Применение газотурбодетандерных установок и их экономическая целесообразность в современных условиях

РУП Белнипиэнергопром

Поставка газа в Республику Беларусь осуществляется из Российской Федерации по магистральным газопроводам с рабочим давлением 5,5 – 7,5 МПа. В системе газоснабжения имеются 202 газораспределительные станции (ГРС), а также более 2500 газорегуляторных пунктов (ГРП). Объем потребления газа в 2000 г. достиг 16,8 млрд. м3, а по прогнозу на 2010 г. достигнет 20,2 млрд. м3. Требуемое давление газа у промыш-

2 – 5 кПа. Избыточная энергия газа, которая в настоящее время теряется при редуцировании газа, может быть использована для выработки электроэнергии. Осуществляется это в турбодетандере (расширителе), который приводит во вращение электрогенератор. Одновременно при расширении в турбодетандере газ охлаждается, т.е. вырабатывается “попутный” холод. Удельный расход газа на

выработку 1 кВт ч электроэнергии при срабатывании перепада в 1,0 МПа можно оценить величи- ной 30 – 35 м3.

В условиях острого дефицита органического топлива, его высокой цены и напряженной экологической обстановки в республике использование избыточного давления газа является одним из путей получения дополнительной электроэнергии. Но если сама постановка вопроса о необходимости использования избыточного давления газа, несомненно, является правильной, то по вопросу представительной оценки потенциала энергосбережения на основе внедрения детандер-генератор- ных агрегатов (ДГА) мнения как различных заинтересованных организаций республики (Белэнерго, Белтрансгаз, Госкомэнергосбережение), так и отдельных специалистов значительно расходятся. При этом результаты, основанные на чисто теоретических посылках или оценочных расчетах, как правило, указанный потенциал значительно завышают.

Для оценки реального потенциала выработки электроэнергии на потоках природного газа, дросселируемого в системе газоснабжения Республики Беларусь, РУП Белнипиэнергопром в 1996 г. по заданию концерна Белэнерго была разработана “Программа внедрения детандер-генераторных агрегатов в Республике Беларусь”.

На первом этапе разработки этой программы для получения объективных исходных данных Белнипиэнергопромом было проведено анкетиро-

вание, а также анализ отчетных данных по всем электростанциям и наиболее крупным промышленным котельным, входящим в концерн Белэнерго. Аналогичная информация о загрузке и факти- ческих параметрах работы крупных ГРС республики по заданию Белнипиэнергопрома была собрана и обработана предприятием Белтрансгаз.

Вся полученная на первом этапе работы информация была обобщена в отчете “Сбор исходной информации об объемах редуцируемого газа и его параметров на ГРС и предприятиях РБ”, который послужил исходным материалом для выбора вариантов схем включения ДГА в технологиче- ский цикл ГРС и ГРП и выбора оборудования. В результате для дальнейшего рассмотрения возможности установки ДГА были отобраны 7 (из 202!) ГРС со среднегодовой производительностью от 54 (ГРС г. Белоозерска) до 241 тыс. м3 ч (ГРС Лукомльской ГРЭС), а также 6 (из 2500!) ГРП со среднегодовой производительностью от 43 (ГРП Гомельской ТЭЦ-2) до 241 тыс. м3 ч (ГРП Лукомльской ГРЭС). Следует отметить, что практи- чески для всех ГРС и ГРП характерны достаточно значительные колебания загрузки как суточной, так и сезонной. Максимальные расходы составляют 130 – 170% среднегодового расхода газа, а минимальные 20 – 80%. В этих условиях, с целью максимального использования располагаемого изоэнтропийного перепада для выработки электроэнергии с приемлемым уровнем КПД, турбодетандерные агрегаты должны иметь возможность регулирования расхода газа в достаточно широком диапазоне.

На втором этапе работы Белнипиэнергопромом совместно с АО “Криокор-Украина” для выбранных ГРС и ГРП были рассмотрены схемы подклю- чения и осуществлен выбор оборудования ДГА. Следует отметить, что выбор схемы энергоутилизационной установки определяется главным образом наличием и характеристикой источников теплоты на объекте, которые могут быть использованы для предварительного подогрева природного газа перед турбодетандером. Необходимость подогрева и его минимальная температура обусловливаются параметрами гидратообразования на выходе газа из турбодетандера. Максимальная температура подогрева определяется технико-экономиче- скими соображениями. По результатам выполненных проработок и расчетов для конкретных объектов были определены возможная годовая вы-

работка электроэнергии ДГА, расход тепла на подогрев газа, рекомендуемый тип ДГА.

Обобщенные данные приведены в таблице. Как следует из приведенных данных, суммар-

ная установленная мощность ДГА может составлять 45 775 кВт, а годовая выработка электроэнергии 183,81 млн. кВт ч. Среднее число часов использования установленной мощности за год составляет 4015 ч.

Следует отметить, что, с точки зрения перво- очередности внедрения ДГА, энергетическая отрасль (особенно на начальном этапе) представляется наиболее перспективной. Для энергетических объектов характерны менее “провальные” графики потребления газа, наличие собственных источ- ников теплоты, более широкие возможности организации выдачи электрической мощности, нали- чие подготовленного эксплуатационного и ремонтного персонала и др.

В 2000 г. по проекту Белнипиэнергопрома на Лукомльской ГРЭС введен в эксплуатацию первый в Республике Беларусь газотурбодетандерный агрегат типа ДГА-5000. Проектом предусмотрена установка на Лукомльской ГРЭС еще одного агрегата ДГА-5000. Ведутся проектные работы по турбодетандерной установке на Минской ТЭЦ-4.

Так как оборудование и схемы подключения энергоутилизационных установок к ГРП и ГРС достаточно широко изучены в теоретическом плане [1 – 5], более подробно рассмотрим некоторые аспекты оценки экономической эффективности внедрения ДГА.

Белнипиэнергопромом были проведены исследования по оценке эффективности использования турбодетандерных установок на объектах концерна Белэнерго, являющихся основными потребителями природного газа в Республике Беларусь. Целью исследований было определение граничных

условий, при которых применение турбодетандер-

ных установок экономически целесообразно. Основными факторами, определяющими эф-

фективность строительства данных установок, являются: стоимость установки, степень ее загрузки и величины тарифов на тепловую и электриче-

скую энергию.

Граничные условия определялись исходя из условия, что чистый дисконтированный доход за период строительства и эксплуатации объекта равняется нулю. Чистый дисконтированный доход (NPV) характеризует интегральный эффект от реализации проекта и определяется как величина, полученная дисконтированием разницы между всеми годовыми оттоками и притоками реальных денег, накапливаемых в течение горизонта расчета проекта

ãäå Bt,i è Ct,i – суммарные доход и затраты по варианту i â ãîä t; ðt – ставка дисконтирования (в расче- тах принималась равной 10%); ËÒ – ликвидационная стоимость на конец расчетного периода (длительность расчетного периода равняется сроку службы турбоагрегата и составляет 15 лет). Доход от реализации проекта определяется на основе действующих тарифов на вырабатываемую электрическую энергию и объемов производства, при этом учитываются потери при транспортировке и распределении. Затраты на эксплуатацию оцениваются на основе существующих нормативов исходя из стоимости установки, расходов тепловой энергии, затрат на оплату труда, величины амортизационных отчислений и т.д.

руемой динамикой изменения стоимости органи- ческого топлива. При этом следует отметить, что эти данные могут быть использованы только для определения целесообразных мест установки турбодетандерных агрегатов. Для проведения ранжировки проектов по эффективности использования инвестиционных ресурсов и формирования оптимальной программы освоения имеющихся средств необходимо проведение дополнительных исследований с определением наиболее важных показателей эффективности использования собственных и привлекаемых источников инвестиционных ресурсов для реализации отобранных проектов.

Список литературы

1. Степанец А. А. Энергосберегающие турбодетандерные установки. М.: Недра, 1999.

2.Агабабов В. С. Оценка эффективности использования де- тандер-генераторных агрегатов для получения электроэнергии. – Энергосбережение и водоподготовка, 2001, ¹ 2.

3.Об использовании детандер-генераторных агрегатов в котельных Агабабов В. С., Корягин А. В., Титов В. Л., Хаймер Ю. Ю.

4.Степанец А. А. Об эффективности детандер-генераторных агрегатов в тепловой схеме ТЭЦ. – Энергетик, 1999, ¹ 4.

5.Трухний А. Д. Термодинамические основы использования утилизационных турбодетандерных установок. – Вестник МЭИ, 1999, ¹ 5.