RA

PP

OR

T

Dansk Gasteknisk Center a/s • Dr. Neergaards Vej 5B • 2970 Hørsholm • Tlf. 2016 9600 • Fax 4516 1199 • www.dgc.dk • dgc@dgc.dk

Quality tracker til distributionsnetEgnethed af eksisterende model til danske distributionsnet

ProjektrapportDecember 2012

Quality tracker til distributionsnet Egnethed af eksisterende model til danske distributionsnet

Torben Kvist

Dansk Gasteknisk Center a/s Hørsholm 2012

Titel : Quality tracker til distributionsnet

Rapport kategori : Projektrapport

Forfatter : Torben Kvist

Dato for udgivelse : 20.12.12

Copyright : Dansk Gasteknisk Center a/s

Sagsnummer : 737-11; H:\737\11 Quality Tracker\Rapport QT final.docx

Sagsnavn : Quality tracker

ISBN : 978-87-7795-351-4

DGC-rapport 1

Indholdsfortegnelse Side

1 Resume ......................................................................................................................................... 2

2 Indledning .................................................................................................................................... 3

3 Baggrund ...................................................................................................................................... 3

4 Quality tracker ............................................................................................................................. 4

4.1 E.ON quality tracker til distributionsnet ................................................................................ 4

5 Anvendelse i danske distributionsnet ......................................................................................... 11

5.1.1 Betydning af forbrugsprofiler for skabelonkunder ................................................ 11

5.1.2 Timeaflæste kunder ............................................................................................... 11

5.1.3 Ikketimeaflæste kunder med atypisk forbrug ........................................................ 12

5.1.4 Mængde og andel af biogas ................................................................................... 13

5.1.5 Er det testede net relevant for danske forhold? ..................................................... 13

5.1.6 Andre forhold ........................................................................................................ 14

5.1.7 Kommerciel tilgængelighed .................................................................................. 14

5.2 Samlet vurdering af relevans for danske forhold ................................................................. 15

5.3 Anbefaling ........................................................................................................................... 16

6 Referencer .................................................................................................................................. 17

Bilag Bilag 1: Standardforbrugsprofiler

DGC-rapport 2

1 Resume

E.ON Ruhrgas har udviklet en metode til bestemmelse af brændværdien i lokale distributionsnet. Metoden baserer sig på standardforbrugsprofiler for forskellige kundegrupper, mængden af gas, der tilføres nettet, nettets fysiske udformning mm. Sådanne metoder til beregning af brændværdier kaldes quality trackers. Det unikke ved E.ON’s metode er, at forbruget hos ikke timeaflæste kunder beskrives vha. skabelonkunder. I dette notat beskrives E.ON’s metode til bestemmelse af brændværdi i distributionsnet mere detal-jeret. Metoden er blevet testet på et tysk distributionsnet, og den blevet god-kendt, så den nu kan anvendes til afregningsformål. E.ON rapporterer, at de afvigelser de har konstateret mellem målt og bereg-net brændværdi er mindre end 0,1 % bestemt som månedsgennemsnit. Til sammenligning er den maksimalt tilladelige fejl på allokering af afregnings-brændværdien i Danmark +2 % på årsbasis. Det net, der er anvendt i forbindelse med test af metoden, minder mere om et dansk fordelingsnet end et dansk distributionsnet. Metoden vurderes, at kunne anvendes på danske fordelingsnet. Det vurderes, at metoden sandsyn-ligvis også vil kunne anvendes på distributionsnet. Danske distributionsnet har dog en udformning, der er forskellig fra det net, quality trackeren er te-stet på. Derfor anbefales det, at der gennemføres et forstudie for at kunne give en mere kvalificeret vurdering af dens egnethed i forhold til danske distributionsnet.

DGC-rapport 3

2 Indledning

E.ON Ruhrgas har udviklet en metode til bestemmelse af brændværdi i lo-kale distributionsnet. Metoden baserer sig på standardforbrugsprofiler for forskellige kundegrupper, mængden af gas, der tilføres nettet, nettets fysiske udformning mm. Sådanne metoder til beregning af brændværdier forskellige steder i gasnettet kaldes quality trackers. Quality trackers vil f.eks. kunne anvendes til brændværdibestemmelse ved injektion af opgraderet biogas til naturgasnettet. Fordelen ved anvendelse af en quality tracker er, at man i visse tilfælde vil kunne undgå at justere brændværdien af opgraderet biogas vha. propantilsætning i forbindelse med injektion af opgraderet biogas til naturgasnettet. I dette skrift beskrives quality trackers generelt og E.ON’s metode til be-stemmelse af brændværdi i distributionsnet mere detaljeret. Arbejdet er udført for Gasselskabernes Fagudvalg for Gasmåling, FAU GM.

3 Baggrund

Indtil for nylig har det danske naturgassystem bl.a. været kendetegnet ved at blive forsynet med en meget ensartet gas fra Nordsøen. Denne situation æn-drer sig markant i fremtiden. Allerede i dag forsynes nettet til tider med gas fra Tyskland, der oftest har en brændværdi, der er lavere end Nordsøgas-sens. Desuden forventes at en ikke ubetydelig mængde opgraderet biogas vil blive afsat via gasnettet i nær fremtid. Fælles er at de ”nye” gasser lever op til kvalitetskravene til gas i danske net, men også at de har en brændværdi, der er lavere end Nordsøgassens. Det betyder, at gasserne kan anvendes uden drifts- eller sikkerhedsmæssige problemer, og at udfordringerne med de forskellige brændværdier alene relaterer sig til afregningsmæssige for-hold. Den maksimalt tilladelige fejl på allokering af afregningsbrændværdi-en er +2 % på årsbasis /1/. Dette krav gælder for kunder med et normalt gasforbrug1. Kravet er fastlagt af distributionsselskaberne i samarbejde med DGC på baggrund af en vurdering af, hvad der er teknisk muligt og økono-misk hensigtsmæssigt ved realistiske scenarier for gaskvalitet. 1 ”Normalt gasforbrug” er i /1/defineret som: 200>

gtimeforbrumaksimaltårsforbrug

DGC-rapport 4

4 Quality tracker

En quality tracker beregner gaskvaliteten eller brændværdien forskellige steder i et gasnet. Beregningerne er baseret på information om kvalitet og flow af gas, der tilføres nettets fysiske udformning samt at aftaget fra det pågældende net. Energinet.dk har i mange år anvendt en quality tracker til bestemmelse af brændværdien i transmissionssystemets exitpunkter. Denne brændværdibe-stemmelse er baseret på måling af gassammensætning og flow ved entry-punkterne i Nybro og Ellund samt ved gaslagrene i Lille Torup og Stenlille. Det er den konventionelle anvendelse af quality trackers. I 2008 præsenterede E.ON Ruhrgas et tilsvarende quality trackersystem, til brug for deres transmissionssystemer. Systemet beregner gassammensæt-ningen (11 kulbrinter samt CO2 og N2) i alle nettets exitpunkter. Indledende test viste, at systemet kan beregne gassammensætningen med tilfredsstillende nøjagtighed. Et eksempel er vist i Figur 1.

Figur 1. Daglig middelværdi for den øvre brændværdi (superior calorific value, SCV) bestemt ved hhv. måling med GC (grå kurve) og med quality tracker (rød kurve). Fra /2/.

4.1 E.ON quality tracker til distributionsnet

E.ON Ruhrgas har desuden udviklet et quality trackersystem til anvendelse i deres distributionsnet. Hvis nettet forsynes med to forskellige gasser på for-skellige lokationer, vil det resultere i, at nogle af kunderne vil modtage den

DGC-rapport 5

ene type gas, nogle den anden type og andre vil kunne modtage en blanding af de to gasser. Dette er illustreret i Figur 2.

Figur 2. Skitse af et tænkt distributionsnet, der forsynes med både naturgas og opgraderet biogas, der oftest har en lavere brændværdi end naturgas. Fra /3/.

Systemet baserer sig på målinger af tryk, flow og brændværdi af gassen i de entrypunkter, der forsyner de pågældende distributionsnet, nettets fysiske udformning, samt forbrug i nettet. Forbrugerne deles op i fjernaflæste og ikke-fjernaflæste kunder. For de fjernaflæste kunder anvendes de målte gasforbrug (volumenmåling) og for de ikke-fjernaflæste kunder beskrives forbruget vha. skabeloner for forskel-lige kundetyper. I modellen anvendes forbrugsprofiler for forskellige kundegrupper. Forbru-get beskrives matematisk ved en Sigmoid-funktion, der angiver det relative forbrug, h, som funktion af middeldagtemperaturen 𝜗.

ℎ(𝜗) = 𝐴

1+� 𝐵𝜗−40°𝐶�

𝐶 + 𝐷

Parametrene A, B, C og D definerer forbrugsprofiler for forskellige kunde-typer som én-familieboliger, skoler, butikker, forskellige typer industri mv. Foruden udetemperaturen og kundetypen afhænger forbruget også af ugedag og tidspunkt. Med data for forbrugets tidslige afhængighed for skabelon-kunder, er det muligt at beskrive forbruget som

DGC-rapport 6

𝑄𝑆𝐿𝑃 = 𝑄1��� ℎ1���

∙ ℎ(𝜗) ∙ 𝐹(𝑑) ∙ 𝑆𝐹(𝜗, ℎ)

hvor 𝑄𝑆𝐿𝑃 er forbrug for en skabelonkunde (SLP, standard load profile) 𝑄1��� er middelforbruget i et referenceår ℎ1��� er det relative temperaturafhængige forbrug for referenceåret 𝐹(𝐷) er en ugedagsfaktor 𝑆𝐹(ℎ, 𝛿) er en faktor, der afhænger af både tidspunkt og udetemperatur. For yderlig information om forbrugsprofiler for forskellige kundegrupper, der anvendes i beskrevne quality tracker henvises til Bilag 1. Der findes tilsvarende beskrivelser af forbrugsprofiler for forskellige skabelonkunder i Danmark. Disse er beskrevet i /6/ og kort i bilag 1. Ud fra forbruget hos fjernaflæste kunder og ved at beskrive forbruget hos ikke fjernaflæste kunder vha. forbrugsskabeloner kendes det samlede aftag fra det pågældende net. Udnyttelse af line-pack i nettet vil dog kunne påvir-ke flowforholdene i nettet. Ændringen line-pack (målt i normal kubikmeter) beskriver E.ON ved hjælp af ligningen

∆𝑉𝑔𝑟𝑖𝑑 =𝑝(ℎ) − 𝑝(ℎ − 1)

𝑝𝑛∙𝑇𝑛𝑇∙ 𝑉𝑔𝑒𝑜

Hvor leddet 𝑝(ℎ) − 𝑝(ℎ − 1) udtrykker trykændring i et givet tidsrum pn, Tn er hhv. tryk og temperatur i normal tilstand T er jordtemperatur (antaget konstant) Vgeo er faktiske volumen af linepack Trykket måles i entrypunkterne og beregnes i den resterende del af nettet ud fra de målte tryk og traditionelle tryktabsberegninger. De definerer herefter størrelsen ∆𝑉𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒(ℎ) = ∆𝑉𝑒𝑛𝑡𝑟𝑦(ℎ) − ∆𝑉𝑒𝑥𝑖𝑡(ℎ) − ∆𝑉𝑔𝑟𝑖𝑑(ℎ), som er et residualvolumen, der er nul, hvis det antages, at alle entry- og exit- flows samt ændring i linepack er 100 % korrekt bestemt. Det antages, at residualvolumenet alene skyldes unøjagtigheden fra bestemmelse af gasfor-bruget for skabelonkunder, og der beregnes et korrigeret forbrug, skabelon-kunderne. Det gøres som

DGC-rapport 7

𝑉�𝑆𝐿𝑃,𝑗 = �1 +∆𝑉𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒𝑉𝑆𝐿𝑃

� 𝑉𝑆𝐿𝑃,𝑗

hvor 𝑉�𝑆𝐿𝑃,𝑗 er det korrigerede forbrug for skabelonkunden j 𝑉𝑆𝐿𝑃 er det samlede forbrug for skabelonkunderne – før korrektion 𝑉𝑆𝐿𝑃,𝑗 er forbruget for skabelonkunden j – før korrektion. Denne korrektion korrigerer flowet for de enkelte skabelonkunder ligeligt, og der vil derfor kun opstå fejl, hvis standardforbrugsprofilerne ikke er kor-rekte, og der samtidig er en betydelig forskel i sammensætningen af skabe-lonkunder forskellige steder i nettet. For at vurdere metoden har E.ON testet den i et exitknudepunkt, hvor de sammenligner målt volumenflow, beregnet flow hhv. mod og uden korrekti-on. Resultatet er vist for hhv. en sommer- og en vinterperiode i Figur 3. Fi-guren indikerer at anvendelse af standardforbrugsprofiler for gasforbrug er brugbar til vurdering af gasforbruget, når der anvendes korrektion, som be-skrevet ovenfor.

Figur 3. Målt og beregnet flow hhv. med og uden korrektion for en sommer- og en vinterperiode. Flowet er beregnet på baggrund af standardforbrugs-profiler.

DGC-rapport 8

Tilsvarende har man vurderet metodens egnethed til bestemmelse af den aktuelle brændværdi i et gasnet, der forsynes med gasser med forskellig brændværdi forskellige steder i nettet. Nettet er vist i Figur 4. I Tyskland er kravet om brændværdijustering sådan, at den biogas, der inji-ceres, skal have samme brændværdi som den naturgas, der aktuelt er i nettet. Derfor tilsættes propan til den opgraderede biogas ved injektion til natur-gasnettet. I forbindelse med test af quality trackeren er propantilsætningen reduceret for at opnå forskellige brændværdier for biogas og naturgas.

Figur 4. Layout af det net, der anvendes til test. Fra /3/. I et givent punkt i et distributionsnet, der forsynes med naturgas i tre for-skellige entrypunkter og biogas i et punkt, har man hhv. målt og beregnet brændværdien vha. den udviklede quality tracker. Quality trackeren er testet under forskellige betingelser. I et tilfælde forsy-nes nettet med naturgas fra entrypoint LG01, biogas fra LA45 og brænd-

LA 42 (Dannenberg VT)

DGC-rapport 9

værdien måles i LA42. Resultater heraf er vist i Figur 5. Pga. exit- og injek-tionspunkternes indbyrdes placering i nettet vil det i dette tilfælde altid være en blanding af de to gasser, der vil være til stede, hvor gassen analyseres (ved LA42). Da der altid injiceres ca. 600 m3 biometan pr. time, vil andelen af biometan i gassen ved exitpunktet være afhængig af det aktuelle gasfor-brug og dermed hvor meget naturgas, der suppleres med (fra ved LG1). I perioden frem til den 17. januar er brændværdien af den injicerede biogas (den grønne kurve) nogenlunde den samme som for naturgassen, der er i nettet (forskellen er mindre end 0,5-1,5 %). Den lille forskel skyldes pro-pantilsætningen. Fra den 17. til den 22. januar er brændværdien af den inji-cerede biogas (den grønne kurve) markant lavere end i resten af perioden. Det skyldes, at propantilsætningen er reduceret for at vurdere quality tracke-rens evne til at beregne brændværdien i et givet punkt. Af figuren fremgår det, at der er god overensstemmelse mellem målt (den fede røde kurve) og beregnet brændværdi (den gule kurve). De tynde røde kurver angiver hhv. den målte brændværdi. +2 % og den målte brændværdi -2 %. I et andet tilfælde testes quality trackeren ved at måle sammensætning i et punkt (LA10) mellem hhv. et punkt, hvor der injiceres biometan (LA45) og et punkt, hvor der injicere naturgas (LA24). Når disse to injektionspunkter ikke kan levere tilstrækkelig gas, suppleres der med gas fra LG01. Denne konfiguration bevirker, at der ved exitpunktet kan være en gasfront, der be-væger sig frem og tilbage afhængig af gasforbruget. Flowet fra LA24 er dog aldrig stort nok til, at der ved exitpunktet forekommer 100 % naturgas. Som det fremgår af Figur 6, er der perioder, hvor det er 100 % biometan ved exit-punktet. Af figurerne fremgår det, at der er god overensstemmelse mellem målt (den fede røde kurve) og beregnet brændværdi (den gule kurve).

DGC-rapport 10

Figur 5. Målt og beregnet øvre brændværdi i et distributionsnet, der forsy-nes med både biogas og naturgas. I perioden 28. marts til 3. april er pro-pantilsætningen reduceret.

Figur 6. Målt og beregnet øvre brændværdi i et distributionsnet, der forsy-nes med både biogas og naturgas. I perioden 28. marts til 3. april er pro-pantilsætningen reduceret.

E.ON angiver, at quality trackeren beregner brændværdien med en nøjagtig-hed på ± 0,1 % (månedsgennemsnitlig). På baggrund af de gennemførte test er systemet i august blevet godkendt til at kunne anvendes til afregningsformål i henhold til kravene beskrevet i DVGW G685.

DGC-rapport 11

5 Anvendelse i danske distributionsnet

5.1.1 Betydning af forbrugsprofiler for skabelonkunder

Der findes ikke oplysninger om, i hvilken grad danske forbrugsdata svarer til de tyske, der er præsenteret i bilag 1 og dermed er det usikkert, i hvilken grad de tyske data kan beskrive forbruget hos danske kunder. Der er udarbejdet en tilsvarende beskrivelse af danske skabelonkunder /6/. De data, der ligger til grund for beskrivelsen af de danske skabelonkunder, er indsamlet i perioden 2003 til 2005. Det bør overvejes, om forbrugsmøn-steret stadig er, som beskrevet i /6/, eller om data skal opdateres. Så længe kundesammensætningen og dermed forbrugsprofilerne er nogen-lunde ens i forskellige steder i nettet, er det ikke kritisk, at standardfor-brugsprofilerne er korrekte. Det skyldes, at det beregnede flow korrigeres som beskrevet tidligere (se evt. Figur 3). Men da denne korrektion korrige-rer flowet for de enkelte skabelonkunder ligeligt, vil der kunne opstå en fejl, hvis standardforbrugsprofilerne ikke er korrekte, og der samtidig er en bety-delig forskel i sammensætningen af skabelonkunder forskellige steder i net-tet. DGC vurderer, at problemet oftest vil være beskedent. Det skyldes, at større kunder, der vil kunne bidrage til at forbrugsprofilet bliver markant anderle-des end i resten af nettet, oftest vil være timeaflæste, og da de timeaflæste værdier indgår direkte i beregningerne, vil de ikke medføre en fejlagtig kor-rektion af forbruget for skabelonkunder. Det vil dog kræve en konkret vur-dering i hvert enkelt tilfælde. For detaljeret beskrivelse af forbruget hos danske skabelonkunder refereres til /6/ og bilag 1. 5.1.2 Timeaflæste kunder

Gasforbruget på kraftvarmeværkerne vil afhænge meget af de aktuelle elpri-ser. Det betyder, at dette kundesegment ikke kan beskrives som skabelon-kunder. Da gaskunder med et forbrug på mere end 300.000 m3/år er timeaf-læste, vil det faktiske forbrug indgå direkte i modellen. Det betyder, at det uforudsigelige forbrug hos kraftvarmeværkerne ikke er et problem i forhold til anvendelse af quality trackeren til allokering af brændværdi.

DGC-rapport 12

Det timeaflæste forbrug udgør den overvejende del af det samlede gasfor-brug. I Tabel 1 er det vist, at det timeaflæste forbrug i gennemsnit udgør 68 % af det samlede forbrug (forbrug større end 300.000 m3/år), og det vil derfor være af afgørende betydning for flowforholdene i nettet og dermed for den aktuelle brændværdi. 5.1.3 Ikketimeaflæste kunder med atypisk forbrug

Foruden kraftvarmeværker er der en del gasfyrede spidslastkedler. Sådanne anlæg har ofte få driftstimer pr. år. De kører typisk kun i meget kolde perio-der eller ved revision eller havari på det lokale kraftvarmeværk. Da disse anlæg har forholdsvis få driftstimer, vil mange af dem have et årsforbrug under de 300.000 m3 pr. år, og de vil derfor ikke være timeaflæste. De kan derfor være en potentiel udfordring for en quality tracker. I de enkelte tilfælde kan man vurdere, om disse anlæg vil køre i tilfælde af havari på det lokale kraftvarmeværk. Hvis ikke, betyder det, at de kun vil køre i perioder, hvor det er meget koldt, og der dermed er et stort gasforbrug i den resterende del af gasnettet, og dermed er fejlen på den beregnede brændværdi tilsvarende mindre. Desuden vil mindre industrikunder, der ikke er timeaflæste kunne introduce-re en usikkerhed i form af en uensartet forbrugsprofil for skabelonkunder i forskellige områder af nettet. Dette skal vurderes individuelt i hvert enkelt tilfælde.

Tabel 1. Gasforbrugsfordeling i installationsgrupper. Fra /6/.

DGC-rapport 13

5.1.4 Mængde og andel af biogas

Gasforbruget i det testede net oplyses ikke, men det er oplyst, at biometan-produktionen er ca. 600 m3/h. Ud fra brændværdien af biometan, naturgas og brændværdien ved exitpunktet vist på Figur 5 ses, at biometanen udgør ca. 1/3 af den samlede gasmængde på det pågældende sted. I situationen afbildet på Figur 6 kan det tilsvarende ses, at andelen af biometan varierer mellem 100 % og 50 %. Dvs. at den injicerede biogasmængde og den andel den udgør af den samlede gasmængde er, som det kan forventes i danske distributionsnet. 5.1.5 Er det testede net relevant for danske forhold?

Distributionsnettet, der er vist i Figur 4, er 80 km. Langt, og trykket i nettet er op til 16 bar. Nettet har 40 exitpunkter, der hver forsyner et lokalt distri-butionsnet, hvori trykket er op til 1 bar. Quality trackeren beregner brænd-værdien i hvert exitpunkt. Selvom trykniveauet er et andet i danske distributionsnet, og nettet forsynes med naturgas via tre entrypunkter, er forholdene som med hensyn til gas-flow og kompleksistet sammenlignelig med et dansk distributionsnet. Den største forskel ligger i at danske distributionsnet ikke er udført med exit-punkter, der forsyner en mindre gruppe kunder i samme grad som det tyske. På dette punkt minder det testede net mere om et dansk fordelingsnet end om et distributionsnet. Hvis systemet skal anvendes på et distributionsnet, vil det kræve, at der de-fineres nogle pseudo exitpunkter i nettet, der svarer til exitpunkterne i quali-ty trackermodellen. I Figur 7 er layoutet for distribution fra MR stationen i Jebjerg i Salling nord for Skive vist som eksempel på et dansk distributionsnet. De gule områder er naturgasområder og de blå er fjernvarmeforsynede områder. De lilla prik-ker markerer mulige pseudo exitpunkter, og cirklerne repræsenterer et om-råde forsynet fra et givet exitpunkt. Forbruget indenfor de enkelte cirkler skal beskrives vha. forbrug for skabelonkunder og for timeaflæste kunder. For selve Jebjerg by er der markeret to pseudo-exitpunkter. Det skyldes, at det fysiske gasudtag er fordelt over et større område. Det betyder, at af-hængig af hvor biogasinjektionen kommer til at ske, vil der være en risiko for, at der opstå en front med naturgas på den ene side og biogas på den an-den, og denne kan komme til at passere gennem byen. Den fejl, der måtte

DGC-rapport 14

opstå herved, vil blive kraftigt reduceret ved at regne med to fiktive exit-punkter i stedet for et.

Figur 7. Distributionsnettet forsynet fra MR-stationen i Jebjerg. De gule områder er naturgasområder, og de er fjernvarmeforsynede områder. De lilla prikker markerer mulige punkter i nettet, hvorfra undernet forsynes. Disse svarer til exitpunkter i quality trackermodellen, cirklerne repræsente-rer et område forsynet fra et givet pseudo-exitpunkt.

5.1.6 Andre forhold

For at anvende quality trackeren kræves det desuden at naturgasflowet og brændværdien af denne er kendt. Det vil i de fleste tilfælde kræve, at der installeres flowmålere i alle MR stationer. Hvis det ikke er muligt at beregne naturgassens brændværdi ved MR stationen med tilfredsstillende nøjagtig-hed, vil det også være nødvendigt at måle brændværdien. 5.1.7 Kommerciel tilgængelighed

Det er E.ON’s intention at gøre produktet kommercielt tilgængelig. Det er dog endnu i implementeringsfasen, og det er derfor endnu ikke kommercielt tilgængeligt. E.ON tilbyder dog at lave forstudier af quality trackerens eg-nethed til brændværdibestemmelse i et givet net.

DGC-rapport 15

5.2 Samlet vurdering af relevans for danske forhold

I ovenstående er beskrevet forskellige forhold, der bevirker, at der kan være en udfordring for quality trackerens evne til at allokere brændværdien. De væsentligste er:

• Spidslastkedler, der har en meget atypisk forbrugsprofil • Nødvendigheden af at introducere pseudo-exitpunkter i distributi-

onsnettet. • Beskrivelse af gasforbrug vha. skabelonkunder

Hvorvidt ovenstående er kritisk må vurderes i de enkelte tilfælde. Det skal dog bemærkes, at i Danmark er den maksimalt tilladelige fejl på allokering af afregningsbrændværdien + 2 % på årsbasis. Til sammenligning angiver E.ON at de afvigelser de har konstateret mellem målt og beregnet brænd-værdi er mindre end 0,1 % bestemt som månedsgennemsnit. Det skal dog bemærkes, at forskellen i brændværdi i naturgassen og biometanen i testtil-fældet er 3–4 %, mens brændværdiforskellen i et dansk net forsynet med hhv. Nordsøgas og opgraderet biogas, vil være ca. 10 %. På trods af denne forskel er der altså betydelig større usikkerhed i Danmark end det E.ON har konstateret. Hvis det vurderes, at enkelte kunder vil kunne forårsage en uacceptabel usikkerhed er det muligt at udstyre disse med timeaflæste flowmålere. En sådan forventes at beløbe sig til ca. 75.000 kr. Hvorvidt 75.000 kr. er meget eller lidt afhænger af, hvad der sammenlignes med. Hvis man regner med, at det netto koster ca. 0,4 kr./m3 CH4 at tilsætte propan til opgraderet biogas og der regnes med, at der injiceres 500 m3/h, svarer de 75.000 kr. til prisen på at propanberige knap 200.000 m3 CH4 svarende til 400 timer biogasproduk-tion. De 75.000 kr. inkluderer ikke håndtering og validering af målte flow. Med en pris på 0,4 kr./m3 CH4 til propantilsætning og en biometanprodukti-on på 500 m3/h beløber propantilsætning sig til 1,7 mio. kr./år. Der er altså økonomisk mulighed for at gøre visse tiltag for at undgå at skulle håndtere afregningsproblematikken vha. propantilsætning.

DGC-rapport 16

5.3 Anbefaling

Som beskrevet tidligere har E.ON opnået meget gode resultater med deres nyudviklede quality tracker. Det er dog for et net, der minder mere om et fordelingsnet end et distributionsnet. For at vurdere quality trackerens eg-nethed i danske distributionsnet anbefales det, at der udføres et forstudie, som beskrevet ovenfor. Et sådant forstudie indebærer en beskrivelse af nettets topologi og evt. kon-vertering af beskrivelsen til et format, der kan implementeres af quality trackeren. Desuden skal gasforbrug beskrives. På baggrund heraf vil E.ON udføre beregninger, og ud fra disse vil man kunne vurdere quality trackerens egnethed for det pågældende net. Hvis man efterfølgende vælger at imple-mentere quality trackeren vil en stor del af arbejdet fra forstudiet kunne gen-anvendes.

DGC-rapport 17

6 Referencer

/1/ Naturgas selskabernes kontrolmanual for allokering af brændværdi. August 2010. http://www.dgc.dk/publikationer/kontrolman/kontrolmanual_braendvaerdi_udg1.pdf

/2/ Altfeld, Klaus et al. Modelling of Gas Flow in Pipelines for Tracking Gas Quality. Proceedings of the 2008 International Gas Research Conference, Paris, 2008.

/3/

Schley, Peter et al. Gas Quality trancking in Distribution Grids. Pro-ceedings of the 2008 International Gas Research Conference, Seoul, 2011.

/4/

Hellwig, Mark, “ Entwiklung und Anwendung parametrisierter Stan-dard-Lastprofile”, 2003.

/5/

Schenk, Joachim et al. A new metod for gas quality tracking in distri-bution grids. Gas for energy 3/2012.

/6/

Gruijthuijsen Leo van. Skabeloner for gasforbrug hos små og mellen-store gaskunder. DGC rapport R0511. http://www.dgc.dk/publikationer/rapporter/data/PDF/skabelon.pdf

DGC-rapport 18

Bilag 1: Standardforbrugsprofiler

Standardforbrugsprofiler anvendt hos E.ON Som tidligere beskrevet baserer quality trackeren sig på standardforbrugs-profiler for de ikke-fjernaflæste kunder. E.ON anvender data fra det tekni-ske universitet i München til beskrivelse af forskellige kundetypers gasfor-brug. Disse er beskrevet i detaljer i /4/. I quality trackeren anvendes forbrugsprofiler for forskellige kundegrupper. Forbruget beskrives matematisk ved en Sigmoid-funktion, der angiver det relative forbrug, h, som funktion af middeldagtemperaturen 𝜗.

ℎ(𝜗) = 𝐴

1+� 𝐵𝜗−40°𝐶�

𝐶 + 𝐷

hvor parametrene A, B, C og D definerer forbrugsprofiler for forskellige kundetyper som én-familieboliger, skoler, butikker, forskellige typer indu-stri mv.

Figur 8. Parametre og forbrugsprofiler for forskellige boligtyper som funk-tion af udetemperaturen. Fra /4/.

Forbrugsprofiler for forskellige kundekategorier som funktion af udetempe-raturen.

Forklaring: EHF: En-familiebolig MHF: Fler-familiebolig Rhzg.+WW: Rumvarme+varmt vand Alt: ældre byggeri Außentemperatur: udetemperatur Neu: nybyggeri

DGC-rapport 19

Figur 9. Forbrugsprofiler for forskellige kundekategorier som funktion af udetemperaturen. Fra /4/, hvor parametrene A-D også kan findes.

Foruden udetemperaturen og kundetypen afhænger forbruget også af ugedag og tidspunkt. Med data for forbrugets tidslige afhængighed for skabelon-kunder, er det muligt at beskrive forbruget som

𝑄𝑆𝐿𝑃 = 𝑄1��� ℎ1���

∙ ℎ(𝜗) ∙ 𝐹(𝑑) ∙ 𝑆𝐹(𝜗, ℎ)

Hvor 𝑄𝑆𝐿𝑃 er forbrug for en skabelonkunde (SLP, standard load profile) 𝑄1��� er middelforbruget i et referenceår ℎ1��� er det relative temperaturafhængige forbrug for referenceåret 𝐹(𝐷) er en ugedagsfaktor 𝑆𝐹(ℎ, 𝛿) er en faktor, der afhænger af både tidspunkt og udetemperatur. Faktoren F i ovenstående ligningen angiver energiforbrugets afhængighed af ugedag. F er vist for forskellige forbrugerkategorier i Figur 10.

DGC-rapport 20

Figur 10. Forbrugets afhængighed af ugedag for forskellige kundetyper. Fra /4/. Timefaktoren 𝑆𝐹(ℎ, 𝛿) afhænger af både tidspunkt og ugetemperatur. I Fi-gur 11 er SF angivet for nyere flerfamilieboliger.

Figur 11. Andel af dagsforbruget for hver time som funktion af tidspunkt og udetemperatur. Nyere flerfamiliebolig, både varme og varmtvandsforbrug. Fra /4/.

DGC-rapport 21

Forbrugsmønsteret varierer meget afhængig af kundetype. Det fremgår af Figur 12 og Figur 13, der viser det normerede forbrug for kategorierne ”Pa-pir og Tryk” og ”Vaskerier”

Figur 12. Normeret forbrug for kundekategorien ”Papir og Tryk”som funk-tion af tidspunkt og udetemperatur. Fra /4/.

Figur 13. Normeret forbrug for kundekategorien ”Vaskerier”som funktion af tidspunkt og udetemperatur. Fra /4/.

DGC-rapport 22

Standardforbrugsprofiler for danske skabelonkunder I nedenstående er der angivet et eksempel på forbruget hos danske skabe-lonkunder. Nedenstående er taget fra /6/. Modellen for beskrivelse af for-bruget hos skabelonkunder er beskrevet vha. polynomier for hhv. dagligt gasforbrug og for timefordeling af gasforbrug.

Model for dagligt forbrug:

Model for timefordeling:

I Figur 14 er vist en sammenligning af målte data og resultatet af modelbe-regninger for det gennemsnitlige døgnforbrug for 51 villakunder. Det ses, at der generelt er en god overensstemmelse mellem måling og model. Der er dog konstateret en forskel på op til 45 % mellem de to. Det er især i forårs- og efterårsperioderne modellen har sværest ved at beskrive det faktiske for-brug. I vinterperioderne er der opnået en meget god overensstemmelse.

DGC-rapport 23

Figur 14. Eksempel på gennemsnitlig døgnforbrug hos 51 villakunder. Fi-guren angiver målte data, modelresultater og forskellen mellem de to. Fra /6/.