Анализ эффективности использования теплопоглощающей способности сжиженного природного газа для обеспечения энергоснабжения удаленных объектов

  • Екатерина [Ekaterina] Владимировна [V.] Логвиненко [Logvinenko]
  • Артем [Artem] Владиславович [V.] Лисин [Lisin]
Ключевые слова: сжиженный природный газ, природный газ, теплопоглощающая способность, энергоэффективность, теплоснабжение, газоснабжение, электроснабжение

Аннотация

Настоящая работа посвящена комплексному анализу способов повышения эффективности использования теплопоглощающей способности сжиженного природного газа при регазификации. 

Цель исследования — разработка перспективных технологий регазификации, минимизирующих зависимость от внешних источников энергии и обеспечивающих автономное энергоснабжение удаленных населенных пунктов, промышленных предприятий или объектов инфраструктуры.

В ходе выполнения исследования рассмотрены основные методы и технологии, возможные к применению на удаленных объектах и обеспечивающие их тепло-, газо- и электроэнергией, необходимой для функционирования.

Методология проведения работы характеризуется моделированием объектов исследования в программном продукте Aspen Hysys, анализом полученных моделей и сравнением их показателей с целью выявления отличительных и общих признаков. Выполнены повторный анализ для поиска возможностей оптимизации моделей, моделирование оптимизированных установок по результатам проведённого анализа, сравнение показателей полученных моделей, выявление их отличительных и общих признаков и использование индуктивного подхода для формирования итогового суждения о применимости рассмотренных технических решений. Особое внимание уделено проведению анализа многоконтурных циклов Ренкина, которые были рассмотрены в качестве регазификаторов сжиженного природного газа, использующих теплоту окружающей среды и продуктов сгорания котельной для снижения зависимости эффективности регазификации от климатических условий.

Получены данные об эффективности различных конфигураций систем регазификации. Анализ полученных данных позволил определить оптимальные параметры систем регазификации, адаптированные к специфическим климатическим условиям удаленных объектов. 

Полученные результаты могут быть использованы для разработки новых, более эффективных и экологичных технологий регазификации сжиженного природного газа, способствующих развитию автономной энергетики в отдаленных регионах со сложными климатическими условиями.

Детальное изучение проблемы выявило преимущества и недостатки каждого из рассматриваемых методов. Применение данных технологических решений предполагает учет множества факторов, включая экологические, экономические и социальные аспекты.

Сведения об авторах

Екатерина [Ekaterina] Владимировна [V.] Логвиненко [Logvinenko]

кандидат технических наук, доцент образовательного центра «Энергоэффективные инженерные системы» Национального исследовательского университета ИТМО, Санкт-Петербург, e-mail: evlogvinenko@itmo.ru

Артем [Artem] Владиславович [V.] Лисин [Lisin]

аспирант Национального исследовательского университета ИТМО, Санкт-Петербург, e-mail: Art.lisin.27@yandex.ru

Литература

1. Акулов Л.А., Куцак М.Ю. Циклы сжижения, используемые для производства сжиженного природного газа // Известия Санкт-Петербургского гос. ун-та низкотемпературных и пищевых технологий. 2009. № 1. С. 97—100.
2. Брагинский О.Б. Нефтегазовый комплекс мира. М.: Нефть и газ, 2006.
3. Нутчина М.А. Перспективы хранения сжиженного природного газа в условиях Севера // Молодой ученый. 2016. № 29(133). С. 123—127.
4. Бармин И.В., Кунис И.Д. Сжиженный природный газ вчера, сегодня, завтра. М.: Московский гос. технический ун-т им. Н.Э. Баумана, 2009.
5. Королев Н.С., Бармин И.В., Чугунков В.В. Исследование режимов эксплуатации хранилищ сжиженного природного газа в составе оборудования наземных комплексов // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2014. № 3. С. 133—144.
6. Баранов А.Ю., Соколова Е.В., Иванов Л.В., Иконникова А.Ю. Перспективы развития технологий СПГ в Российской Федерации // Вестник Международной академии холода. 2023. № 1. С. 23—34.
7. Фальман А.Г. Перспективы регазификации СПГ // Вестник Международной академии холода. 2015. № 2. С. 46—49.
8. Сафаров А.Э. Регазификация СПГ // Транспорт на альтернативном топливе. 2019. № 5(71). С. 52—57.
9. Тихомирова О.Б., Тихомиров А.Н. Оптимизация энергетических затрат при сжижении природного газа // Транспортные системы. 2021. № 1(19). С. 25—32.
10. Баранов А.Ю., Майкова Т.С. Производство вторичного криоагентана терминалах регазификации // XI Конгресс молодых учёных: Сб. научных трудов конгресса. СПб.: Национальный исследовательский ун-т ИТМО, 2022. Т. 2. С. 441—444.
11. Алида И.Б. Способы регазификации сжиженного природного газа // Символ науки: международный научный журнал. 2016. № 10-2(22). С. 10—15.
12. Фальман А.Г., Агейский Д.Э. Перспективы регазификации СПГ // Вестник Международной академии холода. 2015. № 2. С. 46—49.
13. Шевченко А.В., Баранов А.Ю. Анализ энергоэффективности процесса ожижения компонентов воздуха с использованием теплоты регазификации сжиженного природного газа // Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке: Сб. научных трудов X Междунар. науч.-техн. конф. СПб.: Национальный исследовательский ун-т ИТМО, 2021. С. 157—158.
14. Рау А.А. Оптимизация локального распределения и регазификации СПГ // Энергоэффективные инженерные системы, технологии СПГ, водородная энергетика: Сб. тезисов XII Конгресса молодых ученых. СПб.: Национальный исследовательский ун-т ИТМО, 2023. С. 4—5.
15. Иванов Л.В. Подбор энергоэффективной модели регазификационной установки // Актуальные вопросы энергетики: Материалы VII Всерос. науч. конф. с междунар. участием, посвященной профессиональному празднику «День энергетика». Благовещенск: Дальневосточный гос. аграрный ун-т, 2020. С. 85—88.
16. Баранов А.Ю., Василенок А.В. Использование сжиженного природного газа для компенсации тепловой нагрузки на систему для охлаждения многоместной криотерапевтической установки // Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке: Сб. науч. трудов X Междунар. науч.-техн. конф. СПб.: Национальный исследовательский ун-т ИТМО, 2021. С. 138—141.
17. Лисин А.В. Повышение эффективности энергетических систем, работающих на сжиженном природном газе // Энергоэффективные инженерные системы, технологии СПГ, водородная энергетика: Сб. тезисов XII Конгресса молодых ученых СПб.: Национальный исследовательский ун-т ИТМО, 2023. С. 51—52.
18. Баранов А.Ю. и др. Выбор альтернативного криоагента для покрытия тепловой нагрузки в установке для общего криотерапевтического воздействия // Вестник Международной академии холода. 2022. № 1. С. 76—82.
19. Шалыгин А.В., Лисин А.В. Анализ эффективности использования холодной энергии отпарного газа с применением комбинированного цикла Ренкина // Транспорт и хранение углеводородов — 2023: Тезисы докл. Всерос. науч. конф. СПб.: Санкт-Петербургский горный ун-т, 2023. С. 40—42.
20. Акулов Л.А. Установки и системы низкотемпературной техники. Ожижение природного газа и утилизация холода сжиженного природного газа при его регазификации. СПб.: СПбГУНиПТ, 2006.
21. Малышев В.Л. Анализ различных подходов к точному прогнозированию фазового равновесия бинарных гелиевых систем на основе уравнения состояния Пенга–Робинсона // Научные труды НИПИ Нефтегаз ГНКАР. 2020. № 4. С. 117—126.
22. Соколов М.И. Исследование применимости уравнений Пенга–Робинсона и GERG-2008 состояния реального газа для расчета свойств фреонов для холодильных машин и компрессоров // Омский научный вестник. Серия «Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение». 2021. Т. 5. № 1. С. 34—43.
---
Для цитирования: Логвиненко Е.В., Лисин А.В. Анализ эффективности использования теплопоглощающей способности сжиженного природного газа для обеспечения энергоснабжения удаленных объектов // Вестник МЭИ. 2025. № 3. С. 88—99. DOI: 10.24160/1993-6982-2025-3-88-99
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Akulov L.A., Kutsak M.Yu. Tsikly Szhizheniya, Ispol'zuemye dlya Proizvodstva Szhizhennogo Prirodnogo Gaza. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo Gos. Un-ta Nizkotemperaturnykh i Pishchevykh Tekhnologiy. 2009;1:97—100. (in Russian).
2. Braginskiy O.B. Neftegazovyy Kompleks Mira. M.: Neft' i Gaz, 2006. (in Russian).
3. Nutchina M.A. Perspektivy Khraneniya Szhizhennogo Prirodnogo Gaza v Usloviyakh Severa. Molodoy Uchenyy. 2016;29(133):123—127. (in Russian).
4. Barmin I.V., Kunis I.D. Szhizhennyy Prirodnyy Gaz Vchera, Segodnya, Zavtra. M.: Moskovskiy Gos. Tekhnicheskiy Un-t im. N.E. Baumana, 2009. (in Russian).
5. Korolev N.S., Barmin I.V., Chugunkov V.V. Issledovanie Rezhimov Ekspluatatsii Khranilishch Szhizhennogo Prirodnogo Gaza v Sostave Oborudovaniya Nazemnykh Kompleksov. Nauka i Obrazovanie: Nauchnoe Izdanie MGTU im. N.E. Baumana. 2014;3:133—144. (in Russian).
6. Baranov A.Yu., Sokolova E.V., Ivanov L.V., Ikonnikova A.Yu. Perspektivy Razvitiya Tekhnologiy SPG v Rossiyskoy Federatsii. Vestnik Mezhdunarodnoy Akademii Kholoda. 2023;1:23—34. (in Russian).
7. Fal'man A.G. Perspektivy Regazifikatsii SPG. Vestnik Mezhdunarodnoy Akademii Kholoda. 2015;2:46—49. (in Russian).
8. Safarov A.E. Regazifikatsiya SPG. Transport na Al'ternativnom Toplive. 2019;5(71):52—57. (in Russian).
9. Tikhomirova O.B., Tikhomirov A.N. Optimizatsiya Energeticheskikh Zatrat pri Szhizhenii Prirodnogo Gaza. Transportnye Sistemy. 2021;1(19):25—32. (in Russian).
10. Baranov A.Yu., Maykova T.S. Proizvodstvo Vtorichnogo Krioagentana Terminalakh Regazifikatsii. XI Kongress Molodykh Uchenykh: Sb. Nauchnykh Trudov Kongressa. SPb.: Natsional'nyy Issledovatel'skiy Un-t ITMO, 2022;2:441—444. (in Russian).
11. Alida I.B. Sposoby Regazifikatsii Szhizhennogo Prirodnogo Gaza. Simvol Nauki: Mezhdunarodnyy Nauchnyy Zhurnal. 2016;10-2(22):10—15. (in Russian).
12. Fal'man A.G., Ageyskiy D.E. Perspektivy Regazifikatsii SPG. Vestnik Mezhdunarodnoy Akademii Kholoda. 2015;2:46—49. (in Russian).
13. Shevchenko A.V., Baranov A.Yu. Analiz Energoeffektivnosti Protsessa Ozhizheniya Komponentov Vozdukha s Ispol'zovaniem Teploty Regazifikatsii Szhizhennogo Prirodnogo Gaza. Nizkotemperaturnye i Pishchevye Tekhnologii v XXI Veke: Sb. Nauchnykh Trudov X Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf. SPb.: Natsional'nyy Issledovatel'skiy Un-t ITMO, 2021:157—158. (in Russian).
14. Rau A.A. Optimizatsiya Lokal'nogo Raspredeleniya i Regazifikatsii SPG. Energoeffektivnye Inzhenernye Sistemy, Tekhnologii SPG, Vodorodnaya Energetika: Sb. Tezisov XII Kongressa Molodykh Uchenykh. SPb.: Natsional'nyy Issledovatel'skiy Un-t ITMO, 2023:4—5. (in Russian).
15. Ivanov L.V. Podbor Energoeffektivnoy Modeli Regazifikatsionnoy Ustanovki. Aktual'nye Voprosy Energetiki: Materialy VII Vseros. Nauch. Konf. s Mezhdunar. Uchastiem, Posvyashchennoy Professional'nomu Prazdniku «Den' Energetika». Blagoveshchensk: Dal'nevostochnyy Gos. Agrarnyy Un-t, 2020:85—88. (in Russian).
16. Baranov A.Yu., Vasilenok A.V. Ispol'zovanie Szhizhennogo Prirodnogo Gaza dlya Kompensatsii Teplovoy Nagruzki na Sistemu dlya Okhlazhdeniya Mnogomestnoy Krioterapevticheskoy Ustanovki. Nizkotemperaturnye i Pishchevye Tekhnologii v XXI Veke: Sb. Nauch. Trudov X Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf. SPb.: Natsional'nyy Issledovatel'skiy Un-t ITMO, 2021:138—141. (in Russian).
17. Lisin A.V. Povyshenie Effektivnosti Energeticheskikh Sistem, Rabotayushchikh na Szhizhennom Prirodnom Gaze. Energoeffektivnye Inzhenernye Sistemy, Tekhnologii SPG, Vodorodnaya Energetika: Sb. Tezisov XII Kongressa Molodykh Uchenykh SPb.: Natsional'nyy Issledovatel'skiy un-t ITMO, 2023:51—52. (in Russian).
18. Baranov A.Yu. i dr. Vybor Al'ternativnogo Krioagenta dlya Pokrytiya Teplovoy Nagruzki v Ustanovke Dlya Obshchego Krioterapevticheskogo Vozdeystviya. Vestnik Mezhdunarodnoy Akademii Kholoda. 2022;1:76—82. (in Russian).
19. Shalygin A.V., Lisin A.V. Analiz Effektivnosti Ispol'zovaniya Kholodnoy Energii Otparnogo Gaza s Primeneniem Kombinirovannogo Tsikla Renkina. Transport i Khranenie Uglevodorodov — 2023: Tezisy Dokl. Vseros. Nauch. Konf. SPb.: Sankt-Peterburgskiy Gornyy Un-t, 2023:40—42. (in Russian).
20. Akulov L.A. Ustanovki i Sistemy Nizkotemperaturnoy Tekhniki. Ozhizhenie Prirodnogo Gaza i Utilizatsiya Kholoda Szhizhennogo Prirodnogo Gaza pri Ego Regazifikatsii. SPb.: SPbGUNiPT, 2006. (in Russian).
21. Malyshev V.L. Analiz Razlichnykh Podkhodov k Tochnomu Prognozirovaniyu Fazovogo Ravnovesiya Binarnykh Gelievykh Sistem na Osnove Uravneniya Sostoyaniya Penga–Robinsona. Nauchnye Trudy NIPI Neftegaz GNKAR. 2020;4:117—126. (in Russian).
22. Sokolov M.I. Issledovanie Primenimosti Uravneniy Penga–Robinsona i GERG-2008 Sostoyaniya Real'nogo Gaza dlya Rascheta Svoystv Freonov dlya Kholodil'nykh Mashin i Kompressorov. Omskiy Nauchnyy Vestnik. Seriya «Aviatsionno-raketnoe i Energeticheskoe Mashinostroenie». 2021;5;1:34—43. (in Russian)
---
For citation: Logvinenko E.V., Lisin A.V. The Efficiency of Using the Liquefied Natural Gas Heat Absorbing Capacity for Power Supply to Remote Facilities. Bulletin of MPEI. 2025;3:88—99. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2025-3-88-99
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
Опубликован
2025-02-27
Раздел
Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники (технические науки) (2.4.8.)