metodyka racjonalizacji dystrybucji gazu ziemnego w relacjach

Prof. dr hab. inŜ. Iouri N. Semenov
Mgr inŜ. Wojciech Ignalewski
Katedra Logistyki i Ekonomiki Transportu
Wydział Techniki Morskiej
Politechnika Szczecińska
METODYKA RACJONALIZACJI DYSTRYBUCJI GAZU
ZIEMNEGO W RELACJACH INTERMODALNYCH DO
ODBIORCÓW WOJEWÓDZTWA ZACHODNIOPOMORSKIEGO
Wstęp
W Strategii Rozwoju Województwa Zachodniopomorskiego za jeden z
warunków podwyŜszenia stopnia konkurencyjności regionu uznaje się
wzmocnienie roli Szczecina – jako stolicy oraz włączenie aglomeracji i
regionalnych ośrodków wzrostu w europejski i regionalny system korytarzy
transportowych. Szczecin jako ponadregionalne europejskie centrum, ośrodek
integracji bałtyckiej i europejskiej, musi być przede wszystkim silnym
ośrodkiem logistycznym na linii wschód-zachód i północ-południe.
Narzędziem
realizacyjnym
Strategii
Rozwoju
Województwa
Zachodniopomorskiego jest plan zagospodarowania przestrzennego
województwa, z którego wynikają główne załoŜenia i dyspozycje
przestrzenne dla Szczecina wraz z listą zadań o inwestycyjnym znaczeniu
ponadlokalnym.
Projekt studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania
przestrzennego gminy określa politykę przestrzenną miasta, w tym lokalne
zasady zagospodarowania przestrzennego w latach 2007-2013, a zgodnie z
interpretacją zapisów ustawy kaŜdy plan miejscowy musi być zgodny ze
studium. Oznacza to, Ŝe zapisy w studium przesądzają kierunki
przestrzennego rozwoju Szczecina.
Zaktualizowane studium wypełnia ramy przestrzenne uchwalonej przez
Radę Miasta Strategii rozwoju miasta, która określa kierunki i zasady rozwoju
miasta. Studium nie stanowi dokumentu rozstrzygającego w kwestiach
zasadniczych tzn. co i w jaki sposób będzie rozwijane, a jedynie pokazuje
kierunki zagospodarowania przestrzeni miasta. W kwestii rozwoju
infrastruktury transportowej przyjmuje się przede wszystkim:
1.
Przekształcenia w strukturze gospodarki miasta, rosnący udział usług
i brak dogodnych lokalizacji dla parków technologicznych i
przemysłowych – obok istniejących terenów produkcyjnych wskazano
nowe lokalizacje sprzyjające tworzeniu powiązań sfery produkcyjnej z
nauką oraz dostosowane do istniejących moŜliwości obsługi
inŜynieryjnej i komunikacyjnej.
2.
Konieczne zmiany w systemie komunikacji drogowej – określenie
wlotu do miasta drogi ekspresowej S3, zmiana połoŜenia węzłów na
autostradzie A6, podłączenie terenu portu do autostrady oraz
konieczność doprecyzowania przebiegu ulic w ramach kształtowania
całego systemu oraz w dostosowaniu do juŜ prowadzonych inwestycji
celu publicznego były przesłanką do określenia ustaleń studium
ewentualnych zmian w przeznaczeniu terenów.
Jednym z najistotniejszych rozstrzygnięć Studium są ustalenia dotyczące
rozprowadzenia ruchu i skomunikowania miasta z otoczeniem. Podstawową
infrastrukturę drogową tworzy nowa lokalizacja głównego wlotu do miasta
(droga S3), z wykorzystaniem do rozprowadzenia ruchu autostrady A6 i dalej
podział potoków ruchu na: kierunek Śródmieście i port (ul. Nowogdańska i
ul.Gdańska), kierunek Gumieńce, Pogodno i Warszewo (Autostrada
Poznańska) oraz kierunek Zdroje i Dąbie (ul. Zwierzyniecka). W powiązaniu
z tzw. Zachodnim Obejściem Szczecina funkcjonować będą połączenia z
zachodnimi i północnymi osiedlami miasta, co ma ogromne znaczenie dla
aktywizacji Dzielnicy Północ i zlokalizowanych tam terenów przemysłowych
i nadwodnych.
Rozwój regionalny poprzez dywersyfikację dostaw gazu ziemnego
Gospodarka potrzebuje energii, lecz konkurencyjna gospodarka potrzebuje
bezpieczeństwa energetycznego [Staško, 2006, s. 183].
Szczecin jest zaopatrywany wyłącznie w gaz ziemny. Istniejący układ
magistrali gazowych, źródła i system zaopatrywania w gaz sprawiają, Ŝe
Szczecin, połoŜony na końcu systemu przesyłowego gazu, jest najbardziej
naraŜony na róŜnego rodzaju wahania dostaw. Niepewność dostaw jest
podstawowym uwarunkowaniem zewnętrznym, na jakie naraŜony moŜe być
system gazowniczy miasta. W 2005 r. zuŜycie gazu ziemnego wyniosło
123152,3 tys. m3 . Około 99% gospodarstw domowych posiada instalację
gazową. Liczba odbiorców gazu wynosiła w 2005 r. 122 556 gospodarstw.
Długość sieci gazowej na terenie miasta Szczecina w 2005 r wyniosła 774 624
m, w tym sieci gazowej średniego ciśnienia 266 929 m, a sieci gazowej niskiego
2
ciśnienia 507 695 m. Uwarunkowania związane z infrastrukturą techniczną
systemu gazowniczego to:
-
znaczny udział, zwłaszcza w przypadku sieci magistralnych, starej stalowej
sieci gazowej,
-
układ sieci gazowej magistralnej wynikający z poprzednich kierunków
zasilania Szczecina w gaz (dawniej z gazowni miejskiej, potem ze stacji
gazowej „Sąsiedzka”, a aktualnie z trzech stacji: „Płonia”, „Sąsiedzka” i
„Kredowa”),
-
lokalizacja znacznej części stacji redukcyjno-pomiarowych II-go stopnia
niedostosowana do istniejącego i planowanego zagospodarowania terenu.
Ograniczenia w wykorzystaniu gazu do celów grzewczych występują
jedynie na obszarze Śródmieścia, gdzie duŜa kubatura zabudowy na
stosunkowo niewielkim obszarze wymagałaby zastosowania nowych
gazociągów o znacznie większej przepustowości.
Z uwagi na liczne źródła produkcji energii elektrycznej w mieście i
bliskość elektrowni „Dolna Odra” występuje nadmiar energii, co nie przekłada
się na jej dostępność. W systemie sieci elektroenergetycznych brak jest,
zwłaszcza w Śródmieściu i w północnych dzielnicach miasta, stacji zasilających
wysokiego napięcia. Ze względu na istniejące zagospodarowanie tych obszarów
winny one być zasilane liniami kablowymi wysokiego napięcia.
Rozwiązania wymaga teŜ problem stacji transformatorowych 15/04 kV
na terenach śródmiejskiej zabudowy mieszkaniowej. SprzedaŜ energii
elektrycznej na koniec 2003 r dla 178 054 odbiorców wynosiła 1 142 471
Mwh, a na terenie miasta znajduje się tylko 12 Stacji WN/SN o łącznej mocy
zainstalowanych transformatorów ok. 493 MVA.
-
Dnia 28 czerwca 2008 roku cena ropy naftowej przekroczyła poziom 142
USD za baryłkę, ustanawiając rekord wszech czasów.
-
Cena gazu ziemnego jest ściśle związana z ceną ropy naftowej.
-
Istnieje trend wzrostowy dla cen paliw i gazu, co daje przesłanki do
dywersyfikacji dostaw gazu ziemnego z innych źródeł niŜ Rosja.
-
Obecnie cena gazu w Europie przekracza 370 USD za 1000 m3. Pod
koniec 2008 roku cena za 1000 m3 moŜe osiągnąć wg Gazprom 400
USD.
Sytuacja panująca na energetycznym rynku paliw w Polsce wymaga
poszukiwania alternatywnych kierunków i technologii ich dostarczania z
wykorzystaniem systemów transportu surowców energetycznych, co pozwoli
zrealizować
zapotrzebowanie
odbiorców
województwa
Zachodniopomorskiego na dywersyfikację dostaw tego surowca.
3
Charakterystyka technologii transportu gazu ziemnego
Zapotrzebowanie na surowce energetyczne stale rośnie, a większość
eksploatowanych złóŜ ropy, gazu, pokładów węgla, miedzi i minerałów
znajduje się w rejonie pustyń, łańcuchów górskich, dŜungli, bagien, na dnie
mórz i oceanów. Wydobycie ich na powierzchnię ziemi jest bardzo
skomplikowane, jednak jeszcze trudniejszym przedsięwzięciem jest przesył
milionów i miliardów metrów sześciennych tych surowców do oddalonych o
tysiące kilometrów stacji odbiorczych. Najpopularniejszym rozwiązaniem jest
ich transport za pomocą podziemnych magistrali przesyłowych złoŜonych z
rur stalowych, nazywanych powszechnie rurociągami bliskiego lub dalekiego
zasięgu przy czym te ostanie wykorzystywane są głównie do przesyłania ropy
naftowej i gazu ziemnego. To wszystko wymaga ścisłej współpracy róŜnych
podmiotów gospodarczych (rys.1).
Standardowy model rynku energii na świecie to model rozproszony
(niezaleŜny). W tym systemie moŜna wyróŜnić 5 niezaleŜnych struktur
przesyłu energii. Model taki zapewnia pełną niezaleŜność systemu. Taki
model realizuje kalifornijska Cal-PX. W polskich warunkach funkcjonuje OS,
WS i KB połączone w Polskie Sieci Elektroenergetyczne (PSE), natomiast
GE pozostaje od niego niezaleŜna.
Rysunek 1. Schemat struktury przesyłu energii
Operator
Systemu
(OS)
Właściciel
Sieci
(WS)
Giełda
Energii
(GE)
Koordynator
Bilansujący
(KB)
Usługi
Systemowe
(US)
Źródło: Opracowanie własne
Największy wzrost zuŜycia gazu przewiduje się w krajach rozwijających się.
Gaz przede wszystkim ma najmniejszy wpływ na zanieczyszczenie
środowiska i jest konkurencyjny ekonomicznie wobec innych surowców
energetycznych. Z uwagi na duŜe i równomiernie rozlokowane złoŜa gazu
ziemnego w byłych państwach ZSRR, naleŜy spodziewać się rozwoju
eksportu tego surowca do Europy. W Polsce pomimo dominującej roli węgla,
przewiduje się zwiększenie zuŜycia ropy naftowej i gazu ziemnego. Udział
węgla w bilansie paliwowo-energetycznym kraju w 1990 roku zmniejszył się
do ok. 60%, natomiast udział ropy naftowej i gazu ziemnego wzrośnie do ok.
4
35%. Zwiększone zapotrzebowanie na gaz ma być pokrywane głównie przez
import, ale w celu podwyŜszenia stopnia bezpieczeństwa energetycznego
Polski konieczne potrzebna dywersyfikacja zarówno źródeł zaopatrzenia w
gaz jak i technologii jego transportu. Wskaźnikiem poziomu bezpieczeństwa
energetycznego Polski jest wskaźnik Stirlinga, który określa stopień
dywersyfikacji dostaw energii [Kaliski, 2003, s. 2]
Głównymi eksporterami gazu ziemnego skroplonego są Indonezja,
Algieria i Malezja. Największym importerem jest Japonia, której udział w
światowym imporcie wynosi ponad 65%. Odnotowuje się takŜe zastosowanie
nowoczesnych technologii transportu gazu, takich jak np. technologia
transportu gazu skompresowanego CNG (Compressed Natural Gas), której
wykorzystanie moŜe być bardziej opłacalne od innych technologii (Rys.2).
Rysunek 2. Koszty transportu gazu a obszar podejmowania decyzji o systemie
przewozowym
5.0
4.5
Tafia w $/mmbtu
4.0
3.5
3.0
LNG
2.5
2.0
Rurociąg
1.5
CNG
1.0
Obszar podejmowania decyzji
0.5
0.0
0
400
800
1200 1400 1800 2200 2800 3200 3600 4000 4400 4800
Zasięg pływania
Źródło: Opracowanie własne
Technologia transportu gazu ziemnego skompresowanego
Nowa technologia transportu spręŜonego gazu ziemnego drogą morską
zapoczątkowana była w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku do przewozu
gazu ze złóŜ marginalnych lub towarzyszących wydobyciu ropy, do których
budowa gazociągów jest ekonomicznie nieuzasadniona. Technologia ta moŜe
być jednak stosowana nie tylko do nieregularnych zadań ale podobnie jak
technologia LNG moŜe być stosowana z powodzeniem do regularnych zadań.
5
Na początku do transportu gazu technologią CNG wykorzystywano butle
takie jak do magazynowania tlenu połączone w baterie stanowiąc część
magazynową statku lub barki. Jednostki transportowe przystosowane do
transportu gazu spręŜonego pod ciśnieniem do 200 bar nie znalazły szerszego
zastosowania. Pionierem wśród nowych technologii masowego przewozu
CNG jest kanadyjska firma Coselle (Coiled Carousel), która przy współpracy
z innymi instytucjami i armatorem opracowała prototypowy statek „Coselle
CNG Carrier” o wyporności 60 000 DWT i wymiarach 260 m długości, 41 m
szerokości dla pojemności magazynowej 16,1 mln m3 gazu. Magazyn do
transportu gazu zbudowany jest z modułów z postaci krąŜków ze zwiniętych
rur o średnicy 6,25cala, grubości 0,25 cala i długości około 17 km. Pojemność
uŜytkowa magazynu regulowana jest ilością modułów i ciśnieniem spręŜania
gazu w przedziale 200 – 248 bar: [Hall, Taylor, 2006, s.42].
Rysunek 3. Schemat dostawy spręŜonego gazu ziemnego drogą morską
Wydobycie gazu
Dostarczenie gazu
SpręŜanie gazu
Załadunek modułu gazu
na statek CNG
Transport modułu CNG
do terminala
Rozładunek statku CNG
w terminalu portu
Źródło: Opracowanie własne
Dostarczenie modułu
CNG do odbiorców
końcowych
Nowe technologie transportu CNG wykonywane są zgodnie ze
schematem przedstawionym na rys. 3. Wymienimy zalety tej technologii :
- statki CNG nie wymagają instalacji skraplania gazu i pionowej
regazyfikacji, ani teŜ drogich zbiorników magazynowych w wykonaniu
kriogenicznym,
- moŜna prowadzić eksploatację złóŜ marginalnych lub złóŜ nieosiągalnych
dla innych sposobów transportu,
6
- krótka droga od punktu wydobycia do środka transportu; gaz po
wydobyciu, oczyszczeniu i obróbce zostaje przesłany rurociągiem
kopalnianym do terminala wysyłkowego, gdzie jest załadowany na statek do
magazynu gazu i spręŜony przy pomocy kompresorów do odpowiedniego
ciśnienia celem dalszego transportu,
- szybki rozładunek gazu z magazynu do terminala odbiorczego; w terminalu
importowym gaz jest rozładowywany do podziemnych zbiorników
magazynowych (PMG) lub bezpośrednio do sieci przesyłowej gazu po
przejściu przez instalacje wewnętrzne terminala odbiorczego,
- istnieje moŜliwość rozładunku statku do terminala odbiorczego
bezpośrednio z morza bez konieczności budowania pirsu rozładunkowego;
system STL (Submerged Turret Loading) umoŜliwia podwodne połączenie
króćca wylotowego statku z króćcem podmorskiego kolektora połączonego z
terminalem odbiorczym.
Optymalizacja dystrybucji modułu CNG z portu Świnoujście
Przy wyborze technologii dystrybucji modułu CNG naleŜy rozwiązać dwa
następujące problemy.
Problem pierwszy. Dotyczy optymalizacji przewozów modułów CNG do
odbiorców końcowych w województwie Zachodniopomorskim. Zdefiniujemy
ten problem zgodne z schematem na rys.4.
Mamy jeden punkt (port w Świnoujściu) dostarczenia modułów CNG oraz n
odbiorców tego ładunku w województwie Zachodniopomorskim. Oprócz
tego:
A – ogólna ilość CNG w modułach, która jest dostarczana do portu w
Świnoujściu, tj. podaŜ ładunku;
B – ogólna ilość zamówionego CNG w modułach, tj. popyt na ładunek;
ai – ilość CNG w modułach, która jest składowana w i -tym magazynie portu
w Świnoujściu;
b j – zapotrzebowanie w CNG j -tego odbiorcy w łańcuchu dostaw;
Yz - zaopatrzenie w CNG z -tego odbiorcy poza łańcuchem dostaw.
Niech:
xijk – ilość modułów CNG, która jest transportowana z i -tych magazynów do
j -tych odbiorców k -tym rodzajem transportu, k = 1 ÷ 3 , przy czym:
xij1 - ilość modułów CNG, która jest transportowana z i -tych magazynów
portu w Świnoujściu do j -tych odbiorców transportem śródlądowym j = 1 ÷ n ;
xij2 - ilość modułów CNG, która jest transportowana z i -tych magazynów
portu w Świnoujściu do j -tych odbiorców transportem kolejowym j = 1 ÷ n ;
7
xij3 - ilość modułów CNG z i -tych magazynów portu w Świnoujściu do j -
tych odbiorców transportem drogowym dowozowym j = 1 ÷ n ;
cijk – koszt przewozu jednego modułu CNG z i -tego magazynu portu w
Świnoujściu do j -tego odbiorca k -tym rodzajem transportu, k = 1 ÷ 3 .
Przy czym:
cij1 - koszt przewozu jednego modułu CNG z i -tego magazynu portu w
Świnoujściu do j -tego odbiorca transportem śródlądowym j = 1 ÷ n ;
cij2 - koszt przewozu jednego modułu CNG, który jest transportowany z i -tego
magazynu portu w Świnoujściu do j -tego odbiorca transportem kolejowym;
cij3 - koszt przewozu jednego modułu CNG, który jest transportowany z i -tego
magazynu do j -tego odbiorca transportem drogowym dowozowym j = 1 ÷ n .
Rysunek 4. Schemat planowanych przewozów modułów CNG
Port Świnoujście
a1
Szczecin
a2
…
am
b1
b2
∆b
Nowe
Czarnowo
b2
…
bn
Źródło: Opracowanie własne
Trzeba znaleźć taką technologię przewozu modułu CNG, aby popyt na nią był
zaspokojony w 100%, a koszty transportowe były minimalne. Wtedy problem
optimizacji przewozów modułu CNG moŜe być przedstawiony następująco:
min C = ∑ cijk × xijk
(1)
ij
gdzie: x k - trasa przewozu modułów CNG z i -tego magazynu portu w
Świnoujściu pokonywana k -tym rodzajem transportu.
8
Problem zdefiniowany w taki sposób musi być rozwiązany przy spełnieniu
następujących ograniczeń:
a. Ilość modułów CNG dostarczanych do odbiorców nie jest większa niŜ ilość
modułów dostarczanych do portu w Świnoujściu statkiem CNG, czyli:
0 < ∑ xijk ≤ A
(2)
j
gdzie
Amax = A + A1 = ∑ ai (i = 1 ÷ m ) ;
i
A = ∑ ai -
ilość modułów dostarczanych statkiem CNG do portu w
i
Świnoujściu,
A1 - ogólna ilość modułów CNG, znajdujących się w porcie w Świnoujściu
w momencie zawinięcia do niego następnego statku CNG.
m - ogólna liczba magazynów w porcie w Świnoujściu, przystosowanych do
przechowywania modułów CNG.
b. Ilość modułów CNG dostarczanych do odbiorców województwa
zachodniopomorskiego całkowicie zaspokaja ich popyt na gaz, czyli:
∑x
k
ij
= B,
(3)
i
gdzie
2
3
j =1
z =1
3
Bmax = ∑ B j + ∑ Yz = ∑ b j + ∑ Yz ;
j
z =1
c. Warunek pozytywnej wydajności prac przewozowych, czyli warunek iŜ
barki śródlądowe mają moduły do załadowania i nie mają rejsów próŜnych:
xijk > 0
(4)
d. Warunek zbilansowania popytu i podaŜy na CNG w województwie
Zachodniopomorskim, co gwarantuje spójność ograniczeń (2) i (3), czyli :
A = ∑ ai = ∑ b j + ∆ b j = B ,
i
j = 1÷ n ;
(5)
j
gdzie ∆ b - awaryjny zapas gazu ziemnego;
n - ogólna liczba odbiorców modułów CNG w województwie
Zachodniopomorskim.
Rozwiązanie ujętego problemu optymalizacji technologii przewozu CNG w
modułach wyróŜniają się następującymi cechami. PoniewaŜ z reguły wartości
ai oraz b j są liczbami całkowitymi, moŜna wnioskować iŜ :
9
– ilości kupowanych, przechowywanych oraz transportowanych modułów
CNG równieŜ są liczbami całkowitymi ;
– rozwiązanie problemu musi być mierzone tylko w liczbach całkowitych.
Problem drugi. Dotyczy kreowania łańcuchów dostaw modułów CNG do
odbiorców w województwie Zachodniopomorskim. Zdefiniujemy ten
problem zgodne z schematem na rys.4. Niech łańcuch dostaw modułów CNG
składa się z trzech ogniw:
– ogniwo dostarczenia modułów CNG od sprzedawców do terminalu CNG w
Świnoujściu. Wykonuje się transportem morskim.
– ogniwo dostarczenia modułów CNG od portu w Świnoujściu do przystani
rzecznej (lub stacji kolejowej) w okolicach miasta Szczecin. Wykonuje się
transportem wodnym śródlądowym lub kolejowym.
- ogniwo dostarczenia modułów CNG do przystani rzecznej w Nowym
Czarnowie lub stacji kolejowej. Wykonuje się transportem wodnym
śródlądowym lub kolejowym.
Ewentualnie moŜliwy jest przewóz modułów CNG z wykorzystaniem
transportu drogowego, ale nie bierzemy takiego wariantu pod uwagę,
poniewaŜ drogi województwa obciąŜone są duŜym ruchem tranzytowym.
Rysunek 5. Łańcuch dostaw modułów CNG do odbiorców województwa
Zachodniopomorskiego.
moduły próŜne
X 3pr = X 1 − Y1 − X 2 − X 2awar zapas − Y
X4
Y1
X j1
Statek
Y2
moduły próŜne
X1
Y3
X 2awar . zapas
X2
X 1 − Y1
CNG
X3
X 1 − Y1 − X 2 − X
awar zapas
2
−Y
A1
B1
B2
a1 , a 2 , K , a m
b1 , b2 , ∆b
b3 , b4 , K , bn
strumieni informacyjne / strumieni finansowe
Źródło: Opracowanie własne
KaŜde z ogniw łańcucha dostaw modułów CNG przedstawionych na
rysunku 5 moŜe być:
10
charakteryzowane poprzez wejściowe oraz wyjściowe strumienie
modułów CNG;
realizowane poprzez współdziałanie tych ogniw, poniewaŜ wyjścia z
kaŜdego ogniwa są wejściami do następnych ogniw strumienia modułów
CNG.
KaŜdy strumień modułów CNG przebiegający od jednego ogniwa do
drugiego moŜe być opisany zmienną X i , odzwierciedlającą ilość modułów
CNG, przewoŜonych w tym ogniwie z i -ego magazynu. Zmienne Yz opisują
ilości modułów, które nie są transportowane do następnego ogniwa łańcucha
dostaw, a odbierane przez z -tych odbiorców, nie włączonych w analizowany
łańcuch dostaw modułów CNG poniewaŜ ten łańcuch przewiduje dowóz
modułu CNG tylko do odbiorców w m. Szczecin oraz w Nowym Czarnowie.
Wtedy pod zmienną:
- Y1 będziemy rozumieli pewną ilość modułów CNG, które będą odbierane
przez ewentualnych dodatkowych odbiorców w okolicach m. Świnoujścia;
- Y2 będziemy rozumieli pewną ilość modułów CNG, które będą odbierane
przez ewentualnych dodatkowych odbiorców, np. w m. Gryfinie;
- Y3 będziemy rozumieli pewną ilość modułów CNG, które będą odbierane
przez ewentualnych dodatkowych odbiorców, np. w m. Stargardzie
Szczecińskim.
Natomiast jak to było pokazano wyŜej, pod zmienną ai ; b j będziemy
rozumieli ilość wewnątrz-ogniwowych magazynów modułu CNG. Wtedy
mamy trzy wewnątrz-ogniwowe zmienne sterujące:
A1 = (a1 , a 2 , K , a m )
(6)
B2 = (b1 , b2 , ∆b )
B3 = (b3 , b4 , K , bn )
gdzie
a1 - ilość modułów CNG zgromadzonych na przystani rzecznej portu w
Świnoujściu i przygotowanych do przewozu transportem śródlądowym;
a 2 - ilość modułów CNG zgromadzonych przy portowej stacji kolejowej portu
w Świnoujściu i przygotowanych do przewozu transportem kolejowym;
a3 - ilość modułów CNG zgromadzonych w magazynach portowych i
gotowych do przewozu transportem drogowym dowozowym;
B j - zmienna sterująca charakteryzująca ilość przystani na rzece Odra na
terenie województwa Zachodniopomorskiego,
przeładunku modułów CNG;
przystosowanych
do
11
B2 = (b1 , b2 , ∆b ) - charakteryzuje ilość odbiorców przedostatniego ogniwa
łańcucha dostaw CNG, gdzie
∆b - ilość modułów zgromadzonych w magazynach zapasu awaryjnego CNG,
np. w dystrybucyjnym centrum w ramach infrastruktury portowej na
Półwyspie Katowickim;
b1 - ilość modułów zgromadzonych w magazynach centrum dystrybucji CNG
w m. Szczecinie, np. w Logistycznym centrum dystrybucyjnym;
b2 - ilość modułów zgromadzonych w magazynach centrum dystrybucji CNG
w m. Szczecinie, np. w dystrybucyjnym centrum Terminala kontenerowego
na Ostrowie Grabowskim.
Przedstawiony na rys.4 łańcuch transportowy, składający się z trzech ogniw,
moŜe być przekształcony w łańcuch z dwóch ogniw, jeŜeli pierwsze ogniwo
bezpośrednio połączyć z trzecim ogniwem, organizując strumień przewozów
modułów CNG X 4 bezpośrednio z terminali portu w Świnoujściu do miejsc
dystrybucji w Nowym Czarnowie.
W celu kreowania modelu matematycznego wyŜej wymienionego
łańcucha wprowadzimy definicje dwóch zbiorów strumieni modułu CNG,
które zostały zdefiniowane w tabeli 1:
1. WE - zbiór wejściowych strumieni modułów CNG w poszczególnych
ogniwach łańcucha dostaw;
2. W y - zbiór wyjściowych strumieni modułów CNG w poszczególnych
ogniwach łańcucha dostaw.
Tabela 1. Wejściowy i wyjściowy strumieni modułu CNG
Strumień wejściowy
Strumień wyjściowy modułu CNG
modułu CNG w poszczególne ogniwa
z poszczególnych ogniw
łańcucha dostaw
łańcucha dostaw
Pierwsze ogniwo łańcucha dostaw modułu CNG
{
(
)
WE1 = (X 1 j ) X 3pr ; ( X 1 − Y1 ) ; A1
pr
}
W y1 = {( X 1 − Y1 ); X 4 ; Y1 }
Drugie ogniwo łańcucha dostaw modułu CNG
WE 2 = {( X 1 − Y1 ); B1 }
{(
) }
W y 2 = X 1 − Y1 − X 2 − X 2aw. zap − Y2 ;Y2
Trzecie ogniwo łańcucha dostaw modułu CNG
WE 3 = {(X 1 − Y1 − X 2 − X 2aw. zap − Y2 ); X 4 ; B2 }
{
W y 3 = X 3pr ;Y3
}
Źródło: Opracowanie własne
Zdefiniowany problem kreowania łańcucha dostaw modułu CNG. Niech:
12
- Qi - wektor, opisujący wszystkie wejściowy strumienia modułu CNG w
poszczególnych ogniwach łańcucha dostaw;
- f i (Q j ) - funkcja, opisującą wszystkie wyjściowe strumienia modułu CNG
w poszczególnych ogniwach łańcucha dostaw.
Wtedy problem kreowania łańcucha dostaw modułu CNG moŜe być
zdefiniowany w następujący sposób:
∑ f (Q ) → max ,
3
j
i =1
j
(7)
co oznacza, Ŝe zdolność przepustowa łańcucha dostaw powinna być
maksymalna przy spełnieniu następnych ograniczeń:
x1, j > 0 ;
3
∑W
i =1
∑W
yj
(8)
J
Ei
= ∑W y j ;
j =1
= ∑ W yxi + ∑ W y y + ∑ W yawar
Rozwiązanie ujętego problemu wyróŜnia się następującymi cechami:
- rozwiązanie problemu musi być mierzone tylko w liczbach całkowitych;
- ewentualnie moŜliwy jest przewóz modułów CNG z wykorzystaniem
transportu drogowego, ale taki wariant jest obarczony wysokim ryzykiem
niepowodzenia.
Wnioski
1.
Zaspokojenie popytu na gaz ziemny odbiorców
województwa
Zachodniopomorskim wymaga skutecznego wykorzystania potencjału
terminalu portu Świnoujście oraz racjonalizacji dostaw tego surowca do
innych odbiorców regionalnych.
2.
Warunek opłacalności dystrybucji gazu wymaga przeprowadzenia
precyzyjnych symulacji funkcjonowania alternatywnych systemów
przewozów tego surowca jak i badań dotyczących koncepcji jednostek
przewozowych będących elementem tego systemu.
3.
Przeprowadzone badania spośród róŜnych gałęzi transportu wskazały na
transport śródlądowy jako najbardziej efektywny ekonomicznie i
ekologicznie sposób przewozu modułów CNG.
13
Literatura:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Hall N., Taylor C., Emerging supply-side energy technologies, Ministry
of economic development, report 150337-REPT-001.doc, New Zealand,
July 2006 p.110
Kaliski M., Staśko, D., Rola krajowej infrastruktury paliwowosurowcowej w kształtowaniu bezpieczeństwa energetycznego Polski.
Rurociągi 2003.
Semenov I. N.,
Ignalewski
W., Nowoczesne technologie w
intermodalnych przewozach gazu skompresowanego do Polski
Semenov I. N., Inland waterways as the powerful tool for the further
development of Intermodality, Proc. of International Conference “Coastal
Ship & Inland Waterway”, RINA, London, pp. 15-25, 2006
Semenov, I.N., Innovative development models of port services, Polish
Academy of Sciences, “Marine Technology Transactions”, Vol.14, pp.
249-270, 2003
Staško D.,
Model of energy safety evaluation Acta Montanistica
Slovaca Ročník 11, Mimoriadne číslo 1, 2006, pp.183-188
14
Streszczenie
W Strategii Rozwoju Województwa Zachodniopomorskiego za jeden z
warunków podwyŜszenia stopnia konkurencyjności regionu uznaje się
stabilne zaspokojenie zapotrzebowania odbiorców na surowce energetyczne.
Jednym z moŜliwych rozwiązań, dotyczących dywersyfikacji dostaw tych
surowców jest wykorzystywanie nowoczesnych technologii transportu gazu,
takich jak np. technologia transportu gazu skompresowanego CNG
(Compressed Natural Gas). Przy wyborze technologii dystrybucji modułu
CNG naleŜy rozwiązać dwa następujące problemy. Problem pierwszy
dotyczy optymalizacji przewozów modułów CNG do odbiorców końcowych
regionu, a problem drugi - kreowania łańcuchów dostaw modułów CNG do
tych odbiorców w województwie Zachodniopomorskim. Pokazano iŜ
warunek opłacalności dystrybucji gazu wymaga przeprowadzenia
precyzyjnych symulacji funkcjonowania alternatywnych systemów
przewozów tego surowca, w tym wykonywanym transportem wodnym
śródlądowym, transportem drogowym lub kolejowym.
RATIONALIZATION OF NATURAL GAS DISTRIBUTION TO END-USERS OF
THE WEST POMERANIAN REGION BY INTERMODAL TRANSPORT
Summary
Development strategy of the West Pomeranian Region focused on customers
needs in energy supply what is recognized as a basic condition of increasing
the Region’s competitiveness. One of possible solution concerning
diversification supply of this raw-material is taking advantage of such new
technology as CNG transport. There are two problems connected with the
distribution by CNG transport. First problem concerns optimization of CNG
transportation to end-users in Region and second problem is created of CNG
chain supply. The paper shows that the condition of distribution profitability
requires conducting advanced simulation of alternative transportation of this
raw-material by inland, road or railway transport.
15