21. Экономическая эффективность комбинирования в электроэнергетике

Комбинирование – это производство нескольких видов продукции за счет использования одного ресурса. Модификацией комбинирования в энергетике является теплофикация – процесс одновременного отпуска тепла потребителям из отборов турбин и производство э/э по теплофикационному циклу на отпуске тепла из отборов. К положительным факторам теплоснабжения от ТЭЦ относятся:

1) получение экономии топлива на ТЭЦ по сравнению с раздельной схемой энергоснабжения.

В _эк=В_разд–В_ТЭЦ=В_КЭС+В_кот–В_ТЭЦ^э–В_ТЭЦ^т=(В_КЭС –В_ТЭЦ^э)+(В_кот – В_ТЭЦ^т)

(В_КЭС –В_ТЭЦ^э) – экономия топлива за счет комбинированного использования энерго.ресурса(∆В_эк^э).

(В_кот – В_ТЭЦ^т) – экономия топлива за счет централизации теплоснабжения от ТЭЦ(∆В_эк^т).

В_эк =∆В_эк^э

Экономия топлива, получаемая за счет централизации тепло-

снабжения от ТЭЦ

(∆В_эк^т)

+ ∆В_эк^т b_ТЭЦ^т < b_КЭС < b_ТЭЦ^к

b_ТЭЦ^т < b_КЭС ввиду отсутствия или сокращения потерь тепла с конденсацией пара. b_КЭС < b_ТЭЦ^к уд. расход топлива на КЭС меньше, т.к. проточная часть турбин, предназначенных для конденсационного цикла производства э/э более совершенна по сравнению с проточной частью турбин с отборами.

b_ТЭЦ^т = 180-250 гут/кВт*ч b_КЭС = 320-350 гут/кВт*ч

b_ТЭЦ^к = 350-470 гут/кВт*ч Учитывая это соотношение экономия топлива за счет комбинир. использования ресурсов определяется:

∆ В_эк^э = (b_КЭС - b_ТЭЦ^т )*Э_ТЭЦ^т – (b_ТЭЦ^к - b_КЭС)*Э_ТЭЦ^к

(b_КЭС - b_ТЭЦ^т )*Э_ТЭЦ^т - Экономия топлива, за счет Э_ТЭЦ^т выработки э/э по теплофикационному циклу.

(b_ТЭЦ^к - b_КЭС)*Э_ТЭЦ^к – Пережег топлива, за счет Э_ТЭЦ^к выработки э/э по конденсационному циклу.

∆ В_эк^т = (b_кот^т – b_ТЭЦ^т)*Q_{год отп. от ТЭЦ или котельной}

b_кот^т < b_ТЭЦ^т Q_{год отп. от ТЭЦ} = Q_{год отп. от котельной}

b_кот^т =0,143/η_кот*η_тп b_ТЭЦ^т = 0,143/η_п/г*η_тп

2) поскольку на ТЭЦ устанавливаются более мощные и технически совершенные парогенераторы (п/г) по сравнению с котлами котельной, в парогенераторе может использоваться менее качественный вид топлива при сравнительно высоком КПД п/г.

3) КПД п/г ТЭЦ больше КПД котлов котельной примерно на 3-5% за счет: более высокого технического совершенства; более высокого уровня автоматизации; более равномерного режима загрузки в течение года п/г по сравнению с котлами

4) при снижении тепловой нагрузки часть котлов котельной выводятся из работы или выводятся на холостой ход с последующим пуском в эксплуатацию при увеличении тепловой нагрузки. Уменьшение тепловой нагрузки не вызывает на ТЭЦ отключения п/г, т.к. возможно перераспределение расхода тепла (м.б. увеличен расход тепла на производство э/э и снижен отпуск тепла потребителям).

Отрицательные аспекты теплоснабжения от ТЭЦ:

1. затруднен выбор в городе big площадки для размещения ТЭЦ

2. на ТЭЦ по сравнению с котельной ↑ завоз топлива в город

3. в соответствии с пред. пунктом ↑ выбросы и сбросы

4. уд. Кап. затраты в п/г ТЭЦ в 2р. больше уд. капитальных затрат в котлы ДКВР и в 3-5р. больше, чем в котлы КВГМ.

Пути повышения эффективности теплофикации.

Основной эффект теплофикации заключается в экономии топлива, однако в последнее время наблюдается тенденция снижения экономии топлива на ТЭЦ в силу причин:

- техническое совершенство турбин КЭС опережало совершенство турбин ТЭЦ. На КЭС в последние 2-3 десятилетия вводились агрегаты на давление 240 ата, в то время как на ТЭЦ вводились в основном агрегаты на давление 130 ата. В результате уд.расход топлива на КЭС снижался быстрее, чем на ТЭЦ.

- в последние годы созданы мощные котлы (КВГМ – 180, КВГМ – 270), кот-е по техническому совершенству близки к п/г ТЭЦ. В результате разница в КПД и уд. расходах топлива уменьшается.

- в 90-е годы ввиду сокращения потребности в э/э уменьшился Х_ТЭЦ (теплоэлектрический коэф-т – показывает какую часть выработки составляет выработка по теплофикационному циклу), что привело к сокращению экономии.

Основными путями повышения эф-сти теплофик. являются:

1. увеличение выработки э/э на ТЭЦ по теплофик.у режиму Э_ТЭЦ^т.

Э_ТЭЦ^т =

- удельная выработка электрической энергии при отпуске тепла соответственно из отборов 10 ата (кВт*ч/пара) и из отборов 1,2 ата (кВт*ч/Гкал)

Q_год¹⁰, Q_год^1,2 - годовой отпуск пара и тепла из отборов 10 и 1,2 ата (Гкал/год)

ТЭЦ по своему усмотрению не может увеличить отпуск тепла потребителям в т.ч. и из отборов, поэтому увеличить Э_ТЭЦ^т при номинальной загрузке отборов можно за счет увеличения уд.выработки э/э на тепловом потреблении путем:

а) роста начальных параметров пара При увеличении начальных параметров пара р₀³> р₀²> р₀¹ и неизменном давлении в отборе за счет роста i₀ увеличивается уд.выработка э/э на тепловом потреблении.

б) уменьшения параметров в отборах. При неизменных начальных параметрах (р₀¹) и увеличении давления в отборе полезно используемый теплоперепад уменьшается и, следовательно, уменьшается уд.выработка.

в) использование пром.перегрева пара.

и спользование новых технологий на ТЭЦ – ПГУ. КПД_пгу = 53-55%

2. обоснование оптимального соотношения между электрической мощностью ТЭЦ , отпуском тепла из отборов и ТЭЦ в целом. Эта задача сводится к оптимизации часового коэффициента теплофикации ТЭЦ (λ^час_ТЭЦ=Q^час_отб/Q^час_ТЭЦ - показывает, какая доля тепловой нагрузки покрывается из отборов турбин ТЭЦ). С ТЭЦ покрывается 3 вида нагрузки:

- технологическая (производственная) – имеет круглогодовой характер, поэтому ее целесообразно полностью покрывать из производственных отборов турбин ПТ или Р, т.к. в этом случае в течение года на отпуске пара из отбора 10 ата вырабатывается Э_ТЭЦ^т и имеет место экономия топлива

- нагрузка горячего водоснабжения – круглогодовая, полностью покрывается из отбора 1,2 ата

- отопительная нагрузка – носит сезонный характер и для нее необходимо обосновать оптимальную долю, покрываемую из отбора (λ^час_ТЭЦ). Сезонная нагрузка частично покрывается из отборов 1,2 ата, а частично от пиковых водогрейных котлов (ПВК). Покрытие отопительной (сезонной) нагрузки частично из отбора позволяет уменьшить пережег топлива за счет Э_ТЭЦ^к.

λ^час_ТЭЦ =0 – отпуск тепла из отборов отсутствует и имеет место раздельная схема теплоснабжения.

λ^час_ТЭЦ =1 – макс.отопительная нагрузка полностью покрывается из отборов турбин и Э_ТЭЦ^к = =max – максимальный пережег топлива.

Оптимальные значения λ^час_ТЭЦ для климатических регионов России лежат в диапазоне от 0,4 до 0,8.(север – 0,6-0,8; средняя полоса – 0,5-0,6; юг – 0,4-0,5)

λ^час_ТЭЦ выбирается с учетом следующих факторов:

1) характеристика топливного баланса ( если он дефицитный, то λ^час_ТЭЦ принимают равным min значению в данном диапазоне; если избыточный – то можно идти на увеличение расхода топлива, если этого требуют другие факторы)

2) характеристика электробаланса (если он дефицитный, то надо стремиться увеличивать выработку э/э на собственных станциях и выбирается max λ^час_ТЭЦ, при избыточном – АО-энерго может уменьшить выработку за счет уменьшения λ^час_ТЭЦ).

3) соотношение типоразмера агрегатов, устанавливаемых на ТЭЦ и КЭС.