Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Budapest, 2010. november 16. A földgázellátó rendszer felépítése és működése Tartalom A földgázellátó rendszer forrásoldala A földgázellátó rendszer részei és felépítése A földgázellátó rendszer fogyasztói oldala A földgázellátó rendszer működése A hazai földgázpiac 2010-ben Dr. Csete Jenő Miskolci Egyetem Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 2 Földgázvertikum Upstream Downstream Ami előtte van: földgázkutatás; földgáztermelés; földgázelőkészítés, tranzitszállítás; LNG szállítás FÖLDGÁZELLÁTÓ RENDSZER Ami utána van: földgázfelhasználás; hőhasznosítás; égéstermékelvezetés A földgázellátó rendszer forrásoldala 3 Földgáz Rezervoárok, kőzetjellemzők CH 4 Jellemzők: üledékes kőzetek kőzetjellemzők - porozitás ( tárolóképesség ) - permeabilitás ( áteresztőképesség ) C n H 2n+2 5 6 1
Rezervoárok, csapdák Rezervoárok Jellemzők: szénhidrogének migrálása földtani szerkezeti csapdák tárolókőzetek: homokkő, mészkő impermeabilis kőzetek: agyag, márga, só Telepfluidumok: száraz gáztelepek gáz-csapadék telepek olajkísérő gázok olajtelepek Rétegvíz Jellemzők: nagy mélység (1000 3000 m) nagy nyomás(100 300 bar) magas hőmérséklet (100 250 o C) A rétegfluidumok fázisállapota 7 8 Fázisdiagramok Földgáz-kutatás Jellemzők: telepfluidumok: kőolaj, földgáz, rétegvíz kutatás geofizikai módszerekkel mélyfúrás; kutató-fúrás és feltáró-fúrás rotary fúróberendezés 9 10 Földgázkutatás és -feltárás Diesel-elektromos berendezések 150 200 t emelési igény 10 15 t terhelés a lyuktalpon Iszapszivattyú ~2 m 3 /min hozam 200...300 bar nyomás Kitörésgátló berendezés Földgáztermelés kútkiképzés; béléscső/termelőcső kúttalpi szűrő kútfej szerelvények kitermelési ráta: kőolaj 45% földgáz 80% 11 12 2
Földgázkezelés Szárítás a földgáz vízgőztartalmának csökkentése Előkészítés a földgáz harmatpontjának beállítása a vízgőz- és a magasabb szénhidrogén-tartalom csökkentésével Feldolgozás a földgáz egy vagy több komponensének részleges vagy teljes mértékű és előírt minőségű kinyerése Földgáz szállítása nagy távolságra Szállítási módok: csőtávvezetéken gáz halmazállapotban (tranzitvezeték) tartályhajókon cseppfolyós állapotban (LNG) 13 14 LNG - cseppfolyósított földgáz FÖLDGÁZ LNG légköri nyomás légköri nyomás 15 o C -161 o C 600 m 3 1 m 3 Konverziós faktorok 1 tonna LNG 2,2 m 3 LNG 1 tonna LNG 1300 m 3 földgáz MSZ 1648: 2000 Közszolgáltatású vezetékes földgáz Gázcsoport 2H 2S Jellemzők Követelmények Wobbe-szám (1), MJ/m 3 (kwh/m 3 ) 45,66 54,76 (12,68 15,21) 36,29 41,58 (10,08 11,55) Névleges Wobbe-szám, MJ/m 3 (kwh/m 3 ) 50,72 (14,09) 39,11 (10,86) Felső hőérték, MJ/m 3 31,00 45,28 (kwh/m 3 ) (8,61 12,58) Alsó hőérték, MJ/m 3 27,94 40,81 (kwh/m 3 ) (7,76 11,34) A gázellátás távvezetéki regionális Oxigén tartalom, %(V/V) maximum 0,2 Vízgőz tartalom, g/m 3 maximum 0,17 1,0 Szénhidrogén harmatpont, o C, maximum 4 MPa-nál 4 --- engedélyezési nyomásnál --- 4 (1) Felső hőértékből számítva 15 16 Földgázellátó rendszer A földgázellátó rendszer részei és felépítése Az EU irányelv szerint: földgáztároló rendszer földgázszállító rendszer földgázelosztó rendszer cseppfolyós földgáz (LNG) rendszer 18 3
A tároló felszín alatti része A földgáztároló rendszer tároló típusok 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 nyomástartó edények acél csővezetékek tartályok, tornyok szerelvények technológiai berendezések betároláshoz technológiai berendezések kitároláshoz gáztisztítás, gázelőkészítés homok és gázhidrát elleni védelem A tároló műszaki jellemzői a tároló maximális kapacitása [m 3 ] a teljes tárolt gázmennyiség [m 3 ] mobil gázkészlet [m 3 ] párnagáz [m 3 ] besajtolási (betárolási) kapacitás [m 3 /d] kiadási (kitárolási) kapacitás [m 3 /d] 21 22 Földgázszállító és -elosztó rendszer F O R R Á S O L D A L 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 F O G Y A S Z T Ó I O L D A L fogyasztók, ügyfelek 24 4
Földgázszállító rendszer 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 m 3 /h) kompresszor állomások távvezetéki csomópontok gázátadó állomások SCADA rendszer informatikai platform Kompresszor állomások nagy gázáramok [m 3 /h] nyomásarány 1,3 1,6 centrifugál (turbo) kompresszor meghajtó motor: gázturbina 25 26 Kompresszor állomások szűrő és folyadék-leválasztó szívó fejcső kompresszorok nyomó fejcső utóhűtő fűtőgáz előkészítő mérőegység Távvezetéki csomópontok 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 a gázátadó állomás kilépő pontja telekhatár közterület; külterület/belterület nyomásfokozatok csővezeték szakaszok elzáró szerelvények egyéb tartozékok Földgázelosztó rendszer 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 Nyomásfokozatok kisnyomás; p 0,1 bar (10.000 Pa) középnyomás; 0,1 bar 4 bar nagyközépnyomás; 4 bar 25 bar Fontos! csatlakozási nyomás ~ égőnyomás; 2500 Pa emelt vagy növelt nyomás esetén 8500 Pa Gázelosztó vezetékek csővezetékek csőanyagok: polietilén; 10 bar üzemnyomásig acél; 25 bar üzemnyomásig egyéb anyagok; öntöttvas, KPVC, ÜPVC, stb. idomok, szerelvények, tartozékok Nyomásfokozat biztonsági követelmények 33 34 Polietilén gázelosztó vezetékek PE, KPE PE granulátum, extrudálás, fröccsöntés csövek, idomok, szerelvények csőszálak: DN 110, DN 160, DN 200, DN 250, DN 315 csőtekercsek: DN 20, DN 32, DN 63 idomok: T idom, keresztidom, ív, szűkítő, 35 PE gázelosztó vezeték Csőszálak, idomok oldhatatlan kötése - tompahegesztés, - tokos hegesztés, - elektrofúziós hegesztés Leágazó vezeték - nyeregidom hegesztés - elektrofúziós megfúró idom Varratvizsgálat - szemrevételezés - roncsolásmentes vizsgálat (ultrahangos) Szerelvények oldható kötése - karimás kötés 36 6
Acél gázcső minősége MSZ EN 10208-2 (MSZ 29) folyáshatár > 235 N/mm 2 szakítószilárdság > 370 N/mm 2 karbon-egyenérték < 0,48 % Charpy ütőmunka 27 J teljesen csillapított acél hegeszthető acél Acél gázcsövek A gyártási technológia szerint: melegen hengerelt, varrat nélküli hosszvarratos spirálvarratos 37 38 Melegen hengerelt, varrat nélküli acélcsövek 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 Külső csőbevonat passzív korrózióvédelem gyári PE bevonat csővégek szabadon szigetelésvizsgálat (12 20 kv) utólagos szigetelés szigetelő fóliák szigetelő festékek zsugorfólia 39 40 Acél gázelosztó vezeték Csőszálak, idomok oldhatatlan kötése - ívhegesztés - lánghegesztés Varratvizsgálat - szemrevételezés - roncsolásmentes vizsgálat (radiografikus) Szerelvények oldható kötése - karimás kötés Gázelosztó vezetékek tartozékai gázfogadó állomások korrózióvédelmi berendezések mérésadatgyűjtő rendszerek 41 42 7
Nyomásszabályozó állomások Gázátadó állomás szűrés előmelegítés nyomásszabályozás mennyiségmérés Gázfogadó állomás szűrés nyomásszabályozás (Ipari gázfogadó állomás) A földgázellátó rendszer fogyasztói oldala 43 Fogyasztói kategóriák Tarifa kategóriák a gázmérő névleges teljesítménye, illetve a lekötött teljesítmény szerint 20 m 3 /h alatti kategória 20-100 m 3 /h közötti kategória 100-500 m 3 /h közötti kategória 500 m 3 /h feletti kategória mérő nélküli kategória Fogyasztói kategóriák A földgázfelhasználás jellege szerint technológiai célú gázfogyasztás fűtési célú gázfelhasználás Kereskedelmi szempontból 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 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
9 7 4 2 8 5 3 Csővezeték rendszerek A földgázellátó rendszer egyensúlya Gázszállító 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 Gázelosztó 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 50 Napi fogyasztási (terhelési) görbe Éves fogyasztási (terhelési) görbe 1,40 1,20 900 000 30,0 Gázfogyasztás [m 3 /h] 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Idõ [h] 1000 900 800 700 600 500 400 300 Gázfogyasztás [m 3 /h] 200 100 Napi gázfogyasz ztás [m 3 /d] 800 000 700 000 600 000 500 000 400 000 300 000 200 000 100 000 0 1-jan 15 29 12 26 12 26 23 21 18 16 30 13 27 10 24 22 19 17 31 25,0 20,0 15,0 10,00 5,0 0,0-5,0-10,0-15,0 Napi középhőmé érséklet [ o C] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Napi középhőmérséklet Napi gázfogyasztás Idõ [h] 51 52 Rendezett tartamgörbe Mérések Napi gázfogyaszt ás [m 3 /d] 900 000 800 000 700 000 600 000 500 000 400 000 300 000 200 000 100 000 FÖLD ALATTI TÁROLÓ HAZAI TERMELÉS IMPORT Üzemvitel ellenőrzése nyomás hőmérséklet Kereskedelem, a földgáz átadása/átvétele időegység alatti gázmennyiség (gázmérés) nyomás hőmérséklet fűtőérték 0 0 60 120 180 240 300 360 53 54 9
Gázmérési pontok Szállító rendszer belépési pontok (import, hazai termelés) kilépési pontok (gázátadó állomások) Tároló rendszer ki- és belépési pontjai Elosztó rendszer belépési pontok (gázátadó állomások) kilépési pontok (fogyasztási helyek) Fűtőérték-mérési pontok Szállító rendszer belépési pontok (import, hazai termelés) kilépési pontok (gázátadó állomások) Tároló rendszer ki- és belépési pontjai Elosztó rendszerben nincs mérés 55 56 Elszámolás a földgázkereskedelemben Költségtételek: a földgáz ára (az energiatartalom ára) a rendszerhasználati díj [Ft/m 3 ] Rendszerhasználati díj alapdíj, teljesítménydíj [Ft] forgalmi díj [Ft/m 3 ] Elszámolás a földgázkereskedelemben A földgáz energiatartalmának ára [Ft/MJ] a földgáz fűtőértéke [MJ/m 3 ] az elfogyasztott földgázmennyiség [m 3 /hónap] Normálállapotú földgázmennyiség g üzemi térfogat mérése a földgáz üzemi nyomásának mérése a földgáz üzemi hőmérsékletének mérése átszámítás normáltérfogatra (ptz korrektorok) 57 58 Elszámolás Napi operatív elszámolás 100 m 3 /h feletti kategóriában mérés alapján 100 m 3 /h alatti kategóriában profil alapján Havi és éves elszámolás 20 m 3 /h feletti kategóriában havi mérőleolvasás 20 m 3 /h alatti kategóriában éves mérőleolvasás és havi kiegyenlítetett számlázás Mérő nélküli kategóriában havi átalány-számlázás A hazai földgázpiac 2010-ben 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 Földgáz-kereskedő Egyetemes szolgáltató Rendszerüzemeltetés Engedélyköteles tevékenység Jogszabályi háttér: 2008. XL. törvény a földgázellátásról 19/2009. Kormányrendelet a GET végrehajtásáról Engedélyező hatóság: Magyar Energia Hivatal A működés alapja: Üzemi és Kereskedelmi Szabályzat Nyilvános dokumentum: Üzletszabályzat 63 64 Üzemi és Kereskedelmi Szabályzat Földgázrendszer működése Gázrendszer fejlesztése Hálózat használata Hozzáférés Csatlakozás Üzemeltetés Kereskedelmi kapcsolatok Rendszerirányítás Nominálás Egyensúlytartás Allokálás Korlátozás Válsághelyzet kezelése Mérés elszámolás Adatforgalmi megállapodások 65 A rendszerüzemeltetők alapfeladatai A rendszerek működőképességének biztosítása A rendszerek működésével kapcsolatos adatforgalom biztosítása - G-1 nap: nominálások kezelése - G nap: egyensúlytartás - G+1 nap: allokálások Kapacitásgazdálkodás Rendszerfejlesztés 66 11
A rendszerüzemeltetők tevékenységét felügyelő hatóságok Magyar Energia Hivatal engedélyezés ellenőrzés adatszolgáltatás Magyar Bányászati és Földtani Hivatal műszaki biztonsági jóváhagyás minőségirányítási rendszer az üzemeltetés ellenőrzése tervjóváhagyás kivitelezés ellenőrzése 67 Köszönöm figyelmüket! Elérhetőség: Miskolci Egyetem Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 3515 Miskolc- Egyetemváros Tel: 06-46-565-078 e-mail: gastitkar@kfgi.uni-miskolc.hu Web: www.gas.uni-miskolc.hu 12