Эффективность когенерационных систем централизованного теплоснабжения

Орловский государственный технический университет Эффективность когенерационных систем централизованного теплоснабжения Петров С.П.

Комаристый А.С.

Маяков М.А.

г. Орел 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 энергои 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 1962 г. 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.

когенерация тепловой энергия топливо.

• 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. Современное 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.