4.2.Неравномерность потребления газа

Потребление газа населением в жилых домах, коммунально-бытовыми и промышленными предприятиями характеризуется значительной неравномерностью. Эта неравномерность определяется климатическими условиями, укладом жизни населения, режимом работы предприятий. Различают три вида неравномерности потребления газа: 1) неравномерность по месяцам года (сезонная неравномерность); 2) неравномерность по дням недели, месяца или года (суточная неравномерность); 3) неравномерность по часам суток или часам года (часовая неравномерность).

Неравномерность потребления газа оказывает большое влияние на экономичность систем газоснабжения. Пики и провалы в потреблении газа приводят или к перенапряжению, или к неполному использованию мощностей газовых промыслов и пропускной способности газопроводов, что приводит к повышению себестоимости газа.

Для выявления пиков и провалов в потреблении газа строятся годовые и часовые графики потребления газа для города, населенного пункта или отдельного района. Годовой график потребления представляет собой зависимость расхода газа от месяца года, а часовой график – зависимость расхода газа от часов суток. Суммирование графиков потребления для городов, населенных пунктов и отдельных районов позволяет получить график потребления крупного региона. По этим графикам определяются моменты принятия решений о необходимости выравнивания расхода газа.

Для выравнивания годового графика потребления используются подземные газохранилища, куда закачивается газ при снижении спроса (весенне-летне-осенние месяцы) и откуда отбирается газ при повышении спроса (зимние месяцы). Помимо этого, используются также предприятия – регуляторы, которые при уменьшении спроса на газ работают на газе, а при увеличении спроса переходят на жидкое топливо.

Суточные пики неравномерности выравниваются предприятиями – регуляторами, введением ограничений на подачу газа промышленным предприятиям и использованием станций покрытия пиковой неравномерности. На этих станциях есть хранилища сжиженого пропана и установки регазификации (испарившийся пропан перед подачей в газораспределительную сеть смешивается с воздухом до получения теплоты сгорания, равной теплоте сгорания метана).

Пики часовой неравномерности покрываются с помощью аккумулирующей способности участков магистральных газопроводов. В ночное время за счет роста давления газ накапливается, а днем дополнительно расходуется. Если этого не достаточно, то можно использовать предприятия-регуляторы, несмотря на то, что частые переходы с одного вида топлива на другой экономически невыгодны. Отметим, что использование газгольдеров (хранилища газа) оказалось неэкономичным, поэтому их перестали строить.

Неравномерность потребления газа по месяцам года.

Месячное потребление газа жилыми зданиями, предприятиями бытового обслуживания, общественного питания, хлебозаводами (хлебокомбинаты, пекарни), учреждениями коммунально-бытового обслуживания (больницы, родильные дома, учебные заведения, магазины, парикмахерские, ателье и др.) определяется по формуле (м³/мес):

Q , (4.13)

где Q_у – годовое потребление газа для каждого вида потребителя (м³/год); С_м – коэффициент месячного потребления газа (%), определяемый по табл.4.4 .

Отметим, что месячное потребление газа жилыми домами учитывает неравномерность потребления газа для горячего водоснабжения.

Месячное потребление газа на отопление и вентиляцию рассчитывается по формуле (м³/мес):

Q_м=К_мQ_у, (4.14)

где Q_у – годовое потребление газа на отопление и вентиляцию; К_м – коэффициент месячного потребления, который вычисляется по формуле (∑К_м=1):

,

здесь t_вн – внутренняя температура в помещении, ^оС; t_ср.м – среднемесячная наружная температура воздуха, ^оС; n_м – число отопительных суток в месяце (отопительный сезон октябрь – апрель; ∑n_м определяется по [9]).

Таблица 4.4. Значение коэффициента месячного потребления газа С_м, %

Месячное потребление газа промышленными предприятиями рассчитывается по формуле (м³/мес):

Q_м=К_пQ_у , (4.15)

где Q_у – годовое потребление газа промышленным предприятием, (м³/год); К_п – коэффициент месячного потребления, определяемый по формуле:

,

здесь К_сез – коэффициент сезонности: для зимних месяцев К_сез=1,05; для летних К_сез=0,95; для весенних и осенних месяцев К_сез=1; n – количество дней работы предприятия в месяце.

Месячная неравномерность характеризуется коэффициентом месячной неравномерности, который определяется как отношение среднесуточного расхода за данный месяц к среднесуточному расходу за год.

Для жилых зданий ,например, максимальное значение коэффициента соответствует февралю из-за малого количества дней в этом месяце:

,

а наименьший - июлю:

.

Максимальное значение коэффициента месячной неравномерности потребления газа на отопление и вентиляцию соответствует январю-февралю и может достигать значения 3,0.

Наименьшая неравномерность соответствует промышленным предприятиям: максимальное значение К не превышает 1,1.

На рис.4.1 приведен годовой график потребления газа, показывающий неравномерность потребления газа населенным пунктом по месяцам года.

Рис.4.1 Годовой график потребления газа населенным пунктом: 1- жилые здания, прачечные, бани, предприятия общественного питания, учреждения коммунально-бытового обслуживания населения; 2 – хлебозаводы; 3-котельные, обеспечивающие теплом и горячей водой; 4 – промышленные предприятия; 5- среднемесячная подача газа.

Незаштрихованная площадь ниже средней линии 5 определяет объем газа, закачиваемого в подземное хранилище газа, а заштрихованная площадь выше средней линии – объем потребления газа из подземного хранилища. Эти объемы равны.

Суточная неравномерность по дням недели.

Неравномерность потребления газа по дням недели в основном зависит от уклада жизни населения, режима работы предприятий и изменения температуры наружного воздуха.

Суточная неравномерность потребления газа населением примерно одинаковая для всех недель месяца, за исключением недель, на которые приходятся праздники. В обычные дни недели потребления газа примерно одинаково в первые четыре дня недели. В пятницу расход газа возрастает и достигает максимума в субботу. В воскресенье потребление газа снижается ниже уровня обычных дней ( табл.4.5).

Таблица 4.5. Коэффициенты суточного потребления газа жилыми домами

В таблице 4.5 приведены доли недельного потребления газа. Максимальный коэффициент суточной неравномерности (отношение максимального потребления к средней значению за неделю) составляет 1,28 ( суббота).

Значение коэффициента суточной неравномерности потребления газа на отопление и вентиляцию определяется по средней температуре месяца t_ср.мес и средней температуре наиболее холодных суток t_ср.сут :

,

где t_вн – температура воздуха в здании.

Для бань максимальное значение коэффициента суточной неравномерности равно 1,1…1,2.

Потребление газа по часам суток.

Потребления газа населением характеризуется значительной неравномерностью потребления по часам суток ( рис.4.2).

Рис.4.2. Потребление газа по часам суток городом (-) и группой жилых квартир (- - - ): а- обычные сутки, б- предпраздничные сутки, в- праздничные сутки.

В обычные сутки наблюдаются пики потребления газа в утренние, обеденные и вечерние часы. В предпраздничные сутки в вечернее время пик потребления газа наступает раньше из-за укороченного рабочего дня. Вечерние пики самые значительные. В праздничные сутки максимальный пик нарастает к 16 часам.

Прачечные, бани, предприятия общественного питания, хлебозаводы, учреждения коммунально-бытового обслуживания и промпредприятия потребляют газ примерно равномерно в пределах рабочих часов суток.

Потребление газа на централизованное отопление и вентиляцию мало изменяется в течение суток (за исключением часов резкого похолодания и потепления). Соотношения для расчета потребления газа по часам суток приведены в [7].