Введение к работе
Актуальность темы. Разработка и внедрение комбинированных теплофикационных систем на базе ТЭЦ и внутриквартальных теплоисточников - объективный процесс развития систем энергоснабжения, определяемый условиями рыночной экономики. Выбор типа внутриквартальных теплоисточников в значительной степени определяется сравнительной системной эффективностью при энергоснабжении потребителей. При комбинированной выработке электроэнергии и тепла одной из перспективных является схема энергоснабжения от ТЭЦ с ВТН (внутриквартальными абсорбционными теплонасосными установками).
ТЭЦ с ВТН это - технологии:
энергосберегающие (из-за экономии топлива в энергосистеме);
затратосберегающие (по сравнению с традиционным вариантом энергоснабжения от ТЭЦ);
повышенной надежности (за счет структурного резервирования);
экологосберегающие (из-за уменьшения выбросов вредных веществ вследствие экономии топлива в энергосистеме).
Вместе с тем системным исследованиям теплофикационных энергоблоков ТЭЦ с ВТН, оптимизации параметров энергоблоков ТЭЦ, работающих по новым тепловым графикам нагрузки, до настоящего времени не было уделено достаточного внимания в технической литературе.
В данной работе предпринята попытка в какой-то степени восполнить этот пробел.
Объект исследования: энергоблоки ТЭЦ в составе комбинированных теплофикационных систем с ВТН.
Цель работы: определение эффективности и оптимизация функционирования энергоблоков ТЭЦ в комбинированных теплофикационных системах с абсорбционными теплонасосными установками.
Основные задачи исследования:
-
Разработка методики, оценка режимных параметров и определение системной экономии топлива при энергоснабжении потребителей от ТЭЦ-ВТН по сравнению с традиционным энергоснабжением от ТЭЦ.
-
Разработка методики технико-экономических расчетов и оптимизации теплофикационных энергоблоков, работающих в системе ТЭЦ-ВТН при комплексном учете обеспечения графиков электрических и тепловых нагрузок, заданной
надежности энергоснабжения, возможных режимов работы в системе энергоснабжения и современных требований к экологической, социальной и производственной инфраструктуре при неопределенности исходной информации.
-
Комплексная вероятностная оптимизация теплофикационных энергоблоков в системе ТЭЦ-ВТН с целью получения рекомендаций по выбору параметров и характеристик энергооборудования.
-
Определение вероятностной технико-экономической эффективности теплофикационных энергоблоков в системе ТЭЦ-ВТН.
Методы исследования: Методология экономико-эксергетических системных исследований в энергетике, математическое и компьютерное моделирование функционирования ТЭЦ в комбинированных теплофикационных системах с ВТН, методы экономико-эксергетического анализа и технико-экономической оптимизации функционирования энергоблоков ТЭЦ в комбинированных теплофикационных системах с ВТН при неопределенности исходной информации.
Научная новизна работы: Разработана методика определения экономии топлива в системе энергоснабжения потребителей от ТЭЦ с абсорбционными теплона-сосными установками.
Разработана методика технико-экономических расчетов и оптимизации функционирования энергоблоков ТЭЦ в комбинированных теплофикационных системах с абсорбционными теплонасосными установками при комплексном учете обеспечения графиков электрических и тепловых нагрузок, заданной надежности энергоснабжения, возможных режимов работы в системе энергоснабжения и современных требований к экологической, социальной и производственной инфраструктуре при неопределенности исходной информации.
Впервые выполнена комплексная вероятностная оптимизация функционирования энергоблоков ТЭЦ в комбинированных теплофикационных системах с ВТН и выявлены основные закономерности влияния системных факторов на оптимальные характеристики энергооборудования и технико-экономическую эффективность ТЭЦ в условиях обеспечения графиков нагрузок, надежности ТЭЦ и энергоснабжения при экологических и системных ограничениях.
На основе проведенных экономико-эксергетических системных исследований функционирования энергоблоков ТЭЦ в комбинированных теплофикационных системах с ВТН сформулированы рекомендации по выбору параметров и режимов работы энергооборудования.
Работа выполнялась в рамках Федеральной целевой программы «Интеграция высшей школы и академической науки» (проект № 330).
Практическая значимость. Результаты экономико-эксергетических системных исследований функционирования энергоблоков ТЭЦ в комбинированных теплофикационных системах с ВТН комплексно определяют:
взаимосвязь технологических, режимных, экономических, надежностных, экологических и инфраструктурных факторов при производстве и отпуске электрической и тепловой энергии в реальных условиях функционирования ТЭЦ в комбинированных теплофикационных системах с ВТН;
научно-методическую основу формирования исходной информации по определению рациональных путей создания и совершенствования комбинированных теплофикационных систем на основе ТЭЦ с ВТН;
Получены оптимальные характеристики энергооборудования ТЭЦ при функционировании в комбинированных теплофикационных системах с ВТН. Сформулированы рекомендации по выбору параметров и режимов энергооборудования.
Показана перспективность ВТН как для вновь проектируемых ТЭЦ в составе комбинированных теплофикационных систем, так и - для действующих в рамках реконструкции теплофикационных систем.
Достоверность результатов и выводов диссертационной работы обоснована использованием методики экономико-эксергетических системных исследований в энергетике, фундаментальных закономерностей технической термодинамики, теплопередачи, теории надежности и эксергетического подхода. Математические модели и компьютерное моделирование функционирования энергоблоков ТЭЦ в комбинированных теплофикационных системах с ВТН базируются на методах, апробированных и хорошо себя зарекомендовавших при решении ряда других задач подобного класса. При отработке моделей проведены сравнительные тестово-рассчетные компьютерные эксперименты. Выполнено сравнение параметров ТЭЦ при имитационном моделировании с реальными параметрами.
Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в проектной организации ОАО «Теплоэлектропроект» на стадии использования результатов по комбинированным теплофикационным системам на базе ТЭЦ и ВТН в проектной практике и при разработке программы развития теплоснабжения г. Новосибирска, на Новосибирской ТЭЦ-4 на стадии создания и экспериментального опробования ВТН типа АБТН-2000. Результаты исследований получили практическую реализацию в НГТУ: в Проблемной лаборатории теплоэнергетики и в учебном
процессе - при дипломном проектировании (по специальностям 550900 - Теплоэнергетика и 100500 - Тепловые электрические станции).
На защиту выносятся основные научные положения и результаты, сформулированные в ЗАКЛЮЧЕНИИ.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на семинарах Проблемной лаборатории теплоэнергетики НГТУ (Новосибирск, 1999, 2000 гг.), на семинаре по теплофизике и теплоэнергетике (Новосибирск, 1999 г.), на международной конференции «KORUS'2000» (Корея, 2000 г., принят доклад), на техническом совете в ОАО «Теплоэлектропроект», на семинарах международной кафедры ЮНЕСКО «Устойчивое развитие, науки об окружающей среде и социальные проблемы» (Новосибирск, 1999,2000 гг.)
Публикации. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в десяти печатных изданиях.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (79 наименований) и приложения (акты о внедрении и использовании). Основной текст изложен на 130 с, содержит 36 рис., 6 таблиц.
