Портал по тригенерации, когенерации и мини-ТЭЦ

Эффективность когенерационных систем централизованного теплоснабжения


Петров С.П., Комаристый А.С., Маяков М.А., г.Орел, ОрелГТУ


V Международная научно-практическая Интернет-конференция «Энерго- и ресурсосбережение – XXI век»


В статье рассмотрены вопросы эффективности когенерационных систем централизованного теплоснабжения.


Из всех видов вырабатываемой энергии наиболее широкое использование получили два вида - электрическая и тепловая энергия. На их выработку затрачивается более 55 % всех используемых топливноэнергетических ресурсов страны [1].

Для энерго - и теплоснабжения в нашей стране широко используется когенерация как наиболее совершенный технологический процесс производства электрической и тепловой энергии, обеспечивающий заметное снижение расхода топлива.

Согласно международной классификации под термином «когенерация» понимается энергоснабжение на базе комбинированной выработки электрической и тепловой энергии в одной установке. Термодинамической основой когенерации (отечественная терминология – теплофикация) является полезное использование отработавшей в тепловом двигателе теплоты, отводимой из теплосилового цикла.

Именно в полезном использовании отработавшей в тепловом двигателе теплоты заключается основное отличие когенерации от так называемого раздельного метода энергоснабжения, при котором электрическая энергия вырабатывается на конденсационных тепловых электростанциях (КЭС), а тепловая — в котельных.

В СССР при реализации плана ГОЭЛРО осуществлялись два основных принципа:

- комбинированная выработка электрической и тепловой энергии на ТЭЦ;

- централизация теплоснабжения, т.е. передача тепловой энергии от одного или нескольких источников, работающих на одну тепловую сеть, многочисленным тепловым потребителям.

Экономия топлива за счет комбинированной выработки электрической и тепловой энергии составляет в среднем около 45 млн. т/год [1].

На рис.1 показана динамика изменения удельных расходов условного топлива в Минэнерго СССР за 25 лет (с 1962г. по 1987 г.). За этот период удельный расход топлива снизился: на КЭС на 94 г/(кВт • ч) - с 450 до 356 г/(кВт • ч); на ТЭЦ на 196 г/(кВт • ч) - с 462 до 266 г/(кВт • ч).

Разность средних удельных расходов топлива КЭС и ТЭЦ составила около 90 г/(кВт • ч) [2].



 Рис.1. Динамика удельных расходов условного топлива (нетто) на ТЭС общего пользования: 1 – средний по КЭС; 2 – средний по ТЭЦ


Комбинированное производство электрической и тепловой энергии реализуется на энергоустановках электрической мощностью до 500 и более МВт и тепловой мощностью до 1000 и более Гкал /ч. Мощность когенерационных установок зависит от уровня централизации теплоснабжения, плотности тепловых нагрузок (тепловой мощности на единицу площади района теплоснабжения); вида топлива, на котором работают энергоустановки; от экологических требований; наличия избытков теплоты на промышленных предприятиях, расположенных на рассматриваемой территории и т.д.

Когенерационные установки обеспечивают экономию топлива за счет нескольких факторов:

- более высокого КПД крупных ТЭЦ по сравнению с местными котельными. Так, например, стоимость одной Гкал Орловской ТЭЦ даже с учетом потерь в теплотрассах составляет 454,1 руб. (без НДС), в то время как стоимость одной Гкал тепловой энергии от котельных составляет 601 руб. (без НДС), т.е. на 25% больше. [4];

- более рациональной загрузки источников теплоты с различной эффективностью при работе этих источников на единую тепловую сеть.

- утилизации теплоты от промышленных и технологических и установок.

Выбор рациональной степени централизации теплоснабжения, т.е. числа источников теплоснабжения, для удовлетворения тепловой нагрузки района зависит от ряда экономических и местных условий. С повышением степени централизации, т.е. уменьшением числа источников теплоснабжения, как правило, повышается экономичность выработки теплоты и снижаются удельные начальные затраты и расходы по эксплуатации источников теплоснабжения, но одновременно увеличиваются начальные затраты на сооружение тепловых сетей и эксплуатационные расходы на передачу и распределение тепловой энергии.

Разработанные отечественными учеными и специалистами принципы когенерации и централизованного теплоснабжения широко используется в развитых зарубежных странах: Австрии, Болгарии, Венгрии, Германии, Дании, Исландии, Китае, Монголии, Польше, Румынии, США, Финляндии, Швеции, Чехии и др.

Выполняя комплексную программу развития когенерации, централизованного теплоснабжения и энергосбережения, наша страна обеспечивает себя собственными высокоэкономичными источниками электрической и тепловой энергии, работающими на разных видах топлива, и решает проблему энергетической безопасности страны.


Литература

1. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов.- 7-е изд., стереот. – М.: Издательство МЭИ, 2001. – 472 с.

2. Соколов Е.Я.Соовременное состояние и основные проблемы теплофикации и централизованного теплоснабжения // Теплоэнергетика. 1988. № 3. С.2 – 6.

3. Горшков А.С. Технико-экономические показатели тепловых электростанций. М.: Энергоатомиздат, 1984.

4. Петров С.П. Автоматизация когенерационных систем теплоснабжения с распределенными пиковыми нагрузками. Монография. Под общ. ред. д.т.н., проф. А. И. Суздальцева – М.: Машиностроение – 1, 2007. - 304 с.: ил.