книги из ГПНТБ / Фурман И.Я. Регулирование неравномерности газопотребления

суточной производительности значения показателя £ п р е д сущест­ венно сокращаются. Так, в диапазоне рассматриваемых объемов увеличение максимально-суточного отбора вдвое (и соответствующее уменьшение показателя h%p) уменьшает значение / п р е д в 2—2,5 раза.

SO01,км

Рис. 17. Оптимальная протяженность газопроводов при их использовании для регулирования.

Существенное влияние на значение искомого показателя оказы­ вают коэффициенты резерва мощности газопроводов и промыслов, а также величина потока газа.

При сопоставлении затрат на резервирование мощности газо­ снабжающих систем с затратами на сооружение подземных храни­ лищ в истощенных месторождениях значение предельных расстояний протяженности газопроводов, при которых эффективно вести регу­ лирование неравномерности газопотребления, сокращается при про­ чих равных условиях примерно в два раза. Это объясняется примерно вдвое более низкими затратами на сооружение этих хранилищ по сравнению с затратами на создание емкости в водоносных пластах.

143

Сказанное выше касается определения эффективности создания резерва производительности газоснабжающих систем на стадии проек­ тирования. Зачастую приходится эту задачу решать в условиях, когда газопровод и промысел уже функционируют. Именно такая ситуация имела место при расчете эффективности создания храни­ лищ в районах Москвы, Ленинграда, Киева, Ташкента. В случае определения затрат на повышение производительности действующей

системы, где вносить изменения в расстановку компрессорных стан­ ций не представляется возможным, основными методами повышения производительности газопроводов являются строительство лупингов либо повышение суммарной мощ­ ности КС. Проведенные расчеты показали, что при сравнительно небольшом повышении производи­ тельности газопроводов 1 более низ­ кие затраты имеют место при нара­ щивании мощности лупингов либо (при небольшом повышении про­ пускной способности газопроводов порядка 8—10%) увеличении сум­ марной мощности КС.

Ранее нами рассматривалась экономика регулирования за счет создания резерва мощности газо­ снабжающих систем при альтерна­ тивном сопоставлении с затратами на сооружение подземных храни­ лищ газа. Исследования [34] по­ казали, что такой путь не дает наиболее экономичного решения рассматриваемой проблемы. Более

низкие затраты на регулирование неравномерности газопотребле­ ния, как правило, имеют место при сочетании подземного хранения газа с определенным резервом мощности газоснабжающих систем. Задача состоит в определении оптимальных значений такого соче­ тания в зависимости от факторов, рассмотренных выше.

Принципиально проблема оптимального сочетания резервных мощностей газотранспортных систем и подземных хранилищ бази­ руется на следующих соображениях.

Из анализа интегральной кривой, характеризующей потребление газа во времени, или, как ее еще называют, кривой по продолжитель­ ности (рис. 18) видно, что при равномерной подаче по трубопроводу,

1 Здесь и далее, говоря о резерве производительности газопроводов, мы имеем также в виду соответствующий резерв на промыслах.

144

рассчитанному на полное использование его пропускной способности (линия над этой линией образуется площадь показываю­ щая, какой резерв должен быть создан для нормального функциони­ рования газоснабжающей системы (в частности, эта площадь характе­ ризует необходимый активный объем подземного хранилища). Пло­ щадь имеет довольно значительную базисную часть, конфигу­ рация ее резко снижается по направлению к вершине. Поэтому расчет газопровода и промысла с определенным резервом мощности (напри­

где определен объем сезонной неравномерности подачи в конкрет­ ный район по газопроводу при различных уровнях резерва его произ­ водительности. (Подача принята в размере 6,0 млрд. м 3 в год, а рас­ пределение потребления по месяцам — по аналогии с отчетными данными по крупному газопотребляющему узлу в районе Центра).

Из приведенного в табл. 54 условного расчета видно, что создание на газопроводе резерва пропускной способности в размере всего 10% позволяет почти в два раза уменьшить незарегулированную часть неравномерности газопотребления, характеризуемую показателем а. При увеличении резерва на газопроводе до 20% значение этого пока­ зателя уменьшается до 2%, т. е. снижается почти в пять раз, а при резерве производительности 25% составляет не многим более 1,2%.

Исследования показали, что при одинаковом изменении коэффи­ циента неравномерности, регулируемого газопроводом (а следова­ тельно, уровня его загрузки и показателя числа суток использования максимума), степень уменьшения необходимого объема хранилища может существенно колебаться. На характер этого изменения влияет конфигурация графика неравномерности газопотребления, которая, в свою очередь, определяется структурой использования газа, в первую очередь долей отопительной нагрузки, а также продолжи­ тельностью отопительного сезона в данном районе. Анализ рассма­ триваемой зависимости показал следующее:

при неизменной доле отопительной нагрузки повышение расчет­ ного коэффициента неравномерности газопровода (и, соответственно, уменьшение числа суток использования максимума) приводит к сни­ жению необходимого объема хранилища, темп которого различен: для районов с более коротким отопительным сезоном он ниже, чем для районов с продолжительным;

по мере повышения доли отопительной нагрузки темп уменьшения объемов хранилища при повышении расчетного коэффициента нерав­ номерности работы газопровода снижается.

В общем виде аналитическая зависимость между указанными факторами может быть найдена в результате апроксимации кривой неравномерности газопотребления, что будет рассмотрено в следую­ щей главе. Наряду с этим представляется целесообразным разрабо­ тать усредненные нормативные показатели, которые отразили бы районные различия и влияние других, отмеченных выше факторов

на изменение объема хранилищ в зависимости от резерва произво­ дительности газопровода.

Из данных, приведенных в табл. 55, видно, что по районам СевероЗапада темп снижения необходимого объема хранилища Т (в про­ центах к показателям при кг = 1) значительно выше, чем по Закав­ казью (при одинаковой доле отопительной нагрузки). По СевероЗападу, например, при расчете газопровода с 20%-ным резервом производительности при расходе примерно 15% газа на отопление необходимый объем хранилищ сокращается в пять раз, а для районов Закавказья он снизится всего менее чем в два раза.

Данные табл. 55 хорошо иллюстрируют также и вывод о сокра­ щении темпа уменьшения объема хранилищ по мере роста доли отопительной нагрузки.

Рассмотренные выше зависимости позволяют подойти к решению задачи об оптимальном сочетании параметров системы газопровод— хранилище для регулирования неравномерности газопотребления.

При этом характер графика неравномерности оказывает существен­ ное влияние не только на темп изменения необходимого объема подземных хранилищ при увеличении производительности газо­ провода, но и на место и долю каждого из рассматриваемых методов

из-за многообразия факторов, определяющих сравнительную эффек­ тивность использования подземных хранилищ и резервных мощно­ стей газопроводов для регулирования, в общем виде можно лишь найти основные тенденции, влияющие на разграничение сфер рас­ сматриваемых методов. При решении задачи оптимального сочета­ ния системы газопровод—хранилище число факторов, влияющих на решение указанной задачи, еще больше, так как добавляются районные особенности, накладывающие отпечаток на конфигурацию графика потребления. Поэтому, как и в предыдущем случае, целе­ сообразно, на наш взгляд, на основе укрупненных расчетов иссле­ довать лишь главные тенденции, определяющие решение указанной задачи, и найти, как оно меняется под влиянием основных факторов. Если при альтернативном сравнении рассматриваемых методов основное влияние, как отмечалось, оказывали протяженность газо­

ную роль играет принятый коэффициент резерва его мощности, под влиянием которого, как было показано выше, существенно меняются

лируемого газопроводом, с другой — определялось связанное с этим снижение затрат на подземное хранение, зависящее от двух факто­ ров — соответствующего уменьшения объема хранилищ и снижения их необходимой максимально-суточной производительности.

Путем сопоставления этих затрат были получены оптимальные значения резерва производительности газопроводов в зависимости от расстояния транспорта газа при различной величине его потока.

Б связи с тем, что на указанные выше зависимости существенное влияние оказывает конфигурация графика неравномерности потреб­ ления, формирующаяся при прочих равных условиях под влиянием районных факторов (продолжительность отопительного сезона), расчеты были проведены для различных условий: для районов с высо­ кой продолжительностью отопительного сезона (220—230 сут) и пологим графиком неравномерности, со средней продолжитель­ ностью отопительного сезона и относительно небольшим значением этого параметра (130—150 сут) и крутым графиком неравномерности. Доля отопительной нагрузки принята по аналогии с отчетными дан-

148

ными в размере 15% общего объема газопотребления (включая отопительную нагрузку промышленности).

Показатели по подземным хранилищам приняты для средних условий при а = 10% и начальном числе суток использования макси­ мума, равном 100. По мере повышения коэффициента резерва газо­ провода уменьшение объема хранилищ и их максимально-суточной производительности происходит неодинаковым темпом. Первый пока­ затель снижается гораздо интенсивней второго. Поэтому при общем уменьшении необходимых объемов хранилищ их режим эксплуата­ ции становится все более пиковым. На рис. 19, а, 6 приводятся полу­ ченные зависимости, которые показывают, что на оптимальный коэффициент резервирования производительности газопроводов при использовании для регулирования системы газопровод—хранилище влияет несколько факторов.

По мере роста протяженности газопроводов оптимальный коэф­ фициент резерва снижается, причем за пределами 600—700 км зна­ чительно круче, чем до этого значения. При очень небольшой про­ тяженности кривая становится более пологой и проходит почти

ческие условия и можно создать хранилище небольшого объема с высокой максимально-суточной производительностью непосред­ ственно вблизи газопотребляющего района, то даже при очень не­ больших расстояниях транспорта газа (теоретически стремящихся к нулю) такое хранилище будет выгодно использовать вместе с ре­ зервными мощностями газопровода (и промысла) для регулирования неравномерности газопотребления. Другими словами, возможна целесообразность создания и эксплуатации соответствующего пико­ вого подземного хранилища и при расположении потребителя в не­

оптимального резерва на газопроводе. Этот вывод подтверждается также расчетами, проведенными для больших объемов транспорта газа на расстояние порядка 1500—2000 км. Из этого можно сделать следующие выводы:

1. Практически подавляющее большинство газопроводов, даже рассчитанные на очень большие расстояния транспорта газа (2000 км и более), не должны проектироваться на полную (100%-ную) за­ грузку.

Кроме 4—5%-ного резерва, связанного с возможностью возник­ новения непредусмотренных обстоятельств при эксплуатации газо­ проводов (отклонение фактического значения коэффициента гидра­ влического сопротивления % от расчетного, несовпадение характе­ ристик газоперекачивающих агрегатов с проектными), а также созда-

14&

ния резерва для планово-предупредительных ремонтов, какая-то часть их производительности (ее величина зависит от конкретных обстоятельств) должна быть использована для регулирования базис­ ной части графика неравномерности потребления.

Рис. 19. Зависимость оптимальных значений резерва производитель­ ности газопроводов от расстояния транспорта газа:

а — при Q = 4 млрд. м'/год и Q = 8 млрд. м3 /год. б — при Q = 15 млрд. м3 /год. Районы: 1 — Северо-Запад; 2 — Закавказье; з — Центр.

Расчеты, выполненные институтом Гипроспецгаз при проекти­ ровании Северной системы газопроводов, подтвердили этот вывод. Несмотря на значительную ее протяженность оптимальная загрузка этой системы была определена в размере 90%.

150

2. На оптимальные значения коэффициента резерва произво­ дительности газопровода существенное влияние оказывает поток газа. При небольшом потоке, для которого используются трубо­ проводы диаметром 720—820 мм, по мере роста расстояния транспорта газа оптимальный коэффициент резерва газопровода сокращается наиболее существенно. По мере увеличения потока газа и перехода к газопроводам больших диаметров сокращение этого коэффициента с ростом расстояния транспорта газа будет существенно меньшим. Это объясняется тем, что на газопроводах больших диаметров доля затрат на линейную часть (т. е. наиболее тесно связанных с измене­ нием расстояния) возрастает. Наряду с этим при существенном уве­ личении потока и диаметра газопроводов возрастает, как было пока­ зано выше, экономический интервал оптимальных значений годовой производительности для каждого диаметра. В пределах этого интер­ вала рост суточной производительности газопроводов связан с отно­ сительно небольшими затратами. Поэтому при анализе влияния по­ тока на оптимальное значение коэффициента резерва производитель­ ности газопроводов при достаточно большом значении этого потока (начиная примерно с 7—8 млрд. м3 /год) приходится сталкиваться с двумя противоположно действующими факторами. При этом по мере дальнейшего увеличения потока и диаметра газопроводов рас­ ширение зоны оптимальных экономических интервалов будет влиять более существенно, чем повышение доли линейной части в общих затратах. На рис. 19, б для передачи газа объемом 15,0 млрд. м3 /год значения оптимальной величины резерва производительности газо­

3. Наконец, на анализируемый показатель существенно влияют районные факторы. При неизменной величине потока по мере пере­ хода от районов с продолжительным отопительным сезоном к райо­ нам с более коротким оптимальный коэффициент резерва газопрово­ дов возрастает, и наоборот.

Это объясняется тем, что, как было показано выше, по мере увеличения крутизны графика темп уменьшения объема хранилищ с ростом резерва производительности газопровода снижается, необ­ ходимые затраты на хранилища в связи с этим повышаются, и сле­ довательно, эффективность использования этого метода, по сравне­ нию с рассматриваемым альтернативным, уменьшается.

Для укрупненных расчетов на основании анализа могут быть рекомендованы диапазоны оптимальных значений резерва произ­ водительности газопроводов в сочетании с подземными хранили­ щами соответствующего объема и производительности, приведенные в табл. 56.

Учитывая, что примерно 5%-ный резерв производительности газопроводов всегда предусматривается при проектировании в связи с обстоятельствами, отмеченными выше и не связанными с режимными факторами, можно считать, что в среднем с учетом районных разли­ чий для крупных потоков газа (начиная с 7—8 млрд. м 3 и выше)

151

на газопроводах резерв не более 7—10%. При расстояниях 1000— 1200 км он возрастает до 9—12%, при расстояниях от 500 до 1000 км приближается к принятой в настоящее время величине (17%). При меньших расстояниях его целесообразно повысить до 20—25% (иногда и до 30%).

При небольших потоках оптимальный резерв производительности газопровода в перечисленных диапазонах расстояний должен быть

из средств регулирования в случае использования для этой цели системы газопровод—хранилище. В каждом конкретном случае

Как известно, создание резерва производительности газоснаб­ жающих систем (промыслов и газопроводов) связано с ростом затрат, который для' газопроводов является почти линейной функцией от их протяженности. Наряду с этим при использовании для регулирова­ ния крупных подземных хранилищ в водоносных пластах весьма

в очень незначительной мере зависят ог объема хранилищ и, кроме того, как правило, определяются, когда этот объем еще неизвестен. Поэтому в тех случаях, когда затраты на разведку уже понесены,

152