Сорока Н. Ю. Інформаційно-вимірювальне забезпечення робіт пов’язаних з декарбонізацією постачання природного газу

Об’єктом досліджень дисертаційної роботи є процес вимірювання об’єму газоводневих сумішей для декарбонізації постачання природного газу. Предметом дослідження є метод визначення об’єму газоводневої суміші, що враховує залежність коефіцієнта стиснення суміші від вмісту водню, і застосовується для реалізації дій з декарбонізації природного газу. У дисертаційній роботі вирішена науково-практична задача, що пов’язана із необхідністю точного визначення реального об’єму газоводневої суміші шляхом врахування зміни коефіцієнту стиснення, зумовленої зміною компонентного складу природного газу та частки водню у складі суміші. У вступі обґрунтовано актуальність задач дослідження, наведена наукова новизна та сформульоване практичне значення отриманих результатів. У першому розділі наведено ключові документи правового регулювання енергетичного переходу, що вказують на подальші вектори руху держав Європейського Союзу та України задля сталого розвитку суспільства, а також виконано огляд світового нормативного забезпечення, що охоплює всі ланки створення доданої вартості в процесі декарбонізації на базі водневих технологій. Було виконано огляд діючих стандартів використання природного газу, у яких вже наявні зміни щодо використання сумішей природного газу з воднем, або ведеться робота технічних комітетів у цьому напрямку. Особлива увага приділена стандартам щодо обліку водню та газоводневих сумішей, оскільки точний облік газоводневих сумішей необхідний для фіскальних операцій і, відповідно, розвитку ринку водню в умовах декарбонізації використання природного газу. У другому розділі виконано теоретичний аналіз придатності існуючого інформаційно-вимірювального забезпечення для виконання обліку об’єму і витрати водню та газоводневих сумішей. Зокрема було розглянуто, які типи лічильників можуть знайти потенційне застосування у житловому, громадському, транспортному секторі чи промисловості для обліку об’єму та витрати водню чи газоводневих сумішей. Визначено основні виклики, пов’язані з обліком водню та газоводневих сумішей та визначено, які з цих викликів більш визначальні для конкретних типів лічильників. У третьому розділі виконано дослідження кореляційних методів визначення коефіцієнту стиснення газоводневих сумішей з вмістом водню до 20% за об’ємом. Коефіцієнт стиснення, власне, характеризує відмінність між ідеальним та реальним газом і повинен враховуватися для точного визначення реального об’єму газу за заданих температури та тиску. Додавання водню до природного газу змінюватиме фізико-хімічні показники суміші, що безпосередньо вплине на значення коефіцієнту стиснення. Виконано розрахунки для газоводневих сумішей за рівнянням стану AGA8 та за кореляційними методами, зокрема описаними у додатку Г СОУ 60.3-100:2012, які враховують лише вміст діоксиду вуглецю або лише відносну густину суміші газів. Після цього було проведено удосконалення математичної моделі визначення коефіцієнтів стиснення шляхом врахування вмісту водню у відповідних рівняннях. Альтернативним рішенням було запропоновано застосування алгоритмів штучної нейронної мережі для розрахунку коефіцієнтів стиснення газоводневих сумішей. З цією метою було створено та натреновано штучну нейронну мережу прямого поширення зі зворотнім поширенням похибки. Аналіз характеру відхилень і порівняння результатів визначення коефіцієнтів стиснення на базі ШНМ показав доцільність їх практичного застосування для визначення коефіцієнта стиснення в задачах декарбонізації постачання природного газу. У четвертому розділі проведено розрахунок реального об’єму газу, приведеного до стандартних умов (0,101325 МПа; 20˚С) з врахуванням коефіцієнтів стиснення, що визначені за розробленим методом і розраховані за наявними рівняннями відповідно до СОУ 60.3-100:2012, а також з використанням модифікованих рівнянь та алгоритмів визначення коефіцієнтів стиснення суміші на базі штучної нейронної мережі. На основі цих розрахунків розроблено програмний код для визначення коефіцієнта стиснення газоводневих сумішей та визначення реального об’єму газоводневої суміші за стандартних умов.