Den Haag Technische Evaluatie van het GtS balanceringsregime

Technische Evaluatie van het

GtS balanceringsregime

DTe

Den Haag

Technische Evaluatie

van het GtS

balanceringsregime

Revisie beschrijving : Voor publicatie Geschreven door : Jasper IJzenbrandt Gecontroleerd door : Jan van der Marel Goedgekeurd door : Bas Kerkhof

Datum

: 3 februari 2004

E FC C FB A

Plesmanlaan 100, 2332 CB Leiden P.O. Box 141, 2300 AC Leiden The Netherlands

INHOUDSOPGAVE MANAGEMENT SAMENVATTING...4 1. INLEIDING...7 2. RECONSTRUCTIE GTS EVALUATIE ...9 2.1 INLEIDING ... 9 2.2 PROBLEEMSTELLING GTS EVALUATIE... 9 2.3 WERKWIJZE GTS EVALUATIE ... 9 2.4 UITGANGSPUNTEN GTS EVALUATIE ... 10 2.4.1 Gekozen gasdagen ... 10 2.4.2 Deelsystemen... 10 2.4.3 Onbalans simulatie ... 12

2.5 BESPREKING RESULTATEN GTS EVALUATIE ... 14

2.5.1 Deelsysteem Ravenstein... 15

2.5.2 Deelsysteem N/W Route ... 18

2.5.3 Conclusie GtS ... 20

2.6 RECONSTRUCTIE DOOR JCN ... 20

2.7 CONCLUSIES ... 23

3. BEOORDELING VAN DE GTS EVALUATIE ...24

3.1 BEOORDELING UITGANGSPUNTEN ... 24

3.1.1 Gebruik van deelsystemen ... 24

3.1.2 Representativiteit van deelsystemen ... 24

3.1.3 Representativiteit van gekozen dagen... 26

3.1.4 Representativiteit van verstoringen... 26

3.1.5 Conclusie GtS naar aanleiding van resultaten ... 28

3.2 BEOORDELING BEREKENINGEN ... 28

3.3 CONCLUSIES ... 29

4. JCN EVALUATIE ...31

4.1 INLEIDING ... 31

4.2 THEORETISCHE ACHTERGROND... 31

4.2.1 Praktisch Beschikbare Line Pack... 32

4.2.2 Benodigde Line pack ... 33

4.3.1 Simulatie van onbalans ... 34

4.3.2 Statische analyse ... 35

4.3.3 Swing ... 35

5. RESULTATEN VAN BEREKENINGEN JCN ...37

5.1 SYSTEEM EIGENSCHAPPEN... 37

5.2 DEELSYSTEEM N/W ROUTE G-GAS ... 39

5.3 DEELSYSTEEM N/W ROUTE H-GAS... 41

5.4 DEELSYSTEEM N/W ROUTE H + G - GAS... 43

5.5 OPMERKINGEN BIJ RESULTATEN ... 43

5.6 CONCLUSIES JCN BEREKENINGEN ... 44

6. REACTIE GTS ...46

6.1 BEREKENING PRAKTISCH BESCHIKBARE LINE PACK ... 46

6.2 BEREKENING BENODIGDE LINE PACK ... 47

6.3 CONSEQUENTIES VOOR RESULTATEN... 48

6.4 BEOORDELING GTS REACTIE DOOR JCN ... 50

6.5 CONCLUSIE ... 52

7. BEOORDELING RELATIE UURNOMINATIES – SYSTEEMINTEGRITEIT 53 8. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN ...55

8.1 CONCLUSIES ... 55

8.2 AANBEVELINGEN ... 55

9. REFERENTIES...56

BIJLAGEN ...57

MANAGEMENT SAMENVATTING

De DTe Richtlijnen Gastransport 2003 hanteert een systematiek voor balanceren welke uitgaat van dag balanceren met daarbinnen een begrenzing van maximale afwijkingen of toleranties op uurbasis. De toleranties zijn een functie van de daggemiddelde buitentemperatuur. DTe heeft Gasunie Gastransportservices (GtS) toegestaan de toleranties tijdelijk strenger te kiezen. Dit teneinde de werkbaarheid in de praktijk te kunnen toetsen en na evaluatie te kunnen besluiten of verruiming van de toleranties mogelijk is.

Onderstaande grafiek bevat de tolerantiewaardes volgens de DTe Richtlijnen en de toegestane GtS waardes voor het jaar 2003. De DTe richtlijnen zijn gebaseerd op uitvoerig eerder onderzoek en rapportages van Jacobs Consultancy in het jaar 2001.

Gasunie Gastransport Services (GtS) heeft voor drie representatieve koude dagen in het seizoen 2002/2003 een evaluatie van het huidig balanceren uitgevoerd en gepresenteerd aan DTe. De conclusie van de GtS evaluatie “Analyse toelaatbare

uurtolerantie in het GtS net“ is dat verruiming van uurtolerantie niet mogelijk is.

DTe heeft Jacobs Consultancy Nederland ( JCN) gevraagd deze GtS evaluatie en de daaruit voortvloeiende conclusie te beoordelen.

Werkwijze

De werkwijze welke JCN voor ogen stond bevatte de volgende stappen: 1. Reconstructie en review van de GtS evaluatie

2. Beoordeling van de uitgangspunten en van de representativiteit van de GtS evaluatie

3. Beoordeling van de relatie tussen nomineren op uurbasis en systeemintegriteit. Binnen het ter beschikking gestelde tijdspad en door het ontbreken van essentiële gegevens omtrent shippers transacties is het niet mogelijk gebleken alle stappen nu al volledig uit te voeren. Hiervoor is meer gedetailleerdere informatie nodig gebleken dan voor deze studie voorhanden was.

Resultaten

1. Reconstructie en review van de GtS evaluatie.

GtS heeft twee deelsystemen geëvalueerd te weten het G-gas net in Zuid Nederland met als aanduiding “ Ravenstein” en het H-gas plus G-gas net in Noord-West Nederland met als aanduiding “N/W route”.

Het is mogelijk gebleken de GtS evaluatie voor Zuid-Nederland te reconstrueren. Binnen de door GtS gehanteerde subsystemen en randvoorwaarden is JCN van mening dat de gepresenteerde evaluatie in technische zin correct is. Voor het systeem “N/W route” wordt nog gewerkt aan de reconstructie.

2. Beoordeling van de uitgangspunten en van de representativiteit van de GtS evaluatie.

JCN heeft op dit gebied de volgende kanttekeningen:

• GtS heeft op historische gronden gekozen voor twee deelsystemen terwijl ook een totaal simulatie van het gehele net mogelijk is.

• Het deelsysteem “Ravenstein“ wordt door JCN op basis van een meer dan gemiddelde gas belasting (load factor) niet representatief geacht voor het gehele net.

• Het deelsysteem “N/W route“ wordt door JCN wel representatief geacht. • De GtS evaluatie heeft meer het karakter van een worst case onderzoek dan

van een toetsing van het systeem bij representatief shipper gedrag.

3. Beoordeling van de relatie tussen nomineren op uurbasis en systeemintegriteit. Deze beoordeling is uitgevoerd door de dagelijkse praktijk te verifiëren in de GtS controlekamer. Hieronder volgen de belangrijkste kenmerken:

• Zoals van een verstandige operator mag worden verwacht, wordt getracht de druk bij aanvang van de gasdag zo hoog mogelijk te krijgen, anticiperend wordt het systeem opgepompt om zo de grootst mogelijke buffer of Line Pack beschikbaar te hebben.

• GtS draagt zorg dat op de kritische overdrachtspunten de gasdruk boven een minimale waarde blijft. Maatregelen zijn het aanzetten van compressoren, inzet van gasopslagen en gebruik van de flexibiliteit in het Groningen veld.

• GtS zelf doet niet actief aan balancering op uurbasis, de balans is een resultante en geen input parameter.

• GtS kent soms een onbalans welke groter is dan de waarde die op dat moment volgens haar eigen regels geldt.

Conclusies

1. De GtS evaluatie voor het deelsysteem Ravenstein is technisch gezien correct. 2. De GtS evaluatie over de gekozen deelsystemen is in onvoldoende mate

representatief voor het gehele GtS hoge druk transport systeem.

3. De GtS evaluatie toont niet aan dat voor representatieve shipper transacties de ruimere uurtoleranties tot verlies van systeemintegriteit hebben geleid of zouden hebben geleid. De tijdelijke uitzondering in artikel 6a zou kunnen vervallen totdat middels reële evaluaties de noodzaak van nauwere tolerantiegrenzen bij temperaturen onder 0 ºC is aangetoond.

4. Voor temperaturen van 0 ºC en hoger is een tolerantiegrens van 25% mogelijk zonder dat de systeemintegriteit in gevaar komt.

5. Balanceren op uurbasis of nominatie op uurbasis vormt op zichzelf geen actief onderdeel van de dagelijkse bedrijfsvoering door de CCP operators.

6. GtS probeert in alle gevallen de systeemintegriteit te waarborgen. Daartoe neemt zij ook dermate “worst case“ scenario’s in beschouwing dat deze de mogelijkheden voor shippers in de normale bedrijfsvoering teveel beperken.

Aanbevelingen

1. JCN beveelt aan dat GtS voor opnieuw drie representatieve koude dagen in het seizoen 2003/2004 een evaluatie uitvoert voor alle shippers waarbij de actuele onbalans van de shippers en de daaruit voortvloeiende mogelijke bedreigingen van de systeemintegriteit op praktische wijze wordt geëvalueerd.

1. INLEIDING

Het project ‘Technische Evaluatie GtS Balanceringsregime’ heeft tot doel DTe te ondersteunen bij de beoordeling van de evaluatie van het balanceringsregime door Gasunie Transport Services (GtS).

De DTe richtlijn voor gastransport hanteert een systematiek voor balancering welke uitgaat van dagbalancering met daarbinnen een begrenzing van maximale afwijkingen of toleranties op uurbasis. De toleranties zijn een functie van de daggemiddelde buitentemperatuur. De hoogte van de toleranties is bepaald in een studie uit 2001 door Jacobs Consultancy Nederland naar de beschikbare ruimte in het GtS transportsysteem [1]. DTe heeft Gasunie Transport services (GtS) toegestaan de toleranties tijdelijk strenger te kiezen, zie Figuur 1.1. Dit teneinde de werkbaarheid in de praktijk te kunnen toetsen en na evaluatie te kunnen besluiten of verruiming van de toleranties mogelijk is.

Tolerantiewaarde op uurbasis ( % )

Tolerantiewaarde op uurbasis ( % )

Figuur 1.1: Toegestane uurtoleranties volgens GtS en DTe

Op basis van realisaties in de winter 2002/2003 is door GtS een onderzoek uitgevoerd naar de toelaatbare uurtolerantie tussen aanbod en afzet. Jacobs Consultancy Nederland (JCN) heeft als onderdeel van de ondersteuning van de DTe de taak om dit onderzoek van GtS te beoordelen.

De tweede stap is een review van de resultaten van de studie uit 2001. Het toenmalige onderzoek maakte gebruik van door GtS aangeleverde virtuele data over de gasstromen door het transportnetwerk. JCN heeft de methode van de toenmalige studie toegepast op de gerealiseerde waarden in de winter 2002/2003. Dit heeft tot doel om te beoordelen of de conclusies die JCN destijds heeft getrokken nog van kracht zijn.

De derde stap is het beoordelen van de link tussen nomineren op uurbasis en de systeemintegriteit. Daartoe heeft JCN een bezoek gebracht aan de controlekamer van GtS, van waaruit het gastransport geregeld wordt en de systeemintegriteit bewaakt wordt. Het doel van dit bezoek was tevens om de dagelijkse gang van zaken bij het opereren van het netwerk te verifiëren.

Het rapport is als volgt opgebouwd. Hoofdstuk 2 behandelt de reconstructie van de GtS evaluatie. Het is hierbij niet de bedoeling om een oordeel te geven maar om een beschrijving te geven van hoe GtS de evaluatie heeft uitgevoerd. In hoofdstuk 3 komt de beoordeling van de GtS evaluatie door JCN aan bod.

2. RECONSTRUCTIE GTS EVALUATIE 2.1 INLEIDING

Op basis van realisaties in de winter 2002/2003 is door GtS een onderzoek uitgevoerd naar de toelaatbare uurtolerantie tussen aanbod en afzet. Jacobs Consultancy heeft als onderdeel van de ondersteuning van de DTe dit onderzoek van GtS beoordeeld. Een reconstructie van de door GtS uitgevoerde simulaties is de eerste stap in deze beoordeling. Het doel van deze reconstructie is om te beschrijven hoe GtS de evaluatie heeft uitgevoerd en welke uitgangspunten GtS daarbij gehanteerd heeft. Daarnaast heeft JCN getracht de GtS simulaties met een grove benadering te reconstrueren.

Het onderzoek van GtS is gepresenteerd in de presentatie “analyse toelaatbare uurtolerantie in het GtS-net”, zie bijlage 1. Tevens is een toelichting bij de presentatie met een uitleg van de werkwijze aangeleverd door GtS, zie bijlage 2.

2.2 PROBLEEMSTELLING GTS EVALUATIE

De winter van 2002/03 heeft een aantal koude dagen opgeleverd, waar het getransporteerde gasvolume relatief hoog was. De DTe heeft GtS verzocht om te evalueren of de huidige toegestane uurtoleranties (tot maximaal 13%) transporttechnisch verwerkt hadden kunnen worden gedurende deze dagen. Indien de huidige uurtoleranties te verwerken zijn, dient ook te worden onderzocht of een hogere waarde, namelijk de door de DTe voorgestelde uurtoleranties (tot maximaal 25%) verwerkt hadden kunnen worden.

2.3 WERKWIJZE GTS EVALUATIE

Het onderzoek is uitgevoerd voor dezelfde twee deelnetten als het eerdere onderzoek van JCN, namelijk G-gas ten zuiden van compressorstation Ravenstein en N/W-route G- en H-gas inclusief de leidingen vanaf Groningen.

De werkwijze van de evaluatie zoals die uitgevoerd is door GtS, staat duidelijk en compleet beschreven in de toelichting die door GtS is verstrekt. De belangrijkste punten worden hier herhaald.

Van de winter van 2002/2003 zijn drie gasdagen onderzocht met een effectieve temperatuur in De Bilt van respectievelijk 0 ºC, -5 ºC, -10 ºC nader onderzocht. Voor elke geselecteerde gasdag zijn met het programma Dynnet de volgende dynamische simulaties uitgevoerd:

1. Realisatie: een dynamische simulatie met realisaties voor afname, invoer en

inzet van de stuurmiddelen.

2. Balans: idem met flowprofiel voor de invoer zodanig dat voor elk uur de totale

3. Onbalans: Idem met een afwijkend profiel voor de invoer waarbij ervan is

uitgegaan dat de uurtolerantie (tussen invoer en afname) door de shippers maximaal wordt benut. Deze simulaties zijn uitgevoerd met de huidig toegestane tolerantie en de (hogere) tolerantie zoals voorgesteld door DTe. Voor de simulatie met onbalans is onderzocht of het transport mogelijk is binnen de eisen t.a.v. flow, druk en kwaliteit.

2.4 UITGANGSPUNTEN GTS EVALUATIE 2.4.1 Gekozen gasdagen

Op basis van gemeten gasstromen gedurende drie representatieve dagen uit de winter van 2002/03 met een temperatuur van 0, -5 en –10 ºC zijn dynamische simulaties uitgevoerd. Dit zijn respectievelijk 19 december 2002, 12 december 2002 en 9 januari 2003.

Deze dagen zijn uitgekozen door GtS omdat zij een “zware” gasdag representeren. Ze zijn geselecteerd op basis van maximale uurafzet, maar ook op basis van het verschil in maximale en minimale uurafzet en van de hoogte van de gemiddelde uurafzet.

2.4.2 Deelsystemen

WGT LoCal NOGAT Zuidwal Kootstertille UGS Grijpskerk NGT _{Noors Gas} Spijk Noordbroek Oude Statenzijl Tusschenklappen / Tripscompagnie Groningen Oldeboorn N2

Wieringermeer UGS Norg

PS Alkmaar Beverwijk N2 Ommen Winterswijk /Zevenaar Angerlo Zweekhorst Rijndijk Zuid-Hollandse gassen N2 Pernis LNG Hilvarenbeek Schinnen ‘s Gravenvoeren Bocholtz Ravenstein Friese gassen Beekse Bergen Meteren Alphen Anjum Zelzate HAS Axel Maasvlakte Offshore Munnekezijl

Deelsysteem Ravenstein

Deelsysteem

N/W route

2.4.3 Onbalans simulatie

De onbalans is door GtS bij de evaluatie gedefinieerd als:

ingaande gasstroom – uitgaande gasstroom = absolute onbalans absolute onbalans / uitgaande gasstroom = relatieve onbalans

De simulaties worden uitgevoerd met het werkelijk gerealiseerde afnameprofiel gedurende de drie dagen. De onbalans wordt gesimuleerd door de invoerstroom een bepaald percentage af te laten wijken van de afnamestroom, waarbij er aan het eind van de dag geen onbalans overblijft. Met andere woorden: gedurende een gedeelte van de dag gaat er meer gas het systeem in dan uit, en gedurende een gedeelte van de is de instroom juist kleiner dan de uitstroom.

De volgende figuur dient ter verduidelijking van deze simulatie van de onbalans.

13% onbalans 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 6 12 18 24 Uur d a m 3 /h r Uitvoer Invoer +13% -13%

Figuur 2.2 Voorbeeld toepassen van onbalans in de GtS evaluatie

De donkere lijn toont de uitgaande stroom die gebaseerd is op de werkelijk gemeten stroom op de betreffende dag. GtS heeft voor de simulatie een onbalans aangebracht door de ingaande stroom af te laten wijken met de maximale bandbreedte van de uurtolerantie, en wel zo, dat aan het eind van de dag de in en uitgaande hoeveelheid in balans is.

Voor de 0 ºC simulatie is een uurtolerantie toegestaan van 13%. De simulatie van GtS gaat ervan uit dat de eerste 11 uur van de gasdag, de totale ingaande flow 13% hoger is dan de totale uitgaande stroom. De volgende 12 uur is de ingaande stroom elk uur juist 13% lager dan de uitgaande stroom. Het laatste uur wordt dan gebruikt om het totale ingaande en uitgaande volume te balanceren, zie Figuur 2.2.

de tolerantiecriteria van GtS. Aan het eind van de dag is het totaal ingaande volume gelijk geweest aan het totaal uitgaande volume en is er daarmee sprake van dagbalans.

Figuur 2.3 toont de aldus ontstane onbalans per uur, welke gelijk is aan het verschil tussen de invoer en uitvoer lijnen in Figuur 2.2.

Onbalans / uur

Figuur 2.3: Voorbeeld onbalans per uur gedurende de gasdag volgens GtS evaluatie

Figuur 2.4 toont het verloop van de cumulatieve onbalans die ontstaat bij de simulatie volgens Figuur 2.2. Deze loopt op zolang er een positieve onbalans aanwezig is, en daalt daarna weer vanaf het tijdstip dat de onbalans negatief wordt. Aan het eind van de dag is de cumulatieve onbalans gelijk aan 0.

De simulaties zijn uitgevoerd met onbalans op basis van de huidige tolerantiegrenzen van GtS en tevens op basis van de tolerantiegrenzen die volgens DTe mogelijk zijn op basis van het JCN onderzoek, zie Tabel 2.1.

Tabel 2.1: Maximale uurtolerantie

Temperatuur (ºC) GtS tolerantie (%) DTe tolerantie (%)

0 13 25

-5 9 25

Onbalans Cumulatief -1000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 6 12 18 24 Gasdag uur d a m 3 /h r

Figuur 2.4: Voorbeeld cumulatieve onbalans gedurende de gasdag volgens GtS evaluatie

2.5 BESPREKING RESULTATEN GTS EVALUATIE

GtS toont per deelsysteem per temperatuurniveau de resultaten van vier verschillende dynamische simulaties. Deze resultaten zijn weergegeven in grafiekvorm.

De 4 grafieken stellen achtereenvolgens voor:

1. Realisatie: Dit is het resultaat van de dynamische simulatie met de werkelijk gerealiseerde uurlijkse invoer en uitvoerstromen. De aldus berekende drukken zouden overeen moeten komen met de werkelijk gemeten drukken (dit is overigens niet uit de resultaten af te leiden).

2. Balans: Bij deze simulatie wordt de ingaande stroom gelijk gesteld aan de werkelijk gerealiseerde uitvoerstroom, zodat het systeem op elk moment volledig in balans is.

3. X% onbalans: De invoer wordt ten opzichte van de bij 2) besproken “Balans” situatie een aantal uur achtereen met X% verhoogd en daarna een aantal uur achtereen met X% verlaagd en wel op zo’n manier dat de invoer na 24 uur wel weer compleet in balans is. X is hierbij het percentage dat GtS op dit moment aan uurtolerantie toestaat bij de heersende omgevingscondities.

4. Y% onbalans: De simulatie is gelijk aan die besproken bij 3), met als verschil dat de afwijking nu Y % bedraagt. Y is hierbij het percentage dat volgens de DTe mogelijk is voor wat betreft de toegestane uurtolerantie bij de heersende omgevingscondities.

GtS heeft deze simulaties uitgevoerd voor de 2 deelsystemen bij de drie uitgekozen dagen met representatieve temperaturen van 0, -5 en -10 ºC.

2.5.1 Deelsysteem Ravenstein

JCN zal de resultaten van het Ravenstein systeem bij 0 ºC hier bepreken om aan te tonen dat de stappen die GtS heeft uitgevoerd duidelijk zijn. De overige simulaties zijn op dezelfde wijze uitgevoerd en worden derhalve niet nader geanalyseerd. De figuur “Realisatie” toont de werkelijk ingaande flow in deelsysteem Ravenstein als functie van de tijd in uren. Hierbij moet opgemerkt worden dat de tijd is weergegeven als de tijd op de gasdag. De gasdag begint om 06.00 uur in de ochtend en dat komt dus overeen met uur 0 in de figuur. De flow wordt opgegeven als uurgemiddelde in duizend m3 per uur, waarbij genormeerd is naar normaal kuubs maar geen correctie is toegepast voor de calorische waarde van de gasstroom (dam3/hr).

De lijnen stellen achtereenvolgens voor:

RavG Q: De G-gas flow vanuit Ravenstein (input)

RavG P: De druk na de compressor te Ravenstein (output) Hlvbeek P: De druk in Hilvarenbeek (output)

ZdKraay P: De druk in Zuid Kraayert (output)

Realisatie

Figuur 2.5: Resultaten simulatie “Realisatie” bij 0 ºC

Rond uur 21 wordt de compressor weer aangezet en daarmee stijgen de ingaande gasstroom alsmede de druk in Ravenstein. JCN veronderstelt dat het weer aanzetten van de compressor het doel heeft om het systeem zoveel mogelijk op te pompen voor de komende gasdag.

De resulterende (berekende) drukken in Hilvarenbeek en Zuid Kraayert laten een licht schommelend beeld zien rond de 53 bara over de gasdag tot ongeveer uur 16, waarna de druk begint op te lopen. Dit is het gevolg van een teruglopende vraag naar gas (het is 22.00 uur in de avond). Rond uur 19 is de druk op het hoogste punt en dan besluit GtS om de compressor af te schakelen. JCN veronderstelt dat dit gedaan wordt uit efficiency redenen, er is namelijk geen extra compressievermogen nodig. Dit heeft een onmiddellijk gevolg in de druk in de uitvoerpunten, die nu tevens begint af te nemen, totdat de compressor weer wordt aangezet.

In de figuur “Balans” wordt de simulatie uitgevoerd met een ingaande gasstroom die voor ieder uur gelijk is gesteld aan de uitgaande stroom. Het systeem is dus continu voor ieder uur in balans. Door de in deze figuur getoonde massastroom te vergelijken met de stroom uit het figuur “Realisatie” kunnen de werkelijke in en uitgaande stromen vergeleken worden. Dit levert dan de werkelijk opgetreden uurlijkse en dag onbalans voor dit deelsysteem op.

Balans

Figuur 2.6: Resultaten simulatie "Balans" bij 0 ºC

De figuur “Balans” is eigenlijk voornamelijk van belang voor de volgende simulaties waarin onbalans wordt geïntroduceerd. Er wordt dan uitgegaan van de gasstromen als die te zien zijn in de figuur “Balans” (dwz, met de werkelijk gerealiseerde afname) en op de invoerstroom wordt dan een uurlijkse onbalans ten opzichte van de afname gecreëerd ten grootte van de maximaal toelaatbare uurtolerantie van in dit geval 13% (GtS) en 25% (DTe).

De resultaten van deze simulatie tonen aan dat bij een startdruk van ongeveer 50 bara in Ravenstein op uur 0 (dwz de compressor staat afgeschakeld!), de druk bij Hilvarenbeek en bij Zuid Kraayert op dat moment onder de kritische grenzen van resp. 51 bara en 43.5 bara komen, zie Figuur 2.7. Vervolgens stijgen de drukken als gevolg van de positieve onbalans (meer gas instroom dan uitstroom). De druk in Ravenstein komt dan dicht in de buurt van de maximale druk van 66.7 bara op die locatie. Na 11 achtereenvolgende uren van positieve onbalans, volgen dan 13 uren van negatieve onbalans (meer uit- dan instroom). De gasdruk daalt weer snel en reeds voor het einde van de gasdag worden de minimaal toelaatbare drukken overschreden.

13% Onbalans

Figuur 2.7: Resultaten simulatie “Onbalans” GtS tolerantie bij 0 ºC

Wanneer deze benadering wordt toegepast met een gesimuleerde onbalans van 25% (volgens de DTe toelaatbare tolerantiegrens), is hetzelfde beeld te zien als in de situatie met 13% onbalans. De dalen en pieken van de druk curven zijn echter een stuk lager/hoger, waarmee GtS aantoont dat in het geval van 25% onbalans, de kritische drukken in het systeem zeer snel overschreden worden.

25% Onbalans

Figuur 2.8: Resultaten simulatie "Onbalans" DTe tolerantie bij 0 ºC

Alle overige simulaties bij andere temperaturen laten hetzelfde beeld zien, met afhankelijk van de situatie een al dan niet kritieker verloop van de druk gedurende de gasdag.

2.5.2 Deelsysteem N/W Route

Voor het deelsysteem N/W route zijn dezelfde simulaties gedaan als voor het deelsysteem Ravenstein. Het deelsysteem N/W route is echter verschillend van het deelsysteem Ravenstein aangezien het hier zowel een G-gas als een H-gas net betreft. Dit H- en G-gas net hebben ieder hun eigen invoerstromen, afname stromen en zijn tevens onderling met elkaar verbonden door middel van mengstations bij Wieringermeer en Beverwijk. In deze mengstations wordt H-gas omgezet in G-gas, onder andere door het bijmengen van stikstof.

In paragraaf 2.5.1 is uitvoerig ingegaan op de betekenis van de figuren met de resultaten van de GtS evaluatie. Derhalve zal hier slechts een korte beschrijving gegeven worden.

Figuur 2.9 toont de resultaten van de simulatie “Realisatie” bij 0 ºC. De lijnen stellen achtereenvolgens voor:

Sap Q: De G-gas flow vanuit Sappemeer

Sap P: De druk na het invoerpunt te Sappemeer Meteren Q: De H-gas flow bij Meteren

Meteren P: De druk bij Meteren

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 6 12 18 24 30 36 42 48 Tijd in uren F lo w i n d a m 3 35 40 45 50 55 60 65 70 D ru k i n b a ra Sap Q Meteren Q Sap P Meteren P

Figuur 2.9: Resultaten simulatie "Realisatie" bij 0 ºC, N/W route

Figuur 2.9 toont de resultaten van de simulatie met de werkelijk gerealiseerde gasstromen bij 0 ºC.

Ook bij dit deelsysteem heeft GtS simulaties uitgevoerd met aangebrachte onbalans. Het resultaat hiervan is te zien in Figuur 2.10, waar 13% onbalans is gesimuleerd. 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 6 12 18 24 30 36 42 48 Tijd in uren F lo w i n d a m 3 35 40 45 50 55 60 65 70 D ru k i n b a ra _{Sap Q} Meteren Q Sap P Meteren P

Figuur 2.10: Resultaten simulatie "Onbalans" bij 0 ºC, N/W route

2.5.3 Conclusie GtS

De conclusie van GtS naar aanleiding van deze simulaties luidt dat het niet mogelijk is om de systeemintegriteit te waarborgen bij de huidige toegestane uurtoleranties en dat verruiming van de tolerantiegrenzen naar de door DTe voorgestelde waarden niet mogelijk is, zie Tabel 2.2.

G-gas Ravenstein N/W Route

0 ºC (13%) Niet mogelijk Precies mogelijk -5 ºC (9%) Niet mogelijk Niet mogelijk -10 ºC (5.5%) Niet mogelijk Niet mogelijk

Tabel 2.2: Conclusies GtS evaluatie

2.6 RECONSTRUCTIE DOOR JCN

JCN heeft met een grove benadering door middel van een relatief eenvoudig Excel spreadsheet de resultaten van GtS voor het deelsysteem Ravenstein kunnen reproduceren.

De gedachte achter de JCN benadering is dat de druk op verschillende plaatsen in het systeem door twee effecten bepaald wordt:

1. Drukverschil tussen Ravenstein en Zuid Kraayert: deze drukval hangt samen met de flow door het systeem. Bij een hoge flow is de drukval eveneens hoog en omgekeerd.

2. De gemiddelde druk in het systeem: Deze druk hangt samen met de vulling van het systeem. Wanneer door onbalans de vulling bijvoorbeeld toeneemt, zal de gemiddelde druk in het systeem eveneens stijgen.

De referentiewaarden die JCN heeft gebruikt bij deze benadering zijn afkomstig uit de “Realisatie” case zoals gedefinieerd door GtS.

De aanpak is als volgt:

• JCN heeft de werkelijk gemeten gasflows en drukken uit de “Realisatie” figuur afgelezen.

• Uit de getallen wordt de drukval als functie van de flow bepaald, zie tabel:

Voor uur 14, 15 en 16 zijn de ingaande en uitgaande flows in het systeem gelijk. Er vindt dus geen oppompen of leegloop van het systeem plaats. JCN gaat ervan uit dat in uur 15 de situatie het meest stabiel is, zonder dynamische verstoringen. Daaruit blijkt een drukval dP van 9.5 bar bij een flow van 3500.

De drukval bij andere flows wordt dan bepaald door: dP1 = dP0(Q1/Q0)^2, waarbij dP0 = 9.5 bar en Q0 = 3500.

uur Rav in Rav uit P-Rav P-ZK dP dQ P-gem dP-gem 0 3500 3500 61 52.5 8.5 0 56.75 0 1 3750 3800 63.5 51 12.5 -50 57.25 0.5 2 4000 3900 64 51 13 100 57.5 0.25 3 3900 3800 64 51.5 12.5 100 57.75 0.25 4 3800 3700 64 52 12 100 58 0.25

Voor uur 2, 3 en 4 is de onbalans gelijk aan 100 (er wordt 100 meer ingevoerd dan uit het systeem stroomt, zie kolom dQ). De gemiddelde druk in het systeem, P-gem, neemt daardoor ten opzichte van het uur daarvoor steeds met 0.25 toe (= dP-gem). De gemiddelde druk bij andere onbalans waarden volgt dan uit:

Pgem1 = Pgem0 + dPgem1 en: dPgem1 = dQ1 * (dPgem0/dQ0), met dPgem0 = 0.25 en dQ0 = 100

• De druk bij de ingang en de druk uit het systeem worden tenslotte berekend als zijnde resp. Pin = Pgem+0.5dP en Puit = Pgem-0.5*dP.

Dit is een zeer grove benadering, alleen al door het feit dat de exacte data van de GtS evaluatie lastig afleesbaar zijn. De simulatie door JCN laat echter het gelijke patroon zien dat GtS in zijn evaluatie aantoont, waarbij ook de ordegrootte van de resultaten redelijk klopt. Het resultaat van de JCN reconstructie ten opzichte van de GtS resultaten, staat in Figuur 2.11.

Ook in dit figuur is goed te zien hoe het systeem eerst wordt opgepompt doordat meer gas binnenstroomt dat uit het systeem stroomt. Na 12 uur is de uitstroom groter dan de instroom en de druk zakt weer weg.

40.0 45.0 50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 75.0 0 6 12 18 24 Tijd in uren D ru k i n b a ra P-Rav JCN P-Rav GTS P-ZK JCN P-ZK GTS

Voor het deelsysteem N/W route is het niet mogelijk gebleken om een dergelijke grove benadering toe te passen. De oorzaak hiervan is dat dit deelsysteem bestaat uit twee onderling gekoppelde netten (H-gas en G-gas) en er onvoldoende informatie is over de totale gasstromen door het gehele systeem en de ter beschikking staande stuurmiddelen.

2.7 CONCLUSIES

Jacobs Consultancy begrijpt de stappen die bij de GtS evaluatie zijn uitgevoerd. Deze stappen zijn:

• Selectie van deelsystemen

• Definitie van representatieve dagen voor 0, -5 en –10 °C

• Weergave van gerealiseerde flows en drukken in representatieve punten van de betreffende deelsysteem. Analyse ‘realisatie’

• Weergave van de resultaten van een dynamische analyse van flows en drukken in het deelsysteem bij een toevoer die exact overeen komt met de afname. Analyse ‘balans’

• Weergave van de resultaten van een dynamische analyse van flows en drukken in het deelsysteem bij een toevoer die de eerste twaalf uur van de gasdag een percentage boven de afname en de laatste 12 uur van de gasdag een percentage onder de afname ligt.

• Indien de berekende drukken de toelaatbare drukken over- of onderschrijden wordt geconstateerd dat dagbalancering met het betreffende percentage toelaatbare afwijking op uurbasis niet mogelijk is.

Op grond van de uitgevoerde simulaties komt GtS tot de conclusie dat het niet mogelijk is om de systeemintegriteit te waarborgen bij de huidige toegestane uurtoleranties en dat verruiming van de tolerantiegrenzen naar de door DTe voorgestelde waarden niet mogelijk is.

Jacobs Consultancy begrijpt de resultaten van de GtS evaluatie en kan deze met een grove benadering in grote lijnen reproduceren voor het deelsysteem Ravenstein. Met de beschikbare informatie is het niet mogelijk gebleken om dezelfde reconstructie voor het N/W systeem uit te voeren binnen de nu beschikbare tijd.

3. BEOORDELING VAN DE GTS EVALUATIE 3.1 BEOORDELING UITGANGSPUNTEN

GtS heeft een aantal uitgangspunten gebruikt bij de analyse van het transportsysteem. Deze uitgangspunten worden door JCN beoordeeld op basis van representativiteit voor de werkelijk optredende situatie in het gehele gastransport systeem.

3.1.1 Gebruik van deelsystemen

GtS heeft ervoor gekozen om twee deelsystemen van het Nederlandse gastransport systeem te analyseren met behulp van dynamische simulaties. De reden dat deelsystemen worden gebruikt in plaats van een analyse van het gehele transportnet, is dat een dynamische analyse van het gehele net naar de mening van GtS teveel tijd in beslag neemt. Om deze reden heeft GtS dezelfde deelsystemen gekozen die in de eerdere studie geanalyseerd zijn. De toenmalige reden voor het kiezen van deelsystemen was dat de toenmalige externe DTe consultant niet in staat was om een dynamische simulatie van het gehele systeem uit te voeren. In diezelfde studie heeft JCN echter geconcludeerd dat dynamische simulaties niet noodzakelijk zijn en dat op basis van een statische analyse een betrouwbaar beeld verkregen wordt van het gedrag van het transportsysteem. Er is dus geen tijdrovende dynamische simulatie nodig en daarmee vervalt ook de noodzaak voor de opsplitsing van het netwerk in deelsystemen. Hiermee wordt de discussie over het al dan niet representatief zijn van de gekozen deelsystemen niet meer relevant. Het uitgangspunt met betrekking tot de noodzaak van het gebruik van deelsystemen door GtS is volgens JCN derhalve niet meer actueel.

3.1.2 Representativiteit van deelsystemen

De door GtS uitgekozen deelsystemen moeten representatief zijn voor het totale transportsysteem, zodat een reëel beeld verkregen wordt met betrekking tot de mogelijkheden en de grenzen van het totale systeem. Een verkeerde keuze voor een subsysteem kan ertoe leiden dat de opslagcapaciteit van het totale net te hoog of te laag wordt ingeschat.

GtS heeft twee deelsystemen gedefinieerd, die volgens GtS representatief zijn voor het Nederlandse gasnet. Deze deelsystemen zijn dezelfde als die in de vorige studie zijn gebruikt, te weten:

1. deelsysteem ten zuiden van compressorstation Ravenstein 2. deelsysteem Noord/West route H- en G-gas

aanwezig, terwijl de rest van het GtS net met een lagere belasting op datzelfde moment een grotere buffercapaciteit heeft.

De belasting van het systeem kan worden uitgedrukt in een Load Factor, die gedefinieerd is als het daggemiddelde van de uitgaande gasstroom uit het systeem in nm3/h, gedeeld door het geometrische systeemvolume in m3. Deze Load Factor is voor de twee deelsystemen en het totale GtS net als functie van de temperatuur uitgezet in de volgende grafiek.

Load Factor gebaseerd op daggemiddelde flow

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 temperatuur lo a d f a c to r (f lo w /v o l) Deelsysteem Ravenstein Deelsysteem N/W route Totaal GTS G-gas net

Figuur 3.1 Load Factor als functie van de temperatuur

Figuur 3.1 toont dat de gemiddelde belasting van het systeem ten zuiden van compressorstation Ravenstein ruim 2 keer zo hoog is als de belasting van het totale G-gas net. Dit deelsysteem heeft daardoor een lagere buffercapaciteit dan gemiddeld in het totale net aanwezig is.

De belasting van het deelsysteem N/W route komt wel overeen met de belasting van het totale G-gas net.

Ten tweede heeft JCN de keuze voor de systeemgrenzen geanalyseerd, met name met betrekking tot aanvoerleidingen van de systemen, die door hun grote diameter een aanzienlijke hoeveelheid Line Pack kunnen bezitten.

JCN is van mening dat het systeem ten zuiden van Ravenstein niet los beschouwd kan worden van de rest van het gasnet. Aangezien een groot gedeelte van het gas uit het Groningen veld afkomstig is, moet volgens JCN tevens een gedeelte van de transportleiding van Groningen naar Ravenstein aan dit subsysteem toegekend worden. Hiermee wordt het volume van dit deelsysteem aanzienlijk vergroot waarmee ook de buffercapaciteit toeneemt. JCN heeft dit reeds besproken in paragraaf 6.3 van het eindrapport van de vorige studie.

Uit het bovenstaande kan het volgende geconcludeerd worden:

Het deelsysteem ten zuiden van Ravenstein is volgens JCN niet representatief voor het hele GtS transportnet. De belasting van dit deelsysteem is relatief hoog in relatie tot het volume van het systeem. JCN is van mening dat de systeemgrens ook een gedeelte van de aanvoerleiding vanuit Groningen zou moeten bevatten. Dit wordt ook geïllustreerd door de gerealiseerde gegevens zoals weergegeven in de GtS presentatie. De druk in Ravenstein wordt in de realisatie constant gehouden, het profiel in de toevoer dat daardoor ontstaat, wordt op zijn minst gedeeltelijk gerealiseerd door gebruik van Line Pack in de toevoerleiding naar Ravenstein. Het deelsysteem N/W-route voldoet naar de mening van JCN wel aan de representativiteit eisen.

Zoals reeds eerder vermeld, heeft JCN in de vorige studie aangetoond dat dynamische simulaties niet noodzakelijk zijn voor het bepalen van de aanwezige systeembuffer. Doordat volstaan kan worden met statische simulaties, is ook de noodzaak van het opdelen in subsystemen vervallen en kan het GtS transportsysteem als geheel gesimuleerd worden. Hiermee wordt de discussie over subsystemen vermeden en zullen de uitkomsten een groter draagvlak voor acceptatie hebben.

3.1.3 Representativiteit van gekozen dagen

GtS heeft uit de winter van 2002/03 uit een aantal koude dagen drie dagen gekozen met effectieve temperaturen van 0, -5 en –10 ºC. Dit zijn respectievelijk 19 december 2002 met een gemiddelde temperatuur in De Bilt van 0.9 ºC, 12 december 2002 met een gemiddelde temperatuur van –2.8 ºC en 9 januari 2003 met een gemiddelde temperatuur van –7.8 ºC (bron: KNMI, N.B. dit is niet gelijk aan de gemiddelde effectieve temperatuur). De keuze voor de dagen heeft GtS toegelicht in de bijlage van de presentatie. JCN denkt dat GtS op basis van een goede afweging de keuze voor juist deze drie dagen heeft gemaakt.

3.1.4 Representativiteit van verstoringen

De simulatie van GtS is uitgevoerd door een uurlijkse onbalans aan te brengen op de invoer ten opzichte van de werkelijk gemeten uitvoer op de betreffende dag. De gesimuleerde onbalans is gelijk aan de tolerantiegrenzen die GtS in de huidige situatie toestaat aan de shippers.

13% onbalans 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 6 12 18 24 Uur d a m 3 /h r Uitvoer Invoer +13% -13%

Figuur 3.2 Simulatie van onbalans volgens GtS

Uit de figuur blijkt dat dit een “worst-case” scenario is. Alle shippers die actief zijn op het netwerk hebben tegelijkertijd de meest maximale toelaatbare swing, gedurende een aantal uren achter elkaar en allemaal in dezelfde richting (ze zijn allemaal tegelijkertijd “long” en allemaal tegelijkertijd “short”). Bovendien is de onbalans positief op het moment van hoge vraag en negatief op het moment van lage vraag. Voor GtS is dit “worst-case”, aangezien dit wel degelijk een probleem zal opleveren voor het opereren van het net, terwijl men geen maatregelen tegen de shippers kan nemen, aangezien zij handelen binnen de geoorloofde grenzen. Volgens dit scenario komt de systeemintegriteit ook bij de huidige toegestane tolerantiegrenzen voor onbalans in gevaar.

Realistisch Shipper gedrag 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 6 12 18 24 Uur d a m 3 /h r Uitvoer Invoer

Figuur 3.3 Onbalans ten gevolge van realistisch shipper gedrag

Dit gedrag leidt ertoe dat de shippers gedurende de eerste uren van de dag juist minder invoeren dan er gevraagd wordt aan de uitvoer kant, in tegenstelling tot de GtS simulatie. Deze leegloop kan worden gecompenseerd door het oppompen van het systeem aan het eind van de dag, wanneer er meer gas wordt ingevoerd dan uitgevoerd. De extreme pieken in drukopbouw zoals te zien in de resultaten van de GtS evaluatie worden op deze manier vermeden.

JCN is van mening dat de situatie die door GtS gesimuleerd wordt, dermate afwijkt van de werkelijkheid dat deze niet representatief is voor de werkelijk optredende situaties in het gastransportsysteem

3.1.5 Conclusie GtS naar aanleiding van resultaten

GtS trekt de conclusie dat de uurlijkse tolerantiegrenzen niet verruimd kunnen worden wanneer er niet bij elke theoretisch mogelijke situatie de systeemintegriteit gewaarborgd kan worden. JCN is van mening dat de gesimuleerde situatie wel een aannemelijke representatie van een werkelijk optredende situatie moet zijn. Er is altijd wel een scenario te bedenken waarbij de voorgestelde tolerantiegrenzen niet voldoende blijken te zijn, maar indien deze situatie in de praktijk nooit voorkomt, moet dit niet maatgevend zijn voor het tolerantieregime in de dagelijkse praktijk.

3.2 BEOORDELING BEREKENINGEN

JCN stelt voor om de simulaties te beginnen met een begintoestand die overeenkomt met de werkelijke simulatie, waarbij het systeem aan het begin van de gasdag is “opgepompt” om de piekvraag in de eerste uren te kunnen leveren. Het is voor JCN op basis van de getoonde informatie niet mogelijk te achterhalen hoe GtS de simulaties in het subsysteem N/W route precies heeft uitgevoerd. De reden hiervoor is dat de informatie niet volledig is op de volgende punten: • De aangegeven flow vanuit Sappemeer is niet de enige invoerstroom voor het

G-gas gedeelte van dit subsysteem. Ongeveer 25-35 % van de totale G-G-gas invoer komt uit Sappemeer, de rest komt uit onder andere het G-gas invoerpunt Ten Boer en door omgezet H-gas uit de mengstations Wieringermeer en Beverwijk. • Hetzelfde geldt voor de getoonde flow bij Meteren voor het H-gas net, die slechts

een van de afnamestromen laat zien.

• Het is niet duidelijk hoe stuurmiddelen zijn ingezet, omdat van ieder deelnet slechts 1 druk is getoond. Om de inzet van stuurmiddelen te bepalen is het noodzakelijk dat de hoogste en laagste druk in het systeem getoond wordt. Uit de grafiek kan niet worden afgelezen hoe mengstations zijn ingezet.

Om de kwaliteit van de simulaties te bepalen, beveelt JCN aan dat GtS naast de berekende drukken in de simulatie “Realisatie” ook de werkelijk gerealiseerde drukken aangeeft. Wanneer de simulatie een goede representatie van de werkelijkheid is, zullen berekende en gerealiseerde drukken overeen moeten komen.

3.3 CONCLUSIES

Jacobs Consultancy is het niet eens met een aantal keuzen en uitgangspunten van de GtS evaluatie. Dit betreft de volgende aspecten:

Selectie van deelsystemen

Bij de GtS evaluatie is een keuze gemaakt om een aantal deelsystemen van het GtS net te analyseren. De ratio hierachter is dat dezelfde deelsystemen zijn

gekozen als in de vorige studie omdat de consultants destijds niet in staat waren het gehele net te analyseren. Jacobs Consultancy stelt voor in deze studie een

statische analyse uit te voeren in combinatie met een analyse van werkelijke gegevens. Hierbij is opsplitsing in deelsystemen niet noodzakelijk. Het toenmalige uitgangspunt van GtS is dus niet meer actueel.

Representativiteit van deelsystemen

Het deelsysteem ten zuiden van Ravenstein is naar de mening van Jacobs Consultancy niet representatief voor het gehele GtS-net. De belasting van het deelsysteem is relatief groot in relatie tot het volume van het systeem. Omdat het gas grotendeels uit Groningen komt dient een deel van het volume van de

Representativiteit van verstoringen

Shippers op het GtS net zullen in praktijk de voorkeur geven aan een zo vlak mogelijk invoerpatroon dat leidt tot dagbalans. In de GtS evaluatie wordt uit gegaan van een te grote toevoer tijdens de piek van de gasdag en een te kleine toevoer tijdens het dal van de gasdag. Dit leidt tot de meest extreme swing die mogelijk is, hetgeen niet overeenkomt met gedrag van shippers en derhalve niet representatief is. Bovendien wordt de verstoring toegepast op het totaal van de toevoer. Hierdoor kan misschien een goed beeld gevormd worden van de robuustheid van het systeem. Maar in de praktijk is het uitgesloten dat alle shippers tegelijkertijd dezelfde verstoring in dezelfde richting hebben.

Representativiteit van berekeningen

Om onduidelijke redenen wordt er bij de analyse van de verstoringen met andere begindrukken en daarmee met een andere “vulling” van het systeem gerekend dan bij de realisatie en balans berekeningen. Het ligt meer voor de hand om de

verstoring te laten aanvangen bij een normale begintoestand.

Conclusie

Op basis van bovenstaande beschouwing komt Jacobs Consultancy tot de voorlopige conclusie dat de uitgangspunten en representativiteit van de GtS evaluatie onvoldoende zijn. Derhalve kunnen de conclusies van de GtS evaluatie niet worden onderschreven.

Meer specifiek concludeert JCN:

De GtS evaluatie over de gekozen deelsystemen is in onvoldoende mate representatief voor het gehele GtS hoge druk transportsysteem.

De GtS evaluatie toont niet aan dat voor representatieve shipper transacties de ruimere uurtoleranties tot verlies van systeemintegriteit hebben geleid of zouden hebben geleid.

4. JCN EVALUATIE 4.1 INLEIDING

JCN heeft in 2001 een studie uitgevoerd naar de toelaatbare uurtoleranties voor onbalans in het GtS transportnet [1]. Deze resultaten van deze studie met betrekking tot de toleranties heeft de DTe overgenomen in de richtlijnen voor gastransport.

In de toenmalige studie is gebruik gemaakt van virtuele waarden voor de gasflows door het net. JCN heeft dezelfde methode nu toegepast op de werkelijk gerealiseerde data van de door GtS gekozen representatieve dagen om te bepalen of de toenmalige conclusies nog steeds gelden.

De basis van de JCN aanpak is de zogenaamde “Line Pack”, die aangeeft hoeveel buffercapaciteit er in het netwerk beschikbaar is om onbalans op te vangen.

Dit hoofdstuk behandelt de werkwijze en uitgangspunten van de benadering die JCN heeft toegepast.

4.2 THEORETISCHE ACHTERGROND

In het onderzoek dat JCN in 2001 heeft uitgevoerd, wordt gebruik gemaakt van berekeningen aan de beschikbare en benodigde buffercapaciteit van het gastransport netwerk.

De grondslag van deze benadering is dat het netwerk zelf over opslagcapaciteit beschikt. Het gas transportnetwerk bestaat immers uit honderden kilometers aan pijpen met een aanzienlijke diameter, wat dus een groot volume voorstelt. Dit netwerk is ontworpen om ook bij zeer lage buitentemperaturen aan de op dat moment hoge vraag naar gas te kunnen voldoen. Daaruit volgt dat er bij minder kritische buitentemperaturen (en daarmee een minder hoge gasvraag) ruimte in het systeem zit voor opslag/buffer van gas.

De hoeveelheid gas die opgeslagen zit in het systeem wordt “Line Pack” genoemd. De aanwezigheid van Line Pack suggereert dat een tijdelijke beperkte onbalans tussen invoer en afname mogelijk is, omdat dit slechts een afname of toename van Line Pack in het systeem tot gevolg heeft. Dit is in principe juist, zolang de kritische drukken in het systeem niet overschreden worden. Dit kunnen bovenlimieten zijn die door technische redenen gelden, en onderlimieten omwille van operationele redenen.

Voor een complete uitleg van hoe er met Line Pack wordt omgegaan, wordt verwezen naar het rapport van de toenmalige studie [1].

4.2.1 Praktisch Beschikbare Line Pack

De Praktisch Beschikbare Line Pack (PBLP) is de hoeveelheid gas in het systeem dat gebruikt kan worden om onbalans tussen invoer en afname van gas op te vangen. Wanneer de afname groter is dan de toevoer (negatieve onbalans), wordt er Line Pack verbruikt. Dit zal een drukdaling veroorzaken in het gehele systeem. Deze situatie kan net zolang voortduren totdat ergens in het systeem een kritische ondergrens voor de druk wordt overschreden. Op dat moment is de praktisch beschikbare Line Pack gelijk aan nul (N.B. er is op dat moment nog wel Line Pack aanwezig in het systeem, maar die kan niet gebruikt worden om onbalans op te vangen, aangezien de druk dan verder zal dalen).

De praktisch beschikbare Line Pack kan voor elk moment van de dag worden berekend met behulp van het geometrisch systeemvolume en het verschil tussen de laagste druk en de ondergrens voor de druk in het systeem. Figuur 4.1 toont een voorbeeld voor het berekenen van de PBLP. Stel dat door een systeem gas stroomt met ingaande druk van 65 bara. Door wrijvingsverliezen is de uitgaande druk van het gas 55 bara. De druk in het systeem mag nergens onder de kritische druk van 45 bara komen. Wanneer dit systeem een geometrisch volume van 100.000 m3 heeft, is op dat moment de hoeveelheid PBLP gelijk aan:

(55-45) * 100.000 = 1.000.000 nm3.

Dit komt erop neer dat het verschil in de grafiek tussen de laagst optredende druk en de kritische drukgrens, vermenigvuldigd met het systeemvolume de PBLP voorstelt.

Praktisch Beschikbare Line Pack

35 40 45 50 55 60 65 70 75 in uit D ru k [ b a ra ]

De hoeveelheid PBLP is een momentopname en hangt af van de belasting van het systeem. De belasting fluctueert met de omgevingstemperatuur en hangt tevens af van het moment op de dag.

Wanneer de systeembelasting zo hoog is dat het totale drukverschil tussen de laagste druk in het systeem en de kritische druk grens volledig is verbruikt door wrijvingsverliezen, is de PBLP gelijk aan nul (dit komt neer op een drukval door wrijving in Figuur 4.1 ter grootte van 20 bar). Op dat moment zal elke consumptie van Line Pack (gas afname > toevoer) een overschrijding van de drukgrens veroorzaken.

4.2.2 Benodigde Line pack

De benodigde Line Pack om de onbalans tussen afname en invoer op te vangen is de hoeveelheid Line Pack die gebruikt wordt vanaf het moment dat de afname van gas uit systeem groter begint te worden dan de invoer tot het moment dat de invoer in het systeem weer groter of gelijk is dan de afname.

In tegenstelling tot de PBLP is de benodigde Line Pack geen momentopname en deze kan dus niet op basis van één waarde voor ieder moment worden bepaald. De benodigde Line Pack is afhankelijk van het verloop van afname en toevoer (en daarmee van de optredende onbalans) in de toekomst. Ter illustratie is Figuur 4.2 opgenomen, waarin een virtueel afname en toevoer profiel zijn opgenomen. Het gearceerde oppervlak geeft aan wat de hoeveelheid benodigde Line Pack is vanaf 9.00 uur in de ochtend.

Benodigde Line Pack

0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 werkelijke tijd d a m 3 afname toevoer Benodigde LP vanaf 9.00 uur

4.3 WERKWIJZE EN UITGANGSPUNTEN JCN BEREKENING

De basis van de berekeningen door JCN is gebaseerd op het volgende uitgangspunt:

Zolang de praktisch beschikbare Line Pack op het moment dat een negatieve onbalans ontstaat (de afname van gas groter is dan de invoer) groter is dan de hoeveelheid Line Pack die gevraagd wordt over de rest van de dag, kan de onbalans opgevangen worden door de consumptie van LP zonder dat kritische drukken overschreden worden.

4.3.1 Simulatie van onbalans

Zoals besproken in hoofdstuk 3 vindt JCN de wijze waarop GtS in haar simulatie onbalans gebruikt niet representatief. JCN heeft een andere visie over hoe onbalans in de praktijk tot stand komt en die daarmee de situatie zoals die optreedt voor shippers over het GtS netwerk weergeeft.

Afvoer gerealiseerd vs toevoer

0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 werkelijke tijd d a m 3 _afname toevoer

Figuur 4.3: Voorbeeld onbalans volgens JCN

Deze benadering houdt in dat in de nacht vanaf 22.00 uur er meer wordt ingevoerd dan er afgenomen wordt. Daarmee wordt Line Pack opgebouwd, oftewel het systeem wordt opgepompt. Om even voor 7 uur in de ochtend wordt de afname zo groot dat deze de invoer overstijgt. Vanaf dat moment wordt Line Pack verbruikt. Om te beoordelen of de Praktisch Beschikbare Line Pack voldoende is om de optredende onbalans gedurende de dag op te vangen, wordt de benodigde Line Pack voor de rest van de dag berekend. De benodigde Line Pack is daarbij niets anders dan de som van alle negatieve (meer afname dan invoer) onbalans gedurende de dag. In Figuur 4.3 is dit gelijk aan het oppervlakte tussen de afname en invoer lijn tussen 7 uur en 13.00 uur en tussen 15.15 en 22.00 uur.

4.3.2 Statische analyse

Om de hoeveelheid PBLP te kunnen berekenen, is het noodzakelijk dat de gerealiseerde drukken in het onderzochte (deel)systeem bekend zijn.

Op aanvraag van JCN heeft GtS statische analyses uitgevoerd op de onderzochte deelsystemen. De resultaten van deze statische analyses geven de drukken weer die op basis van de gerealiseerde gasstromen in verschillende punten van het systeem tot stand zijn gekomen.

De analyse is uitgevoerd voor de gerealiseerde flows om 7 uur in de ochtend, ofwel uur 1 van de gasdag. De reden voor de keuze van dit tijdstip is dat vanaf 7 uur er over het algemeen Line Pack wordt geconsumeerd (wanneer uitgegaan wordt van de onbalans zoals gedefinieerd in de vorige paragraaf). De hoeveelheid LP die op dat moment beschikbaar is, geeft aan hoeveel LP geconsumeerd kan worden totdat de kritische drukgrens ergens in het systeem overschreden wordt. Bovendien komt de flow om 7 uur over het algemeen overeen met de gemiddelde flow over de dag, en dat is dan ook het tijdstip met de gemiddelde drukval over het systeem.

4.3.3 Swing

JCN bepaalt de toelaatbare tolerantiegrens voor onbalans met behulp van het begrip “ Swing”. Swing is gedefinieerd als zijnde de maximale onbalans die optreedt tussen een schommelend afnameprofiel en constant invoeren met gemiddelde flow. Dit wordt uitgedrukt als percentage ten opzichte van de constante invoerflow. Als basis is het werkelijk gerealiseerde afnameprofiel gebruikt.

Swing 4,000 4,500 5,000 5,500 6,000 6,500 7,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 werkelijke tijd d a m 3 toevoer afname 25% swing 20% swing 15% swing 10% swing

5. RESULTATEN VAN BEREKENINGEN JCN

JCN heeft met behulp van de in hoofdstuk 4 beschreven methode bepaald wat de toelaatbare onbalans is voor het deelsysteem N/W route. Dit is alleen gedaan voor het deelsysteem N/W route, aangezien JCN in hoofdstuk 3 heeft geconcludeerd dat het deelsysteem Ravenstein niet representatief is voor het GtS transport net en dat voor het hele systeem de gegevens ontbreken.

5.1 SYSTEEM EIGENSCHAPPEN

Het G-gas gedeelte van het deelsysteem N/W route bestaat uit 4 onderdelen te weten:

1. G1: Gedeelte tussen compressorstation Oldeboorn en compressorstation Wieringermeer

2. G2: Gedeelte tussen het Groningen veld en compressorstation Oldeboorn 3. G4: Gedeelte tussen compressorstation Wieringermeer en

compressorstation Beverwijk

4. G7: Gedeelte tussen compressorstation Beverwijk en de LNG terminal op de Maasvlakte.

Het H-gas gedeelte van het deelsysteem N/W route bestaat uit 2 onderdelen, te weten:

1. H1: Gedeelte tussen de invoer bij Balgzand tot het compressorstation Beverwijk

2. H2: Gedeelte tussen compressorstation Beverwijk en het reduceerstation bij Meteren

WGT LoCal NOGAT Zuidwal Kootstertille UGS Grijpskerk NGT Noors Gas Spijk Noordbroek Oude Statenzijl Tusschenklappen / Tripscompagnie Groningen Oldeboorn N₂

Wieringermeer UGS Norg

PS Alkmaar Beverwijk N₂ Ommen Winterswijk /Zevenaar Angerlo Zweekhorst Rijndijk Zuid -Hollandse gassen N₂ Pernis LNG Hilvarenbeek Schinnen ‘s Gravenvoeren Bocholtz Ravenstein Friese gassen Beekse Bergen Meteren Alphen Anjum Zelzate HAS Axel Maasvlakte Offshore Munnekezijl G1 G2 G4 G7 H1 H2

5.2 DEELSYSTEEM N/W ROUTE G-GAS

Uit de statische analyse door GtS zijn voor de 4 G-gas onderdelen van het deelsysteem N/W route, de laagste drukken in ieder van de onderdelen bepaald voor het tijdstip waarop de consumptie van Line Pack begint. Dit tijdstip is normaal gesproken om 7 uur in de ochtend, maar voor de dag met een temperatuur van 0 ºC is er om 7 uur een dip in de afname opgetreden (GtS heeft aangegeven dat deze dip veroorzaakt is door het stoppen van de afname door een grote afnemer). JCN heeft voor deze dag de statische analyse van 10 uur in de ochtend gebruikt aangezien die waarde beter in overeenstemming is met de gevolgde methode. Dit leidt tot conservatieve resultaten, aangezien de drukval over het systeem om 10 uur op het hoogste niveau van de dag staat.

De resultaten staan in Tabel 5.1.

Geom. Volume Laagste druk 10 uur; 0 °°°°C Laagste druk 7 uur; –5 °°°°C Laagste druk 7 uur; –10 °°°°C Kritische druk (m3) (bara) (bara) (bara) (bara)

G1 104,455 63.4 58.7 58.5 44.0

G2 106,076 60.5 56.4 56.9 44.0

G4 70,802 61.4 57.9 56.6 44.0

G7 152,415 59.2 54.6 51.8 44.0

Tabel 5.1: Resultaten Statische Analyse G-gas gedeelte

Met behulp van deze data kan de PBLP worden berekend. JCN heeft als uitgangspunt gehanteerd dat door middel van de inzet van compressoren ieder deelsysteem de optredende laagste druk kan zakken tot 44 bara, waarna de compressor de druk aan het begin van het volgende onderdeel weer kan ophogen. Het resultaat staat in Tabel 5.2.

0 °°°°C –5 °°°°C –10 °°°°C (1000 nm3) (1000 nm3) (1000 nm3) G1 2,026 1,535 1,514 G2 1,750 1,315 1,368 G4 1,232 984 892 G7 2,317 1,615 1,189 Totaal N/W route G-gas 7,325 5,451 4,964

Tabel 5.2: Praktisch Beschikbare Line Pack G-gas gedeelte

Het resultaat kan als volgt worden geïnterpreteerd. Bij 0 ºC is er om 10 uur in de ochtend een hoeveelheid PBLP beschikbaar van 7.3 miljoen nm3 gas. Deze hoeveelheid kan gedurende de rest van de dag door optredende onbalans geconsumeerd worden zonder dat er een kritische druk in het systeem overtreden wordt.

Gerealiseerd afname vs gemiddelde toevoer NW route G-gas 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 werkelijke tijd d a m 3 afname -10 ºC toevoer -10 ºC afname -5 ºC toevoer -5 ºC afname 0 ºC toevoer 0 ºC

Figuur 5.2: Werkelijk gerealiseerde afname vs constante invoer N/W route G-gas

JCN heeft bovenstaande afnameprofielen geschaald naar verschillende waarden voor de swing ten opzichte van de invoer. Hiermee kan worden bepaald of de benodigde LP bij verschillende waarden voor de swing kan worden opgevangen door de PBLP. De resultaten hiervan staan in Figuur 5.3.

Praktisch beschikbare en benodigde Line Pack,

N/W route G-gas

Benodigde Line Pack Sw ing 10% Benodigde Line Pack Sw ing 15% Benodigde Line Pack Sw ing 20% Benodigde Line Pack Sw ing 25% Praktisch Beschikbare Line Pack Benodigde Line Pack Gerealiseerde Sw ing

22% 35%

40%

Figuur 5.3: Praktisch Beschikbare en Benodigde Line Pack, N/W route G-gas

neemt de benodigde Line Pack toe bij lagere temperaturen. De hoeveelheid PBLP wordt juist groter naarmate de temperatuur stijgt. Bij de lijn voor de benodigde Line Pack bij de gerealiseerde swing staan de waarden voor de bij die temperatuur opgetreden swing weergegeven.

Volgens Figuur 5.3 is er in het G-gas gedeelte van het deelsysteem N/W route tot -5 ºC voldoende Praktisch Beschikbare LP om een swing in het profiel van 25% te kunnen compenseren. Bij –10 ºC is een lagere swing van ongeveer 22% mogelijk. De figuur laat tevens de PBLP zien bij de werkelijk gerealiseerde afname en een constante invoer. Bij temperaturen van –5 ºC en –10 ºC is er dan verreweg onvoldoende Beschikbare Line Pack. Dit is ook logisch aangezien de werkelijk gerealiseerde swing op dat moment gelijk is aan respectievelijk 40% en 35%. De shippers zullen dan het invoerpatroon niet constant kunnen houden en rekening moeten houden met het afnamepatroon van hun afnemers.

Volgens de JCN berekeningen is er bij de door de DTe toegestane tolerantie van 25% bij –5 ºC weinig ruimte tussen de PBLP en de Benodigde Line Pack. Hierbij merkt JCN op dat het G-gas gedeelte bij de gerealiseerde flows niet tot de maximale waarde opgepompt was. Met andere woorden, er is nog ruimte aanwezig om de BPLP te vergroten door de druk te verhogen met behulp van de aanwezige stuurmiddelen (compressoren).

5.3 DEELSYSTEEM N/W ROUTE H-GAS

Voor het H-gas gedeelte van het deelsysteem N/W route is op dezelfde wijze bepaald of onbalans opgevangen kan worden door middel van het consumeren van beschikbare Line Pack.

De resultaten van de statische analyse voor de onderdelen van dit deelsysteem staan in Tabel 5.3. Geom. Volume Laagste druk 7 uur; 0 °°°°C Laagste druk 7 uur; –5 °°°°C Laagste druk 7 uur; –10 °°°°C Kritische druk (m3) (bara) (bara) (bara) (bara)

H1 113,280 58.9 53.9 54.1 44.0

H2 145,409 57.1 51.8 51.6 44.0

Tabel 5.3: Resultaten Statische Analyse H-gas gedeelte

Dit levert de volgende waarden voor de Praktisch Beschikbare Line Pack op, zie Tabel 5.4. 0 °°°°C –5 °°°°C –10 °°°°C (1000 nm3) (1000 nm3) (1000 nm3) H1 1,688 1,121 1,144 H2 1,905 1,134 1,105 Totaal N/W route G-gas 3,593 2,256 2,249

De werkelijk gerealiseerde afnameprofielen en bijbehorende constante invoer worden getoond in Figuur 5.4.

Gerealiseerd afname vs gemiddelde toevoer NW route H-gas 2,000 2,100 2,200 2,300 2,400 2,500 2,600 2,700 2,800 2,900 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 werkelijke tijd d a m 3 afname -10 ºC toevoer -10 ºC afname -5 ºC toevoer -5 ºC afname 0 ºC toevoer 0 ºC

Figuur 5.4: Werkelijk gerealiseerde afname vs constante invoer; N/W route H-gas

Dit levert voor het H-gas gedeelte de volgende grafiek met de resultaten voor de Praktisch Beschikbare en Benodigde Line Pack.

Praktisch Beschikbare en Benodigde Line Pack, N/W

route H-gas

Benodigde Line Pack Gerealiseerde Sw ing Benodigde Line Pack Sw ing 10% Benodigde Line Pack Sw ing 15% Benodigde Line Pack Sw ing 20% Benodigde Line Pack Sw ing 25% Praktisch Beschikbare Line Pack 7 uur

7%

7% 10%

Figuur 5.5: Praktisch Beschikbare en Benodigde Line Pack; N/W route H-gas

Vanwege de lage swing in de werkelijk gerealiseerde afname kan de optredende onbalans eenvoudig opgevangen worden door de PBLP.

5.4 DEELSYSTEEM N/W ROUTE H + G - GAS

Het H-gas en G-gas gedeelte van het deelsysteem N/W route zijn aan elkaar gekoppeld door mengstations. Dit betekent dat Line Pack van het ene systeem naar het andere systeem kan worden overgeheveld door minder of juist meer H-gas naar G-gas te converteren. Bij alle temperaturen is er nog Line Pack in het H-gas systeem onbenut die in theorie in het G-gas systeem kan worden ingezet.

Wanneer de conversiecapaciteit van de mengstations onbeperkt zou zijn, is de PBLP van het gehele deelsysteem N/W route gelijk aan de som van de PBLP van het H-gas gedeelte en het G-gas gedeelte. In principe kan het systeem dan als één geheel worden gezien, met uitzondering van het feit dat het natuurlijk niet mogelijk is om G-gas naar H-gas te converteren (conversie < 0).

In werkelijkheid hebben de mengstations wel een maximale conversiecapaciteit. Daarmee wordt de mogelijkheid begrensd om met het H-gas systeem bij te springen wanneer het G-gas systeem tekort komt.

5.5 OPMERKINGEN BIJ RESULTATEN

De resultaten van de berekeningen door JCN laten zien dat er ruimte in het systeem is om afhankelijk van de omgevingstemperatuur een bepaalde hoeveelheid swing te kunnen opvangen zonder dat de netwerkbeheerder hoeft in te grijpen.

Temperatuurverdeling 2002 0 50 100 150 200 250 300 350 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 Temperatuur [ºC] # d a g e n

Figuur 5.6: Temperatuurverdeling in Nederland 2002

Hieruit kan geconcludeerd worden dat voor het grootste gedeelte van het jaar er voldoende ruimte in het systeem aanwezig is om een onbalans toe te staan binnen de door DTe toegestane tolerantie.

De resultaten voor het G-gas gedeelte van het deelsysteem N/W route tonen ook aan dat bij –5 ºC er heel weinig ruimte is tussen de beschikbare en benodigde Line Pack. In de voorgaande paragrafen is al opgemerkt dat de PBLP nog vergroot kan worden door het systeem hoger op te pompen.

JCN realiseert zich echter ook dat in de toegepaste benadering alle PBLP aan de shippers wordt gegeven. Dat betekent dat wanneer de TSO te maken krijgt met een storing bij een shipper of van een van haar eigen systemen, er een probleem kan ontstaan, waar de TSO direct op moet reageren. Een nadere evaluatie zal inzicht moeten verschaffen of de instrumenten die GtS op dat moment ter beschikking heeft, voldoende zijn om deze uitzonderlijke situatie op te vangen. In de evaluatie van GtS wordt een dergelijke uitzonderlijke situatie echter vooralsnog niet beschouwd.

5.6 CONCLUSIES JCN BEREKENINGEN

JCN heeft de berekeningsmethode van de eerdere studie toegepast op de werkelijk gerealiseerde data van de door GtS gekozen representatieve dagen.

Zeker bij hogere temperaturen (>0 ºC) is er meer dan voldoende PBLP in het systeem om een onbalans door een swing ter grootte van de door DTe voorgestelde uurtoleranties te compenseren. Dit is de situatie die geldt voor het grootste gedeelte van het jaar.