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

при сопоставлении с затратами на резервирование производитель­ ности газопровода, их считать не следует. Это существенно повы­ шает эффективность подземного хранения в рассматриваемой нами задаче и соответственно сокращает оптимальный коэффициент ре­ зерва газопровода.

В том же направлении будут меняться оптимальные границы сочетания рассматриваемых методов при использовании хранилищ, создаваемых в истощенных месторождениях. Однако могут быть слу­ чаи, когда крупных структур в водоносных пластах в каком-либо районе не найдено, а имеется лишь несколько мелких линз. Эконо­ мика хранения газа в каждой из них будет намного менее благо­ приятной, чем при использовании крупного хранилища, что может существенно повлиять на оптимальные границы использования ка­ ждого из методов в системе газопровод—хранилище.

На практике имеют место случаи, когда несмотря на длительные поиски и значительные объемы структурного и разведочного бурения в районах крупных газопотребляющих узлов соответствующие структуры, пригодные для создания подземных хранилищ, не най­ дены. (Такое положение имело место в прошедшей пятилетке в райо­ нах Горького, Минска, Тбилиси, Череповца.) В этом случае вывод о существенном уменьшении необходимого объема подземных хра­ нилищ при повышении резерва производительности газопровода позволяет успешно использовать для регулирования неравномер­ ности потребления в таких районах резервные мощности газоснаб­ жающих систем в сочетании с созданием изотермических хранилищ пропан-бутанов либо сжиженного метана. Вопрос об использовании хранилищ сжиженных газов для покрытия наиболее пиковой части графика неравномерности потребления и экономические аспекты этой проблемы в этой книге не рассматриваются. Необходимо лишь отметить, что в соответствии с расчетами при небольших хранили­ щах сжиженных газов (порядка 100—150 млн. м 3 при нормальных условиях) их экономика становится сопоставимой с экономикой аналогичных по объему хранилищ в водоносных пластах. Таким образом, для районов, где нет условий для создания естественных подземных хранилищ, схема оптимального сочетания рассматривае­ мых методов регулирования может выглядеть следующим образом: 25—30%-нып резерв производительности газопровода и небольшое хранилище сжиженных газов, покрывающее наиболее пиковую часть графика неравномерности потребления.

4. ОСОБЕННОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ - РЕГУЛЯТОРОВ

Одним из методов регулирования неравномерности газопотребле­ ния за счет создания резерва основных фондов является использо­ вание месторождений-регуляторов. Впервые предложение о целе­ сообразности такого способа у нас в стране были выдвинуты еще в 1966 г. [39].

153

Имеются существенные различия между резервированием мощ­ ностей газоснабжающей системы и использованием месторожденийрегуляторов. В первом случае промысел (вместе с газопроводом) рассчитан на круглогодичную подачу и имеет лишь резервные мощ­ ности для увеличения этой подачи в пиковые периоды. Во втором случае месторождение эксплуатируется лишь определенную часть года. Поэтому при выборе месторождения, которое должно служить регулятором газоснабжения, необходимо исходить из того, что оно не должно быть основным источником подачи газа определенному городу или району.

Месторождение-регулятор должно отличаться достаточно хоро­ шими коллекторскими свойствами, позволяющими производить необ­ ходимые отборы газа в заданные сроки. В этом отношении лучшими являются месторождения, работающие на газовом режиме. Запасы на месторождениях-регуляторах должны быть небольшими (не более 8—10 млрд. м3 ).

Существенное значение имеет расстояние от месторождениярегулятора до потребителя. Как было показано выше, даже при небольшом удалении потребителя от источника газоснабжения (100—300 км) наряду с созданием резерва производительности газо­ провода целесообразно часть графика неравномерности покрывать за счет использования подземного хранилища. В рассматриваемом случае его роль выполняет месторождение-регулятор. Поэтому его отдаленность от потребителей должна лежать в указанных выше пределах.

Одно из существенных требований к месторождениям-регулято­ рам состоит в том, что они должны обеспечить достаточно высокие максимально-суточные отборы газа, т. е. работать в пиковом режиме газоснабжения. Так, анализ [40 ] показал, что в условиях Украин­ ской ССР для покрытия зимних «пик» месторождения-регуляторы должны обеспечивать повышенные отборы (не менее 4—5% общей суточной добычи газа). В связи с тем, что число суток использования максимума месторождений-регуляторов невелико, весьма важным является выбор таких месторождений, которые имеют достаточно высокие дебиты скважин либо имеется возможность их повысить. Например, по тем же данным, на Крестищенском газоконденсатном месторождении УССР, намеченном к использованию в качестве регу­ лятора неравномерности, в зонах наибольшей продуктивности наме­ чается изменить конструкцию скважин, увеличив диаметр эксплуа­

здается возможность повысить дебит скважин на 50% и за счет этого существенно увеличить добычу в зимний период.

Могут быть две принципиально различные схемы использования месторождений-регуляторов:

регулирование неравномерности месторождениями осуще­ ствляется в тех районах, где потребители снабжаются газом по ло­ кальным газопроводам. Как правило, это относится к тем городам

154

и поселкам, которые находятся непосредственно в газоносных райо­ нах либо на сравнительно небольшом расстоянии от них. В этом

по газопроводной системе большой протяженности. Однако кроме основного потребителя на конце газопровода на трассе имеются потребители, создающие дополнительную Неравномерность. Чем больше они отдалены от конечного участка газопровода, тем менее эффективно использование подземного хранилища, расположенного на конце газопровода для регулирования неравномерности газо­ потребления на трассе. В этом случае достаточно эффективно наряду с созданием хранилища на конце магистрального газопровода исполь­ зовать какое-либо месторождение, находящееся недалеко от него, в качестве регулятора для компенсации неравномерности газопотре­ бления, возникшей на трассе, в первую очередь, на начальных ее участках.

В качестве регулятора газоснабжения могут быть использованы как целиком месторождения, так и горизонты многопластовых месторождений. При этом существенно упрощается организация труда по обслуживанию месторождений-регуляторов.

Использование месторождений-регуляторов для обеспечения на­ дежности газоснабжения имеет преимущества по сравнению с созда­ нием газохранилищ не только на базе водоносных структур, но и истощенных месторождений.

Эти преимущества заключаются в следующем:

не имеет значения многопластовость и глубина залегания про­ дуктивных горизонтов, их техническая нарушенность и наличие перетоков, что при создании газохранилищ на водоносных структу­ рах или истощенных месторождениях играет решающую роль;

сокращаются затраты на поисково-разведочные работы по выявле­ нию структур, пригодных для подземного хранения, если в данном районе отсутствуют истощенные месторождения;

исключается строительство компрессорной станции для закачки газа в пласт;

отпадает необходимость в двойной ОЧРІСТКЄ И осушке газа, пода­ ваемого потребителям из месторождения-регулятора.

В силу указанных особенностей перевод месторождения на режим регулятора во всех случаях будет сопряжен с более низкими капи­ тальными вложениями и эксплуатационными затратами по сравне­ нию с затратами на создание и эксплуатацию аналогичной емкости хранилища не только в водоносной структуре, но и в истощенном месторождении.

Выше было показано, что даже при очень небольших расстояниях транспорта газа экономически эффективно небольшую, наиболее пиковую часть графика неравномерности покрывать за счет исполь­ зования хранилищ. Применение для этого месторождений-регуля­ торов представляется наиболее целесообразным.

155-

Г л а в а VI

УЧЕТ НЕРАВНОМЕРНОСТИ В ОПТИМИЗАЦИОННЫХ ЗАДАЧАХ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ХОЗЯЙСТВА

В предыдущих главах были освещены основные экономические проблемы методов регулирования неравномерности газопотребле­ ния. Рассмотрим связь проблемы регулирования с вопросами опти­ мизации топливно-энергетического баланса и ЕГС страны.

Решая задачу обеспечения потребности в газе в любой период времени в условиях его неравномерного расхода, регулирование требует, как было показано выше, определенных затрат и, следова­ тельно, создает еще одно звено в системе, формирующей общий уровень затрат на газ в районах его потребления. В связи с этим необходимо выяснить, каким образом появление такого дополнитель­ ного звена отразится на определении рациональных направлений транспорта газа, величине межрайонных потоков, а также форми­ ровании отраслевой структуры потребления газа в том или ином районе.

Иначе говоря, следует определить влияние неравномерности газопотребления и процесса ее регулирования на задачу оптими­ зации ЕГС и опосредствованно — на проблему разработки опти­ мального топливно-энергетического баланса (ТЭБ).

Как было показано выше, имеется несколько методов регулиро­ вания неравномерности газопотребления. Выбор наиболее экономич­ ного вырианта чаще всего связан с нахождением оптимального сочетания этих методов. В силу этого возникает необходимость определения связей между этой задачей и более общими пробле­ мами оптимизации ЕГС и ТЭБ.

Основным средством оптимизации энергетического хозяйства является комплекс моделей, описывающий условия его развития как иерархии отраслевых и территориальных систем. В связи с этим необходимо выяснить, на каком иерархическом уровне последова­ тельного решения задач оптимизации топливно-энергетического хозяйства необходимо решать проблему оптимального сочетания методов регулирования.

В последние годы находит все большее распространение такая категория, как замыкающие затраты, которая обеспечивает связь и соответствие частных оптимумов, получаемых при решении локаль­ ных энерго-экономических задач глобальному оптимуму по всему топливно-энергетическому хозяйству. С точки зрения проблематики,

157

рассматриваемой в настоящей главе, необходимо установить, какое влияние оказывает регулирование неравномерности на формирова­ ние замыкающих затрат на газ и каким образом при определении численных значений этого показателя необходимо учитывать неравно­ мерность газопотребления. Наконец, интерес представляет методика самой оптимизации способов регулирования и специфика решения этой задачи.

1. ЗАТРАТЫ НА Р Е Г У Л И Р О В А Н И Е В СИСТЕМЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

При анализе этого вопроса следует оговорить, что в принципе проблема может быть поставлена шире. Так как по рассмотренным в гл. 1 причинам неравномерность потребления присуща всем видам топлива, нужно исследовать влияние этого фактора на разработку оптимальных схем использования каждого из видов топлива и, сле­ довательно, ТЭБ в целом. Рассмотрим поставленную задачу на при­ мере газовой промышленности, т. е. определим влияние режимов газопотребления на формирование ЕҐС. При этом мы исходим из того, что сама ЕГС является подсистемой в едином топливно-энер­ гетическом хозяйстве страны и что вопросы оптимизации всего ТЭБ, основные принципы решения этой задачи на основе выделения подсистем (принцип иерархии), методические вопросы связи между задачами, решаемыми на различных иерархических уровнях, доста­ точно полно разработаны и освещены в литературе. В первую оче­ редь, мы имеем в виду теоретические положения, разработанные Сибирским энергетическим институтом Сиб. отд. АН СССР совместно с Советом по изучению производительных сил при Госплане СССР

и институтом Энергосетьпроект [41, 42], а также практику решения указанных вопросов этими организациями.

При разработке оптимального ТЭБ возникают две тесно связанные

кие показатели добычи различных видов топлива (включая разведку), а также его транспорта до потребителя. Вторая задача значительно сложней, так как число потребителей, между которыми необходимо оптимально распределить виды топлива, неизмеримо больше. На ре­ шение, кроме показателей видов топлива, влияет также и характер потребителя. Последнее обстоятельство будет определять затраты на использование видов топлива, а также так называемый потреби­ тельский эффект, т. е. ту дополнительную экономию, которая обра­ зуется при использовании более качественных видов топлива по сравнению с эталонным (чаще всего мазута и газа по сравнению с углем). Таким образо*, если на формирование расходной части ТЭБ оказывают влияние затраты, зависящие от технологических особенностей и размещения топлива, то оптимизация расходной части баланса зависит от факторов, формирующихся под влиянием двух составляющих — вида топлива и типа топливоиспользующей

158

установки. Сказанное выше можно, на наш взгляд, полностью отнести и к затратам на регулирование неравномерности газопотреб­ ления.

Технологические особенности топливоиспользующей установки и процесса тепловой обработки, который на ней происходит, находят свое выражение не только в соответствующем к. п. д., уровне произ­ водительности агрегата, затратах на подготовку топлива к сжиганию и т. д. Каждый топливоиспользующий агрегат имеет свой режим потребления топлива во времени (определяемый характером техно­

различными. Следовательно, и суммарные затраты на топливо франко-потребитель будут различаться между собой (кроме других факторов) также и в зависимости от режима его использования.

Хотя режимная характеристика зависит от характера техноло­ гического процесса и типа топливоиспользующего агрегата, вид топлива накладывает существенный отпечаток на метод регулиро­ вания и, следовательно, на режимные затраты. Регулирование неравномерности топливопотребления можно осуществить за счет резервирования как оборотных, так и основных фондов. Если говорить только о резервировании оборотных фондов, то методы регулирования неравномерности потребления различных видов топ­ лива могут быть охарактеризованы следующим образом:

Из приведенной таблицы видно, что основным методом регули­ рования неравномерности потребления мазута и угля является хранение этих же видов топлива. Для газа дело обстоит иначе, поскольку неравномерность его потребления можно регулировать хранением как газа, так и других видов топлива (у буферных потре­ бителей).

Следовательно, режимные затраты как часть полного потреби­ тельского эффекта определяют сочетание вида потребителя и при­ сущей ему режимной характеристики с видом используемого топлива. Если, как указывалось выше, под потребительским эффектом пони­ мать такую экономическую характеристику, которая зависит не только от вида топлива, но и от потребителя, то учет режимных факторов расширяет, на наш взгляд, понятие потребительского эффекта, делая необходимым включение в него еще одного элемента.

159

В связи с этим предлагается ввести следующие определения: потребительский эффект по качеству — эффект, связанный с пере­ водом топливоиспользующего агрегата с менее качественного топ­

лива на более качественное; режимные затраты — расходы на регулирование потребления

определенного вида топлива при данном технологическом процессе со свойственной этому процессу режимной характеристикой;

полный потребительский эффект — потребительский эффект по качеству с учетом режимных затрат.

Полный потребительский эффект состоит из двух слагаемых: дополнительной экономии от перехода на газ и дополнительных затрат, вызванных неравномерностью его потребления.

Потребительский эффект по качеству при использовании газа определяется по сравнению с эталонным топливом (чаще всего углем). В результате исследований [43, 44] была составлена так называемая шкала эффективности, которая показывает численные значения потребительского эффекта по качеству для различных тепловых агрегатов, использующих мазут и газ по сравнению с ис­ пользованием угля. В соответствии с этой шкалой минимальный потребительский эффект по качеству при использовании газа имеет место у крупных энергетических потребителей. В связи с этим для большинства районов страны замыкающей установкой является конденсационная электростанция.

Если потребительский эффект по качеству определяется отно­ сительно какого-либо вида топлива, то режимные затраты как второе слагаемое полного потребительского эффекта присущи всем видам топлива, в том числе и эталонному.

При учете режимов газопотребления и определении полного потребительского эффекта может существенно измениться шкала эффективности и, следовательно, характер замыкающей установки в том или ином районе. Эта шкала должна составляться на основании расчета, где кроме потребительского эффекта по качеству должны приниматься во внимание режимные затраты по данному потреби­ телю в зависимости от изменения режимной характеристики (о чем будет сказано ниже) при использовании этим потребителем опреде­ ленного вида топлива.

Такой расчет предполагает, что потребитель при конкретных обстоятельствах может иметь различную режимную характеристику и теоретически в зависимости от изменения режимной характери­ стики может стать замыкающим, однако практически он имеет опреде­ ленную режимную характеристику, что значительно упрощает нахож­ дение полного потребительского эффекта. Наряду с этим в каждом экономическом районе существует свое оптимальное сочетание мето­ дов регулирования, причем в различных районах затраты на опреде­ ленные методы регулирования будут различаться между собой в зависимости от горно-геологических условий залегания хранилищ, затрат на складское хозяйство у буферных потребителей, а также отдаленности от источника газоснабжения.

160

Таким образом, затраты на замыкающий метод регулирования, а следовательно, величина полного потребительского эффекта зави­ сят также от районных факторов, что будет оказывать существенное влияние на оптимизацию ЕГС.

Как известно, оптимизация ТЭБ и его подсистем проводится в несколько этапов. На первом этапе определяются основные по­ токи топлива, структура его потребления по районам страны и отрас­ левая структура использования каждого из видов топлива по этим районам. Этот же этап дает возможность получить районные значения замыкающих затрат по видам топлива.

Фактически на первом этапе оптимизируется в основном только расходная часть ТЭБ. Учет огромного числа потребителей топлива на этой стадии практически неосуществим. Поэтому, как правило, в расходной части баланса учитываются только наиболее крупные потребители: конденсационные станции, крупные районные котель­ ные, иногда цементные заводы. При этом значительная группа наибо­ лее квалифицированных потребителей удовлетворяется газом без детального агрегирования по потребителям в силу предположения о том, что их потребительский эффект по качеству достаточно высок, а режимные затраты (из-за почти равномерного графика газопотреб­ ления) настолько незначительны, что их учет не может изменить решения о подаче газа этим потребителям. При использовании газа на энергетические нужды наблюдается обратная картина: потреби­ тельский эффект сравнительно невелик, а неравномерность потреб­ ления и связанные с ней затраты на регулирование довольно высоки и в подавляющем большинстве случаев превышают величину этого эффекта. Разница в потребительском эффекте при использовании газа для различных энергетических нужд также существенно ниже, чем разница в затратах на регулирование при различных режимах газопотребления. Поэтому для указанной группы потребителей учет режимов использования топлива уже на первой стадии опти­ мизации ТЭБ представляется необходимым.

В связи с тем, что как было показано выше, вид используемого топлива накладывает существенный отпечаток на затраты по регу­ лированию, учет режимных затрат для энергетических потреби­ телей может привести в оптимальном ТЭБ к перераспределению между этими потребителями определенных видов топлива, а при оптимизации ЕГС — к изменению отраслевой структуры потребления газа.

То же самое можно сказать и о районной структуре потребле­ ния газа, так как районные различия в затратах на регулирование также довольно существенны. В связи с тем, что энергетические

факторы окажут существенное влияние на решение всей задачи оптимизации ТЭБ и ЕГС.

Анализ показал, что при учете в модели оптимизации ТЭБ не­ равномерности потребления возможно существенное изменение

оптимальной схемы топливоснабжения [45]. При этом отмечается изменение следующих важных параметров:

объемов годовой добычи замыкающих видов топлива по место­ рождениям;

величины межрайонных потоков топлива; внутрирайонной структуры топливопотребления;

категорий замыкающих топливоиспользующих установок; замыкающих затрат на топливо.

Следовательно, даже на первом этапе оптимизации ТЭБ необхо­ димо учитывать режимы топливопотребления. Рассмотрим, какой должна быть методика учета этих режимов.

2. У Ч Е Т РЕЖИМОВ ГАЗОПОТРЕБЛЕНИЯ В О П Т И М И З А Ц И О Н Н Ы Х РАСЧЕТАХ И ФОРМИРОВАНИИ З А М Ы К А Ю Щ И Х ЗАТРАТ

Как отмечалось выше, режимные оценки должны быть даны топливу уже на самой первой стадии оптимизационных расчетов—на уровне первого этапа оптимизации ТЭБ, когда учитываются прямые затраты на различные виды топлива франко-потребитель. В резуль­ тате этих расчетов, кроме величины межрайонных потоков топлива и отраслевой структуры его потребления по районам, мы получаем также районные значения замыкающих затрат. Режимные оценки видов топлива, которые необходимо учесть при указанных выше оптимизационных расчетах по районам страны, аналогичны соответ­ ствующим оценкам замыкающих затрат. Иначе говоря, дополни­ тельные затраты, связанные с неравномерностью топливопотреб­ ления, должны быть включены как в величину прямых оценок топлива франко-потребитель, так и в соответствующие значения замыкающих затрат.

Как известно, ведущими организациями по оптимизации ТЭБ — Сибирским энергетическим институтом Сиб. отд. АН СССР, инсти­ тутом Энергосетьпроект и Советом по изучению производительных сил при Госплане СССР — разработан директивный документ по методике определения замыкающих затрат на топливо [42]. В ней предлагается следующая градация замыкающих затрат на газ с уче­ том режима его потребления: «газ зимний», «газ среднегодовой» и «газ летний».

«летним» — потребление сезонных избытков газа.

Можно согласиться с указанной выше градацией газа в зависи­ мости от режима его потребления. Действительно, для первого этапа оптимизации ТЭБ, а также для подавляющего объема задач, связанных с использованием замыкающих затрат при оценке влия­ ния режима газопотребления необходимо определить, в первую очередь, степень влияния на экономические показатели использо-

162