A CAM NC bevezetéséhez kapcsolódó mérési feladatok a földgázszállító rendszeren FGSZ Zrt. rendszerhasználati szakmai nap Siófok 2012. február 17.
Buday Pál Rendszerirányítás és kapacitáskereskedelem igazgató
V0 = V15 ⋅ K 15, 0
CAM NC ?
CAM NC = Network Code on Capacity Allocation Mechanisms Kapacitás elosztási szabályzat? 2
Tartalomjegyzék 1. A földgáz energiatartalma, referenciaállapotok 2. Térfogat és energia átszámítások 3. CAM NC követelmények 4. Feladatok a terepi műszerekben 5. Feladatok az OTR és eIP rendszerben
3
A földgáz energiatartalma, referenciaállapotok
Fűtőérték (alsó hőérték, Net Calorific Value, Lower Heating Value) Az a hőmennyiség, amely P2 és T2 referencia állapotban mért egységnyi térfogatú földgáznak levegőben való tökéletes elégése során felszabadul. Az elégés előtt a földgáz és a levegő, és az elégés után az égéstermékek nyomása és hőmérséklete egyaránt P1 és T1, és az égés során keletkező vízgőz gáz halmazállapotú.
Égéshő (felső hőérték, Gross Calorific Value, Upper Heating Value) U. az, mint a fűtőérték, de „…a vízgőz folyadék halmazállapotú”. Vízgőz folyadék párolgási hő felszabadul, ezért égéshő > fűtőérték. Víz, gőzállapotban Fűtőérték
Víz, folyadékállapotban Égéshő
T1, P1 – égési referencia állapot T2, P2 – (térfogat)mérési referencia állapot Európában: P1 = P2 = 1.01325 bar De: T1 ≠ T2 = ?? °C
4
A földgáz energiatartalma, referenciaállapotok Energiamennyiség = Térfogat * Hőérték - HIBÁS Energiamennyiség (fűtőérték alapú, T1, P1 / T2, P2) = = Térfogat (T2, P2) * Fűtőérték (T1, P1 / T2, P2) – HELYES Energiamennyiség (NCV, T1 / T2) = = Térfogat (T2) * Fűtőérték (T1 / T2) – MEGENGEDETT Járatos referenciaállapotok
NCV, 15 / 15 °C (pl. Magyarország, Horvátország, Szerbia) GCV, 15 / 15 °C (pl. Románia) GCV, 25 / 0 °C (pl. Ausztria) NCV, 20 / 20 °C (pl. Oroszország, Ukrajna) NCV, 25 / 20 °C (pl. Szlovákia)
Járatos mértékegységek
MJ, GJ kWh, MWh MJ/m3 kWh/m3
kWh = MJ / 3.6 (pontos érték) kWh/m3 = MJ/m3 / 3.6 (pontos érték)
A fűtőérték, égéshő, energiamennyiség bármelyik referenciaállapotban bármilyen mértékegységben kifejezhető 5
Tartalomjegyzék 1. A földgáz energiatartalma, referenciaállapotok 2. Térfogat és energia átszámítások 3. CAM NC követelmények 4. Feladatok a terepi műszerekben 5. Feladatok az OTR és eIP rendszerben
6
V0 = V15 ⋅ K 15, 0
Térfogat és energia átszámítások Gáztérfogat átszámítása különböző referenciaállapotok között
Pontos átszámító képlet létezik, de A Z kompressziós tényező számításához ismerni kell a gáz összetételét
VP2 ,1 ,T2 ,1 = VP2 , 2 ,T2 , 2 ⋅ K T2 , 2 →T2 ,1 K T2 , 2 →T2 ,1 =
P2, 2 T2,1 Z 2,1 P2,1 T2, 2 Z 2, 2
(V0 = V15 ⋅ K15→0 ) ( K15→0 =
273.15 Z 0 ⋅ ) 288.15 Z15
Energia átszámítása különböző referenciaállapotok között
Pontos átszámító képlet nem létezik A gáz összetételéből kell kiszámítani a fűtőértéket/égéshőt a különböző referenciaállapotokban
7
V0 = V15 ⋅ K 15, 0
Térfogat és energia átszámítások Energia átszámítás a gyakorlatban
Betáplálási ponton
kiadott energia (GCV, 15/15 °C) = ??? MWh mért GCV (15/15 °C) = 0.01060 MWh/m3 mért NCV (15/15 °C) = 34.39 MJ/m3
Számítás
nominált energia (GCV, 25/0 °C) = 240 MWh mért GCV (25/0 °C) = 0.01191 MWh/m3 mért NCV (15/15 °C) = 34.46 MJ/m3
Kiadási ponton
(egy valós eset példáján, elrettentésül ☺)
betáplálási ponton nominált (GCV, 25/0 °C) energiának megfelelő térfogat = = 240 / 0.01191 = 21 488 m3 (0 °C) a 0 °C-os térfogatnak megfelelő 15 °C-os térfogat = = 21 488 * 1.054915 = 22 626 m3 (15 °C) 1.054915 = 288.15 K / 273.15 K (Z15/Z0 = 1, ld. később) a 15 °C-os térfogatnak megfelelő (NCV (15/15 °C) energia = = 22 626 * 34.46 = 779 692 MJ/m3 (NCV, 15/15 °C) a kiadási ponton a fenti (NCV (15/15 °C) energiának megfelelő térfogat = = 779 692 / 34.39 = 22 672 m3 (15 °C) ennek a térfogatnak megfelelő (GCV 15/15 °C) energia = = 22 672 * 0.0106 = 240.32 MWh (GCV 15/15 °C)
Betáplált energia ≠ Kiadott energia ? Miért?
égési referencia hőmérséklet betáplálási ponton: 25 °C, kiadási ponton 15 °C kerekítések, elhanyagolások
8
Tartalomjegyzék 1. A földgáz energiatartalma, referenciaállapotok 2. Térfogat és energia átszámítások 3. CAM NC követelmények 4. Feladatok a terepi műszerekben 5. Feladatok az OTR és eIP rendszerben
9
V0 = V15 ⋅ K 15, 0
CAM NC követelmények Network Code on Capacity Allocation Mechanisms, 4.3. pont
A meghirdetett kapacitásokat energiaegység per időegységben kell kifejezni. A következő mértékegységeket kell használni: kWh/h vagy kWh/nap. A kWh/nap egység esetén a Gáznapon belül egyenletes energiaáramot kell feltételezni.
ACER Framework Guidelines on Capacity Allocation Mechanisms for the European Gas Transmission Network, 2. pont
…A tranzit célú kapacitás nem kezelhető eltérően a hazai célú kapacitástól.
COMMISSION DECISION of 10 November 2010 amending Chapter 3 of Annex I to Regulation (EC) No 715/2009 of the European Parliament and of the Council on conditions for access to the natural gas transmission networks, 3.1.1 (1) f. pont
…a közzétett információt konzisztens egységekben kell kifejezni, nevezetesen, az energiatartalmat kWh-ban (az égési referencia hőmérséklet 298.15 K), a térfogatot m3-ben (273.15 K és 1.01325 bar állapotban).
ACER Framework Guidelines on Interoperability Rules for European Gas Transmission Networks, Scoping Document, 3. pont
E Framework Gudeline előírásait alkalmazni kell a szomszédos entry/exit rendszerek csatlakozási pontjain (nem csak a határkeresztező pontokon), és az entry/exit rendszerek minden más bemeneti és kimeneti pontjain is, ahol a gáz beléphet a rendszerbe és kiléphet a rendszerből (pl. tárolóhoz, LNG létesítményhez, termelői létesítményhez, végfogyasztóhoz, beleértve az elosztó rendszerhez csatlakozó 10 kimeneti pontokat is).
V0 = V15 ⋅ K 15, 0
CAM NC követelmények Térfogat Energiamennyiség Energia mértékegység Energia referenciaállapot
Hazai gyakorlat
CAM NC követelmény
m3 (15 °C)
m3 (0 °C)
fűtőérték (NCV) alapú
égéshő (GCV) alapú
MJ vagy GJ
kWh
15 / 15 °C
25 / 0 °C
A CAM NC követelményeknek való megfeleléshez szükséges átalakítások megvalósításának lehetséges módja: 1. 2.
+ 1.0 – 1.5 MrdFt (kb. 600 db mérőrendszer átalakítása) Olyan minimálisan szükséges átalakítások elvégzése, amelyekkel elérhető, hogy:
a földgázszállító rendszer minden átvételi és átadási pontján rendelkezésre álljon az ott átadott/átvett gáz térfogata és energiamennyisége a 15 °C-os m3 és NCV alapú 15/15 °C-os MJ mellett a CAM NC szerinti 0 °C-os m3 és GCV alapú 25/0 °C-os kWh egységben is; a CAM NC szerinti egységekben való térfogat és energia meghatározás mért adatokra támaszkodva történjen; a mért adatokból levezetett egyszerűsített, egységesített átszámítási tényezők jól dokumentáltak legyenek és az általuk okozott bizonytalanság a gázáram mérés bizonytalanságánál 1-2 nagyságrenddel kisebb legyen; az egyszerűsített átszámítási módszerről a jövőben zökkenőmentesen át tudjunk állni a mért adatok használatára.
11
V0 = V15 ⋅ K 15, 0
CAM NC követelmények A megoldás blokkvázlata
12
Tartalomjegyzék 1. A földgáz energiatartalma, referenciaállapotok 2. Térfogat és energia átszámítások 3. CAM NC követelmények 4. Feladatok a terepi műszerekben 5. Feladatok az OTR és eIP rendszerben
13
V0 = V15 ⋅ K 15, 0
Feladatok a terepi műszerekben Kromatográfok A földgázszállító rendszeren használt Emerson (Daniel) gázkromatográfok képesek a gázminőség jellemzők (égéshő, fűtőérték, Wobbe-szám, relatív sűrűség) kiszámítására 2 különböző referenciaállapotban
elsődleges: MJ/m3, 15 / 15 °C (ezt használjuk most) másodlagos: kWh/m3, 25 / 0 °C (jelenleg nem használjuk)
A másodlagos referenciaállapotban kiszámított jellemzők órai és napi átlagának képzése nem megoldott, szoftvermódosítás szükséges A nem Emerson gyártmányú kromatográfok nem képesek 2 referenciaállapotban számítani a gázminőség jellemzőket, ezeket le kell cserélni (2 db) Járulékos módosítás: kromatográf helyi nyomtatók leszerelése. Helyette a kalibrálási jegyzőkönyvek és a napi átlag jegyzőkönyvek adatainak elektronikus formában való kiolvasása és archiválása (OTR-től független módon)
14
V0 = V15 ⋅ K 15, 0
Feladatok a terepi műszerekben Számítóművek A számítóművek egyetlen referenciaállapotban számítják a gáz térfogatát (15 °C) és az energiamennyiséget (NCV, 15 / 15 °C) Átalakítás nem szükséges, de paraméterezés módosításával be kell állítani a gázminőség adatok használatát a térfogat és energia számításban
helyi kromatográf esetén pillanatérték gázösszetétel adatok használata (jelenleg is így működik) távoli kromatográf esetén OTR-ból letöltött órai átlag gázösszetétel adatok használata (a jelenleg heti kézi adatbevitel helyett)
TM-PLC Szoftvermódosítás szükséges a következő feladatok beépítése céljából
másodlagos gázminőség jellemzők kiolvasása a kromatográfból NCV, 15 / 15 °C energiamennyiségek kiolvasása a számítóművekből
15
Tartalomjegyzék 1. A földgáz energiatartalma, referenciaállapotok 2. Térfogat és energia átszámítások 3. CAM NC követelmények 4. Feladatok a terepi műszerekben 5. Feladatok az OTR és eIP rendszerben
16
V0 = V15 ⋅ K 15, 0
Feladatok az OTR és eIP rendszerben OTR A másodlagos referenciaállapotú gázminőség jellemzők beolvasása Az NCV, 15 / 15 °C energiamennyiségek beolvasása A 0 °C-os térfogatok (pillanatérték, órai, napi) kiszámítása a beolvasott 15 °C-os térfogatokból V 0 = V 15 ⋅ K 15 → 0 (K150 ld. később) A GCV, 25 / 0 °C energiamennyiségek kiszámítása
Energiaáram (GCV, 25 / 0 °C) = = Térfogatáram (0 °C) * Pillanatérték égéshő (25 / 0 °C) Órai energia (GCV, 25 / 0 °C) = Órai térfogat (0 °C) * Órai átlag égéshő (25 / 0 °C) Az elméleti: 6 óra
Energia =
∫ Energiaáram ⋅ dt 6 óra
helyett: Napi energia (GCV, 25 / 0 °C) = ∑ Órai energia (GCV, 25 / 0 °C) Figyelem: Napi energia (GCV, 25 / 0 °C) ≠ Napi térfogat (0 °C) * Napi átlag égéshő (25 / 0 °C)
17
V0 = V15 ⋅ K 15, 0
K150 meghatározása K15→0 =
273.15 Z 0 ⋅ 288.15 Z15 Z0 a kompressziós tényező 0 °C-on és 1.01325 bar-on Z15 a kompressziós tényező 15 °C-on és 1.01325 bar-on
K150 egységes átszámítási tényező a 15 °C-os és 0 °C-os gáztérfogat között Meghatározása a 2006 – 2010 között a betáplálási pontokon mért gázminőség adatok segítségével történt, a következő módszerrel:
betáplálási pontonként képeztük az éves átlag gázösszetételt az éves átlag gázösszetételből kiszámítottuk a Z0/Z15 hányadost a betáplálási pontonkénti térfogattal súlyozva képeztünk egy országos éves átlag Z0/Z15 hányadost mind az 5 vizsgált évre az éves gázmennyiségekkel súlyozva képeztünk egy országos átlag Z0/Z15 hányadost a 2006 – 2010 évekre összesen és a fenti képlettel kiszámoltuk a K150 egységes átszámítási tényező
K15 0 = 0.947537
18
V0 = V15 ⋅ K 15, 0
K150 meghatározása Megvizsgáltuk, hogy a betáplálási pontonkénti egyedi átszámítás helyett az egységes K150 átszámítási tényező mekkora hibát okoz a 0 °C-os térfogat meghatározásában Az egységes átszámítási tényező használata a betáplálási pontokon 0.01 %-nál kisebb hibát okoz a 0 °C-os térfogat meghatározásában (kivéve Babócsa, ahol a hiba 0.015 %) A térfogatmérés mérési bizonytalansága 1 % nagyságrendű, az egységes átszámítási tényezővel okozott hiba ennél 2 nagyságrenddel kisebb Az egységes K150 átszámítási tényező alkalmazása olyan csekély mértékű hibát okoz, hogy az elhanyagolható
19
Algyő_FGT
Zsana_FGT
Pusztaederics_FGT
Kardoskút_FGT
Hajdúszoboszló_FGT
Szank
2009
Kardoskut_reg6
2008
Kardoskút_reg34
2007
Kardoskút_reg15
2006
Hajdúszoboszló_0
Endrőd
Babócsa_reg
Babócsa
Algyő 0 pont
Mosonmagyaróvár
Beregszász
Országos
%
V0 = V15 ⋅ K 15, 0
K150 meghatározása
Helyi K15->0 és országos K15->0 használatával számított 0 oC-os térfogatok eltérése 2010
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
-0.005
-0.010
-0.015
-0.020
20
V0 = V15 ⋅ K 15, 0
Köszönöm megtisztelő figyelmüket! Kérdések?
21
