![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Технико-экономическая оптимизация ТЭУ и систем теплоснабжения ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4
Технико-экономическую оптимизацию теплофикационной ТЭУ и системы теплоснабжения рассмотрим на примере выбора оптимальной тепловой мощности ТЭЦ-ГТУ и ТЭЦ-ГПД, обоснование эффективного радиуса теплоснабжения. В соответствии с стратегией развития энергетики РФ на перспективу намечается сооружение малых ТЭЦ (МТ) с газотурбинными (ГТУ) и двигателями внутреннего сгорания (ДВС), внедрение передовых технологий в системы транспорта теплоты, обеспечивающими повышение эффективности комбинированного производства тепловой и электрической энергии [2]. Для достижения наибольшего экономического эффекта тепловая мощность таких ТЭЦ должна выбираться оптимальной с учетом затрат в источник теплоты и тепловые сети. Ниже предлагается методика и получены результаты оптимальной тепловой нагрузки малых ТЭЦ. В качестве критерия эффективности принят прирост интегрального эффекта от применения комбинированной схемы энергоснабжения по сравнению с раздельной, руб:
(2)
(3)
где Подставляя выражения (2) и (3) в (1) получим прирост интегрального эффекта для рассматриваемых схем, руб:
где Δ Ит – изменение топливной составляющей затрат в комбинированной системе по сравнению с раздельной, руб/год; Изменение эксплуатационных затрат и капиталовложений определяется по выражениям:
где Стоимостные показатели элементов схемы рассчитаны по выражениям:
где kэу, kтэс, kкот, kпк, kтс – удельная стоимость энергоустановки, котельной, пикового котла и тепловых сетей, руб/кВт. Алгоритм определения оптимальной тепловой мощности состоит из следующих этапов: 1- ввод исходных данных, включающих схему теплоснабжения района, структуру и тепловые нагрузки потребителей, тип и технические характеристики источников энергоснабжения (ТЭЦ, КЭС, котельные), диапазон изменения тепловой мощности, стоимостные данные источников и сетей, тарифы на топливо, электроэнергию, теплоту, 2- выполнение гидравлического и теплового расчета сетей с определением диаметров, потерь давлений и теплоты, 3- расчет тепловой схемы ТЭЦ и определение годовых количественных показателей, 4- определение эксплуатационных и капитальных затрат, 5- вычисление прироста интегрального эффекта. Последовательно задаваясь значениями расчетных тепловых нагрузок вычисляют Расчеты оптимальной тепловой мощности МТ с ГТУ выполнены для закрытой системы теплоснабжения, которая обеспечивает коммунально-бытовую нагрузку района города. Температурный график сети принят 115/70 0С, климатические условия - Среднее Поволжье. Электрическая мощность ГТУ изменялась в пределах 12-50 МВт. Остальные данные приняты следующими: η к=η пк=0, 92, η тэс=0, 36(ПТУ), η гту=0, 32-0, 34, η тс=0, 95,
Рис. 1. Изменение 1- электрическая мощность МТ - 12МВт, 2 - 25МВт, 3 - 50МВт, 4- аппроксимирующая зависимость
Рис.2. Изменение 1- при Ст=2 руб/кг у.т., 2- при Ст=3 руб/кг у.т., 3- при Ст=4 руб/кг у.т.
Из рассмотрения рисунков видно, что Для МТ с ДВС расчеты выполнены при следующих данных: Nэ=5-20 МВт, kмт=45000 руб/кВт, η двс=0, 38-0, 4, η тэс=0, 36. Остальные данные приняты такими же, как и в предыдущих расчетах. Результаты расчетов ( Рис.3. Изменение 1- Электрическая мощность МТ-ДВС - 5МВт, 2- 10МВт, 3 - 20МВт, 4- аппроксимирующая зависимость Рис.4. Изменение топлива 1- при Ст=2 руб/кг у.т., 2- при Ст=3 руб/кг у.т., 3- при Ст=4 руб/кг у.т.
Как следует из рисунков, расчетный коэффициент теплофикации находится в пределах 0, 16-0, 25, что соответствует покрытию нагрузки горячего водоснабжения потребителей. С ростом стоимости топлива и электрической мощности источника ( Таким образом, присоединенная тепловая нагрузка МТ имеет оптимальное значение, которая определяется электрической мощностью источника или количеством теплоты, выработанной комбинированным способом, стоимостными характеристиками оборудования и тепловых сетей. Соответствующее оптимальной мощности расчетное значение коэффициента теплофикации находится в пределах 0, 16-0, 3. Поэтому энергоагрегаты МТ (ГТУ без регенерации и ДВС) должны прежде всего обеспечивать нагрузку горячего водоснабжения. Покрытие остальной части теплового графика Россандера должно осуществляется от пиковых котлов. При установке на МТ ГТУ с регенеративным подогревом воздуха оптимальное значение присоединенной нагрузки и расчетного коэффициента теплофикации будет увеличиваться по причине роста экономии топливных затрат в комбинированную схему энергоснабжения и потребует дополнительного исследования.
Существующие системы теплоснабжения городов и поселков РФ характеризуются низкими показателями эффективности и надежности теплообеспечения потребителей и имеют значительный потенциал энергосбережения. С целью повышения энергоэффективности в этой сфере принят Федеральный закон №190 «О теплоснабжении». В соответствии с законом намечена разработка перспективных схем теплоснабжения муниципальных образований, которая предусматривают развитие источников и тепловых сетей на основе внедрения передовых энергосберегающих технологий, обеспечивающих эффективное и качественное теплоснабжение потребителей. При этом приоритетным направлением является внедрение когенерационных технологий, позволяющих получить экономию топлива и затрат по сравнению с раздельной схемой энергоснабжения. Разработка перспективных схем теплоснабжения городов предусматривает техническое перевооружение действующих источников, сетей, теплопунктов, вывод из эксплуатации физически изношенного оборудования, переключение тепловых нагрузок потребителей между источниками и строительство новых на основе технико-экономических обоснований. Величина подключаемой тепловой нагрузки потребителей к источнику теплоты должна быть экономически обоснованной, определяющей радиус теплоснабжения. Рассмотрим определение радиуса теплоснабжения на примере газотурбинной ТЭЦ (ГТ-ТЭЦ). В качестве критерия эффективности принята величина индекса доходности, руб./руб.:
где R=CQ Q+CЭ Э – выручка от продажи тепловой (Q) и электрической (Э) энергии, руб./год; CQ, CЭ – тарифы на тепловую и электрическую энергии, руб./ГДж, руб./кВт∙ ч; Выразим эксплуатационные затраты в виде
где Условием положительного эффекта от присоединения дополнительной нагрузки к источнику, определяющей эффективный радиус теплоснабжения, будет Iд> 1. С использованием изложенного подхода проведены расчеты эффективного радиуса теплоснабжения от ГТ-ТЭЦ (2хГТ-009м+2хПК) для схемы, приведенной на рис. 1. Рис.1. Схема тепловых сетей от ГТ-ТЭЦ Изменение тепловой нагрузки при такой трассировке сети в зависимости от радиуса показано на рис. 2. Как видно из рисунка, с увеличением радиуса теплоснабжения тепловая нагрузка изменяется неравномерно. В расчетах Iд приняты следующие данные: Ст=3, 3 руб./кг у. т., Сэ=1, 0-1, 5 руб./кВт ч, Ст=292, 3 руб./ГДж, рит=0, 15, ртс=0, 05, рцтп=0, 06 1/год, КПД тепловой сети - 0, 95, удельная стоимость ГТ-ТЭЦ - 1400 долл. США/кВт, Е=0, 1 1/год, Т=30 лет, стоимость сетей определена по ФЭР-24-2001 с учетом коэффициентов удорожания. Результаты расчетов показаны в таблице, изменение индексов доходности в зависимости от радиуса теплоснабжения приведены на рис.2. Рис. 2. Изменение тепловой нагрузки от радиуса теплоснабжения Из рис. 1 видно, что при Сэ=1 руб./кВт∙ ч индекс доходности будет больше 1 при радиусе теплоснабжения более 1400 м, что соответствует нагрузке 69, 8 МВт. С увеличением Сэ до 2 руб./кВт·ч величина радиуса, обеспечивающего Iд > 1 руб./руб., снижается до 700 м при нагрузке более 38, 9 МВт. Максимальная тепловая мощность ГТ-ТЭЦ составляет 93 МВт. Согласно СНиП 41-03-2003 при выходе в аварийный режим одного из агрегатов ГТ-ТЭЦ (ГТУ или пикового котла) величина минимальной тепловой мощности источника должна быть не менее 87% и составляет 80, 9 МВт. Для обеспечения требуемой надежности теплоснабжения предусмотрен перевод двух котельных в резерв. Таким образом, минимальный радиус теплоснабжения определяется условием Iд> 1 максимальный – тепловой мощностью источника теплоты с учетом норм резервирования.
Таблица Результаты расчета эффективного радиуса теплоснабжения от ГТ-ТЭЦ
* числитель - при Сэ=1 руб./кВт·ч, знаменатель - при Сэ=2 руб./кВт·ч. Рис. 3. Изменение индекса доходности от радиуса теплоснабжения
|