Сайт научно-технического журнала «Инженерные системы. АВОК Северо-Запад»

Газораспределительные системы: возможности повышения энергетической эффективности

Авторы:

В. Ю. Демчук, главный эксперт НИЦ ОАО «Гипрониигаз»

 М. С. Доронин, главный эксперт НИЦ ОАО «Гипрониигаз»

В газораспределительных организациях (ГРО), осуществляющих регулируемый вид деятельности, в соответствии с требованиями [1] должны проводиться обязательные энергетические обследования в отношении юридического лица и технологического процесса (транспортировка газа по трубопроводам, техническое обслуживание и эксплуатация сетей газораспределения). Практические цели энергетического обследования ГРО — получение достоверной информации об использовании ТЭР и разработка мероприятий по энергосбережению и повышению энергоэффективности.

Для реализации требований [1, 2] и ввиду отсутствия нормативной базы по проведению энергетических обследований газораспределительных организаций ОАО «Гипрониигаз» в 2007–2011 гг. были разработаны проекты нормативно-технических и методических документов, отражающих специфику производственной деятельности в данной сфере:

— Положение о проведении энергетического обследования газораспределительных организаций ОАО «Газпром газораспределение»;

— Программа проведения энергетического обследования газораспределительной организации;

— Методика  определения расхода природного газа на технологические и собственные нужды ГРО, а также объема технологических потерь при его транспортировке по газораспределительным сетям (далее — Методика по потерям);

— Методика оценки эффективности внедрения энергосберегающих технологий в газораспределительном секторе (далее — Методика по энергосбережению);

— Энергетический паспорт газораспределительной организации;

— Инструкция по заполнению энергетического паспорта газораспределительной организации;

— Методика расчета показателей энергетической эффективности газораспределительной организации.

С целью апробации проведения обязательных энергетических обследований ГРО в 2011 году ОАО «Гипрониигаз» по договорам с ОАО «Газпром газораспределение» были выполнены пилотные проекты на базе двух представительных ГРО (горгаз и облгаз), основные характеристики которых показаны в таблице 1.

Таблица 1.  Пилотные проекты по проведению энергетических обследований газораспределительных организаций

природного газамлрд м³более 2более 2,52. Потребление энергоресурсов по ГРОтыс. т у.т.7,0427,63. Доля платы за энергоресурсы в объеме

производства продукции (услуг, работ)%5,76,84. Общая протяженность находящихся в

эксплуатации  наружных газопроводов

природного газакмоколо 1200свыше 25 0005. Количество эксплуатируемых ГРПшт.около 100свыше 10006. Количество эксплуатируемых ШРПшт.более 20около 3800

В обследованных нами ГРО за период с 2006 по 2010 гг. доля энергозатрат в объеме производства продукции не превышала 4–10%, а ежегодная плата за потребленные ТЭР выросла в среднем в 4 раза.

В структуре топливно-энергетического баланса  ГРО (рис. 1) преобладает потребление природного газа (почти 90%), технологические потери  которого, в свою очередь, по отчетным данным близки к 80% от его общего потребления (рис. 2). Очевидно, что в данной ситуации определение фактических потерь газа и поиск путей их снижения являются наиболее приоритетной задачей повышения энергоэффективности ГРО.

Рис.  1. Структура потребления ТЭР в обследованной ГРО

Рис.  2. Структура расхода природного газа в обследованной ГРО

Приказом ФСТ России [3] для газораспределительных организаций установлены целевые показатели энергосбережения и повышения энергетической эффективности, достижение которых должно быть обеспечено в ходе реализации программ энергосбережения и повышения энергетической эффективности ГРО.

Один из введенных в [3] целевых показателей задает относительное снижение удельных потерь газа при его транспортировке по распределительным сетям и установлен на 2011–2013 гг. для различных ГРО в пределах от 1–3 до 12–20%.

Процедура определения потерь газа в ГРО регламентирована документами [4, 5], в которых величину эксплуатационных потерь газа рекомендуется либо рассчитывать по эмпирической формуле [6], либо замерять на реальных объектах-представителях с последующей статистической обработкой результатов измерений. Как показывает опыт ОАО «Гипрониигаз» и других организаций, во многих практических случаях рассчитанные по [4–6] величины эксплуатационных утечек газа явно не соответствуют фактическим объемам утечек, определенным путем инструментальных замеров.

С целью получения объективных данных о технологических потерях газа специалистами ОАО «Гипрониигаз» в 2004–2009 гг. на реальных сетях газораспределения в Астраханской и Саратовской областях, а также в Республике Адыгея были проверены на герметичность 13 758 различных по конструкции технических устройств и разъемных соединений, среди которых негерметичных оказалось 12,4% (выявлено 1707 утечек). Статистическая обработка результатов замеров выявила наличие закономерностей между объемами утечек и относительными частотами их появления (рис. 3).

Рис.  3. Зависимости, установленные в результате инструментальных

                    замеров для различных элементов сетей газораспределения

На основе выполненных в ОАО «Гипрониигаз» экспериментальных и аналитических исследований разработан проект Методики по потерям, где:

— устанавливаются нормативные объемы технологических потерь газа для девяти характерных групп их источников (табл. 2);

— плановые потери рассчитываются исходя из установленных  нормативов потерь и количества источников потерь (учитываемых в ГРО);

— отличие фактических потерь от плановых определяется путем учета доли негерметичных источников потерь, выявляемой индикацией утечек («есть — нет», без определения объема утечки) на выбранных участках сети.

На этапе документального обследования  ГРО необходимо оценить наличие потенциальных источников потерь (технических устройств и разъемных соединений), количество которых на примере одной из обследованных ГРО показано в таблице 2.

Репрезентативное число инструментальных замеров, необходимых для выявления доли негерметичных источников потерь газа, определяется с помощью методов математической статистики. Для обследованной ГРО величина минимальной  выборки составила от 384  до 2400 замеров (при доверительном интервале от 5 до 2% и доверительной вероятности 95%).

В результате выборочной проверки на герметичность (ГИВ-М) 2052 технических устройств и разъемных соединений на сетях газораспределения обследованной ГРО выявлено 332 негерметичных источника потерь (16,2%), распределение которых по характерным группам показано на рисунке 4.

Таблица 2. Характерные группы источников потерь газа и их количество

(генеральная совокупность для одной из обследованных ГРО)

Рис. 4. Результаты измерений утечек газа в обследованной ГРО

Фактические технологические потери газа, обусловленные негерметичностью сетей газораспределения, при расчетах по разработанной методике составляют 0,487 % от объема газа, транспортируемого в обследованной ГРО, что на 28% ниже отчетных технологических потерь ГРО, рассчитанных по [4–6].

Описанный выше подход к определению фактических потерь газа является лишь одним из реальных энергосберегающих мероприятий, к числу которых относятся различные технические решения, направленные на обеспечение рационального потребления в ГРО природного и сжиженных углеводородных газов, тепловой и электрической энергии, горюче-смазочных материалов.

Принятию оптимальных технических решений и оценке эффективности их внедрения в практической деятельности газораспределительных организаций способствует разработанная в ОАО «Гипрониигаз» Методика по энергосбережению, в которой дана классификация энергосберегающих мероприятий и приведены примеры инженерных расчетов для беззатратных, условно беззатратных, малозатратных и затратных энергосберегающих мероприятий по всем видам потребляемых ТЭР.

К беззатратным относятся мероприятия, в которых энергосберегающий эффект достигается без капиталовложений, например: организационные (пресечение несанкционированного отбора газа, выбор оптимального тарифа и др.) или режимные (ликвидация непроизводительных расходов энергии, прерывистое отопление и др.).

В условно беззатратных энергосберегающих мероприятиях капиталовложения планируются и осуществляются по другим программам, например, по программе реконструкции или повышения квалификации, а экономия энергоресурсов является сопутствующим эффектом.

Большинство энергосберегающих мероприятий в газораспределении  являются малозатратными и связаны с совершенствованием оборудования, повышением эффективности его эксплуатации, сокращением потерь энергоносителей. Для оценки экономической эффективности этих мероприятий целесообразно использовать укрупненные показатели, что позволяет значительно сократить трудоемкость выполняемых вычислений и, как следствие, уменьшить время, затрачиваемое на расчеты.

Затратные энергосберегающие мероприятия, как правило, представляют собой одну (не всегда основную) из составляющих частей масштабных технических решений (например, внедрение систем контроля и учета газа, децентрализация систем теплоснабжения, строительство новых газопроводов и др.), для оценки экономической эффективности которых требуется разработка инвестиционных проектов, комплексно учитывающих вопросы строительства, эксплуатации и энергосбережения в системах газораспределения.

Возможности повышения энергетической эффективности, достигаемые при внедрении различных энергосберегающих мероприятий в ГРО, оцениваются с учетом специфики последних.

Основные направления энергосбережения при распределении природного газа:

— повышение герметичности сетей газораспределения в результате применения новых видов оборудования, арматуры и уплотнительных материалов;

— совершенствование приборной техники для технического диагностирования и контроля герметичности;

— совершенствование организации и повышение качества профилактического обслуживания сетей газораспределения;

— совершенствование методов учета расхода газа.

При распределении сжиженных углеводородных газов (СУГ) энергосбережение достигается путем совершенствования:

— методов учета расхода СУГ;

— технологии распределения СУГ.

Энергосберегающие мероприятия, внедряемые в системах производства, транспорта и потребления тепловой энергии в ГРО, основаны на:

— снижении потребления природного газа в централизованных системах отопления;

— повышении эффективности эксплуатации систем отопления;

— улучшении теплоизолирующих свойств ограждающих конструкций помещений ГРО.

Эффективность потребления электрической энергии в ГРО повышается при:

— снижении потребления электроэнергии при защите стальных подземных газопроводов от коррозии;

— повышении эффективности электропривода;

— внедрении энергоэффективных систем наружного и внутреннего освещения;

— применении оптимальных тарифов и современных систем учета электроэнергии;

— выработке электрической энергии в турбодетандерных установках.

Экономия горюче-смазочных материалов в ГРО достигается в результате:

— модернизации автотракторной техники;

— совершенствования обслуживания автотехники;

— проведения организационных мероприятий.

Таким образом, выявление и практическая реализация возможностей энергосбережения и повышения энергетической эффективности на объектах газораспределительных организаций основаны на системном и комплексном проведении мероприятий, в число которых входят как типовые, общедоступные, так и специфичные, присущие только сфере газораспределения. Опыт, накопленный ОАО «Гипрониигаз» при разработке и внедрении последних, представлен в данной публикации.

Литература

1. Федеральный закон  от 23.11.2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

2. Технический регламент «О безопасности сетей газораспределения и газопотребления».

3. Приказ Федеральной службы по тарифам от 31.03.2011 № 85-э «Об установлении требований к программам в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности субъектов естественных монополий, оказывающих услуги по транспортировке газа по газораспределительным сетям».

4. РД 153-39.4-079-01 Методика определения расходов газа на технологические нужды предприятий газового хозяйства и потерь в системах распределения газа. Принят и введен в действие приказом Минэнерго России от 01.08.2001 г. № 231.

5. Методика по расчету удельных показателей загрязняющих веществ в выбросах (сбросах) в атмосферу (водоемы) на объектах газового хозяйства. Утверждена ОАО «Росгазификация» 17.04.97,  № 17II.

6. Тищенко Н. Ф. Охрана атмосферного воздуха. Расчет содержания вредных веществ и их распределение в воздухе. Справ. изд. — М.: Химия, 1991. — 368 с.

Скачать статью в pdf — формате: Газораспределительные системы: возможности повышения энергетической эффективности