基于（火用）经济学的原油管道输量优化.pdf

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1、第 3 3 卷第 1 期 ( 2 0 1 4 O 1 )( 行业论坛) 基于火 用 经济学的原油管道输量优化 成庆林 孙巍 张萌 李贤丽 1东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室2华北石油管理局储气库管理处 摘要 ：以火 用 经济学的有 关理论和方法为基础 ，利用热、火 用 和压火 用 不同的价格 ，将管输原油过 程的火 用 流值折合成费用，计算火 用 耗费用和剩余火 用 费用，火 用 耗费用与投资费用之和与剩余火 用 费用 的比值定义为、火 用 耗指标。以此为基础分别计算并分析火 用 耗指标随输量的变化规律，从而确定最 优输量。以大庆油田某输油管道为研究对象的实验表明：压火 用 耗值随着

2、输量的增大先减小后逐 渐增大；热火 用 耗值随着输量的增大逐渐减小；总火 用 耗费用随着输量的增大先减小，在输量为5 O m h 时减小至最小值，之后又逐渐增大。通过计算可知，火 用 耗指标先减小而后有缓慢增大，在 输量为6 0 m。 h 时为最小值 ，即最优输量为6 0 m。 h 。 关键词：火 用 ；管输原油；输量优化；火 用 耗指标；火 用 经济学 d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 6 6 8 9 6 2 0 1 4 1 0 0 5 以火 用 经济学为基础的火 用 经济分析法，强调能的 真正价值，在复杂工程系统的分析、优化 、诊断、 改进以及设计中，扮演

3、着很重要的角色。这种经济 学分析法将热力学分析与经济因素统一考虑 ，融合 了工程经济学、系统工程、最优化技术以及决策理 论 等 基本 思 想 u ，能 够 同时 考 虑 能 的 “ 质 ”和 “ 量” ，并将系统中的炯流价格化，追求经济效益的 最佳效果，具有明显的技术优势。本文以火 用 经济学 的有关理论和方法为基础 ，利用热火 用 和压火 用 不同的 价格 ，将管输原油过程的火 用 流值折合成费用，计算 火 用 耗费用和剩余火 用 费用。火 用 耗费用与投资费用之 和与剩余火 用 费用的比值定义为火 用 耗指标。以此为基 础分别计算并分析火 用 耗指标随输量的变化规律，从 而确定最优输量，为

4、管道的经济运行提供一定的理 论支持。 1 火 用 经济学基本概念 火 用 经济学的思想早在 1 9 3 2 年基南的论文中就已 经出现 ，真正形成却是在 2 0 世纪 6 0 年代 。美 国加 州大学的特里 巴斯和埃文斯在对海水淡化装置的热 力学分析研究中，引人了火 用 经济的概念 ， 创造了这 个学科的新术语。火 用 经济学是一门融技术与经济为 一体的综合学科 ，属技术经济学范畴， 火 用 经济学的 基本概念包括投资、成本和折旧费。 1 1 投资 为保证工程项 目 投入生产并保证经营活动正常 进行，必须投入一定的资金。这种预先垫付的资金 称为投资。 投资的估算方法可利用类似工程的投资来估算

5、类型相 同、规模不同的工程投资 。拟改建工程项 目 投资额和生产规模分别为 ， 和 ， ，同类已建工程 的投资额和生产规模分别为 和 ， ，则有 。 ，l l l式中n 为规模指数 ，当主要靠增大设备规模扩 大生产规模时，取 n ： 0 6 - 0 7 ，当以增加相同设备 数量扩大生产规模时，取 n = 0 8 1 O ；C F为物价 换算校正系数，为由历年的物价趋势预测数据做出 的合理估计。 1 2 成本 产品成本是指产品生产过程中消耗的生产资料 价值和劳动者劳动所创造的价值。 当总成本与产量具有线性特征关系时 ，可以运 用数理统计方法来估算成本 C =C ， +c D ( 2 ) 式中c

6、为总成本；C 为固定成本；c 为单位 产品变动成本；D为生产量。 1 3 折旧费 固定资产投资由于长期使用产生损耗而逐渐转 移到产品成本中的那部分价值叫做折旧。折旧费是 生产成本的重要组成部分，计算折旧费的主要方法 如下 基金论文：国家自然科学基金项目( 5 1 1 7 4 0 4 2 ，5 1 1 0 6 0 2 0 ) ：中国石油科技创新基金( 2 0 1 2 D 一5 O 0 6 O 6 1 O ) 及黑龙江省普通高等学校青年学 术骨 干计 划支持项 目 ( 1 2 5 2 G 0 0 5 ) 。 油气田地面工程( h t t p ： 、 ，Wy q t d mg c c 。 m) 一9

7、一 第3 3 卷第1 期 ( 2 0 1 4 0 1 )( 行业论坛) 将设备或厂房等在整个使用年限内平均等值折 旧。每年分摊的折旧费 d为 d = ( 3 ) 式中P为设备的原始价值 ；F ， 为设备寿命终 了时的价值；N为设备的使用年限。 孙家宁 等将能级的概念引入火 用 经济学计价体 系，把供人能流按能级拆分，依据能级相近最大化 相供的原则 ，解决能量取 出与供人问的对应 问题 ， 提出了基于能级相近最大化相供 的火 用 流计价策略 。 基于能级概念对管输火 用 能进行计价研究 ，得 出物流 火 用 价估算 的结果 ，泵站提供 的压火 用 价格大概为加热 炉提供热火 用 的7 倍。 2

8、管输原油过程火 用 经济学模型 热油进出管道输送体系时，根据其温度及压力 值 ，可 以求得油流带人火 用 和带 出火 用 如下所示 E = c c( T o r， 。 n ； ) + cp 一 p 4 管输过程压火 用 耗为 E =V ( p 一 p 。 ) ( 5 ) 热火 用 耗为 一南 n Q 为管段理论散热量，可通过下式计算 Q = p w( L一 ) ( 7 ) 剩余压火 用 耗为 E =V ( p 一 P 一 p 。 ) ( 8 ) 剩余热火 用 耗为 E = G c l ln 】 一 式中G为管输过程质量输量( k g s ) ；P 为管段 起点压力( P a ) ； P 。 为

9、环境压力( P a ) ； C为输送 油品 的比热容( J (k g K ) ) 9 为管段起点油品温度(K ) ； 为环境温度(K ) ； 为输送温度(K ) ；I， 为体积流 量( h ) ；P为油品密度( k g m。 ) 。 根据上述火 甩 流损失值及压火 用 、 热炯价格，可计 算出火 用 耗费用 S 及剩余火 用 费用 |s 。折合出的压火 用 耗费用和热火 用 耗费用之和定义为姗耗费用，剩余压 火 用 费用和剩余热火 用 费用之和为剩余火 用 费用，即 s， 南-n + J yV (p q- P O) qq 5 =t， ( 一 n 一 Q ( 一 Vo n L 1)J + J V

10、 ( p 一 P 。 一 P o ) ( 1 1 ) 以上两式，I， 为热火 用 价格 ，取值为6 X 1 0 元， J ； ， 为压火 用 价格， 取值为4 2 X 1 0 元 J 。 保证管道经济节能运行的最优原则是火 用 耗费用 与前期投资费用较少 ，且剩余火 用 费用较多。因此 ， 可定义火 用 耗指标为火 用 耗费用与前期投资费用之和与 剩余火 用 费用的比值，即 单 ( 1 2 ) 式中 为火 用 耗指标 ；Js 为火 用 耗费用( 元) ；S 为前期投资费用(元) ；S 为剩余火 用 费用( 元) 。 3 应用实例分析 本文以大庆油田某输油管道为研究对象，计算 并分析其管道运行火

11、 用 耗，从而确定最佳运行参数。 管道运行基本参数及油品物性参数见表 。 表 1 管道运行基本参数及油品物性参数 参数名称 数值 参数名称 数值 管道长度 m 保温层厚度 ra m 保温层 导热系数 W ( mD C ) 黏度， P a S( 3 0。 C) 管道导热系数 W ( m 。 c ) 2 0 7 2 9起点温度 K 3 3 3 1 5 4 O油品密度 k g m - 8 2 5 0 0 3 5 环境温度 K 2 6 8 7 5 O 2 8 黏度 P a S( 5 0。 C) 0 0 3 3 4 5 2 4 管道 直径 ra m 1 4 7 建 立 P I P E P H A S E

12、模 型 ，改 变 输 量 为 3 0 、 3 5、4 0 、4 5 、5 0 、5 5 、6 0 、6 5 和7 0 m 。 h ，保持其 他参数不变 ，保证终点压力为3 0 0 k P a ，其分别对 应 的 起 点 压 力 为 7 9 5 3 、 7 6 6 1 、7 6 8 6 、7 9 6 7 、 8 4 6 7 、9 2 2 5 、1 0 2 2 0 、l 1 5 2 3和 1 3 1 0 2 k P a ，终 点 温 度 为 3 0 6 1 、 3 0 9 3 、 3 1 1 7 、3 1 3 7 、3 1 5 4 、 3 1 6 8 、3 1 8 1 、3 1 9 1 和 3 1

13、 9 9 K。 根据上述火 用 经济学数学模型，可绘制出火 用 耗指 标随输量的变化规律曲线，如图1 所示。 蜷 挈 詈 瑶 蓑 图1 火 用 耗指标随输量变化曲线 根据图1 可知，管输原油过程中，压火 用 耗值随 一1 0一 浊气田地面工程( ht t p ： www y q t d mg c c a m) 第 3 3 卷第 1 期 ( 2 0 1 4 0 1 )( 行业论坛) 机载L I D A R在测量中的高程精度验证及误差来源 韩江 王晓玲 宁长春 许爱华 1 大庆 油田 设 计院 2塔 里木 油田 分公司 摘要 ：机载 L 】 D AR数据 可以生成 高精度的 DE M( 数字高程模

14、型) 、等 高线图，还 可以结合同 步获取的影像生产D L G，具有传统摄影测量和地面常规测量技术无法取代的优越性。通过广东 测区和新疆测区激光点云高程精度检核发现，在相同的航摄参数和数据处理方法下，点云高程 精度主要 受测 区条件的影响 ，在平地上点云高程精度基本上与仪 器的标称精度接 近 ，在 山区高 程精度较低 ，但都满足测绘规范对高程精度的要 求。为提 高基 于k l D AK点云产生的 DE M精度 ， 就需要在特定区域适当增加点云密度，并且提高点云分类精度。 关键词：机载L I D A R；G P S 测量；R T K；高程精度；误差 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i

15、 s s n 1 0 0 6 6 8 9 6 2 0 1 4 1 0 0 6 机载 L I D A R ( L i g h t D e t e c t i o n a n d R a n g i n g )系 统是一种主动式对地观测系统 ，是2 0 世纪9 0 年代 初投入商业应用的一门新兴技术。它集成激光测距 技术 、计算机技术 、惯性测量单元 ( I M U ) D G P S 差分定位技术和数码相机于一体 ，在三维空间信息 的实时获取方面实现了重大突破，为获取高分辨率 地球空间信息提供了一种全新的技术手段 。它与 其他遥感技术相比具有 自 动化程度高、 受天气影响 小 、数据生产周期短和

16、精度高等特点。机载L I D A R数据可以生成高精度的D E M ( 数字高程模 型) 、等高线图，还可以结合同步获取的影像生产 D L G ，具有传统摄影测量和地面常规测量技术无法 取代的优越性 。 由于机载L I D A R数据具有高程精度更高的特 点，本文结合实际生产项 目，对应用机载L I D A R 技术生产的D E M高程精度进行论述。 1 机载L I D A R 系统高程精度验证 1 1 机载 L l D A R 系统设备 本文涉及的项 目使用的机载L I D A R是徕卡的 A L S 6 0 系统。系统标称精度见表1 。 表 1 A L S 6 0 系统标称精度 飞行高度

17、A L S 6 0 M P i A4 o 。扫描角 ( 5 c mG P S 误差) 相对航高m 平面精度， c r n 高程精R c m 1 2 实际生产项目的航摄主要参数 本文结合广东某测区和新疆某测区的数据情 着输量的增大先减小后逐渐增大；热炯耗值随着输 量的增大逐渐减小；总火 用 耗费用随着输量的增大先 减小 ，在输量为5 0 m 3 h 时减小至最小值 ，之后又 逐渐增大。通过计算可知，火 用 耗指标先减小而后有 缓慢增大，在输量为6 0 m 时为最小值，即最优 输量为6 0 m 。 4 结语 管输原油过程的火 用 耗，主要包括发生于温度场 的热火 用 耗和发生于压力场的压火 用 耗

18、 ，根据热火 用 和 压火 用 不用的火 用 价格，可计算出火 用 耗费用和剩余火 用 费用。管输过程中，应使得火 甩 耗费用与前期投资费 用之和尽可能小，剩余炯费用尽可能多，才最有利 于管输过程的经济运行。以大庆某输油管道为研究 对象，通过计算 ， 绘制出火 用 耗指标随管道输量的变 化规律曲线，从而确定最优输量为6 O m 3 h 。 参考文献 【 1 傅秦生能量系统的热力学分析方法【 M 西安：西安交通大学 出版社，2 0 0 5 【 2 】 孙家宁，陈清林，尹清华，等基于能级概念的火 用 经济学计价 策略【 J 】 热能动力工程，2 0 0 3 ，1 8( 6 ) ：5 5 2 - 5 5 5 3 】 成庆林多势场 H 传递过程的理论研究及其工程应用 D 】 东北 石油大学 ，2 o o 4 4 沈维道，童钧耕工程热力学【 M 北京：高等教育出版社 ， 2 0 0 7 【 5 】 张萌管输原油过程热力学火 用 流评价与分析 D 】 大庆 ：东北石 油大学 ，2 0 1 3 ( 栏 目主持杨军) = I I B I Qi r W( h t e p ： ww w y q t d mg c c 。 m) 一1 1