Ретроспективный анализ и прогноз регионального

РЕТРОСПЕКТИВНЫЙ АНАЛИЗ И ПРОГНОЗ РЕГИОНАЛЬНОГО
ГАЗОПОТРЕБЛЕНИЯ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ ПЕРСПЕКТИВУ
В. Ю. Демчук, директор по научно-исследовательской работе ОАО «Гипрониигаз», к.т.н.
М. С. Доронин, в.н.с. отдела исследования энергетических проблем ОАО «Гипрониигаз»,
к.т.н.
С. П. Филиппов, зам. директора Института энергетических исследований РАН, членкорр. РАН
В структуре региональных топливно-энергетических балансов Европейской части
Российской Федерации природный газ занимает ведущее место. В соответствии с Энергетической стратегией России на период до 2020 года, несмотря на повышение стоимости, его роль будет оставаться значительной. Поэтому в целях совершенствования и оптимального развития единой системы газоснабжения требуется достоверная оценка перспективного внутреннего спроса на природный газ, который при прочих равных условиях
обеспечит наибольшие темпы экономического роста.
Одно из основных направлений развития системы газоснабжения – реконструкция
систем транспорта природного газа. ОАО «Гипрониигаз» принял участие в работе «Обоснование инвестиций в реконструкцию кольцевого газопровода Московской области с газопроводами-отводами к КРП и потребителям» в качестве исполнителя первого раздела
технического задания «Ретроспективный анализ и прогноз газопотребления по Москве и
Московской области на период до 2030 года». По требованию заказчика в работе определялись не только перспективные объемы и структура газопотребления в целом по Московскому региону, но также оценивалось изменение потребления газа по различным участкам территории. Это связано с тем, что результаты прогнозирования использовались
для выполнения следующих работ:
- гидравлические расчеты кольцевого газопровода Московской области;
- оптимизация схемы газоснабжения;
- обоснование расширения существующих объектов;
- основные технические решения по реконструкции;
- оценка необходимых инвестиций.
Таким образом, обоснованность разрабатываемых прогнозов, учитывающих динамику и структуру газопотребления, в значительной мере определяет основные технические
параметры и технологические возможности их осуществления при реконструкции кольцевого газопровода Московской области.
1
Общая характеристика системы кольцевого газопровода Московской области.
В Московском регионе в различных отраслях экономики используется около 45,0 млрд. м3
газа в год. Это составляет 9 % всего добываемого ОАО «Газпром» природного газа, а по
отношению к газу, поставляемому ОАО «Газпром» потребителям России, доля Московского региона достигает 15 %.
Для обеспечения бесперебойных поставок газа в Московском регионе сформирована уникальная система магистральных и распределительных газопроводов. Одно из центральных звеньев этой системы – кольцевой газопровод Московской области (КГМО), который создавался для надежного обеспечения газом стратегических потребителей во
всех режимах эксплуатации (рисунок 1).
Газопроводы-отводы
к потребителям
(всего - 121 шт.)
В Московскую область
Кольцевой
газопровод
Московской
области
5,5 МПа
(808,77 км)
КС Яхрома
ГРС
всего – 106 шт.
КРП-13
Газопроводыотводы к КРП
(всего – 7 шт.)
КРП-17
КРП-14
КРП-15
В Московскую
область
г. Москва
КРП-10
КРП-16
Контрольнораспределительные
пункты (всего - 7 шт.)
Московский
кольцевой
газопровод
1,2 МПа
КРП-11
КС Воскресенск
КС Серпухов
Магистральные газопроводы
Рисунок 1 – Структурная схема кольцевого газопровода Московской области
Из рисунка 1 видно, что в систему КГМО газ поступает с двух направлений: северовосточного и южного. Далее природный газ распределяется через систему ГРС и КРП
(контрольно-распределительных пунктов) по потребителям. Частично в некоторых режимах эксплуатации КГМО используется для транзита газа в северо-западном направлении.
Особенностью системы газоснабжения региона является наличие внутри КГМО,
рассчитанного на проектное давление 5,5 МПа, кольцевого распределительного газопро-
2
вода давлением 1,2 МПа – Московского кольцевого газопровода. Природный газ к этому
газопроводу поступает от КГМО через систему из семи КРП.
Анализ объемов и режимов потребления природного газа показывает, что около 2/3
всего газа, поступающего на территорию Московского региона, используется на нужды
потребителей г. Москвы.
Магистральный транспорт природного газа. Магистральный транспорт природного газа в Московском регионе обеспечивает ООО «Газпром-трансгаз Москва»
крупней-
шее газотранспортное подразделение ОАО «Газпром». Протяженность сети магистральных и распределительных газопроводов превышает 23 тыс. км, что составляет более
15 % общей протяженности газопроводов ОАО «Газпром». Годовой объем транспортируемого газа – около 300 млрд. м3.
В регионе имеется 4 подземных хранилища газа (ПХГ). В ПХГ предприятия хранится
24,5 млрд. м3 газа
стратегический резерв для дополнительной подачи топлива в пико-
вые периоды нагрузки. Ежегодный отбор газа с обязательным пополнением запаса достигает 8,5 млрд. м3.
Более половины всего природного газа, поставляемого ООО «Газпром-трансгаз Москва» потребителям Московского региона, поступает через КГМО. Следует отметить, что
возрастная структура отдельных участков КГМО существенно различается. Ряд участков имеет срок службы 40 лет и более. Из общего количества ГРС и КРП, находящихся
на балансе ООО «Мострансгаз», непосредственно подключены к КГМО 113 шт. Анализ
показывает, что значительная часть этих объектов имеет срок службы 40 лет и более.
Общая проектная производительность ГРС и КРП, подключенных к КГМО на 70 %
превышает фактическую. Однако по ряду направлений коэффициент загрузки в максимально-зимний период уже сейчас приближается к 100 %. Так, например, по КРП-11 с
расходом более 1,0 млн. м3/ч коэффициент загрузки в максимально-зимний период составляет 98,1 %. По КРП-16 с расходом 1,6 млн. м3/ч – более 89 %, а по КРП-14 с расходом 1,2 млн. м3/ч – более 85 % и т.д.
На рисунке 2 представлено расположение газопроводов-отводов и ГРС Московского
региона, превысивших проектную производительность в 2003 – 2005 гг. Из рисунка видно,
что в основном проблемные по производительности ГРС и отводы сосредоточены в западной и восточной частях региона.
3
Конаково
с/х Дубна
Слободка
Яхрома
Литвиново
Пушкино
МОСКОВСКАЯ
ОБЛАСТЬ
Таганьково
Электрогорск
Павловский
Посад
МОСКВА
Орехово-Зуево
ГРС-9
Бараново
Селятино
Кольцевой
газопровод
Московской
области
д/о Красная
Пахра
Воскресенск
Серпухов
- газопроводы-отводы;
- газораспределительные станции;
Рисунок 2 – Размещение на территории Московского региона отводов и ГРС от КГМО с
превышением в 2003…2005 годах проектной производительности
Система распределения природного газа по территории г. Москвы и Московской области. Распределение природного газа в г. Москве осуществляет ГУП «Мосгаз».
В настоящее время Москва полностью газифицирована. Газ транспортируется по 7320 км
сетей. Общий объем подаваемого потребителям газа составляет 28 млрд. м3 в год (существующая система газовых сетей позволяет транспортировать 45 млрд. м 3 газа). В городе газифицированы:
16 ТЭЦ ТГК-3;
70 районных и квартальных тепловых станций;
бытовые отопительные котельные;
более 1,0 тыс. промышленных и 1,6 тыс. коммунально-бытовых предприятий;
25,0 тыс. жилых строений.
Газом снабжается более 2,0 млн. квартир, свыше 5,0 млн. жителей. Удельный вес
газового топлива в топливном балансе города достигает более 90 %.
Распределение природного газа по территории Московской области обеспечивает
ГУП МО «Мособлгаз», образованное в 1958 году.
На сегодняшний день в области эксплуатируется более 34200 км подземных газопроводов, 1638 км надземных газопроводов, газифицировано 2,6 млн. квартир, в том чис4
ле 300 тыс. квартир на сжиженном газе. Уровень газификации жилищного фонда Московской области составляет 98,2 %, в том числе в сельской местности
77,2 %.
В Московской области газифицировано свыше 986 промышленных предприятий, 380
сельскохозяйственных, 942 отопительных и отопительно-производственных котельных. В
области реализуется в год свыше 16 млрд. м3 природного газа и 52 тыс. т сжиженного.
Структура и динамика потребления природного газа по секторам экономики
Московского региона. Структура потребления природного газа г. Москвой за период с
2000 по 2005 гг. не претерпела существенных изменений: около 80 % газа (21,3 млрд. м 3)
потребляет электроэнергетика (таблица 1). Около 15 % газа расходуется на цели теплоснабжения города. Таким образом, примерно 95 % всего потребляемого г. Москвой природного газа (25,6 млрд. м3) расходуется для выработки электроэнергии и производства
тепла.
Таблица 1 – Потребление газа г. Москвой, млн. м3
Потребитель
2001
2003
2005
Электроэнергетика
20400,0 21443,8 21320,2
Прочие всего, в т.ч.
5480,0
5478,7
5389,0
- коммунально-бытовые
810,0
907,5
404,0
- население
560,0
555,8
547,4
- теплоснабжение
4110,0
4015,4
4437,6
Всего
26603,0 27763,4 27321,7
Промышленность
2,2%
Прочие
19,7%
Электроэнергетика
78,0%
Рисунок 3 – Структура потребления природного газа г. Москвой в 2005 году
5
В Московской области до 10,5 млрд. м3 газа расходуется для выработки электроэнергии и производства тепла (таблица 2).
Таблица 2 – Потребление газа Московской областью, млн. м3
Потребитель
2001
2003
2005
Электроэнергетика
1800,6
2524,6
2949,7
Промышленность
3143,9
2914,6
3136,6
Прочие всего, в т.ч.
11400,0
12022,7
12225,4
- коммунально-бытовые
2800,0
4607,2
5323,8
- население
2050,0
2271,2
2585,0
- теплоснабжение
6550,0
5144,3
4316,6
15139,5
16366,3
17185,9
Всего
В целом потребление газа в регионе за период с 2000 по 2005 гг. возросло на 9 % и
достигло 44,5 млрд. м3 (рисунок 4).
Потребление газа, млрд.м3/год
30
25
г. Москва
20
Среднегодовой прирост
газопотребления – 0,8 %
Московская
область
15
Среднегодовой прирост
газопотребления – 3,6 %
10
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Рисунок 4 – Динамика потребления природного газа в Московском регионе
Методология прогнозирования газопотребления. Известны следующие методы
прогнозирования энергопотребления:
6
нормативный метод (прямой расчет энергопотребления на основе норм расхода
энергоносителя на единицу продукции);
эконометрические методы в различных модификациях;
прогнозирование энергопотребления на основе межотраслевого (или межпродуктового) баланса;
методы экспертных оценок;
методы аналогий;
эмпирические методы (анкетирование потребителей топлива и энергии, собеседование с ними) и др.
В работе использован предложенный ИНЭИ РАН интегрированный подход к разработке взаимосогласованных прогнозов спроса на энергоносители для уровней страны и
регионов. Он базируется на разработке системы топливно-энергетических балансов
(ТЭБ) по каждому субъекту РФ и стране в целом.
Основные принципы:
прогнозирование энергопотребления на основе макроэкономических показателей;
сценарный подход к учету неопределенностей;
учет территориального и временного факторов;
формирование будущих потребностей страны и регионов в энергоносителях на
основе разработки топливно-энергетических балансов (ТЭБ) страны и регионов;
учет функциональных особенностей потребителей топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) при формировании спроса на энергоносители;
учет свойства эмерджентности (целостности) при прогнозировании энергопотребления по регионам;
Фактор времени. Обычно в задачах развития ТЭК выделяют
краткосрочную перспективу (с горизонтом прогнозирования до 5 лет);
среднесрочную перспективу (с горизонтом прогнозирования примерно до 10-15
лет);
долгосрочную перспективу (с горизонтом прогнозирования свыше 15 лет).
Прогнозирование энергопотребления на среднесрочную (также как и долгосрочную)
перспективу базируется на следующих экономических показателях:
для страны - валовой внутренний продукт (ВВП);
для регионов – валовые региональные продукты (ВРП);
для отраслей экономики – валовые выпуски продукции в стоимостном выражении
(в сопоставимых ценах);
7
для домашних хозяйств – обеспеченность населения жилой площадью, душевые
доходы населения и др.
Алгоритм прогнозирования.
1. На основе прогнозов МЭРТ, Минромэнерго, Минрегионразвития и других федеральных министерств и ведомств разрабатываются взаимосогласованные сценарии социально-экономического развития страны и регионов (в разрезе федеральных округов и
субъектов Российской Федерации), увязанные со сценариями развития секторов экономики в стране и регионах.
2. На основе подготовленных сценариев разрабатываются:
прогнозы спроса на энергоносители (согласованные в системе «страна – сектора
экономики – субъекты Федерации»);
прогнозы предложения ТЭР, вытекающие из прогнозов развития отраслей ТЭК
(согласованные в системе «страна – регионы»);
3. На основе этих прогнозов формируется взаимосогласованная система ТЭБ федерального и регионального уровней.
Схема прогнозирования спроса на энергоносители и разработки прогнозных
ТЭБ для страны и регионов.
Блок I. Блок формирования сценариев развития ТЭК страны и его внешних связей
(экспорт/импорт ТЭР) является исходным в рассматриваемой схеме. На данном этапе
разрабатываются предварительные прогнозы:
спроса на энергоносители;
предложения ТЭР;
экспорта/импорта ТЭР;
цен на основные виды ТЭР.
Блок II («макроэкономический»). Здесь производится согласование сценариев развития экономики и энергетики страны с помощью разработанной в ИНЭИ РАН нелинейной оптимизационной экономико-математической модели МЭНЭК («Модель энергетики в
экономике»). На данном этапе формируются количественные оценки рассматриваемых
сценариев социально-экономического развития.
Блок III («потребительский»). Прогнозирование спроса на основные виды ТЭР.
Он базируется на производственных (выпуск продукции в сопоставимых ценах) и
энергетических (энергоемкостей) характеристик по секторам экономики (видам экономической деятельности).
Блок IV («производственный»). Прогнозы предложения ТЭР подготавливаются с использованием производственно-финансовых моделей отраслей ТЭК. Определяются про8
гнозные уровни добычи ТЭР по основным нефтегазовым провинциям и угольным месторождениям, а также размещение новых крупных электростанций по регионам страны.
Блок V («балансовый»). Балансовый блок является завершающим этапом в рассматриваемой схеме прогнозирования. В его рамках разрабатывается система прогнозных ТЭБ, которая включает:
однопродуктовые балансы (т.е. балансы по всем рассматриваемым энергоносителям) для каждого региона и страны в целом;
сводные балансы (котельно-печного топлива, моторного топлива и первичной
энергии) также для каждого региона и страны в целом
Выявление потребителей, определяющих темпы прироста газопотребления в
регионе на период до 2030 года. Основными потребителями природного газа на территории Московского региона являются электростанции и котельные: на них приходится
около 36 млрд. м3 газа
81 % из 44,5 млрд. м3.
В настоящее время спрос на электроэнергию в Московском регионе обеспечивают
генерирующие установки, работающие в составе ТГК-3, ОГК-1, ОГК-4, ОГК-6, ОГК-7, прочие производители. В основном это ТЭЦ, расположенные на территории г. Москвы, крупные ГРЭС и Загорская гидроаккумулирующая электростанция (рисунок 5).
9
Рисунок 5 – Схема размещения электростанций в Московском регионе
Установленная мощность источников тепловой энергии в г. Москве составляет более 43 тыс. Гкал/ч. Теплоснабжение осуществляется от 16 ТЭЦ, 70 РТС и КТС, более 100
местных котельных. Степень централизации превышает 97 %. Общий отпуск тепловой
энергии потребителям Москвы достигает 110 млн. Гкал в год, причем около 70 % обеспечивается ТЭЦ. В Московской области теплоснабжение потребителей обеспечивается котельными, отпускающими до 40 млн. Гкал в год.
В целях удовлетворения спроса на электроэнергию в Московском регионе Правительствами г. Москвы, Московской области совместно с РАО «ЕЭС России» запланировано увеличение генерирующих мощностей. В феврале 2007 года РАО «ЕЭС России» утвердило инвестиционную программу строительства новых источников энергии в про-
10
блемных регионах с дефицитом электрических мощностей. Для Московского региона перечень основных объектов новой генерации представлен в таблице 3.
Таблица 3 – Перечень планируемых к вводу на период до 2013 года основных объектов
электроэнергетики на территории Московского региона
Наименование
Мощность, МВт
ТЭЦ-21
450
ТЭЦ-27
900
ТЭЦ 26
400
Каширская ГРЭС
320
Шатурская ГРЭС
400
НПГУ (район г. Можайск
г. Волоколамск)
Всего по ТЭЦ, ГРЭС
400
2870
На ближайшие 5-7 лет намечен первый этап программы развития муниципальной
энергетики в г. Москве с вводом новых ТЭЦ средней мощности, установкой газотурбинных надстроек в котельных. Таким образом, общая мощность вновь вводимого в Московском регионе в период до 2010
2013 гг. генерирующего оборудования может составить
более 6000 МВт. В основном это высокоэкономичные энергоустановки (ПГУ), использующие в качестве топлива природный газ. Следовательно, за относительно короткий срок
установленная мощность электростанций и потребление природного газа в энергетике
Московского региона могут возрасти в полтора раза
на 15
18 млрд. м3.
Размещение на территории Московской области вновь вводимых и расширяемых
потенциальных производственных (неэнергетических) потребителей природного газ
должно производиться в соответствии с постановлением Правительства Московской области от 30 июня 2005 г. № 410/24 «Об утверждении программы Правительства Московской области по созданию промышленных округов на территории Московской области на
период до 2010 года». На рисунке 6 представлено расположение промышленных округов
на территории Московской области, а также их размещение по отношению к КГМО. Из рисунка видно, что большая часть потенциальных объектов-потребителей природного газа
(индустриальный и технопарки) располагаются в северной и южной частях области. Сопоставление рисунков 2 и 6 показывает, что предполагаемые территории размещения
потенциальных промышленных потребителей природного газа располагаются в тех районах КГМО, которые уже сейчас испытывают сложности с пропускной способностью ГРС.
11
- индустриальный парк;
Дубна
Талдом
- технопарк;
- агропарк;
Клин
Лотошино
Дмитров
Сергиев
Посад
Солнечногорск
Волоколамск
Черноголовка
Пушкино
Истра
МОСКВА
Щелково
Электрогорск
Павловский
Посад
Рошаль
Раменское
Орехово-Зуево
Одинцово
Троицк
Домодедово
Подольск
Можайск
Кольцевой
газопровод
Московской
области
Наро-Фоминск
Чехов
Егорьевск
Воскресенск
Коломна
- логистический парк;
Серпухов
Ступино
Кашира
Луховицы
Зарайск
- многофункциональный парк;
- офисно-деловой парк;
Рисунок 6 – Размещение в Московской области предполагаемых к созданию промышленных округов
Прогноз потребности Московского региона в природном газе на период до
2030 г. Результаты расчетов прогнозных потребностей Московского региона в природном
газе на период до 2030 г. приведены в таблице 4. Согласно расчетам можно ожидать к
2020 г. рост потребностей Московского региона в природном газе на 15 –18 млрд. м3. Основные приросты ожидаются в энергетике, домашних хозяйствах и сфере услуг. Анализ
структуры потребностей Московского региона в природном газе на период до 2020 г. показывает, что основным потребителем газа останется энергетика (с долей 68 – 69 %).
Возрастут доля домашних хозяйств (с 13,7% в 2006г. до 14,9% в 2020 г.) и доля сферы
услуг (с 3,5% до 5,6%). Это обусловлено интенсивным жилищным строительством в Московском регионе, в частности, коттеджной застройкой.
Таблица 4 – Прогнозные потребности Московского региона в природном газе на период
до 2030 г., млрд. м3
Вариант прогноза
2010
2015
2020
2025
2030
Умеренный сценарий
52,87
55,81
60,76
64,5
68,5
Оптимистический сценарий
53,59
56,40
62,07
68,8
75,3
12
Прогноз производительности ГРС, КРП КГМО. Прогнозное обоснование требуемой производительности ГРС и КРП, подключенных к кольцевому газопроводу Московской области, выполнялось с учетом следующих факторов:
основной прирост в потреблении природного газа обеспечивает энергетический сектор экономики;
новые объекты энергетики размещаются преимущественно внутри КГМО;
более 60 % новых энергетических мощностей будет располагаться в северной части
г. Москвы, в зоне действия КРП-13, КРП-14, КРП-17;
около 40 % новых энергетических мощностей будет сооружаться в южной и восточной частях г. Москвы, в зоне действия КРП-10, КРП-11, КРП-16; КРП-15;
потенциальные промышленные потребители природного газа будут размещаться
преимущественно в северной и южной частях Московской области;
потребление природного газа прочими потребителями в период до 2020 года возрастает умеренными темпами и по отношению к КГМО распределено равномерно;
доля газа, подаваемого потребителям через КРП, подключенные к КГМО, составляет
около 80 % всех поставок газа в Московский регион от кольцевого газопровода;
отличие умеренного варианта от оптимистического в части потребления природного
газа объектами энергетики незначительно и составляет около 1 % по приросту.
Результаты прогнозной оценки изменения производительности КРП, подключенных к
КГМО, на период до 2020 года представлены в таблице 5.
Таблица 5 – Прогнозная оценка производительности КРП, подключенных к КГМО, на период до 2020 года (умеренный вариант), тыс. м3/ч
Наименование КРП
2005
2010
2020
КРП-10
1400
1750
1890
КРП-11
981
1177
1226
КРП-13
479
623
695
КРП-14
1028
1336
1491
КРП-15
1226
1533
1655
КРП-16
1425
1710
1781
КРП-17
838
1089
1215
Анализ результатов прогнозной оценки показывает, что по КРП-11, КРП-13, КРП-14,
КРП-16 проектная производительность будет превышена уже в период до 2015 года. По
13
другим КРП КГМО вероятно превышение проектной производительности в период после
2020 года.
Средняя проектная производительность ГРС в целом обеспечит потребность распределенных по территории региона потребителей. Превышение прогнозной производительности над проектной будет наблюдаться в период после 2015 года на территориях,
расположенных в основном в северной части КГМО.
На рисунке 7 показаны результаты прогноза прироста спроса на природный газ по
территории Московского региона. Из рисунка следует, что наименьший прирост спроса
ожидается в южной части региона (не более 26 % по КРП -11 и КРП-16), а наибольший – в
северной (до 46 % по КРП-13, 14, 17).
В Московскую область
46 %
КС Яхрома
45 %
44 %
35 %
КРП-13
КРП-17
КРП-14
КРП-15
34 %
В Московскую
область
г. Москва
26 %
КРП-10
23 %
КРП-16
КРП-11
КС Воскресенск
КС Серпухов
Рисунок 7 – Прогноз прироста производительности КРП КГМО
14
КГМО