Портал по тригенерации, когенерации и мини-ТЭЦ

Анализ эффективности мини-ТЭЦ на базе ДВС при переменных тепловых нагрузках

Научно-практическая конференция «Малые и средние ТЭЦ. Современные решения»

Директор Л.Б., к.т.н., ведущий сотрудник ИВТ РАН, г. Москва, Попель О.С., зав. лабораторией ИВТ РАН, г. Москва, Фрид С.Е., институт высоких температур РАН, г. Москва

В работе на примере энергообеспечения жилого поселка, электроснабжение которого осуществляется от электрической сети, а теплоснабжение – от газовой котельной, рассматривается проблема оптимального включения в систему энергоснабжения газопоршневой мини-ТЭЦ.

Показано, что наибольшую экономическую эффективность имеет вариант, в котором электрическая мощность мини-ТЭЦ выбирается исходя из условия покрытия собственных нужд котельной и наиболее ответственных электроприемников поселка, а тепловая мощность – из условия покрытия нагрузки горячего водоснабжения. В этом случае обеспечивается максимальная эффективность использования оборудования мини-ТЭЦ, повышается надежность электроснабжения потребителя (что особенно важно при перебоях электроснабжения от электрической сети) и увеличивается эффективность использования топлива (за счет исключения работы котельного оборудования при пониженных летних тепловых нагрузках).

Важным аспектом, который должен приниматься во внимание при обосновании схемы интеграции мини-ТЭЦ в систему теплоснабжения, является неравномерность тепловой нагрузки горячего водоснабжения. При этом выбор оптимального объема бака-аккумулятора и системы автоматического управления системой являются ключевыми проблемами.

В работе представлены результаты математического моделирования схемы использования газо­поршневой мини-ТЭЦ в системе горячего водоснабжения поселка с сильной неравномерностью тепловой нагрузки. Использованная в качестве инструмента для анализа среда динамического моделирования TRNSYS помимо решения оптимизационных задач (выбора мощности станции, размеров бака-аккумулятора) позволяет анализировать различные переходные режимы работы системы и подбирать соответствующие регуляторы, рассчитывать пусковые режимы.

Для конкретного потребителя – жилого поселка Специальной астрофизической обсерватории РАН (пос. Н. Архыз, Карачаево-Черкесия) показано, что мини-ТЭЦ может эффективно заменить котельную в неотопительный сезон, что, помимо снижения себестоимости энергии, позволяет гарантированно обеспечить жителей горячей водой, сократить издержки на содержание котельной и продлить срок эксплуатации ее основного оборудования. Разработанная программа позволяет при известных графиках потребления тепловой и электрической энергии подобрать мини-ТЭЦ необходимой мощности, оптимизировать схему ее подключения и элементы схемы, рассчитать себестоимость получаемой тепловой и электрической энергии и оценить эффективность вложения средств.