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