Planning cargo flows via a main pipeline network in reliance on ensuring specified oil quality in terms of sulfur content

Abstract

Актуальность. Современные системы транспортировки нефти представляют собой сложные, разветвленные сети магистральных трубопроводов, соединяющих значительное количество поставщиков и потребителей. Нефть поступает в трубопроводную систему с разных месторождений и может значительно отличаться по своим свойствам. Требования потребителей к качественным характеристикам получаемой нефти также различаются. Актуальной является проблема оптимизации грузопотоков в разветвленной системе нефтепроводов при условии соблюдения заданных параметров. Цель. Разработка методики и алгоритма планирования оптимальных грузопотоков по разветвленной трубопроводной системе с учетом обеспечения заданного качества сдаваемой нефти по содержанию серы и глобального минимума энергозатрат. Объекты. Исследуется разветвленная система магистральных нефтепроводов, соединяющая поставщиков нефти, различающейся по качеству, в том числе в части содержания серы, и потребителей, устанавливающих разные требования по серосодержанию принимаемой нефти. Методы. При планировании грузопотоков применяется метод динамического программирования, адаптированный для решения поставленной задачи. Результаты. Предложена методика определения оптимальных грузопотоков в разветвленной нефтепроводной системе с учетом обеспечения заданного качества нефти по содержанию серы и позволяющая решить транспортную задачу с учетом глобального минимума энергозатрат. Время выполнения алгоритма в зависимости от входных параметров составляет О((k – 1)n4), что намного быстрее по сравнению с методом полного перебора – О(nk). Реализация алгоритма рассмотрена на условном примере. Relevance. Modern oil transport systems are sophisticated and multibranch networks of main pipelines connecting a significant number of suppliers and consumers. Oil is delivered to the pipeline system from different fields and can significantly vary in its properties. The consumer requirements for the quality parameters of the oil supplied are also different. There is an urgent problem of optimizing cargo flows in a multibranch oil pipeline system subject to compliance with the specified parameters. Purpose. Developing methods and an algorithm for planning optimal cargo flows via a multibranch pipeline system taking into account the need to ensure the specified quality of the oil supplied in terms of sulfur content and the global minimum of energy consumption. Facilities. We have studied a multibranch system of main oil pipelines connecting suppliers of oil of varying quality, including in terms of sulfur content, and consumers having different requirements for the sulfur content in the oil supplied. Methods. When planning cargo flows, a dynamic programming method is used, which is adapted to solve the problem under consideration. Results. We have suggested methods for defining optimal cargo flows in a multibranch oil pipeline system, taking into account the need to ensure the specified oil quality in terms of sulfur content, which allows to solve the transportation problem subject to the global minimum of energy consumption. The execution time of the resulting algorithm, depending on the input parameters, is О((k – 1)n4), which is much faster as compared to the brute force method – О(nk). The implementation of the algorithm has been considered using a hypothetical case.