в силу отставания по ряду технологических и экономических показателей от лидеров рынка производства электроэнергии. Но микрокогенерация хороша тем, что даѐт возможность для изучения новшеств в энергетике при потенциально неблагоприятных условиях, не требуя при этом значительных капиталовложений. Однако когда рыночные и экономические факторы становятся благоприятными, у микрокогенерации появляется потенциал для того, чтобы охватить значительную долю рынка. При этом готовится база для продвижения последующих или системных инноваций, таких как «виртуальная электростанция» или новые домашние системы управления энергетикой, объединенные с изменением осведомленности потребителей.

Литература

1.Pehnt M., Cames M. Micro Cogeneration: Towards Decentralized Energy Systems. Springer, 2006. 356 p.

2.http://yanmar-co.ru/products/cp/about.html

3.http://www.localpower.org/deb_what.html

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

Музипов Х.Н., Щураков Я.Ю. hnmuzipov@tsogu.ru, citizen.94@mail.ru

г.Тюмень ФГБОУ ВПО«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Высокая пожароопасность нефти и газа обуславливает высокие вероятности возникновения пожаров при реализации тех или иных аварийных ситуаций, а также значительные скорости распространения пожара по территории нефтегазодобывающего предприятия. Концентрация на относительно небольшой площади огромных количеств пожаровзрывоопасных веществ обуславливает возможность реализации крупных пожаров и взрывов с катастрофическими последствиями, приводящими к значительным экономическим потерям, загрязнению окружающей среды и, что наиболее существенно, к многочисленным человеческим жертвам.

Существуют несколько основных и достаточно эффективных спо-

227

собов борьбы с пожарами. К ним относятся: порошковое, газовое и водяное пожаротушение.

Стоит сказать, что, не смотря на эффективность эти способы, имеют ряд недостатков. Недостатками порошкового пожаротушения являются высокая вероятность повторного воспламенения уже потушенного очага от нагретого объекта, значительное снижение видимости очага и путей выхода из-за порошкового облака, необходимость применения средств индивидуальной защиты в закрытых помещениях.

К недостаткам газового пожаротушения можно отнести снижение эффективности огнетушителя при отрицательных температурах, а так же применение углекислотных огнетушителей в замкнутом пространстве приводит к резкому увеличению концентрации CO2 , что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья;

У водяного пожаротушения недостатками являются невозможность использования для тушения горючих жидкостей, электрооборудования и узкий рабочий диапазон температур.

Общим недостатком этих способов является то, что они не могут применяться в труднодоступных очагах возгорания.

В настоящее время разработаны инновационные способы борьбы с возгораниями и пожарами: при помощи акустического облучения, переменного магнитного поля и электричества. Эти способы работают без применения каких-либо химических реагентов.

Способ электрического подавления пламени основан на физическом эффекте отклонения составляющих пламени одному из разноименных высоковольтных потенциалов внешнего электрического поля. Таким образом электрическое знакопостоянное поле при нужных параметрах энергично и эффективно ―выдергивает‖ из пламени электрически заряженные частицыпреимущественно –электроны, и тем самым подавляет очаги цепных реакций горения в пламени , что и приводит к его потуханию [1].

Технология тушения пламени при помощи электричества изображена на рис.1. В установке используются источник внешнего электрического поля, например, регулируемый высоковольтный выпрямитель (поз. 2), подвижные жаропрочные электроды (поз.3), размещенные вне факела пламени (поз.1) горящего вещества (объекта). Для тушения пламени (поз.1), подключаем электропитание на вход высоковольтного преобразователявыпрямителя (поз.2) и создаем постоянное по знаку внешнее электрическое поле в зоне горения пламени (поз.1) между электродами (поз.3). Электрическое поле, начинает влиять на заряженные частицы внутри пламени (то есть, ионы и электроны) и заставляет их перемещаться. Причем они начинают двигаться не вдоль потоков газа, внутри огня, а поперек. Это, в свою очередь, приводит к тому, что заряженные частицы вызывают нарушение стабильности газовых потоков и как бы отделяют пламя от его источника. В итоге, лишившись питания, огонь гаснет.

228

Рис. 1. Технология тушения пламени при помощи электричества

Управление огнем при помощи электрического тока не является открытием наших дней. Открытие эффекта электрического тушения пламени было сделано академиком Дудышевым В.Д. в 1988 году [2]. Данное открытие позволяет создать новый простой переносной электроогнетушитель нового типа, содержащего электронный блок высокого напряжения и портативный пламегаситель в виде металлической сетки на жестком каркасе. Этот каркас прикреплен к полой диэлектрической штанге с электрическим кабелем внутри. Такой огнетушитель позволяет быстро и эффективно тушить локальные очаги возгорания.

Электроогневая технология в перспективе может быть применена в новых типах мобильных противопожарных установок, в том числе и воздухоплавающих средств, для тушения обширных площадей возгорания, например буровых установок, лесных пожаров, больших специальных сооружений.

Литература

1.Дудышев В.Д. "Новая электрическая технология бесконтактного тушения пламени и предотвращения его возгорания‖ журнал ‖Новые технологии‖ № 9, 2002.

2.Дудышев В.Д. ―Новая технология бесконтактного тушения и предотвращения пожаров‖ журнал ‖Экология и промышленность России‖ декабрь 2003.

3.Дудышев В.Д. Видеофильм про бесконтактное тушение. Электронный ресурс [Режим доступа]. http://www.youtube.com/watch?v=- e8zZmlClLg#t=473

229

ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ РАЗРЫВОМ ПЛАСТА

Нимчук С.Ю г.Тюмень, ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет»

e-mail: St.nim@list.ru

Методы определения параметров пласта, которые в настоящее время принимаются во внимание при проектировании разработки месторождения, в основном базируются на данных исследования керна и геофизических исследований. Гидродинамические исследования являются по существу второстепенными, потому что параметры пласта, полученные с помощью ГДИ, часто не совпадают с данными, полученными при исследованиях керна и геофизических исследованиях. Данные ГДИ не принимаются серьезно в расчет из-за их редкого применения, и охвата такими исследованиями небольшого числа скважин, существования различных подходов к интерпретации этих данных, и различных мнений к обработке результатов. Особенно сложно выполнить анализ результатов ГДИ при исследовании сложных конструкций скважин.

Основной задачей данной работы является получение ответа на вопрос – как интерпретировать результаты ГДИ, КВД, для горизонтальных скважин с гидравлическим разрывом пласта, оценка поведения давления с помощью ГДИ и его анализ.

Анализ возможностей методов ГДИ при изучении таких скважин были рассмотрены на примере таких скважин на месторождении в Северной Дакоте, США. Рассмотрим информацию по продуктивности с нескольких скважин месторождения Bakken в Северной Дакоте, а именно: результаты гидравлического разрыва пласта, анализ кривой восстановления давления, и сопоставления данных давления с помощью численного моделирования.

Месторождение Bakken в Северной Дакоте состоит из трех частей (складок) - верхняя и нижняя, богатые черным органическим сланцем, разделенные песчано-доломитовым алевролитом. Вышележащий продуктивный горизонт Lodgepole, состоит из плотного известняка и известковых сланцев с незначительным количеством кремня и ангидрита (сульфата кальция), в то время как нижележащий Three Fork горизонт состоит из сланца, доломитита, алевролита, песчаника, и незначительных вставок ангидрита. Верхний и Нижний Bakken, сланцевые горизонты, являются богатыми нефтяными источниками.

Средняя пористость на месторождении Bakken в Северной Дакоте составляет около от 5% до 6% с ультранизкой проницаемостью по сравнению с типичными нефтяными залежами. Однако существование взаимо-

230