Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Перспективы развития комбинированных систем теплоснабжения на базе пылеугольных ТЭЦ 10
1.1. Актуальность 10
1.2. Предпосылки развития 18
1.3. Перспективные схемы 21
1.4. Развитие магистральных теплосетей 23
1.5. Энергоснабжение потребителей от ТЭЦ с ВКУ 25
1.6. Выводы и цель работы 28
ГЛАВА 2. Основы методических подходов к исследованию эффективности функционирования ТЭЦ-ВКУ 30
2.1. Определяющие принципы 30
2.2. Технико-экономическая эффективность функционирования ТЭЦ-ВКУ 31
2.3. Определение показателей тепловой экономичности ТЭЦ при комбинированном теплоснабжении с ВКУ 37
2.4. Оценка системной экономии топлива при функционировании ТЭЦ-ВКУ 41
2.5. Постановка задачи исследования эффективности ТЭЦ-ВКУ и их математическое моделирование 49
2.6. Выводы 55
ГЛАВА 3. Исследование эффективности функционирования ТЭЦ-ВКУ 56
3.1. Исходные предпосылки 56
3.2. Исследование режимной эффективности теплофикационных энергоблоков в составе ТЭЦ-ВКУ 58
3.3. Исследование показателей эффективности ТЭЦ-ВКУ 65
3.4. Определение системной экономии топлива при
функционировании ТЭЦ-ВКУ 79
3.5. Выводы 83
ГЛАВА 4. Эффективность инвестиций и оценка финансовой устойчивости принятых решений 85
4.1. Методика определения эффективности инвестиций 85
4.2. Оценка эффективности инвестиций 93
4.3. Выводы 104
Заключение 106
Литература
- Предпосылки развития
- Технико-экономическая эффективность функционирования ТЭЦ-ВКУ
- Исследование режимной эффективности теплофикационных энергоблоков в составе ТЭЦ-ВКУ
- Оценка эффективности инвестиций
Введение к работе
Современное состояние энергетики Монголии характеризуется ростом выработки электроэнергии и тепла, увеличением добычи угля, возрастанием мощностей источников энергии и сетей, интенсивной электрификацией всех отраслей народного хозяйства. Следует отметить, что, несмотря на то, что Монголия располагает топливно-энергетическими ресурсами, достаточными для удовлетворения потребностей народного хозяйства в топливе и энергии, вопрос обеспечения повышения эффективности топливоиспользования является актуальным. Ситуация обострена тем, что жидкое топливо (мазут) является импортируемым сырьем.
Комбинированные системы теплоснабжения на базе пылеугольных ТЭЦ и внутриквартальных котельных установок (ВКУ) позволяют обеспечить повышение эффективности топливоиспользования и, что немаловажно в современных условиях для Монголии, вытеснить из энергобаланса мазут.
Диссертация посвящена исследованию комбинированных систем теплоснабжения на базе пылеугольных ТЭЦ для условий Монголии (и в первую очередь для Улан-Баторской центральной энергосистемы).
Основной целью работы является:
Разработка основ методических подходов к исследованию эффективности функционирования ТЭЦ-ВКУ и методики оценки технико-экономической эффективности, режимных параметров, системной экономии топлива при комплексном учете обеспечения графиков электрических и тепловых нагрузок, заданной надежности энергоснабжения, возможных режимов работы в системе энергоснабжения.
Исследование эффективности функционирования ТЭЦ-ВКУ, режимной эффективности теплофикационных энергоблоков, их показателей тепловой и технико-экономической эффективности, системной экономии топлива при работе в составе ТЭЦ-ВКУ.
В диссертации изложены определяющие принципы при исследовании эффективности ТЭЦ-ВКУ. Главным является комплексное рассмотрение комбинированного теплоснабжения как системы, состоящей из основного источника (ТЭЦ), тепловых сетей, ВКУ и потребителя.
Разработана методика оценки технико-экономической эффективности, в которой предложено определять эффективность ТЭЦ-ВКУ по сравнению с ТЭЦ-ПВК. Для анализа предложено использовать также режимное приращение прибыли за время продолжительности стояния режима. В качестве показателей тепловой экономичности ТЭЦ предложено использовать относительную режимную экономию топлива. Разработанная методика сравнительного анализа основывается на физическом, пропорциональном и эксергетическом подходах, что позволяет расширить в известной мере границы анализа.
На основе разработанных методик показаны условия перспективности комбинированных систем теплоснабжения для Улан-Баторской центральной энергосистемы. Показана технико-экономическая эффективность и инвестиционная привлекательность поэтапного перевода последней (в рамках техперево-оружения) в режим ТЭЦ-ВКУ с последовательным вытеснением пиковой мощности, обеспечиваемой сегодня пиковыми водогрейными котлами (ПВК).
Работа апробирована на различных научных семинарах: 3-й семинар вузов Сибири и Д.Востока по теплофизике и теплоэнергетике в г. Барнауле (Ал-ГТУ, 2003), KORUS, 2003 (Ульсан, Корея, 2003), в г. Новосибирске (Научная сессия НГТУ, 2003, 2004), конференция молодых ученых (г. Новосибирск, НГТУ, 2004), научные семинары на каф. ТЭС НГТУ, ИТ СО РАН (Новосибирск, 2002...2004 гг.).
Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс НГТУ.
Диссертация состоит из четырех глав, введения, заключения, списка литературы и приложения. Содержит 120 страниц основного текста, 25 рисунков, 14 таблиц, 80 источников. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных трудов.
В первой главе проведен обзор энергетического хозяйства Монголии и показано, что пылеугольные ТЭЦ являются фактором энергобезопасности страны. Показано, что развитие ТЭЦ может осуществляться как по традиционному направлению, так и путем создания комбинированных теплофикационных систем. При этом для комбинированных теплофикационных систем на базе ТЭЦ-ВКУ (внутриквартальных котельных установок) к настоящему времени в технической литературе ещё не было уделено достаточного внимания в направлении системных проработок и оценки их эффективности по сравнению с ТЭЦ-ПВК.
Сформулированы цели исследования.
Во второй главе разработаны основы методических подходов к исследованию комбинированных теплоснабжающих систем ТЭЦ-ВКУ. При этом показано, что вопросы эффективного использования топлива при комбинированном производстве электро- и теплоэнергии, формирования рациональных схем транспорта и потребления всегда находились в центре внимания теплоэнергетиков. Отмечен вклад в развитие теплофикации и централизованного теплоснабжения ряда известных ученых.
При положительной оценке этих исследований, отмечено, что с переходом к рыночным отношениям разработанные методические подходы, методики и рекомендации нуждаются в уточнении, т.к. источники и системы теплоснабжения переданы независимым акционерным объединениям и компаниям, осуществляющим производство, транспорт, распределение и потребление тепловой энергии. Несмотря на взаимосвязь этих предприятий в технологическом процессе, каждое из них ориентировано на получение максимальной прибыли. Прибыль стала основным показателем эффективности функционирования действующих энергообъектов.
Показано, что технико-экономическая эффективность функционирования ТЭЦ-ВКУ может быть оценена за время функционирования по приращению прибыли по сравнению с ТЭЦ-ПВК.
Вместе с тем в новых экономических условиях расчет показателей тепловой экономичности ТЭЦ стал одним из барьеров на пути повышения эффективности использования топлива в энергосистемах за счет теплофикации. Повышенные расходы топлива на теплоэнергию ТЭЦ приводят к искажению конкуренции производителей тепла на потребительском рынке, уменьшению на ТЭЦ выработки электроэнергии на тепловом потреблении, что в конечном итоге снижает эффективность использования топлива в системе тепло-электроснабжения.
По литературе известны методические подходы к определению показателей тепловой экономичности ТЭЦ, основные из них следующие: физический метод, пропорциональный метод (ОРГРЭС), эксергетический. В соответствии с физическим методом экономия топлива от совместного производства тепло- и электроэнергии целиком относится на электроэнергию. При этом ТЭЦ оказываются неконкурентноспособными на рынке тепла. Пропорциональный метод (ОРГРЭС) экономию топлива от теплофикации в равной доле относит на каждый вид энергии. Метод использует коэффициенты ценности отпускаемого тепла и является промежуточным между физическим и эксергетическим методами. Оба метода не в полной мере соответствуют законам термодинамики. ОРГРЭС разработан метод, который по получаемым показателям тепловой экономичности ТЭЦ близок к эксергетическому.
Вместе с тем оценка перспективной эффективности ТЭЦ-ВКУ целесообразна при разработке комбинированного теплоснабжения на базе вводимых генерирующих мощностей ТЭЦ при полном техперевооружении системы ТЭЦ-ПВК в ТЭЦ-ВКУ и с учётом рынка энергии.
Перспективная эффективность ТЭЦ-ВКУ в первую очередь определяется системной экономией топлива. Применение ВКУ обусловливает переход ТЭЦ с
нормативного температурного графика к графику с пониженными температурами прямой и обратной сетевой воды при теплофикационной нагрузке, составляющей 0,6...0,7 от нагрузки по традиционному тепловому графику, что вызывает экономию топлива в системе.
Показано, что основными задачами исследования эффективности ТЭЦ-ВКУ являются:
определение целесообразности перевода энергоблоков традиционной ТЭЦ в режимы работы в системе комбинированного теплоснабжения с ВКУ и оценка их экономической эффективности;
нахождение рациональных режимно-параметрических решений для ТЭЦ-ВКУ при конкретных условиях функционирования.
Третья глава посвящена исследованию эффективности функционирования ТЭЦ-ВКУ.
Обоснование решения по выбору режимов энергоблоков в составе ТЭЦ-ВКУ и оценке их тепловой экономичности имеет большое значение в плане перехода от традиционных систем к системам комбинированного теплоснабжения и их развития.
К числу наиболее важных факторов, влияющих на выбор рациональных решений, относятся: параметры ареала функционирования ТЭЦ-ВКУ (параметры температурного графика, продолжительность стояния температур и режимов и т.д.), параметры электрических и тепловых графиков нагрузки, графиков Росандера, состав и типы энергоблоков ТЭЦ-ВКУ, структура энергосистемы, топливо основных и пиковых источников ТЭЦ, ЭС, стоимость топлива и ВКУ, число часов отопительного периода и число часов работы энергоблоков при покрытии графиков Росандера. Важное значение при оценке эффективности ТЭЦ-ВКУ имеет уровень её установленной мощности, единичной мощности установленных энергоблоков.
Основная часть расчётов выполнена для ТЭЦ-540 (8хЕ-420-140+ЗхПТ-80+3хТ-100) типа Улан-Баторской ТЭЦ-4, входящей в Центральную (Улан-Баторскую) Энергосистему (ЦЭС) мощностью около 700 МВт.
В целом для ТЭЦ-ПВК и ТЭЦ-ВКУ выполнена серия сравнительных расчётов при рациональном режимном распределении нагрузки (электрических, тепловых, паровых) с последующим определением для каждого энергоблока и в целом для ТЭЦ всего комплекса выше отмеченных параметров и показателей с оценкой режимной экономии топлива и приращения прибыли.
Четвертая глава посвящена оценке эффективности инвестиций.
Оценка эффективности реальных материальных инвестиций (инвестиций в проектируемые объекты) заключается в сопоставлении различными методами капитальных затрат по всем источникам финансирования и эксплуатационных издержек с поступлениями, при эксплуатации рассматриваемых объектов. При этом экономический анализ включает в себя: технико-экономическое сопоставление вариантов инвестиционных решений на основе методов технико-экономических оценок; обоснование экономической реализуемости (финансовой состоятельности) рекомендованного варианта; оценку влияния изменения внешних факторов на показатели проекта (оценку финансовой устойчивости).
При оценке инвестиций использованы результаты ранее выполненных расчетов по анализу функционирования ТЭЦ, аналогичной Улан-Баторской и для аналогичных климатических условий. Все расчеты проведены по осреднен-ному среднегодовому режиму как для отдельных энергоблоков (с условным разрывом поперечных связей), так и для ТЭЦ в целом, и, что важно, во всех случаях объем реализации определен по доведенной до потребителя продукции (а не по отпущенной с коллекторов и шин станции).
В заключении сформулированы выводы.
Приложение содержит акты о внедрении.
Предпосылки развития
Использование теплофикационных ГТУ обеспечивает экономию топлива за счет снижения потерь энергии на перекачку теплоносителя и тепловых потерь [30]. ТЭЦ покрывает нагрузку горячего водоснабжения. При этом достигается наиболее эффективная работа ТЭЦ. МТЭЦ на базе теплофикационных ВКУ покрывает отопительную нагрузку.
В [29, 30] определена системная экономия топлива в комбинированной теплофикационной системе. Для паротурбинных МТЭЦ значение удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении не превышает 0,5, а значение коэффициента использования теплоты топлива составляет около 0,8.
Дальнейшим развитием такого подхода является схема на рис. 1.3 [10].
По этой схеме на ТЭЦ постоянно (в течение всего года) отработавшим и отборным паром турбин нагревается только вода для горячего водоснабжения и подпитки местных систем отопления. Горячая вода при температуре 60...65 С по одномагистральной теплосети отправляется непосредственно потребителям или в теплоцентры. Отопление же отдельных зданий или микрорайонов осуществляется от местных (внутриквартальных) МТЭЦ или котельных [10, 22, 24, 28], работающих только в отопительный период.
Количество сжигаемого топлива внутри жилых районов по сравнению с раздельным теплоснабжением уменьшается почти вдвое. При наличии на ТЭЦ аккумулятора горячей воды турбины ТЭЦ смогут работать по электрическому графику нагрузки без раздельной выработки электроэнергии, поскольку суточные графики горячего водоснабжения примерно совпадают с графиками электропотребления. Каждая МТЭЦ обеспечивается химочищенной горячей водой для восполнения утечек в отопительной сети. Таким образом, необходимость в расходовании питьевой воды из городской сети для горячего водоснабжения будет исключена. При этом (поскольку одномагистральная теплосеть оказывается относительно малокапиталоемкой) ТЭЦ можно располагать уже на значительном расстоянии от города, что важно при сжигании твердого топлива. В результате работы тепловой сети в течение длительного времени с пониженными температурами появляется возможность применять в качестве магистральной теплосети пластмассовые трубы, значительно уменьшить потери тепла и утечки сетевой воды. В [10] рассчитана системная экономия топлива при применении на МТЭЦ ГТУ и ДВС по сравнению с раздельным энергоснабжением и энергоснабжением от традиционной ТЭЦ.
В схеме ТЭЦ с внутриквартальными котельными (ВКУ) [22, 24, 28] вместо МТЭЦ используются ВКУ по типу ПВК. ВКУ работают в схеме ТЭЦ-ВКУ как пиково-регулирующие установки. Вместе с тем размещение МТЭЦ, ВКУ в центре тепловых нагрузок требует по условиям эксплуатации тепловой автоматики и жидкого топлива.
Развитие комбинированных теплофикационных систем требует повышения экономичности транспорта тепла [50, 52, 73].
Это может быть достигнуто путем [35,39...45]: внедрения различных схем однотрубных магистральных теплосетей; при этом снижаются на 20...40 % затраты на строительство и сокращаются на 20.. .60 % расход труб; использования самокомпенсирующихся труб, не требующих устройства специальных компенсаторов; это снижает стоимость строительства на 10%; применения высокоэффективных отечественных пенополимерных теплоизоляционных материалов и перехода к бесканальным способам прокладки; при этом капиталовложения снижаются на 15...30 % при гарантированном сроке нормальной эксплуатации на уровне 30 лет; повышения пропускной способности двухмагистральных теплосетей за счет увеличения используемого теплоперепада при более глубоком снижении температуры обратной сетевой воды; понижения температурного графика; при этом стоимость магистральных теплосетей с «холодной» сетевой водой равна стоимости водопроводных труб. АО «КАРТЭК» разработаны требования к конструкциям бесканальных магистральных теплосетей [43], которым удовлетворяет пенополимербетон, применяемый в течение последних 20 лет для магистральных теплосетей. В этом списке также значатся пеноплиуретан, пенополимерэкс, армостеклопла-стик [40]. Применяются конструкции типа «труба в трубе». Эта конструкция состоит из слоя жесткого пенополиуритана и гидроизоляционного покрытия из полиэтилена высокой плотности [45]. Трубы с пенополиуретановой изоляцией могут применяться как при канальной, так и бесканальной прокладке. В проходных каналах, где приходится считаться с проблемой распространения пламени при загорании, используются трубы с оболочкой из оцинкованной стали. Такие трубы используются и при надземной прокладке, что связано с невозможностью применения полиэтиленовой оболочки из-за термоокислительной деструкции под действием солнца. При бесканальном способе прокладки магистральных теплосетей наилучшим материалом является жесткий пенополиури-тан. Потери теплоты в этом случае в 2...3 раза ниже, чем при использовании конструкций с армопенобетоном [45]. Теплоизолированные пенополиуретаном трубы выпускаются фирмами АББ, Шелл, Баер, АО «Полимер», «Акция», для пиковых температур сетевой воды 150 С [41, 45]. Применение таких труб в Мосэнерго позволило сэкономить топлива стоимостью около 60 млн. долл. в год [45]. Экономический эффект от энергосбережения составляет 3000 долл./год на 1 км магистральной теплосети среднего диаметра 0,3 м. Применение сальниковых и сильфонных компенсаторов позволяет отказаться от П-образных компенсаторов. Вместе с тем более перспективны Е-муфты, выпускаемые фирмой АББ. Е-муфта преобразует температурные изменения не в перемещения, а в напряжения, возникающие в трубе. При этом трубы фиксируются в грунте и не испытывают перемещений вследствие расширений.
Технико-экономическая эффективность функционирования ТЭЦ-ВКУ
Вопросы эффективного использования топлива при комбинированном производстве электро- и теплоэнергии, формирования рациональных схем транспорта и потребления всегда находились в центре внимания теплоэнергетиков. Значительный вклад в развитие теплофикации и централизованного теплоснабжения внесли Е.Я. Соколов, А.И Андрющенко, Л.А. Мелентьев, Г.Б. Ле-венталь, Л.С. Хрилев, Р.З. Аминов, Ю.М. Хлебалин и др. Исследования по ТЭЦ и системам теплоснабжения проводились и ведуться в ИСЭМ СО РАН, ВНИ-ПИЭнергопроме, ВТИ, МЭИ, Санкт-Петербургском, Ивановском, Новосибирском и Саратовском технических университетах. Положительно оценивая эти исследования, вместе с тем отметим, что с переходом к рыночным отношениям разработанные методические подходы, методики и рекомендации нуждаются в уточнении, т.к. источники и системы теплоснабжения переданы независимым акционерным объединениям и компаниям, осуществляющим производство, транспорт, распределение и потребление тепловой энергии. Несмотря на взаимосвязь этих предприятий в технологическом процессе, каждое из них ориентировано на получение максимальной прибыли. Прибыль стала основным показателем эффективности функционирования действующих энергообъектов, а в условиях технического перевооружения - индекс доходности, срок окупаемости. Все это недостаточно отражено в ранее выполненных исследованиях. Кроме того, при исследовании систем теплоснабжения во многих случаях ограничивались рассмотрением источника и магистральных тепловых сетей, считая неизменными остальные (внутриквартальные) элементы системы. Поэтому существующие методические положения исследования ТЭЦ-ВКУ требуют дальнейшего развития на основе системного подхода, рассматривающего источник (ТЭЦ), магистральные теплосети, внутриквартальные элементы (ВКУ) и потребителя как единую систему комбинированного теплоснабжения с взаимосвязями между отдельными элементами и внешними системами [56, 59]. Определяющие принципы при таком подходе - следующие: комплексное рассмотрение комбинированного теплоснабжения как системы, состоящей из основного источника (ТЭЦ), тепловых сетей, внутрикварталь-ных котельных установок (ВКУ) и потребителя; применение в качестве количественных показателей электро и теплоснабжения потребителей при сравнении альтернативного варианта (ТЭЦ-ВКУ) и традиционного варианта (ТЭЦ-ПВК) полезно использованной потребителями тепловой энергии (Qmn) и электроэнергии (Эисп); определение топливных затрат в целом в систему комбинированного теплоснабжения; учёт теплопотерь при транспорте и теплопотреблении.
При оценке показателей тепловой экономичности ТЭЦ при комбинированном теплоснабжении с внутриквартальными котельными установками (ВКУ) может быть использован ряд методических подходов [53...55]. Вместе с тем в новых экономических условиях расчет показателей тепловой экономичности ТЭЦ стал одним из барьеров на пути повышения эффективности использования топлива в энергосистемах за счет теплофикации. Повышенные расходы топлива на теплоэнергию ТЭЦ приводят к искажению конкуренции производителей тепла на потребительском рынке, уменьшению на ТЭЦ выработки электроэнергии на тепловом потреблении, что в конечном итоге снижает эффективность использования топлива в системе тепло-электроснабжения [53...55]. В [55] рассмотрены методические подходы к определению показателей тепловой экономичности ТЭЦ, основные из них следующие: физический метод, пропорциональный метод (ОРГРЭС), эксергетический. В соответствии с физическим методом экономия топлива от совместного производства тепло- и электроэнергии целиком относится на электроэнергию. При этом ТЭЦ оказываются неконкурентноспособными на рынке тепла. Пропорциональный метод (ОРГРЭС) экономию топлива от теплофикации в равной доле относит на каждый вид энергии. Метод использует коэффициенты ценности отпускаемого тепла [53, 54] и является промежуточным между физическим и эксергетическим методами. Оба метода не в полной мере соответствуют законам термодинамики. ОРГ РЭС разработан метод [54], который по получаемым показателям тепловой экономичности ТЭЦ близок к эксергетическому. Принципиально для паровых турбин ТЭЦ можно записать: &=Яо(А -0» 2т= т(йг-йг) (2-25) &,=&-&. (2.26)
В этих выражениях: Q3 — расход тепла с энтальпией h0 острого пара на турбину; 2Т -отпуск тепла с энтальпией 1ц из Т-отбора; QN — расход тепла на производство электроэнергии; hm, h — энтальпии питательной воды и конденсата Т-отбора; D0, DT — расходы острого пара и пара в Т-отбор. Расход топлива на отпуск электроэнергии BN=k3-B (2.27) где &з-коэффициент отнесения расхода топлива энергетическими котлами на производство электроэнергии.
Оценка перспективной эффективности ТЭЦ-ВКУ целесообразна при разработке комбинированного теплоснабжения на базе вводимых генерирующих мощностей ТЭЦ при полном техперевооружении в системе ТЭЦ-ПВК в ТЭЦ-ВКУ и с учётом рынка энергии.
Перспективная эффективность ТЭЦ-ВКУ в первую очередь определяется системной экономией топлива[56, 60]. Применение ВКУ обусловливает переход ТЭЦ с нормативного температурного графика к графику с пониженными температурами прямой и обратной сетевой воды (рис. 2.2) при теплофикационной нагрузке, составляющей 0,6...0,7 от нагрузки по традиционному тепловому графику, что вызывает экономию топлива в системе.
За счёт перехода на пониженный температурный график почти в два раза уменьшаются теплопотери в магистральных теплопроводах и возрастает КПД транспорта теплоты, что также приводит к экономии топлива. При этом поддержание температуры прямой сетевой воды на уровне 70 С обусловливает снижение среднего за отопительный период давления в теплофикационном отборе при конденсации пара в сетевом подогревателе по линии Т?, TJ (рис. 2.2) и, как следствие, увеличение выработки комбинированным способом, что вызывает экономию топлива.
На ТЭЦ-ВКУ (рис. 2.1) обеспечивается структурное резервирование теп-лопотребителей при авариях на магистральных теплопроводах (МТ). Система ТЭЦ-МТ-ВКУ является последовательно-параллельной структурой и имеет поэтому более высокий коэффициент готовности по сравнению с последовательной структурой, которой является традиционная система ТЭЦ-ПВК-МТ, что также обеспечивает экономию топлива.
Исследование режимной эффективности теплофикационных энергоблоков в составе ТЭЦ-ВКУ
Обоснование решения по выбору режимов энергоблоков в составе ТЭЦ-ВКУ и оценке их тепловой экономичности имеет большое значение в плане перехода от традиционных систем к системам комбинированного теплоснабжения и их развития.
К числу наиболее важных факторов, влияющих на выбор рациональных решений, относятся: параметры ареала функционирования ТЭЦ-ВКУ (параметры температурного графика, продолжительность стояния температур и режимов и т.д.), параметры электрических и тепловых графиков нагрузки, графиков Росандера, состав и типы энергоблоков ТЭЦ-ВКУ, структура энергосистемы, топливо основных и пиковых источников ТЭЦ, ЭС, стоимость топлива и ВКУ, число часов отопительного периода и число часов работы энергоблоков при покрытии графиков Росандера. Важное значение при оценке эффективности ТЭЦ-ВКУ имеет уровень её установленной мощности, единичной мощности установленных энергоблоков.
Анализ влияния указанных факторов на обоснованные решения по режимам и показателям эффективности осуществляется с использованием компьютерной программы, разработанной на основе математических моделей, имитирующих функционирование как энергоблоков традиционной ТЭЦ-ПВК, так и ТЭЦ-ВКУ, описание которых приведено во 2-й главе. Компьютерная программа настроена на реальное энергооборудование. Были использованы энергохарактеристики котлов, диаграммы режимов турбин, а также фактические данные о работе энергооборудования ТЭЦ-4 Улан-Баторской ЦЭС, Бийской ТЭЦ, ТЭЦ Новосибирскэнерго. Проведено несколько серий компьютерных расчётов, которые отличаются по дискретным признакам типов и схем пылеугольных энер гоблоков в составе ТЭЦ-ПВК и ТЭЦ-ВКУ. В качестве топлива для ПВК и ВКУ рассматривался мазут.
Каждая серия экспериментов включает: многовариантные режимные расчёты при заранее заданных сочетаниях значений параметров каждого типа энергоблоков; вариации значений каждого из системных параметров в допустимых пределах при заданных значениях остальных параметров; многовариантные режимные расчёты значений параметров и показателей ТЭЦ-ПВК и ТЭЦ-ВКУ при заданных электрической, тепловой и паровой нагрузках, рациональном распределении этих нагрузок между энергоблоками в составе ТЭЦ-ПВК и ТЭЦ-ВКУ.
Указанный объём разнохарактерных расчётов позволяет более подробно учесть технологическую специфику сравниваемых вариантов, определить основные закономерности влияния режимных и системных параметров на эффективность ТЭЦ-ВКУ по сравнению с ТЭЦ-ПВК.
Для каждого расчётного режимного варианта работы энергоблока ТЭЦ-ВКУ и ТЭЦ-ПВК выполнены с совместной увязкой: расчёт тепловой схемы, определение КПД котла и турбины, нагрузок и расходов топлива ПВК и ВКУ, расходно-термодинамических параметров, собственных нужд, показателей тепловой и экономической эффективности, температурного графика, графиков тепловых и электрических нагрузок, определение режимной экономии топлива и режимных приращений прибыли.
Основная часть расчётов выполнена для ТЭЦ-540 (8 Е-420-140+ЗхПТ-80+3 хТ-100) типа Улан-Баторской ТЭЦ-4, входящей в Центральную (Улан-Баторскую) Энергосистему (ЦЭС) мощностью около 700 МВт. Относительная цена топлива, удельная стоимость ВКУ для ряда серий расчётов принималась в диапазоне 1...3. В качестве базовых исходных стоимостных показателей приня долл Ку долл то: цена угля Цт = 20 , мазута Цт = 60 , удельная стоимость ВКУ т у.т. т у.т. (по данным НоТЭП) куа = 25 тыс. дол/МВт. В целом для ТЭЦ-ПВК и ТЭЦ-ВКУ выполнена серия сравнительных расчётов при рациональном режимном распределении нагрузки (электрических, тепловых, паровых) с последующим определением для каждого энергоблока и в целом для ТЭЦ всего комплекса выше отмеченных параметров и показателей с оценкой режимной экономии топлива и приращения прибыли.
Эффективность энергоблоков ТЭЦ-ВКУ исследована на примере Т-100, ПТ-80, функционирующих в составе ТЭЦ-4 ЦЭС.
На рис. 3.1. приведены режимные параметры Т-100 при работе на ТЭЦ-ПВК и ТЭЦ-ВКУ. Из этих данных видно, что при одинаковой мощности на клеммах электрогенератора для режимов с включенными ПВК, ВКУ при температуре окружающей среды -10 и ниже отпуск электроэнергии от Т-100 ТЭЦ-ВКУ выше (примерно на 1%), чем от Т-100 ТЭЦ-ПВК. Это обусловлено снижением на этих режимах затрат электроэнергии на собственные нужды (сетевые насосы) энергоблока из-за уменьшения отпуска тепла на ТЭЦ-ВКУ по сравнению с ТЭЦ-ПВК.
При традиционном температурном графике и графике тепловых нагрузок (при остэц = 0,5; /пи = 0,4) на этих режимах от Т-100 отпускается 200 МВт тепла. При температурном графике, характерном для ТЭЦ-ВКУ (при атэц = 0,75), отпуск тепла составляет 0,6...0,8 от номинального значения для Т-100. При положительных температурах tt отпуск электроэнергии от Т-100 в составе ТЭЦ-ВКУ и ТЭЦ-ПВК примерно одинаков.
Оценка эффективности инвестиций
При детализации исследования может быть использовано выражение ит = ц Ч оЛоЛ Л+ цдтац)+цГтР тдкот5 (4.15) где iVy - установленная мощность ТЭЦ, кВт; тдг - число часов (как интегральная характеристика электрического графика нагрузки) использования установленной мощности, ч/год; Ьэ - среднегодовой расчетный удельный расход топлива на отпущенную электроэнергию, кг/(кВт-ч); ц - среднегодовой расчетный удельный расход топлива на отпущенную теплоту от центрального источника ТЭЦ, кг/(кВт-ч тепла); &от - удельный расход топлива на удаленных источниках теплоты, кг/(кВт-ч тепла); кг - коэффициент готовности [69]; }тэц, QK0T — годовой отпуск теплоты (по тепловому графику нагрузки [70]) от ТЭЦ и удаленных котельных, кВт-ч тепла; тр - расчетный срок службы, лет; kso ,kNO коэффициенты, учитывающие расход топлива на функционирование природоохранных систем (в порядке оценки kso =1,05 - для систем сероочистки, &N0 =1,08 - для систем азотоочистки). Издержки на заработную плату И3.п=12 штЛГуФ,п, (4.16) где кшт - штатный коэффициент (кшт =1,1...1,9 с учетом структуры Улан-Баторской ТЭЦ-4 и в зависимости от числа удаленных источников теплоты и вида топлива [63]); Ny - установленная мощность станции, МВт; Ф3.п - фонд заработной платы на одного работника в месяц, $/мес. Издержки на ремонт Ирем=аРемИам (4.17) где ссрем - доля ремонтов в амортизационных отчислениях (otpeM =0,1...0,2 -меньшая цифра для более мощных энергоблоков [79]). Прочие издержки [68] Ипр =0,25(1 + ). (4.18) Издержки по восстановлению экологической инфраструктуры (в ареале функционирования ТЭС) могут быть определены по следующему выражению [80] \п1? J ок.ср ТР VTN J J-\ где СІ - коэффициент приведения (определяемый зольностью топлива, типом системы газоочистки, очистки сточных вод, параметрами окружающей среды); / ТР - высота дымовой трубы (/zjP=100 м); rN- число часов использования установленной мощности энергоблока ( TN =6000 ч/год); М,- - количество генерируемых вредных веществ; ту - КПД систем очистки; Xj - удельные затраты (определяемые как норматив платы за вредные выбросы); кг — коэффициент готовности; тр - срок службы.
Таким образом определяются все составляющие показателей инвестиционной эффективности. При этом сопоставление сравниваемых вариантов осуществляют следующим образом. Принимается в качестве базового варианта традиционная схема энергоснабжения потребителей электроэнергией и теплотой (традиционная ТЭЦ) и для него устанавливаются тарифы (Ц,, Цт) на отпускаемую продукцию так, что ИД этого варианта равен единице. При установлении тарифов соблюдаются условия пропорциональности по разнесению топливной составляющей между электроэнергией и теплотой на ТЭЦ. Затем при фиксированных тарифах определяется ЧДД исследуемого варианта энергоснабжения (в данном случае - комбинированная система ТЭЦ и крышных котельных). В этом подходе ЧДД показывает эффективность исследуемого вари анта по сравнению с базовым (если ЧДЦ 0) в абсолютных единицах измерения ($) за весь срок жизни проекта, и бесперспективность, если ЧДД 0.
В то же время для решения аналитических задач удобно пользоваться относительными показателями. В качестве такого показателя предлагается использовать показатель относительной эффективности инвестиций (R), который определяется как отношение ЧДД исследуемого варианта к ЧДД базового варианта
При оценке инвестиций использованы результаты ранее выполненных расчетов по анализу функционирования ТЭЦ, аналогичной Улан-Баторской и для аналогичных климатических условий по режимам работы и загрузке оборудования (гл.2). При этом все расчеты проведены по осредненному среднегодовому режиму как для отдельных энергоблоков (с условным разрывом попереч ных связей), так и для ТЭЦ в целом, и, что важно, во всех случаях объем реализации определен по доведенной до потребителя продукции (а не по отпущенной с коллекторов и шин станции). В табл.4.1 представлены результаты расчетов по технико-экономическим и коммерческим показателям энергоблоков на базе турбин ПТ-80 и Т-100 для вариантов традиционного теплоснабжения ТЭЦ-ПВК (ТЭЦ-пиковый водогрейный котел, базовый вариант) и комбинированной системы ТЭЦ-ВКУ (ТЭЦ-внутриквартальная котельная установка). Для расчета базового варианта принят коэффициент теплофикации атэц=0,5, что соответствует (с незначительными отклонениями) коэффициенту теплофикации Улан-Баторской ТЭЦ. Пиковая теплофикационная нагрузка во всех случаях отнесена пропорционально основ-ному оборудованию.
Стоимости топлива и тарифы на отпускаемую энергопродукцию приняты в соответствии с действующими в Монголии: 120...175 $/т.у.т - мазут; 20...40 $/т.у.т. - уголь; 0,03 $/кВт-ч электроэнергии и 0,02 $/кВт-ч теплоты соответственно.
