Tartalom
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Budapest, 2010. november 16.
A földgázellátó rendszer felépítése és működése
A földgázellátó rendszer forrásoldala A földgázellátó rendszer részei és felépítése A földgázellátó rendszer fogyasztói oldala A földgázellátó g rendszer működése A hazai földgázpiac 2010-ben
Dr. Csete Jenő Miskolci Egyetem Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 2
Földgázvertikum „Upstream”
Ami előtte van: földgázkutatás; föld á földgáztermelés; földgázelőkészítés, tranzitszállítás; LNG szállítás
„Downstream”
FÖLDGÁZELLÁTÓ RENDSZER
Ami utána van: földgázfelhasználás; hő hőhasznosítás; égéstermékelvezetés
A földgázellátó rendszer forrásoldala
3
Földgáz
Rezervoárok, kőzetjellemzők Jellemzők: üledékes kőzetek kőzetjellemzők - porozitás („tárolóképesség”) - permeabilitás („áteresztőképesség”)
CH4
CnH2n+2
5
6
1
Rezervoárok, csapdák
Rezervoárok Telepfluidumok: száraz gáztelepek gáz-csapadék telepek olajkísérő gázok olajtelepek
Jellemzők: szénhidrogének migrálása földtani szerkezeti csapdák tárolókőzetek: homokkő, mészkő impermeabilis kőzetek: agyag agyag, márga márga, só
Rétegvíz
Jellemzők: nagy mélység (1000…3000 m) nagy nyomás(100…300 bar) magas hőmérséklet (100…250 oC) A rétegfluidumok fázisállapota 7
8
Fázisdiagramok
Földgáz-kutatás Jellemzők: telepfluidumok: kőolaj, földgáz, rétegvíz kutatás geofizikai módszerekkel mélyfúrás; kutató-fúrás és feltáró-fúrás rotary y fúróberendezés
9
10
Földgázkutatás és -feltárás
Földgáztermelés
Diesel-elektromos berendezések 150…200 t emelési igény 10…15 t terhelés a lyuktalpon Iszapszivattyú
– ~2 m3/min hozam – 200...300 bar nyomás
kútkiképzés; béléscső/termelőcső kúttalpi szűrő kútfej szerelvények kitermelési ráta: – kőolaj 45% – földgáz 80%
Kitörésgátló berendezés
11
12
2
Földgázkezelés
Földgáz szállítása nagy távolságra Szállítási módok: csőtávvezetéken gáz halmazállapotban (tranzitvezeték) tartályhajókon cseppfolyós állapotban (LNG)
Szárítás – a földgáz vízgőztartalmának csökkentése Előkészítés – a földgáz harmatpontjának beállítása a vízgőzg és a magasabb g szénhidrogén-tartalom csökkentésével Feldolgozás – a földgáz egy vagy több komponensének részleges vagy teljes mértékű és előírt minőségű kinyerése
13
MSZ 1648: 2000 Közszolgáltatású vezetékes földgáz
LNG - cseppfolyósított földgáz FÖLDGÁZ
LNG
légköri nyomás
légköri nyomás
15 oC
-161 oC
600
m3
14
Gázcsoport Jellemzők (1) 3 Wobbe-szám , MJ/m 3 (kWh/m ) 3 Névleges Wobbe-szám, MJ/m 3 (kWh/m ) 3 Felső hőérték, MJ/m 3 (kWh/m ) 3 Alsó hőérték, MJ/m 3 (kWh/m ) A gázellátás Oxigén tartalom, %(V/V) maximum 3 Vízgőz tartalom, g/m maximum o Szénhidrogén harmatpont, C, maximum 4 MPa-nál engedélyezési nyomásnál (1) Felső hőértékből számítva
1 m3
Konverziós faktorok 1 tonna LNG
2,2 m3 LNG
1 tonna LNG
1300 m3 földgáz
2H 2S Követelmények 45,66 – 54,76 36,29 – 41,58 (12,68 – 15,21) (10,08 – 11,55) 50,72 39,11 (14 09) (14,09) (10 86) (10,86) 31,00 – 45,28 (8,61 – 12,58) 27,94 – 40,81 (7,76 – 11,34) távvezetéki regionális 0,2 0,17 1,0 4 ---
--4
15
16
Földgázellátó rendszer Az EU irányelv szerint:
A földgázellátó rendszer részei és felépítése p
földgáztároló rendszer földgázszállító rendszer földgázelosztó rendszer cseppfolyós földgáz (LNG) rendszer
18
3
A tároló felszín alatti része
tároló típusok –
A földgáztároló rendszer
– –
leművelt gáztelep (esetleg olajtelep) aquifer tároló sótömzsben üreg
zárt, gáztömör rendszer 500…3000 m mélység besajtoló és kitároló kutak kúttalpi szerelvények 20
A tároló felszín feletti része
A tároló műszaki jellemzői
nyomástartó edények
– acél csővezetékek – tartályok, tornyok – szerelvények
technológiai berendezések betároláshoz technológiai berendezések kitároláshoz gáztisztítás, gázelőkészítés homok és gázhidrát elleni védelem
a tároló maximális kapacitása [m3] a teljes tárolt gázmennyiség [m3] mobil g gázkészlet [[m3] párnagáz [m3] besajtolási (betárolási) kapacitás [m3/d] kiadási (kitárolási) kapacitás [m3/d]
21
22
Földgázszállító és -elosztó rendszer FORRÁSOLDAL Hazai földgáztermelő mező kiadási pontja
Import gázvezeték belépési pontja az országhatáron
Föld alatti gáztároló kiadási pontja
A földgázszállító rendszer
SZÁLLÍTÓ RENDSZER
Gázátadó állomás
nagyközépnyomású hálózat Gázfogadó állomás
ELOSZTÓ RENDSZER
középnyomású hálózat Körzeti nyomásszabályozó állomás
kisnyomású hálózat TELEKHATÁR fogyasztók, ügyfelek
FOGYASZTÓI OLDAL
fogyasztók, ügyfelek
24
4
Földgázszállító rendszer
Kompresszor állomások
„nullpont”: hazai termelés, import, FGT a gázátadó állomás „kilépő pontja” acélcsövek (DN 400…DN 1000) nagy nyomás (64…30 bar) nagy gázáramok (~ 4 000 000 m3/h) kompresszor állomások távvezetéki csomópontok gázátadó állomások SCADA rendszer informatikai platform
nagy gázáramok [m3/h] nyomásarány 1,3…1,6 centrifugál (turbo) kompresszor meghajtó motor: gázturbina
25
26
Kompresszor állomások
Távvezetéki csomópontok
szűrő és folyadék-leválasztó szívó fejcső kompresszorok nyomó fejcső utóhűtő fűtőgáz előkészítő mérőegység
csővezetékek, elzáró szerelvények szűrők csőtisztító indító és fogadó egységek gázkeverő egységek gázszagosító egységek lefúvató szerelvények gázmennyiség és gázparaméter mérők
27
28
Gázátadó állomások
a szállító rendszer része elzáró szerelvények szűrők gáz-előmelegítő egység nyomásszabályozó egység biztonsági berendezések gázmennyiség és gázparaméter mérők
A földgázelosztó rendszer
29
5
Földgázelosztó rendszer
Földgázelosztó rendszer
a gázátadó állomás „kilépő pontja” telekhatár közterület; külterület/belterület nyomásfokozatok csővezeték szakaszok elzáró szerelvények egyéb tartozékok
acél és polietilén csövek (DN 32…DN 300) kisebb nyomások (25…4…0,1 bar) kisebb gázáramok nincsenek aktív elemek több nyomásfokozat gázfogadó állomások leágazó vezetékek a fogyasztókhoz
31
32
Gázelosztó vezetékek
Nyomásfokozatok
csővezetékek csőanyagok:
kisnyomás; p ≤ 0,1 bar (10.000 Pa) középnyomás; 0,1 bar ≤ 4 bar nagyközépnyomás; 4 bar ≤ 25 bar
– polietilén; 10 bar üzemnyomásig – acél;; 25 bar üzemnyomásig y g – egyéb anyagok; öntöttvas, KPVC, ÜPVC, stb.
Fontos! csatlakozási nyomás ~ égőnyomás; 2500 Pa emelt vagy növelt nyomás esetén 8500 Pa
idomok, szerelvények, tartozékok
Nyomásfokozat ÅÆ biztonsági követelmények 33
Polietilén gázelosztó vezetékek
PE, KPE PE granulátum, extrudálás, fröccsöntés csövek, idomok, szerelvények csőszálak:
34
PE gázelosztó vezeték Csőszálak, idomok oldhatatlan kötése - tompahegesztés, - tokos hegesztés, - elektrofúziós hegesztés
Leágazó vezeték
- nyeregidom hegesztés - elektrofúziós megfúró idom
– DN 110, DN 160, DN 200, DN 250, DN 315
csőtekercsek:
Varratvizsgálat
– DN 20, DN 32, DN 63
- szemrevételezés - roncsolásmentes vizsgálat (ultrahangos)
idomok:
Szerelvények oldható kötése
– T idom, keresztidom, ív, szűkítő, …
- karimás kötés
35
36
6
Acél gázcső minősége
Acél gázcsövek
MSZ EN 10208-2 (MSZ 29)
A gyártási technológia szerint:
folyáshatár > 235 N/mm2 szakítószilárdság > 370 N/mm2 karbon-egyenérték < 0,48 % Charpy ütőmunka ≥ 27 J teljesen csillapított acél hegeszthető acél
melegen hengerelt, varrat nélküli hosszvarratos spirálvarratos
37
38
Melegen hengerelt, varrat nélküli acélcsövek
Külső csőbevonat
méretek MSZ EN 10220:2003. járatos méretek:
o DN 50, DN 80, DN 100, DN 150, DN 200, o DN 250, DN 300, DN 350
karbon tartalom: max 0,25 , % kén tartalom: max 0,05 % foszfor tartalom: max. 0,05 % 8…12 m hosszú csőszálak gyári passzív szigetelés réselt, szigeteletlen csővégek szállítás ideiglenes csővég-záróval
passzív korrózióvédelem gyári PE bevonat csővégek szabadon szigetelésvizsgálat (12…20 kV) utólagos szigetelés – szigetelő fóliák – szigetelő „festékek” – zsugorfólia
39
Acél gázelosztó vezeték
40
Gázelosztó vezetékek tartozékai
Csőszálak, idomok oldhatatlan kötése
gázfogadó állomások korrózióvédelmi berendezések mérésadatgyűjtő gy j rendszerek
- ívhegesztés - lánghegesztés
Varratvizsgálat - szemrevételezés - roncsolásmentes vizsgálat (radiografikus)
Szerelvények oldható kötése - karimás kötés
41
42
7
Nyomásszabályozó állomások Gázátadó állomás – – – –
A földgázellátó rendszer fogyasztói gy oldala
szűrés előmelegítés nyomásszabályozás mennyiségmérés
Gázfogadó állomás – szűrés – nyomásszabályozás
(Ipari gázfogadó állomás) 43
Fogyasztói kategóriák
Fogyasztói kategóriák
Tarifa kategóriák a gázmérő névleges teljesítménye, illetve a lekötött teljesítmény szerint – – – – –
A földgázfelhasználás jellege szerint – technológiai célú gázfogyasztás – fűtési célú gázfelhasználás
20 m3/h alatti kategória 20-100 m3/h közötti kategória 100-500 m3/h közötti kategória 500 m3/h feletti kategória mérő nélküli kategória
Kereskedelmi szempontból p – szabad piaci felhasználó – egyetemes szolgáltatásra jogosult felhasználó Megjegyzés: a telekhatáron belüli fogyasztói rendszerek technológiai berendezései nem tárgya jelen előadásnak.
45
46
Alapvetés A földgázellátó rendszer működése
A fogyasztók gázvételezése időben változó, egyedi, spontán, nem befolyásolható Nagy számú fogyasztó Æ tipikus jellegzetességek A gázigények jellegzetes változása: – egy napon belül – egy éven belül (naptári év, gázév)
Az időben változó fogyasztás okai – életmód és munkarend – az ipari termelés volumene – külső hőmérséklet
Az időben változó fogyasztás kiegyenlítése 48
8
A földgázellátó rendszer egyensúlya
Csővezeték rendszerek Gázszállító rendszer
Gázelosztó rendszer
globális hosszú csőszakaszok nagy csőátmérők nagy csőtérfogat/elvételi pont nagy üzemnyomás jelentős mobilgáz aktív és passzív elemek lassú tranziens áramlás stacioner és tranziens szimuláció diszpécser – irányítás „dinamikus jellegű rendszer”
lokális rövid csőszakaszok kis átmérők kis csőtérfogat/fogyasztó kisebb üzemnyomás elhanyagolható mobilgáz csak passzív elemek közel állandósult áramlás stacioner szimuláció diszpécser – felügyelet „statikus jellegű rendszer”
(Órai egyensúlytartás az elosztó rendszeren) Napi egyensúlytartás a szállító rendszeren Az órai ingadozások kiegyenlítése a szállító rendszer mobil gázkészletéből (linepack)
Éves egyensúly az országos mérlegben A szezonális ingadozás kiegyenlítés föld alatti gáztárolóból
49
Napi fogyasztási (terhelési) görbe
50
Éves fogyasztási (terhelési) görbe
1,40
900 000
30,0
800 000
25,0
700 000
20,0
600 000
15,0
500 000
10 0 10,0
400 000
5,0
300 000
0,0
200 000
-5,0
100 000
-10,0
0
-15,0
1,00
0,60 0,40 0,20 0,00 22
23
24
1000 900
700 600 500
100 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
Napi középhőmérséklet
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
3
31
1-jan
200
17
300
5
400
19
Gázfogyasztás [m 3/h]
800
8
21
22
20
24
19
10
18
27
17
13
16
2
15
30
14
4
13
16
12
Idõ [h]
18
11
7
10
21
9
9
8
23
7
26
6
12
5
26
4
12
3
29
2
15
1
Napi középhőmé érséklet [oC]
0,80
Napi gázfogyasz ztás [m3/d]
Gázfogyasztás [m 3/h]
1,20
Napi gázfogyasztás
Idõ [h]
51
52
Rendezett tartamgörbe
Mérések Üzemvitel ellenőrzése
900 000
– nyomás – hőmérséklet
800 000
Napi gázfogyasztás [m3/d]
700 000
600 000
Kereskedelem,, a földgáz g átadása/átvétele
FÖLD ALATTI TÁROLÓ
500 000
– – – –
HAZAI TERMELÉS
400 000 300 000
IMPORT
200 000
időegység alatti gázmennyiség (gázmérés) nyomás hőmérséklet fűtőérték
100 000
0 0
60
120
180
240
300
360
53
54
9
Gázmérési pontok
Fűtőérték-mérési pontok
Szállító rendszer
Szállító rendszer
– belépési pontok (import, hazai termelés) – kilépési pontok (gázátadó állomások)
– belépési pontok (import, hazai termelés) – kilépési pontok (gázátadó állomások)
Tároló rendszer ki- és belépési p p pontjai j Elosztó rendszer
Tároló rendszer ki- és belépési p p pontjai j Elosztó rendszerben nincs mérés
– belépési pontok (gázátadó állomások) – kilépési pontok (fogyasztási helyek)
55
56
Elszámolás a földgázkereskedelemben
Elszámolás a földgázkereskedelemben
Költségtételek:
A földgáz energiatartalmának ára [Ft/MJ]
– a földgáz ára (az energiatartalom ára) – a rendszerhasználati díj [Ft/m3]
– a földgáz fűtőértéke [MJ/m3] – az elfogyasztott földgázmennyiség [m3/hónap]
Rendszerhasználati díjj
Normálállapotú p földgázmennyiség g y g
– alapdíj, teljesítménydíj [Ft] – forgalmi díj [Ft/m3]
– – – –
üzemi térfogat mérése a földgáz üzemi nyomásának mérése a földgáz üzemi hőmérsékletének mérése átszámítás normáltérfogatra (pTz korrektorok)
57
58
Elszámolás Napi operatív elszámolás – 100 m3/h feletti kategóriában → mérés alapján – 100 m3/h alatti kategóriában → profil alapján
A hazai földgázpiac 2010-ben
Havi és éves elszámolás – 20 m3/h feletti kategóriában → havi mérőleolvasás – 20 m3/h alatti kategóriában → éves mérőleolvasás és havi kiegyenlítetett számlázás – Mérő nélküli kategóriában → havi átalány-számlázás
59
10
A hazai földgázpiac
Együttműködő rendszerüzemeltető engedélyesek
Rendszerirányító Szállítói engedélyes Elosztói engedélyes Tárolói engedélyes (ha van közvetlen fizikai kapcsolat) Földgáztermelő (ha van közvetlen fizikai kapcsolat) Telephelyi engedélyes
61
62
További engedélyesek
Rendszerüzemeltetés Engedélyköteles tevékenység Jogszabályi háttér:
Földgáz-kereskedő Egyetemes szolgáltató …
– –
2008. XL. törvény a földgázellátásról 19/2009 Kormányrendelet a GET végrehajtásáról 19/2009.
Engedélyező hatóság: Magyar Energia Hivatal A működés alapja: Üzemi és Kereskedelmi Szabályzat Nyilvános dokumentum: Üzletszabályzat 63
Üzemi és Kereskedelmi Szabályzat
Földgázrendszer működése Gázrendszer fejlesztése Hálózat használata { { {
{ { { {
A rendszerüzemeltetők alapfeladatai A rendszerek működőképességének biztosítása A rendszerek működésével kapcsolatos adatforgalom g biztosítása
Hozzáférés Csatlakozás Üzemeltetés
- G-1 nap: nominálások kezelése - G nap: egyensúlytartás - G+1 nap: allokálások
Kereskedelmi kapcsolatok Rendszerirányítás {
64
Nominálás Egyensúlytartás Allokálás Korlátozás Válsághelyzet kezelése
Kapacitásgazdálkodás Rendszerfejlesztés
Mérés – elszámolás Adatforgalmi megállapodások 65
66
11
A rendszerüzemeltetők tevékenységét felügyelő hatóságok Magyar Energia Hivatal – – – –
Köszönöm figyelmüket!
engedélyezés ellenőrzés adatszolgáltatás …
Magyar Bányászati és Földtani Hivatal – – – – – –
műszaki – biztonsági jóváhagyás minőségirányítási rendszer az üzemeltetés ellenőrzése tervjóváhagyás kivitelezés ellenőrzése …
Elérhetőség:
Miskolci Egyetem Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 3515 Miskolc- Egyetemváros Tel: 06-46-565-078 e-mail:
[email protected] Web: www.gas.uni-miskolc.hu 67
12
