Méthode de détermination des énergies livrées aux PCE raccordés au réseau de GrDF, à partir des volumes mesurés par les compteurs
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- Jean-Sébastien Laberge
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1 RÉFÉRENCE : Méthode de détermination des énergies livrées aux PCE raccordés au réseau de GrDF, à partir des volumes mesurés par les compteurs Ce document a pour objet de décrire la méthode de détermination des énergies livrées aux PCE(*) raccordés au réseau de GrDF à partir des volumes mesurés par les compteurs. Cette détermination de l'énergie livrée se fait en 2 étapes : conversion du volume mesuré, dit volume brut, en un volume aux conditions «normales», dit volume converti, puis application à ce volume converti du PCS (Pouvoir Calorifique Supérieur) La conversion du volume mesuré tient compte de 3 paramètres : la température du gaz, la pression de livraison, l altitude de la commune. (*) Le terme PCE (Point de Comptage et d Estimation) désigne un point physique auquel est associée une consommation mesurée ou estimée et où est donc placé en général un compteur. Version Date Nature de la modification V1 V2 15/05/2008 Création 16/08/2011 Aménagements rédactionnels V3 06/09/2011 Mention de la nécessité d un convertisseur pour les PCE à fréquence de relevé journalière 1 / 7 GrDF - 6, rue Condorcet Paris - Société Anonyme au capital de euros - RCS : PARIS
2 Sommaire 1. PRINCIPES GENERAUX DE CONVERSION DES VOLUMES EN ENERGIE Détermination du PCS (Pouvoir Calorifique Supérieur) Définition PCS d une zone Conversion de volume Détermination de l énergie PCE A RELEVE MENSUEL OU JOURNALIER Conversion des volumes bruts Détermination par un calcul du volume converti Détermination par un appareil du volume converti Détermination du PCS PCE à relevé journalier PCE à relevé mensuel PCE A RELEVE SEMESTRIEL / 7
3 1. PRINCIPES GENERAUX DE CONVERSION DES VOLUMES EN ENERGIE Les quantités livrées sont déterminées par le système de mesurage du distributeur en appliquant un traitement au volume mesuré par le compteur de gaz installé à chaque PCE. Ce traitement prend en compte d une part le PCS (Pouvoir Calorifique Supérieur) et d autre part les conditions de mesure du volume (pression, altitude, température) Détermination du PCS (Pouvoir Calorifique Supérieur) Définition Le PCS dépend de la composition effective du gaz qui a été livré. Il est exprimé dans les conditions «normales» 1 de température et de pression (0 C et 1013 mbar) qui sont les références définies par la réglementation pour les transactions d'énergie gaz en France 2. Il se définit de la façon suivante : Quantité de chaleur qui serait dégagée par la combustion complète de un m 3 de gaz sec dans l'air à une pression constante et égale à 1,013 bar, le gaz et l'air étant à une température initiale de 0 C, tous les produits de la combustion étant ramenés à la température de 0 C, l'eau formée pendant la combustion étant ramenée à l'état liquide et les autres produits étant à l'état gazeux. Les limites réglementaires de variation du PCS sont fixées par les arrêtés du 16 septembre 1977 et du 28 mars 1980, soit pour le gaz naturel : 10,7 à 12,8 kwh/ m 3 dans le cas du gaz H, 9,5 à 10,5 kwh/ m 3 dans le cas du gaz B PCS d une zone Le gaz naturel provient de multiples sites de production en fonction de l approvisionnement des différents fournisseurs et peut donc avoir une composition variable dans le temps et selon le lieu qui se traduit par des variations de son PCS. Les PCS sont mesurés en certains points des réseaux de transport, donc en amont des réseaux de distribution, par les GRT qui déterminent et communiquent au distributeur une valeur moyenne journalière pour chaque point de livraison transport au réseau de distribution. A partir de ces valeurs, le distributeur détermine ensuite le PCS journalier à l échelle d une zone. Une zone correspond à un réseau de distribution, entendu comme un ensemble de canalisations reliées entre elles et alimentées par un ou plusieurs postes transport / distribution (ce qui conduit à environ zones). C est le même PCS journalier qui est utilisé comme donnée d entrée pour tous les PCE d une même zone. 1 Les "conditions normales" sont aussi appelées parfois "conditions de base" 2 A noter que c est une température de combustion différente (25 C) qui est utilisée comme référence, dans le cadre des transferts d énergie aux frontières. Cette référence valable pour les transactions internationales n est pas utilisée par le distributeur. 3 / 7
4 Lorsqu une zone est alimentée à partir de plusieurs postes transport / distribution, le PCS journalier de cette zone est déterminé par le distributeur en faisant chaque jour la moyenne des PCS communiqués par le GRT pour chaque poste transport / distribution, pondérés par la quantité amenée par le GRT à chacun d eux Conversion de volume Avant d appliquer le PCS, il est nécessaire de ramener le volume mesuré 3 V correspondant à la différence d index relevés au compteur, enregistré sous certaines conditions de pression et de température, au volume qu il aurait occupé dans les conditions «normales» utilisées pour la détermination du PCS, c est à dire à 0 C et 1013 mbar. A l exception des grosses installations pour lesquelles la conversion est réalisée par un appareil de mesure (dit «ensemble de conversion»), le volume converti 4 aux conditions «normales» s obtient en appliquant au volume mesuré un coefficient de conversion en volume tel que V converti = V Coefft conversion en volume où ce coefficient calculé pour chaque PCE prend en compte trois facteurs : la température de livraison t, la pression de comptage du gaz P r, égale à la pression dite de livraison, qui est une pression relative, c est à dire une différence entre la pression absolue du gaz et la pression atmosphérique du lieu, l'altitude z du site de livraison, dont dépend la pression atmosphérique P z selon la formule 5,28 = où P z est exprimée en mbar et z en km P z 1013 (1 0,0226 z) Le coefficient de conversion en volume s obtient par : Coefft conversion en volume = Pz + Pr t où P z est la pression atmosphérique exprimée en mbar, et P r la pression relative en mbar et t la température en Celsius Remarque : cette formule approchée qui ne tient pas compte de la compressibilité, n est pas applicable si la pression de comptage P r est supérieure à 4 bar mais nous verrons plus loin que dans ce cas le volume converti est systématiquement déterminé par un appareil de mesure. 3 le «volume mesuré» est aussi appelé «volume brut» 4 les «volumes convertis» sont aussi appelés parfois «volumes de base» ou, de façon impropre, «volumes corrigés» 4 / 7
5 1.3. Détermination de l énergie Quelle que soit la fréquence de relevé du PCE (journalière, mensuelle, semestrielle), le calcul de l'énergie livrée à un PCE sur une période entre deux relevés, répond aux mêmes principes génériques suivants : le volume mesuré par le compteur est traité pour déterminer le volume converti (soit par un calcul dans les applications informatiques du distributeur, soit par un ensemble de conversion installé localement), un PCS moyen sur la période qui sépare les deux relevés, est déterminé sur la base des PCS journaliers de la zone. L'énergie livrée est alors égale à E = V Coefft conversion PCS en volume moyen Les modalités pratiques de mise en œuvre diffèrent selon qu il s agit de PCE à relevé mensuel ou journalier ou de PCE à relevé semestriel. 2. PCE A RELEVE MENSUEL OU JOURNALIER 2.1. Conversion des volumes bruts La détermination du volume converti se fait soit par un calcul, soit par un appareil (l ensemble de conversion). Le choix entre les 2 méthodes dépend de la consommation annuelle, de la pression de comptage, du type de régulateur (organe de détente du gaz) et de la fréquence de relevé selon les critères suivants : Ensemble de conversion Consommation annuelle Pression de comptage P r Type de régulateur de volume nécessaire 500 mbar P r 4 bar Action directe P r < 500 mbar Aucun sauf si relevé < 5 GWh P r 4 bar Piloté journalier (1) P r > 4 bar Action directe ou piloté -Z 500 mbar P r 4 bar Action directe P r < 500 mbar de 5 à 24 GWh T P r 4 bar Piloté P r > 4 bar Action directe ou piloté -Z P r 4 bar > 24 GWh Action directe ou piloté P r > 4 bar -Z Toutes consommations Réseau BP Réseau MPB Réseau MPC «Au fil du gaz» (= sans régulateur) Aucun sauf si relevé journalier (1) -Z (1) : lorsque le point de comptage et d'estimation bénéficie d'une fréquence de relevé journalière, il doit obligatoirement être équipé d'un ensemble de conversion. 5 / 7
6 Détermination par un calcul du volume converti Pour une installation dont la consommation est moyenne et la pression de livraison sensiblement constante, les volumes sont mesurés aux conditions réelles et convertis par un calcul du système de mesurage en prenant comme paramètres de ce calcul : une température de livraison calculée o à partir de données météo locales (température du sous-sol à une profondeur de 50 cm, t ous-sol, fournie par les stations météo) o et tenant compte de l abaissement de température provoqué par la détente du gaz (une détente [P amont - P aval ] de 1 bar au niveau de la livraison du gaz provoque un abaissement de la température du gaz 0,42 C) La température de comptage est déterminée alors par : t = t sous sol 0,42 ( Pamont Paval ) une pression de livraison constante et égale à la valeur fixée pour le réglage du régulateur installé au PCE, l altitude (par convention, on retient l altitude la mairie de la commune) Détermination par un appareil du volume converti Pour une installation dont la consommation est importante et la pression de livraison susceptible de varier, cette conversion est faite, dans le cas général, par un ensemble de conversion de type qui mesure en permanence la pression et la température et qui délivre directement un volume ramené aux conditions «normales». Dans le cas particulier où la pression de livraison est supérieure à 4 bar, l ensemble de conversion est obligatoirement de type -Z (Pression Température Facteur de compressibilité) pour tenir compte alors du facteur de compressibilité Z. Entre les 2 situations précédentes, on rencontre également une situation intermédiaire : un ensemble de conversion de type T, où seule la température est mesurée et où les autres paramètres sont introduits dans l appareil conformément aux principes ci-dessus (pression de livraison constante égale à la valeur fixée pour le réglage du régulateur et altitude du site). L ensemble de conversion délivre directement le volume converti. Remarque : bien que le volume converti soit déterminé par un appareil, un coefficient de conversion en volume est néanmoins indiqué par le distributeur. Cependant, dans ce cas particulier, ce coefficient ne résulte pas de l application des formules indiquées plus haut mais il est déduit simplement des volumes Coefftconversion en volume = Vconverti V mesurées par l ensemble de conversion : et arrondi à 3 décimales. Ce coefficient donné alors pour information et ainsi arrondi, n intervient pas dans le calcul de l énergie Détermination du PCS PCE à relevé journalier Le PCS utilisé pour valoriser les volumes journaliers est le PCS journalier de la zone à laquelle appartient le PCE. 6 / 7
7 PCE à relevé mensuel Le PCS utilisé pour valoriser les volumes mensuels est un PCS moyen obtenu en pondérant chaque PCS journalier de la zone par la quantité de gaz consommée chaque jour sur la zone. 3. PCE A RELEVE SEMESTRIEL La détermination de l'énergie livrée se fait, conformément aux dispositions des cahiers des charges de concession, en une seule fois par application au volume lu sur le compteur d un coefficient multiplicatif appelé coefficient thermique ou encore coefficient de conversion en énergie (et souvent tout simplement coefficient de conversion) pour calculer le nombre de kilowattheures effectivement contenus dans chaque mètre cube de gaz dans les conditions «normales». Au moment de sa mise en service, un coefficient thermique de référence est collecté pour chaque PCE. Il est obtenu en faisant le produit : d un PCS de référence, par un coefficient de conversion en volume déterminé à partir des paramètres suivants : o o o une température égale par convention à 15 C, l altitude de la commune à laquelle appartient le PCE, en retenant la valeur immédiatement inférieure lue sur une échelle établie par pas de 200 m ; par exemple si l altitude est de 480 m, on retient comme valeur : 400 m, la pression de livraison (en général, 20 mbar pour du gaz de type H, 25 mbar pour du gaz de type B, parfois 300 mbar et exceptionnellement une autre valeur de réglage de la détente du PCE) Ensuite, chaque jour, un coefficient de variation est calculé pour chaque zone en faisant le rapport du PCS réel par le PCS de référence de la zone. Au moment du relevé, le coefficient thermique à appliquer au volume mesuré est obtenu en faisant le produit du coefficient thermique de référence du PCE par la moyenne des coefficients de variation de la zone pondérés des quantités enlevés sur la zone, calculée sur la période comprise entre la date du précédent relevé et la date du relevé à exploiter. NB : On peut vérifier que cette méthode est conforme aux principes décrits plus haut, puisque : E = V Coefft thermique référence Coefft équivaut à E = V [ Coefft PCS ] soit conversion en volume référence E = V Coefft conversion PCS en volume variation moyen PCS PCS moyen moyen référence 7 / 7
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