Содержание к диссертации
Список сокращений и обозначений 4
Введение 7
Состояние систем энергоснабжения России. Выбор
области исследования 11
О состоянии систем энергоснабжения и пути
повышения эффективности использования ТЭР 11
Анализ выполненных исследований по повышению
энергетической эффективности системы
энергоснабжения в масштабе региона 17
Цели и задачи исследования 25
Разработка математических моделей энергетических источников и энергоснабжающей системы региона в
целом 26
Математическая модель энергоснабжающей системы
региона 26
Энергетические характеристики основного
энергогенерирующего оборудования 37
Условия расчета 41
Разработка методологии оценки влияния
использования собственных энергетических
источников промышленных предприятий на общее
топливопотребление региона 44
Влияние отказа от централизованного теплоснабжения 45 Определение целесообразности использования собственной ПК при отказе от централизованного
теплоснабжения отРК 46
Определение целесообразности использования собственной ПК при отказе от централизованного
теплоснабжения от ТЭЦ 50
Влияние отказа от централизованного
электроснабжения 55
Определение целесообразности использования собственного энергетического источника при отказе от
централизованного электроснабжения от КЭС 55
Определение целесообразности использования
собственного энергетического источника при отказе от
централизованного электроснабжения от ТЭЦ 64
Влияние отказа от централизованного тепло- и
электроснабжения 70
Определение целесообразности использования
собственной мини-ТЭЦ при отказе от
централизованного теплоснабжения от РК и
электроснабжения от КЭС 71
Определение целесообразности использования
собственной мини-ТЭЦ при отказе от
централизованного тепло- и электроснабжения от ТЭЦ 74
Эффективность использования собственных
энергетических источников промышленных
потребителей при отказе от централизованного
теплоснабжения от РК и электроснабжения от КЭС 78
Влияние различных параметров на величину эквивалентного расстояния при отказе от
централизованного теплоснабжения от РК 78
Влияние различных параметров на величину эквивалентного расстояния при отказе от
централизованного электроснабжения от КЭС 87
Влияние различных параметров на величину эквивалентного расстояния при отказе от централизованного теплоснабжения от РК и от
электроснабжения от КЭС 96
Эффективность использования собственных
энергетических источников промышленных
потребителей при отказе от централизованного тепло-
и электроснабжения от ТЭЦ 101
Влияние различных параметров на величину эквивалентного расстояния при отказе от
централизованного теплоснабжения от ТЭЦ 101
Влияние различных параметров на величину эквивалентного расстояния при отказе от
централизованного электроснабжения от ТЭЦ 109
Влияние различных параметров на величину эквивалентного расстояния при отказе от централизованного тепло- и электроснабжения от ТЭЦ 117
Выводы по диссертации 137
Список использованных источников 139
Приложение 148
4 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
Сокращения:
ТЭК - топливно-энергетический комплекс;
ТЭР - топливно-энергетические ресурсы;
ТЭС - тепловая электрическая станция;
КЭС — конденсационная электрическая станция;
ТЭЦ - теплоэлектроцентраль;
АЭС - атомная электрическая станция;
ГЭС - гидроэлектростанция;
РК - районная котельная;
ПК - промышленная котельная;
мини-ТЭЦ - ТЭЦ малой мощности;
мини-КЭС - КЭС малой мощности;
ПГУ — парогазовая установка;
ГТУ - газотурбинная установка;
КПД - коэффициент полезного действия;
СТЭР - система транспорта энергетических ресурсов;
ЛЭП - линии электропередач;
ЦТП — центральный тепловой пункт.
Обозначения
Латинский алфавит:
Втэц _ расход топлива на ТЭЦ, кг у.т./с;
ВКэс - расход топлива на КЭС, кг у.т./с;
ВрК — расход топлива на РК, кг у.т./с;
ВПк - расход топлива на ПК, кг у.т./с;
ВмТЭц - расход топлива на мини-ТЭЦ, кг у.т./с;
Вм.кэс - расход топлива на мини-КЭС, кг у.т./с;
Врег - общее топливопотребление региона, кг у.т./с;
В] - расход топлива в регионе при централизованном способе энергообеспечения промышленного потребителя, кг у.т./с;
В? - расход топлива в регионе при децентрализованном способе энергообеспечения промышленного потребителя, кг у.т./с;
Опотр — тепловая нагрузка промышленного потребителя, МВт;
Опроч - тепловая нагрузка прочих потребителей, МВт;
QnoT — потери тепловой энергии при передаче ее в тепловой сети, МВт;
QT -теплота, отпускаемая на теплофикацию, МВт;
Qpk -тепловая мощность, вырабатываемая на РК, МВт;
QK - тепловая мощность котлоагрегата, кДж/с (МВт);
QHP -низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг у.т.;
Nnorp - электрическая нагрузка промышленного потребителя, МВт;
Nnp04 - электрическая нагрузка прочих потребителей, МВт;
Nn0T - потери электрической энергии при передаче ее в электрической сети, МВт;
N0 - вырабатываемая электрическая мощность, МВт;
Nioc -электрическая мощность, вырабатываемая на КЭС, МВт;
Яэ - удельный расход теплоты на выработку электрической энергии турбоагрегата, кДж/(кВт-ч);
41ц ~~ удельный расход теплоты на выработку электроэнергии, установленного в централизованном энергетическом источнике, кДж/(кВт-ч);
Ч2ц - удельный расход теплоты на выработку электроэнергии, установленного в централизованном энергетическом источнике при отсоединении тепловой нагрузки промышленного потребителя, кДж/(кВт-ч);
Ч2д - удельная расход теплоты на выработку электроэнергии, установленного на промышленной площадке промышленного потребителя, кДж/(кВт-ч);
tH - температура наружного воздуха, С;
нір І їобр ~" темпеРатУРньш (тепловой) график тепловой сети, С;
Lceth - длина тепловой сети, м.
Греческий алфавит:
г|кбр - КПД котлоагрегата брутто;
г|1цК - КПД котлоагрегата, установленного в централизованном энергетическом источнике;
т|2цК - КПД котлоагрегата, установленного в централизованном энергетическом источнике при отсоединении нагрузки промышленного потребителя;
Ч2дК - КПД котлоагрегата, установленного на промышленной площадке промышленного потребителя;
Лрк - КПД РК;
Лкэс-КПДКЭС.
Индексы:
«ц» - централизованный способ энергообеспечения промышленного потребителя;
«д» - децентрализованный способ энергообеспечения промышленного потребителя.
Введение к работе
Энергосбережению и повышению энергетической эффективности использования ТЭР в настоящее время уделяется значительное внимание. Проблема энергосбережения, являясь одной из важнейших во всех развитых странах, приобретает особую остроту в России, где энергетические ресурсы растут в цене и используются крайне неэффективно.
Малоэффективное использование энергетических ресурсов в экономике РФ по сравнению с зарубежными странами приводит к перерасходу ТЭР, к высоким издержкам на энергообеспечение, снижает конкурентоспособность продукции. Истощение запасов органического топлива, постоянный рост цен на энергоносители, ухудшение экологической ситуации, усиление конкуренции на мировых рынках промышленной и сельскохозяйственной продукции и услуг делают проблему рационального использования энергии острой.
Традиционные централизованные системы энергоснабжения не обеспечивают расчетной экономии топлива и общей эффективности. Например, в системе теплоснабжения топливный эффект от комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на ТЭЦ в связи с большими потерями тепловой энергии и потерь теплоносителя с утечками при их транспорте оказался ниже расчетного. Кроме того, из-за недостатков инвестиций на обновление и модернизацию системы транспорта энергетических ресурсов магистральные тепловые сети от ТЭЦ не обеспечивают высокой надежности, что приводит к высокому проценту износа трубопроводов и, в ряде случаев, к нарушению теплоснабжения.
В этих условиях в стране наметилась тенденция на строительство децентрализованных источников тепло- и электроснабжения.
Выходом из создавшейся ситуации может быть проведение государственной энергосберегающей политики. Указ Президента РФ «О некоторых ме- pax по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» № 889 от 4 июня 2008 г. предусматривает снижение к 2020 г. энергоемкости внутреннего валового продукта РФ не менее чем на 40 % по сравнению с 2007 г [2]. Для решения этой задачи необходимы скоординированные действия по рациональному использованию топливно-энергетических ресурсов - от их добычи и производства до потребления. Современное состояние дел можно охарактеризовать как период перехода от формирования идеологии повышения энергетической эффективности к применению ее на практике.
Правительство РФ 27 августа 2009 г. одобрило проект Энергетической стратегии на период до 2030 г., представленный Минэнерго России. В нем в качестве одного из стратегических ориентиров государственной энергетической политики определена энергетическая эффективность экономики.
В 2009 году разработан и принят федеральный закон № 261-ФЗ [3]. Целью этого закона является создание правовых, экономических и организационных основ стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
В сложившейся кризисной экономической ситуации, обусловленной переходом к новым экономическим отношениям, промышленному потребителю становится выгодно отказаться от централизованного энергообеспечения и перейти на автономное энергоснабжение, установив собственный источник энергоснабжения на промышленной площадке.
Как правило, потребители преследуют экономическую выгоду. Экономическая целесообразность перехода от централизованного энергообеспечения к автономному для конкретного предприятия обычно подтверждается бизнес-планом. При этом предлагаемые мероприятия предусматривают экономию энергетических ресурсов и затрат на них только на конкретном предприятии и не учитывают влияние их внедрения на энергопотребление в регионе в целом.
Отсоединение предприятия от централизованного источника приводит, с одной стороны, к уменьшению потерь энергии при ее передаче потребителю, но, с другой стороны, снижение выработки энергии на централизованном источнике вызывает увеличение удельных расходов топлива на ее выработку. При этом суммарный расход топлива в рассматриваемой энергоснабжающей системе может как уменьшиться, так и увеличиться.
Таким образом, можно сказать, что решать подобные задачи по повышению энергетической эффективности использования ТЭР необходимо комплексно, так как на ряду с решением задачи уменьшения потребления ТЭР на конкретном предприятии важно учитывать и изменение потребления ТЭР во всей энергоснабжающей системе, в которой находится данное промышленное предприятие.
В настоящее время существует большое количество различных подходов для оценки основных технико-экономических показателей работы энергетических источников и эффективности потребления ТЭР. Однако следует отметить, что для оценки рациональности системы энергоснабжения промышленных потребителей и эффективности потребления ТЭР в регионе в целом нет единого методологического подхода.
Определение рациональности установки собственного энергетического источника на промышленной площадке потребителя при отказе от централизованного энергообеспечения и влияния его использования на общее топливопот-ребление в масштабе региона представляется затруднительным без определенной методологии расчета.
Существующая система энергоснабжения региона представляет собой сложную систему с большим количеством взаимосвязей и взаимоотношений между потребителями энергетических ресурсов, системой транспорта и распределения энергетических ресурсов и энергетическими источниками. Для определения целесообразности организованного тем или иным способом энергообес- печения промышленных потребителей отсутствует единый параметр, на основании которого можно было бы охарактеризовать целесообразность применения централизованного или децентрализованного способов энергоснабжения промышленных потребителей.
Настоящая диссертационная работа посвящена разработке методологических основ оценки целесообразности использования собственных энергетических источников промышленных предприятий на общее топливопотребление региона.
Полученные в работе результаты позволяют определить целесообразность применения централизованного или децентрализованного энергообеспечения отдельного промышленного потребителя при условии минимального то-пливопотребления в регионе.
