РАЗДЕЛ 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОПОТРЕБЛЕНИЯ КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО СЕКТОРА
2.1. ВЫРАЖЕНИЕ ОБОБЩЕННОГО УРАВНЕНИЯ МЕЖДУ ГАЗОПОТРЕБЛЕНИЕМ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬЮ СТОЯНИЯ ТЕМПЕРАТУР НАРУЖНОГО ВОЗДУХА В ОТНОСИТЕЛЬНОМ В ВИДЕ
Структура газопотребления во многом отражает уровень развития народного хозяйства и, в свою очередь, формируется в зависимости от потребности отдельных его отраслей в различных видах энергоносителей.
Применение природного газа в коммунально-бытовом секторе дает не только высокий экономический, но и социальный эффект. При этом газ используется в приборах для приготовления пищи, нагрева воды для бытовых целей, в отопительных печах, в тепловых установках коммунальных предприятий, в отопительных котельных.
Неравномерность газопотребления присуща всем группам потребителей, но наибольшую имеет коммунально-бытовой сектор, в котором значительная доля природного газа расходуется на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий.
Как уже отмечалось, для Донецкой области, а также и для других областей Украины, единственным методом покрытия пиковых расходов газа, возникающих при резком понижении температуры наружного воздуха, является использование буферных потребителей.
В работах ?8,22,23,25,32,34,56,80,82? отмечается, что для коммунально-бытового сектора, как и для отопительных котельных, являющимся основными источниками в неравномерности газопотребления, характерен расход природного газа, обусловленный продолжительностью стояния температур наружного воздуха, и определяемый графиком, приведенным на рисунке 2.1. Если суточный объем поставляемого природного газа (лимит газа
Рисунок 2.1 Аппроксимация графика расхода газа на коммунально-бытовое потребление по продолжительности стояния температур наружного воздуха режимами ограничения и компенсации
на коммунально-бытовое потребление) соответствует расходу газа при средней температуре рассматриваемого периода, то площади 1-9-18-1 и 9-19-20-9 должны быть равны между собой.
Площадь 1-9-18-1 выражает в некотором масштабе объем газа, который необходим для компенсации неравномерности потребления газа коммунально-бытовыми потребителями и, следовательно, зная его значения, можно определить объемы газа, которые должны быть изъяты у буферных потребителей, или иначе - производительность средств регулирования.
При использовании буферных потребителей для покрытия неравномерности газопотребления коммунально-бытового сектора городские газовые службы составляют графики лимитных ограничений или диспетчерские графики распределения природного газа.
Существующая методика формирования диспетчерских графиков основана на обобщенной зависимости между уровнем газопотребления и продолжительностью стояния температур наружного воздуха, которая описывается уравнением (1.5).
Выделенный лимит на графике (см. рисунок 2.1) описывается прямой линией 18-19, которая параллельна оси температур наружного воздуха. При известной величине лимита можно определить общую продолжительность ограничения буферных потребителей по уравнению:
, (2.1)
где Qл - лимитированный расход газа, тыс. м3/сут.
Продолжительность периода времени, в течение которого возможен возврат изъятого у буферных потребителей природного газа, определяется по уравнению:
, (2.2)
Линия, проходящая через точку пересечения линии лимита с линией обобщенной зависимости между уровнем газопотребления коммунально-бытового сектора и продолжительностью стояния температур наружного воздуха делит график на две части - левую, которая аппроксимируется очередями (режимами) ограничения буферных потребителей, и правую, которая аппроксимируется очередями возврата природного газа буферным потребителям.
На практике чаще всего реализуются три-четыре режима ограничения и компенсации, так как большее число режимов затрудняет управление и вызывает частые переходы с одного режима на другой, а меньшее - ухудшает аппроксимацию реальной кривой потребления газа.
Для определения продолжительности очередей ограничения и компенсации, а также для выработки рекомендаций о количестве режимов, обобщенную зависимость между уровнем газопотребления коммунально-бытового сектора и продолжительностью стояния температур наружного воздуха следует выразить в относительных величинах аналогично кривой расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха, приведенной в ?73?. При этом для удобства расчетов будем выражать в относительных величинах каждую часть графика отдельно.
Для очередей ограничения имеем:
, (2.3)
где q - относительный расход газа, равный:
, (2.4)
Во - коэффициент, равный:
, (2.5)
n - относительная продолжительность стояния температур наружного воздуха с нарастающим итогом для очередей ограничения, равная:
. (2.6)
При расчетах учитывается, что переменная N изменяется от 0 до Nл, а переменная Q изменяется от Qр до Qл.
Для режимов компенсации имеем:
, (2.7)
где qк - относительный расход газа, равный:
, (2.8)
Во - коэффициент, равный:
, (2.9)
nк - относительная продолжительность стояния температур наружного воздуха с нарастающим итогом для очередей компенсации, равная:
. (2.10)
При расчетах учитывается, что переменная N изменяется от Nл до Nр, а переменная Q изменяется от Qл до Qmin.
Таким образом, учитывая, что в основу расчетов положен график расхода газа по продолжительности стояния температуры наружного воздуха, длительность ограничения и компенсации определяться с нарастающим итогом.
2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ОЧЕРЕДЕЙ ОГРАНИЧЕНИЯ И КОМПЕНСАЦИИ
Рассмотрим определение продолжительности очередей ограничения, используя график рас