2.3. Технико-экономическое сравнение вариантов (однокритериальный подход).

Как уже отмечалось, при подобном подходе в качестве критерия оптимизации чаще всего используется минимум приведённых затрат. По каждому варианту необходимо определить капитальные вложения и ежегодные издержки производства.

Капитальные вложения в ТЭЦ определяются по формуле

, млн.руб (2.4.),

где - капитальные вложения в головной турбоагрегат, млн. руб.= 350 +320 = 670 млн. руб.

- капитальные вложения в последующий турбоагрегат, млн.руб. = 120*9 = 1080 млн. руб.

, - капвложения соответственно в головной и последующий котлоагрегаты, млн.руб;

= 1032

= 482

, - капвложения соответственно в головной и последующий пиковые водогрейные котлы, млн.руб; =52/2 =26; = 40/2 = 50

, , -общее количество соответственно турбин данного типа, энергетических котлов и пиковых водогрейных котлов;

- капвложения, зависящие от общей мощности ТЭЦ, млн.руб;

= 251,5

- коэффициент, учитывающий районные условия сооружения ТЭЦ. = 1,13

=(350+320+150*9+1032+482*4+26+20*4+251,5)*(1+1,13) = 11368,88 млн. руб.

После определения общего размера капитальных вложений в ТЭЦ рассчитываем ежегодные издержки производства.

, млн.руб./год (2.5),

где - затраты на топливо, млн.руб./год;

- затраты на амортизацию основных средств, млн.руб./год;

- затраты на заработную плату эксплуатационного персонала, млн.руб./год;

- затраты на ремонт, млн.руб/год;

- прочие затраты, млн.руб/год.

Годовые затраты на топливо:

, млн.руб/год (2.6),

где - цена 1 тонны условного топлива, руб/ т у.т.

Величина определяется путём расчётов с использованием энергетических характеристик турбоагрегатов [2, таблица 20].

В общем виде уравнение энергетической характеристики турбины записывается следующим образом:

, Гкал/ч (2.9),

где - часовой расход тепла на холостой ход, Гкал/ч;

- относительный прирост расхода тепла при работе по теплофикационному циклу, Гкал/МВт·ч;

- электрическая мощность при работе по теплофикационному циклу, МВт;

- относительный прирост расхода тепла при работе по конденсационному циклу, Гкал/ МВт·ч

- электрическая нагрузка на генераторе. МВт.

Для расчёта годового расхода теплоты необходимо предварительно распределить заданную нагрузку между турбинами, после чего выполнять расчёты путём трансформации часовых энергетических характеристик турбин в годовые. В общем виде уравнение годовой характеристики характеризуется соотношением

, Гкал/год, (2.10),

где - число часов работы турбины в течение года, (8000-8100 ч/год);

- годовая выработка электроэнергии по теплофикационному циклу, МВт·ч;

- то же, по конденсационному циклу, МВт·ч.

Далее рассчитываем годовой отпуск тепла из теплофикационного отбора, из производственного отбора, теплофикационную и конденсационную выработку электроэнергии, а также общую выработку электроэнергии по каждому типу турбин.

1. ПТ-50/60-130/7

= 40*5472= 218880, Гкал/год (2.13),

где - годовое число часов использования отбора. = 5472 ч.

- соответственно удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении для теплофикационного и производственного отборов, кВт·ч/Гкал.

Величина (для каждого параметра отборного пара) рассчитывается по формуле

=( ((870-636)*0,95-0,98)/(860*(636-100)))*1000000= 472,61 , кВт·ч/ Гкал (2.12),

=( ((870-710)*0,95-0,98)/(860*(710-70)))*1000000= 270,64 , кВт·ч/ Гкал (2.12),

где - теплосодержание пара на входе в турбину, ккал/кг;

- теплосодержание пара в отборе, ккал/кг;

- КПД, учитывающий электрические потери в генераторе (0,95-0,97);

- КПЖ, учитывающий механические потери (0,98);

- теплосодержание возвращаемого на ТЭЦ конденсата, ккал/кг.

- годовой отпуск тепла из производственного отбора (для турбин типа ПТ) Гкал/ год;

= 118*(710-70)*7500*0,001=566400, Гкал/год (2.14).

- общая годовая выработка электроэнергии турбоагрегатом данного типа, МВт·ч,

величина определяется по формуле

= 7500*50= 375000, МВт·ч, (2.16),

где - установленная мощность турбоагрегата= 50 МВт;

- годовое число часов использования установленной мощности ТЭЦ =7500 ч

Выработка электроэнергии по теплофикационному циклу

= (472,61*218880+270,64*566400)*0,001=256735МВт·ч, (2.11),

Таким образом, после определения для каждой турбины теплофикационной выработки электроэнергии можно рассчитать и конденсационную

= 375000-256735= 118265, МВт·ч (2.15)

2. Т-50/60-130

= 90*5472*10=4824800 Гкал/год (2.13),

где - годовое число часов использования отбора. = 5472 ч.

- соответственно удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении для теплофикационного и производственного отборов, кВт·ч/Гкал.

Величина (для каждого параметра отборного пара) рассчитывается по формуле

=( ((870-636)*0,95-0,98)/(860*(636-100)))*1000000= 472,61 , кВт·ч/ Гкал (2.12),

=( ((870-710)*0,95-0,98)/(860*(710-70)))*1000000= 270,64 , кВт·ч/ Гкал (2.12),

где - теплосодержание пара на входе в турбину, ккал/кг;

- теплосодержание пара в отборе, ккал/кг;

- КПД, учитывающий электрические потери в генераторе (0,95-0,97);

- КПЖ, учитывающий механические потери (0,98);

- теплосодержание возвращаемого на ТЭЦ конденсата, ккал/кг.

- годовой отпуск тепла из производственного отбора (для турбин типа ПТ) Гкал/ год;

= 0, Гкал/год (2.14).

- общая годовая выработка электроэнергии турбоагрегатом данного типа, МВт·ч,

величина определяется по формуле

= 50*10*5472=2736000, МВт·ч, (2.16),

где - установленная мощность турбоагрегата= 50 МВт;

- годовое число часов использования установленной мощности ТЭЦ =5472 ч

Выработка электроэнергии по теплофикационному циклу

= (472,61*4924800)*0,001=2327505 МВт·ч, (2.11),

Таким образом, после определения для каждой турбины теплофикационной выработки электроэнергии можно рассчитать и конденсационную

= 2736000-2327505 = 408495, МВт·ч (2.15)

Теперь переходим к расчету годового расхода условного топлива т у.т./год.

В связи с тем, что топливо на ТЭЦ расходуется на производство электрической и тепловой энергии, годовой расход топлива можно представить как сумму соответствующих составляющих

, тыс. т у.т/год, (2.7),

где - расход топлива на производство электроэнергии, т у.т./год;

- расход топлива на производство теплоэнергии, т у.т/год.

Годовой расход топлива на выработку электроэнергии

т у.т/год, (2.8)

В итоге, определив по энергетическим характеристикам расходы тепла по отдельным турбинам, можно рассчитать общее потребление тепла на ТЭЦ, а затем и расход топлива на выработку электроэнергии (формула 2.8).

Расход топлива на производство теплоэнергии

т у.т./год (2.17),

где - годовой отпуск тепла из отборов турбин = 5143680 + 566400=5710080 Гкал/год;

- годовой отпуск тепла от пиковых водогрейных котлов ;

- КПД энергетических котлов (0,93);

- КПД теплофикационного отделения (0,98);

- КПД пиковых водогрейных котлов (0,9).

Величина может быть найдена по формуле:

= 217,368*1000= 217368 , Гкал/ год, (2.18),

где - часовая нагрузка пикового источника теплоснабжения (формула 1.25);

- годовое число часов использования максимальной нагрузки пиковых котлов (1000 ч/год).

- расход топлива на производство теплоэнергии, т у.т/год.

= 5710080/(7*0,93*0,98) + 217368/(7*0,9) = 929527,78 т у.т./год (2.17),

Годовой расход топлива на выработку электроэнергии

= т у.т/год, (2.8)

Т-50/60-130

= 19,5*8000+0,78*2327504,8+2,1*408495,2=2829293,62 Гкал/ч

ПТ-50/60-130/7

= 15*8000+0,87*118264,85+2,1*256735,15=762034,24 Гкал/ч

Qэ = 2829293,62 + 762034,24 = 3591327,86 Гкал/ч

=3591327,86/(7*0,93)= 554885,18 тыс.т у.т/год,

В связи с тем, что топливо на ТЭЦ расходуется на производство электрической и тепловой энергии, годовой расход топлива можно представить как сумму соответствующих составляющих

= 929527,78 + 554885,18 = 1484,41 , тыс. т у.т/год, (2.7),

Затем определяются ежегодные издержки производства:

, млн.руб./год (2.5),

где - затраты на топливо, млн.руб./год;

- затраты на амортизацию основных средств, млн.руб./год;

- затраты на заработную плату эксплуатационного персонала, млн.руб./год;

- затраты на ремонт, млн.руб/год;

- прочие затраты, млн.руб/год.

Годовые затраты на топливо:

= 2000*1484,41 = 2968,82 , млн.руб/год (2.6),

где - цена 1 тонны условного топлива, 2000 руб/ т у.т.

Далее рассчитываем остальные составляющие ежегодных издержек, входящие в формулу 2.5.

Годовые затраты на амортизацию основных средств

= 3,7/100*11368,875=420,648 млн.руб/год (2.19),

где - средняя норма амортизации на реновацию =3,7%];

- суммарные капвложения в сооружение ТЭЦ.

Годовые затраты на заработную плату

= 0,93167*840*550*0,001= 430,432 млн.руб/год, (2.20),

где - штатный коэффициент ТЭЦ по эксплуатационному персоналу, = 0,93167 чел/МВт

- среднегодовой фонд заработной платы одного работающего, 840 тыс.руб/год.

Учитывая, что данная величина в нынешних условиях весьма нестабильна, в расчётах значение выбирается по согласованию с руководителем проектирования;

- установленная мощность ТЭЦ, =550 МВт.

Затраты на ремонт можно принять в размере 6% от капитальных вложений в ТЭЦ.

И рем= 11368*0,06=682,133 млн. руб.

Составляющую издержек по прочим расходам определяют по формуле

= 0,208*(241,0973+232,4196+401,8288)= 318,908 млн.руб/год (2.21),

где - коэффициент, характеризующий прочие расходы с учётом установленной мощности ТЭЦ =0,208

И2= 2968+420,65+430,43+682,13+318,91 = 4820,94 млн. руб.