нефть лекции-1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПРИЧИН РАЗБАЛАНСА ПРИРОДНОГО ГАЗА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЕГО ВЕЛИЧИНЫ В СИСТЕМЕ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

(STATISTICAL METHODS FOR THE ANALYSIS OF THE CAUSES OF THE IMBALANCE OF NATURAL GAS AND ITS VALUE IN PREDICTING THE TIMING SYSTEM)

Семейченков Д.С.

(научный руководитель: д.т.н., профессор Тухбатуллин Ф.Г.) РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина,

В процессе распределения природного газа конечным потребителям всегда возникает ситуация, когда объемы поставленного Vпост и потребленного газа Vпотр не равны друг другу. Расхождение в величинах

Vпост и Vпотр, называется разбалансом.

Величина разбаланса природного газа оказывает прямое влияние на качество системы газоснабжения в целом, поскольку при отрицательных значениях разбаланса поставщик будет нести значительные материальные потери, а потребитель будет иметь незаслуженную прибыль; в случае положительного значения разбаланса поставщик будет иметь незаслуженную прибыль, а конечный потребитель терпеть убытки.

В процессе поставок природного газа достоверность коммерческого учета газа определяется товарным балансом газа. Баланс газа определяется суммарным объемом поставленного газа в газотранспортную или газораспределительную систему, и объемов потребления конечными потребителями, а также объемом на собственные, технологические нужды и технологические потери.

Проводится анализ причин возникновения разбаланса природного газа при его реализации, используя методы математической статистики. Доказывается, что именно метрологический фактор вносит определяющий вклад в общую величину разбаланса газа, которую необходимо постоянно контролировать и поддерживать на допускаемом уровне.

Величина разбаланса природного газа оказывает существенное влияние на диспетчерское управление Единой системой газоснабжения (ЕСГ). В работе обосновывается необходимость внедрения специальных программно-вычислительных комплексов (ПВК), позволяющих осуществлять прогнозирование величины разбаланса, используя метод регрессионного анализа, а также вносить статистически накопленную информацию в систему в режиме on-line для повышения эффективности принятия управленческих решений при диспетчерском управлении ЕСГ.

113

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ПРОБЛЕМЫ НЕБАЛАНСА ГАЗА И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ В ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИЯХ (ГРО) И РЕГИОНАЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ КОМПАНИЯХ (РГК)

(PROBLEMS OF IMBALANCE OF GAS AND THE WAYS OF THEIR DECISION IN GAS DISTRIBUTION ORGANIZATIONS (GRO) AND REGIONAL GAS COMPANIES (RGC)

Семейченков Д.С., Тухбатуллин Ф.Г.

(научный руководитель: профессор, д.т.н. Тухбатуллин Ф.Г.) РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

При сведении баланса газа в ГРО и РГК всегда возникает ситуация несовпадения объемов поставленного газа в газотранспортную или газораспределительную систему, и объемов потребления конечными потребителями, а также объемов на собственные, технологические нужды и технологические потери. Такое явление называют небалансом. Небаланс

– разница между количеством вещества, поступившим в трубопроводную сеть и отобранным из нее участниками коммерческого учета за сутки или за отчетный период.

Небаланс может быть как положительным, так и отрицательным, причем одна сторона будет иметь незаслуженную прибыль, а другая – терпеть убытки. В настоящее время разработано множество методов снижения величины небаланса между участниками производственного процесса. Эффективность применения того или иного способа в определенном регионе поставки газа зависит от множества факторов: развитие газификации субъекта РФ, ориентации на определенную отрасль народного хозяйства, величины износа газотранспортной (ГТС) и газораспределительной систем, степени оснащенности современными узлами измерения потребителей, ГТО и ГРО и др.

Однако, реализация предложенных мероприятий невозможна без развития соответствующей нормативно-правовой и технической документации, а также специальных методик.

Также довольно остро стоит вопрос распределения небаланса между поставщиком и потребителями газа, поставщиком и ГРО, а также возможные пути улаживания разногласий между ними. Методики, регламентирующей распределение небаланса между поставщиками и потребителями на территории РФ без наличия противоречий правилам поставки газа и правилам учета газа, в настоящий момент не разработано.

Помимо этого, со стороны отдельных ГРО нередки случаи завышения или занижения потерь газа в газораспределительных сетях, в том числе неучтенных объемов, что в конечном итоге приводит к существенной величине небаланса газа.

101

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПРИЧИН РАЗБАЛАНСА ПРИРОДНОГО ГАЗА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЕГО ВЕЛИЧИНЫ В СИСТЕМЕ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

(STATISTICAL METHODS FOR THE ANALYSIS OF THE CAUSES OF THE IMBALANCE OF NATURAL GAS AND ITS VALUE IN PREDICTING THE TIMING SYSTEM)

Семейченков Д.С.

(научный руководитель: профессор, д.т.н. Тухбатуллин Ф.Г.) РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

ООО «Газпром межрегионгаз Москва»

При распределении энергетических ресурсов, в том числе природного газа всегда возникает ситуация, когда объемы поставленного Vпост и потребленного газа Vпотр не равны друг другу. Расхождение в величинах Vпост и Vпотр, называется разбалансом:

Величина разбаланса природного газа оказывает прямое влияние на качество системы газоснабжения в целом, поскольку при отрицательных значениях разбаланса поставщик будет нести значительные материальные потери, а потребитель будет иметь незаслуженную прибыль; в случае положительного значения разбаланса поставщик будет иметь незаслуженную прибыль, а конечный потребитель терпеть убытки.

В процессе поставок природного газа достоверность коммерческого учета газа определяется товарным балансом газа. Баланс газа определяется суммарным объемом поставленного газа в газотранспортную (ГТС) или газораспределительную систему (ГРС), и объемов потребления конечными потребителями, а также объемом на собственные, технологические нужды и технологические потери. Разбаланс газа является основным критерием достоверного коммерческого учета: чем меньше разбаланс, тем более достоверный учет.

Для анализа причинно-следственной связи возникновения разбаланса применяется диаграмма Каору Исикавы, которая позволяет выявить причины разбаланса и сосредоточиться на их устранении [2]. Диаграмма позволяет определить главные факторы, оказывающие влияние на рассматриваемую проблему. Проблема обозначается главной стрелкой. Факторы, усугубляющие проблему, отражают стрелками, расположенными «внутри» скелета; нейтрализующие проблему – «снаружи».

На диаграмме, представленной на рисунке (1), демонстрируются основные причины разбаланса.

325

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рисунок 1 – Диаграмма Каору Исикавы

Исходя из опыта эксплуатации Единой системы газоснабжения (ЕСГ), можно с уверенностью сказать, что метрологический фактор оказывает наибольшее влияние на величину разбаланса природного газа. Так, погрешность учета газа величиной 1% при реализации 40 млрд. м3 в год, приведет к разбалансу в 400 млн. м3 в год. Именно поэтому данную величину необходимо постоянно контролировать и, в случае необходимости, оказывать регулирующее воздействие на определенные параметры.

Следует учесть, что погрешность узлов учета газа (УУГ) имеется не только у поставщика, но и у потребителя газа. Следовательно, необходимо провести анализ предельной относительной погрешности, полученной в результате учета газа на УУГ потребителей. Для этого вводится функция y=F(x1,x2…xi):

где y – сумма коммерческого расхода газа потребителей; x1 , x2, xi – коммерческий расход газа i-го потребителя.

Согласно законам математической статистики абсолютная погрешность рассчитывается следующим образом:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

где ∆ – суммарная абсолютная погрешность измерения расхода

∆ – абсолютная погрешность измерения расхода газа i-го потребителя.

Относительная погрешность рассчитывается по следующей

формуле:

∆= , (4)

Подставив выражение (2) и (3) в (4), получаем:

Для количественной оценки величин абсолютной и относительных погрешностей УУГ, проведем анализ ГРС №1, к которой привязаны 9 потребителей, считая, что они получают газ только с этой ГРС.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

сомнения по поводу применения формулы (3) и, соответственно, (6). Полученное значение свидетельствует о недопустимости применения данных расчетных зависимостей к исследуемой модели.

Поскольку величина разбаланса природного газа является случайной величиной, то одним из способов ее оценки может оказаться вычисление среднего значения квадрата отклонения, которое называют дисперсией. На первый взгляд может показаться, что проще вычислить все возможные отклонения случайной величины, а затем определить среднее значение, однако стоит помнить о том, что разбаланс может быть как положительный, так и отрицательный.

Дисперсия рассчитывается как разность между математическим ожиданием квадрата случайной величины Xi и квадратом ее математического ожидания:

где Di – дисперсия i-го потребителя;

M(xi) – математическое ожидание случайной величины;

где xi – значение случайной величины;

pi – вероятность выпадения случайной величины.

Все УУГ имеют калибровочные кривые, представляющие собой зависимость предельной относительной погрешности от расхода газа. Типичная калибровочная кривая представлена на рисунке (2)

Рисунок 2 – Калибровочная кривая счетчиков

На основании данных метрологических характеристик УУГ строится таблица относительных погрешностей 9 УУГ потребителей, для которых единственным поставщиком газа является ГРС №1, и относительные погрешности УУГ поставщика.

328

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Таблица 2 – Относительные погрешности УУГ потребителей и УУГ поставщика, %

Считая, что объем потребления xi, представленный в таблице 1 – максимальный, строится таблица абсолютных погрешностей для каждого из 9 УУГ потребителей и 1-го УУГ поставщика в следующем виде:

Таблица 3 – Абсолютные погрешности УУГ потребителей и УУГ поставщика, м3

Учитывая, что УУГ потребителей и поставщика работают в области допустимых режимов, можно предположить, что величина расхода будет находиться в пределах 0,1Qmax – 0,8Qmax с одинаковой вероятностью. То есть p=1/5=20%.

Рассчитывается математическое ожидание M(xi), M(xi2) и дисперсия D(xi) абсолютных погрешностей всех потребителей газа:

( 1) = 0,2 ∙ 135 + 0,2 ∙ 266 + 0,2 ∙ 513 + 0,2 ∙ 728 + 0,2 ∙ 1017 = 532( 2) = 0,2 ∙ 1352 + 0,2 ∙ 2662 + 0,2 ∙ 5132 + 0,2 ∙ 7282 + 0,2 ∙ 10172 =

= 383285( 1) = 383285 − 282811 = 100474

Результаты расчетов представлены в таблице 4.

329

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Таблица 4 – Математическое ожидание M(xi) , M(xi2) и дисперсия D(xi) i-х потребителей газа

Аналогичным образом рассчитывается математическое ожидание M(y), M(y2) и дисперсия D(y) абсолютной погрешности поставщика газа:

( ) = 0,2 ∙ 429 + 0,2 ∙ 754 + 0,2 ∙ 1389 + 0,2 ∙ 1907 + 0,2 ∙ 2660 = 1428( 2) = 0,2 ∙ 4292 + 0,2 ∙ 7542 + 0,2 ∙ 13892 + 0,2 ∙ 19072 + 0,2 ∙ 26602 =

= 2678993( ) = 2678993 − 14282 = 640540

Учитывая то, что дисперсия суммы независимых величин равна сумме дисперсий этих величин, получаем:

( ) = 100473 + 52995 + + 3487 = 739605

Дисперсия абсолютных погрешностей потребителей D(x) значительно превышает дисперсию поставщика D(y): 739605>640540, что говорит о разных величинах разброса абсолютных погрешностей УУГ. Именно данные разбросы и приводят к постоянному наличию разбаланса в системе газораспределения.

Проведя анализ, можно сделать следующие выводы:

-разбаланс газа неизбежен и величина его может быть значительной;

-увеличение числа потребителей ведет к увеличению разбаланса газа

всистеме;

-наибольший вклад в суммарную величину разбаланса вносят как потребители, так и поставщики газа, приборы учета которых имеют наибольшую погрешность измерений;

-имеется необходимость постоянного мониторинга величины разбаланса и поддержания его на допустимом уровне;

-требуется разработать методику, позволяющую улаживать разногласия между поставщиком и потребителем газа при постоянном наличии разбаланса газа.

Величина разбаланса природного газа оказывает существенное влияние на диспетчерское управление ЕСГ.

330