Лекция 4. Структура и особенности энергетического производства.

Энергетическое производство представляет собой технологический процесс, включающий три фазы: получение, преобразование, потребление энергии.

В основе данного технологического процесса лежат физические законы, из которых вытекают две главные особенности: вынужденная непрерывность и автоматичность; совпадение во времени производства энергии и ее потребления.

Из этих двух главных особенностей вытекает следующее:

а) в этом процессе имеется абсолютная соразмерность производства и потребления энергии, то есть отсутствуют местные скопления полуфабриката и продукции;

б) исключается бракование продукции и изъятие ее из потребления;

в) отсутствует проблема сбыта, затоваривание не возможно;

г) отпадает необходимость складировать продукцию.

Важная особенность энергетического производства заключается так же в том, что энергетические предприятия тесно связаны с промышленностью, строительством, транспортом, связью, агропромышленным комплексом и коммунальным хозяйством - со всей совокупностью разнообразных приемников электрической энергии. А это в свою очередь предопределяет жесткую зависимость производства энергии, особенно электрической, от режима потребления.

Весьма характерной особенностью энергетического производства является непостоянство его режима в течение года, так и в течение суток. В основе этого непостоянства лежат с одной стороны, природно-климатические факторы (колебания температуры, изменение естественной освещенности), с другой стороны, особенности технологического процесса различных предприятий и отраслей.

Указанные особенности энергетического производства определяют актуальность обеспечения достаточного уровня надежности работы энергетического хозяйства с целью бесперебойности энергоснабжения потребителей.

Существенная особенность производства энергии заключается так же в относительно быстром развитии аварийных ситуаций, во влиянии, которое отказывающий элемент оказывает на элементы, работающие с ним во взаимосвязи.

Как указывалось выше, в энергетическом производстве существует жесткая зависимость режима производства от режима потребления.

Поэтому в планировании и экономическом анализе энергетического производства большую роль играют графики нагрузки, показывающие, как изменяется потребление во времени. В зависимости от временного интервала различают суточные (зимние, летние) и годовые графики.

Нагрузка энергопотребителя непрерывно меняется, достигая в определенный момент времени наибольшей (Р_max) и наименьшей (Р_min) величины. Максимум и минимум нагрузки являются наиболее важными точками графика. Площадь графика выражает в определенном масштабе количество произведенной энергии.

Зона, ограниченная горизонталями, приходящими через максимальное Р_max и среднее Р_ср значения нагрузки, называется пиковой частью суточного графика нагрузки, остальная часть графика нагрузки называется базовой. Это абсолютные показатели графика нагрузки. Графики нагрузки характеризуются так же относительными показателями:

1. коэффициентом плотности (заполнения) g, определяемым как отношение средней нагрузки Р_ср к максимальной:

g = Р_ср/Р_max, где Р_ср – средняя нагрузка, МВт; Р _max – максимальная нагрузка, МВт.

2. коэффициентом минимальной нагрузки α _min, определяемы как отношение минимальной к максимальной:

α = Р_min /Р _max, где Р_min – минимальная нагрузка, МВт;

Р _max – максимальная нагрузка, МВт.

Показатели суточных графиков электрической нагрузки энергосистемы g и α_min зависят от состава и режима работы потребителей энергии. α_min теоретически может колебаться от 0 до 1 (вся нагрузка является непрерывной в течение суток). Практически α_min имеет значение от 0,3 (преобладают односменные потребители и освещение) до 0,9 (преобладают энергоемкие потребители с непрерывным производством).

Показатель плотности (заполнения) суточного графика электрической нагрузки обычно лежат в пределах g = 0,5÷0,95.

При меньшем значении преобладает электрическая емкость промышленных потребителей.

Резервирование мощности.

Резервные мощности необходимы для замены агрегатов, аварийно вышедших из строя и выводимых в плановом порядке в ремонт, а так же для удовлетворения потребности в производственных мощностях.

Для генерирующих, трансформирующих, а так же передающих установок соответственно различают резервы мощностей: ремонтный, аварийный, нагрузочный (необходимый для компенсации нерегулярных изменений нагрузки по причинам, случайным для энергосистем). Совокупность аварийного и нагрузочного резерва называют эксплуатационным резервом. Резерв электрической мощности является общим, единым для энергообъединения. Его размер определяется по отношению к максимальной нагрузке энергообъединения (обычно для зимних суток).

Экономический аспект проблемы заключается в обосновании оптимальной величины резерва мощности. При увеличении резерва мощности в энергообъединениях снижается ущерб у потребителя от аварийного недоотпуска электрической энергии, однако возрастают расходы на создание и содержание резервной мощности.

Статистические данные свидетельствуют, что необходимый и достаточный резерв мощности энергосистем должен быть около 30 млн. кВт или чуть более 15% максимальной нагрузки (в том числе аварийный 4-5%, ремонтный 8-9%, нагрузочный 3-4%).

СХЕМЫ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И

ОРГАНИЗАЦИОННО – ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ

ОСНОВНЫХ ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

.К основным ТЭП относятся следующие - себестоимость единицы отпущенной электроэнергии и тепло энергии от ТЭЦ;

- себестоимость единицы отпущенной электроэнергии и тепло энергии от КЭС;

- себестоимость единицы отпущенной тепловой энергии от районной и промышленной котельной;

- коэффициент расхода электроэнергии на собственные нужды ТЭЦ и КЭС;

- удельный расход топлива на отпущенный кВт·час электроэнергии на ТЭЦ и КЭС;

- удельный расход топлива на отпущенную Гкал теплоты на ТЭЦ и котельную;

- КПД ТЭЦ по отпуску электроэнергии и тепловой энергии на ТЭЦ;

- КПД КЭС по отпуску электроэнергии и котельной по отпуску тепловой энергии;

- капитальные удельные вложения на единицу установленной мощности ТЭЦ и КЭС. а) Расчет технико – экономических показателей при комбинированной схеме энергоснабжения.

Указанные технико-экономические показатели определяются по двум схемам энергоснабжения потребителей с целью боле всесторонней характеристики указанных схем энергоснабжения. Расчет технико-экономических показателей начинается с комбинированной схемы энергоснабжения. Для определения себестоимости единицы отпущенной энергии на ТЭЦ необходимо знать расход электроэнергии на собственные нужды ТЭЦ, то есть Э_сн^тэц определяется по формуле:

Э_сн^тэц = Э_ц + Э_с+ Э_т + Э_пн + Э_тд + Э_г +Э_проч ; МВт·ч/ год, где

Э_ц - расход электрической энергии на циркуляционные насосы;

Э_ц = э_ц * Э_г^тэц;

Э_с - расход электрической энергии на сетевые насосы;

Э_с = э_с * Q_г^тэц;

Э_с - расход электрической энергии на топливоприготовление;

Э_т = э_т * В_г^тэц;

Э_пн - расход электрической энергии на питательные электронасосы;

Э_пн = э_пн* Д_г^тэц;

Э_тд - расход электрической энергии на тягодутьевые установки;

Э_тд = э_тд* Д_г^тэц;

Э_г - расход электрической энергии на гидрозолоудаление;

Э_г = э_г * Э_г^тэц;

Э_проч - расход электрической энергии на прочие собственные нужды;

Э_проч = э_проч * Э_г^тэц;

э_ц; э_с; э_т; э_тп; э_тд; э_г; э_проч – нормативы удельных расходов электроэнергии на собственные нужды.

Э_г^тэц – годовая выработка электроэнергии на ТЭЦ;

Q_г^тэц – годовой отпуск тепла из отборов турбин;

В_г^тэц – годовой расход топлива на ТЭЦ;

годовая выработка пара котельной ТЭЦ.

После подсчета Э_сн^тэц следует определить коэффициент расчета электрической энергии на собственные нужды.

К_сн^тэц = (Э_сн^тэц/ Э_г^тэц )* 100%;

Себестоимость отпущенного КВт·ч электроэнергии на ТЭЦ определяется по формуле:

S_эл.эн.^тэц_. = Σ S_э.э.^тэц_. / (Э_г^тэц – Э_сн^тэц) = Σ S_э.э..^тэц_. / (Э_г^тэц * (1 - К_сн^тэц)); руб/ КВт·ч, где

S_эл.эн.^тэц – эксплуатационные затраты ТЭЦ относящиеся на выработку электроэнергии. Единица измерения Σ S_э.э.^тэц , млн.руб./год.

Прежде чем разделить общие эксплутационные затраты ТЭЦ между затратами на выработку тепла и электрической энергией, нужно разделить расход электроэнергии на собственные нужды:

а) на электрическую энергию:

Э_сн^э.э. = Э_ц + (Э_т + Э_пн + Э_тд + Э_г +Э_проч) *(В_э.э.^тэц/ В_г^тэц ); МВт·ч/ год;

б) на тепловую энергию:

Э_сн^т.э. = Э_с + (Э_т + Э_пн + Э_тд + Э_проч) * (В_т.э.^тэц/ В_г^тэц ); МВт·ч/ год.

Далее необходимо рассчитать:

а) удельный расход топлива на отпущенный КВт·ч электроэнергии:

b_э.э.^отп = В_э.э.^тэц/ (Э_г^тэц – Э_сн^э.э.); г/ КВт·ч;

б) удельный расход топлива на отпущенную Гкал теплоты:

b_т.э.^отп = (В_т.э.^тэц + b_т.э.^отп * Э_сн^т.э.)/ Q_г^тэц; кг/Гкал;

Далее определяются абсолютные расходы топлива на отпуск каждого вида продукции (то есть с учетом собственных нужд).

В'_т.э. = b_т.э.^отп * Э_сн^т.э; тут/год.;

В_э.э. = b_т.э.^отп * (Э_г^тэц – Э_сн^тэц) = В_г^тэц – В'_т.э; тут/год.;

Распределение денежных затрат ТЭЦ между теплотой и электрической энергией производится согласно таблице № 1.

б) Методические указания к определению себестоимости единицы электроэнергии и теплоэнергии.

В пятую горизонтальную строку (графы 3 - 8) вписываются элементы затрат на ТЭЦ полученные в предыдущем расчете. Эти затраты принимаются за 100 % и распределяются приближенно между тремя группами цехов в соответствии с процентным распределением указанных в таблице (строки 1 – 4, графы 3 - 7).

Затраты на топливно – транспортные и котельные цеха приближенно распределяются между двумя видами продукции, следующим образом:

а) относятся на электроэнергию:

Σ S^к_э.э. = Σ S^к * (В'_э.э. / В_г^тэц ); 10⁶ руб/год;

б) относятся на теплоэнергию:

Σ S^к_т.э. = Σ S^к * В'_т.э. / В_г^тэц ); 10⁶ руб/год.

Общие затраты по машинному залу и электроцеху, обозначим их Σ S^м, относятся целиком на электроэнергию:

Σ S^м = Σ S^м_э.э; 10⁶ руб/год;

Общестанционные затраты (Σ S⁰) распределяются пропорционально тому, как распределились затраты по другим цехам, то есть:

а) Σ S⁰_э.э. = Σ S⁰ * ((Σ S^к_э.э.+ Σ S^м_э.э) / (Σ S^к + Σ S^м)); 10⁶ руб/год;

б) Σ S⁰⁰_пн = Σ S⁰ * (Σ S^к_т.э. / (Σ S^к +Σ S^м)) = Σ S⁰ - Σ S⁰_э.э; 10⁶ руб/год.

Таким образом затраты составляют:

а) на электрическую энергию: Σ S^тэц_э.э. = Σ S^к_э.э. + Σ S^м_э.э + Σ S⁰ _э.э;

б) на тепловую энергию: Σ S^тэц_т.э. = Σ S^к_.тэ. + Σ S⁰_т.э;

По результатам этих расчетов может быть заполнена верхняя правая часть таблицы. Далее распределим отдельные элементы затрат между электрической энергией и теплотой. Распределение начинаем с самой затратной статьи, это затраты на топливо. Затраты на топливо распределяются между двумя видами продукции пропорционально расходам топлива на эти виды продукции. В соответствии с этим затраты на топливо относимое на электроэнергию определяется выражением:

а) S^т_э.э. = S_т * (В'_э.э. / В_г^тэц ); 10⁶ руб/год;

Затраты на топливо относимое на тепло определяется из выражения:

б) S^т_т.э. = S_т * (В'_т.э. / В_г^тэц ); 10⁶ руб/год;

Результаты этих расчетов заносятся в строку 6 и 7, графа 3.

Остальные элементы затрат распределяются пропорционально тому, как распределяется общестанционные затраты между теплом и электроэнергией. Для этого используется коэффициент распределения:

а) для электрической энергии: К^р_э.э. = (Σ ^ц_э.э.- Σ S^т_э.э) / (Σ S_тэц - Σ S_т);

б) для тепловой энергии: К^р_т.э. = (Σ S^тэц_т.э.- Σ S^т_т.э) / (Σ S_тэц - Σ S_т); очевидно, что

К^р_э.э. + К^р_т.э. = 1.

Тогда распределение затрат на электроэнергию производится следующим образом:

а) S^зп_э.э = S^зп * К^р_э.э;

б) S^зп_т.э = S^зп * К^р_т.э.

Данный расчет записываем в строки 6 и 7, графы 4.

Амортизационные отчисления: затраты на текущий ремонт и прочие затраты распределяются аналогично, а результаты заносим в строки 6 и 7, графы 5, 6 и 7.

Суммируя затраты по отдельным элементам получим общие затраты по электроэнергии и теплу (строки 6 и 7, графа 8). Эти затраты должны совпадать с раннее определенными затратами, строка 5, графы 5 и 11.

Разделив распределенные на электрическую энергию и тепло затраты соответственно на годовой отпуск электрической энергии (Э_г^тэц – Э_сн^тэц), и тепла (Q_г^тэц), получим себестоимость отпущенной электроэнергии и тепла на ТЭЦ. После этого заполняется остальная часть данной таблицы. Себестоимость тепла на пиковой котельной определяется делением суммарных затрат пиковой котельной на годовой отпуск тепла: S_пк = S_з^пк/ Q_г^пк

в) Расчет технико – экономических показателей при раздельной схеме энергоснабжения.

Расход электрической энергии на собственные нужды КЭС рассчитывается по формуле:

Э_сн^кэс = Э_ц + Э_т + Э_пн + Э_тд + Э_г +Э_проч ; МВт·ч/ год;

Э_ц = э_ц * Э_г^кэс;

Э_т = э_т * В_г^кэс ; при газе э_т = 0;

Э_пн = э_пн* Д_г^кэс = э_пн* Д_гбл * n_бл* h_г^кэс ; т.пара/год;

Д_г^кэс – годовой отпуск пара котельной КЭС;

Э_тд = э_тд* Д_г^кэс; т.пара/год;

Э_г = э_г * Э_г^кэс, при газе э_г = 0;

Э_проч = э_проч * Э_г^кэс;

После определения годового расхода электроэнергии на собственные нужды возможно определение себестоимости единицы электрической энергии на КЭС, по следующему выражению:

s^кэс = S ^кэс / (Э_г^кэс – Э_сн^кэс); руб./ КВт·ч, где

s^кэс – суммарная стоимость производства электрической энергии.

Удельный расход топлива на отпущенный КВт·ч электрической энергии

b_ээ.^отп = В_г^кэс/ (Э_г^кэс – Э_сн^кэс); Г/ КВт·ч.

Себестоимость единицы тепла на районной и промышленной котельной определяется по выражению:

s_рк = S_рк / Q_г^рк; руб./Гкал;

Коэффициент полезного действия ТЭС по отпуску электрической энергии определяется по выражению:

η_ээ = (123 / b_ээ.^отп) * 100%;

Коэффициент полезного действия ТЭС по отпуску тепловой энергии определяется по следующему выражению:

η_тэ = (143 / b_тэ.^отп) * 100%.

Удельные капитальные вложения показывают эффективность строительства объекта и определяются отдельно для ТЭЦ и КЭС по следующим выражениям:

k_тэц = К_тэц / N_тэц ; руб./ КВт·ч,

k_кэс = К _кэс / N_кэс ; руб./ КВт·ч, где К_тэц и К _кэс – полные капитальные вложения в ТЭЦ и КЭС;

N_тэц и N_кэс – установленная мощность ТЭЦ и КЭС в МВт.

лекция 5. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТЦИИ

ЭНЕРГОХОЗЯЙСТВА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ