Когенерационные электростанции обеспечивают одновременное производство тепловой и электрической энергии. В табл.1 представлены различные методы когенерации и характерное для них соотношение производимой электрической и тепловой энергии.

Таблица 1: Технологии когенерации и характерные для них величины соотношения электрической и тепловой энергии

Важной характеристикой процесса когенерации является отношение количества произведенной электроэнергии к количеству произведенной тепловой энергии. Эта величина меньше 1 в том случае, если установка производит меньше электрической энергии, чем тепловой. При анализе установок следует использовать значения соотношения электрической и тепловой энергии, основанные на фактических данных.

При выборе технологии когенерации и масштаба установки могут использоваться данные о динамике потребностей в энергии на протяжении года.

Когенерация на основе сжигания отходов

Как Справочный документ по сжиганию отходов (WI BREF), так и Директива WFD36 содержат коэффициенты пересчета и величины, которые могут использоваться для:

• расчета коэффициента использования энергии и/или КПД установки;
• пересчета и суммирования различных типов энергии, что может использоваться, например, при сравнительном анализе предприятий.

Это позволяет сопоставлять и суммировать данные о производстве энергии в различных формах, например, в форме тепла, пара и электроэнергии. В частности, с помощью этих показателей можно сравнивать эффективность производства энергии на данном мусоросжигательном предприятии с эффективностью внешних энергетических предприятий. В частности, средний европейский КПД при производстве электроэнергии на электростанциях составляет 38%, при производстве тепла – 91 %. При использовании энергии, например, топлива или пара, максимально возможный коэффициент использования составляет 100%. При сравнительном анализе следует принимать во внимание разницу между единицами измерения энергии (МВт ч, МВт чэ, МВт чт).

Системы с противодавлением

Простейшим методом когенерации является схема, использующая т.н. «турбины с противодавлением». При этом как электрическая, так и тепловая энергия производится в паровой турбине (см. рис.1). Электрическая мощность станций, использующих турбины с противодавлением, как правило, составляет несколько десятков мегаватт. Типичное соотношение производимой электрической и тепловой энергии составляет 0,3 – 0,5. Мощность газотурбинных когенерационных электростанций, как правило, несколько ниже, чем паровых, однако соотношение электрической и тепловой энергии во многих случаях достигает 0,5.

Мощность установок с противодавлением, используемых в промышленности, зависит от энергопотребления технологических процессов, а также свойств пара высокого давления, среднего давления и противодавления. Важной характеристикой систем с противодавлением является соотношение электрической и тепловой энергии.

В когенерационных установках, обслуживающих централизованные системы теплоснабжения (теплоэлектроцентралях или ТЭЦ), покидающий турбину пар конденсируется в теплообменниках и направляется потребителям в виде горячей воды. В когенерационных установках промышленных предприятий отработавший в турбине пар возвращается на предприятие для использования его тепловой энергии. На ТЭЦ противодавление пара ниже, чем на промышленных когенерационных установках с противодавлением. Поэтому соотношение производимой электрической и тепловой энергии в случае промышленных когенерационных установок ниже, чем в случае ТЭЦ.

Рисунок 1: Когенерационная установка с противодавлением

Конденсационные системы с отбором пара

В отличие от традиционной конденсационной электростанции, производящей только электроэнергию, в конденсационной системе с отбором пара часть пара отбирается из турбины для использования в качестве источника тепла (см. рис. 2).

Рисунок 2: Когенерационная установка с отбором пара

Газотурбинные системы с утилизацией тепла

В газотурбинных системах с утилизацией тепла тепловая энергия производится за счет энергии горячих дымовых газов турбины в котле-утилизаторе (см. рис. 3). В качестве топлива для таких установок, как правило, используются природный газ, нефть или сочетание этих видов топлива. Кроме того, в качестве топлива для газовых турбин могут использоваться продукты газификации твердого или жидкого топлива.

Рисунок 3: Газотурбинная когенерационная установка с утилизацией тепла

Парогазовые системы

Парогазовая установка (установка комбинированного цикла) состоит из одной или нескольких газовых турбин, соединенных с одной или несколькими паровыми турбинами (см. рис. 4). Во многих случаях такие установки используются для комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Тепло выхлопных газов газовой турбины утилизируется и используется для производства пара, приводящего в действие паровые турбины. Как правило, тепло, полученное в результате утилизации, используется для производства дополнительной электроэнергии, а не для отопления или нагрева. Преимуществами подобных систем являются высокое отношение электрической к тепловой энергии, а также высокий КПД. Газификация твердого топлива – одно из перспективных направлений развития технологий сжигания – также используется в сочетании с парогазовыми системами и когенерацией. Газификация топлива позволяет значительно снизить выбросы оксидов серы и азота по сравнению с традиционным сжиганием твердого топлива благодаря очистке газа после газификации, но до сжигания в турбине.

Рисунок 4: Парогазовая когенерационная установка

Двигатели внутреннего сгорания

При использовании двигателей внутреннего сгорания (поршневых двигателей) возможна утилизация тепла смазочного масла, охлаждающей воды, а также выхлопных газов, как показано на рис.5.

В двигателях внутреннего сгорания (ДВС) энергия химических связей топлива преобразуется в тепловую энергию в результате сжигания. Образующиеся при сгорании газы расширяются в цилиндре, приводя в движение поршень. Механическая энергия движения поршня передается маховику посредством коленчатого вала, а затем преобразуется в электроэнергию при помощи генератора переменного тока. Благодаря непосредственному преобразованию энергии высокотемпературного теплового расширения в механическую, а затем электрическую энергию двигатели внутреннего сгорания характеризуются наибольшим тепловым КПД (производством электроэнергии на единицу использованного топлива) среди одноступенчатых (первичных) двигателей. Как следствие, они отличаются и наименьшими удельными выбросами CO2 на единицу произведенной энергии.

Мощность существующих установок на основе двухтактных двигателей с низкими оборотами (<300 об./мин.) может достигать 80 МВтэ. Мощность существующих четырехтактных систем со средними оборотами (300 <1500 об. мин.)="" достигает="" 20 МВтэ. Такие="" установки,="" как="" правило,="" используются="" в качестве="" базовых="" систем="" для="" постоянного="" производства="" энергии. Четырехтактные="" системы="" с высокими="" оборотами="" (="">1500 об./мин.) имеют мощность 3 МВтэ и обычно используются в качестве пиковых источников.

Наиболее распространенными типами двигателей внутреннего сгорания являются дизель, двигатель с искровым зажиганием и двухтопливный двигатель. Установки внутреннего сгорания могут использовать широкий диапазон видов газообразного и жидкого топлива, включая природный, попутный, и шахтный газы, газ, образующийся на полигонах ТБО, биогаз, продукты пиролиза, жидкое биотопливо, дизельное топливо, сырую нефть, тяжелый мазут, топливные эмульсии и отходы нефтепереработки.

Рисунок 5: Когенерационная установка на основе двигателя внутреннего сгорания

Как правило, стационарная ДВС-электростанция (т.е., станция, не являющаяся передвижным генератором) состоит из нескольких энергоблоков, работающих параллельно. Ряд независимо работающих установок в сочетании с высоким КПД в условиях неполной нагрузки обеспечивают надежность и гибкость энергоснабжения, позволяя наилучшим образом удовлетворять быстро меняющиеся потребности. Время запуска подобных систем из холодного состояния невелико по сравнению с аналогичной характеристикой парогазовых или паровых электростанций на угольном, нефтяном или газовом топливе. Запущенная система на основе ДВС способна оперативно реагировать на изменения нагрузки, при необходимости обеспечивая быструю стабилизацию параметров сети.

С двигателями внутреннего сгорания могут использоваться замкнутые системы водяного охлаждения, что делает водопотребление соответствующих электростанций крайне низким.

Компактная конструкция ДВС-систем делает их пригодными для организации распределенного производства тепла и электроэнергии в непосредственной близости от конечных потребителей в городских и промышленных районах. Это позволяет снизить связанные с распределением потери в трансформаторах, линиях электропередач и трубопроводах. Типичные потери в распределительных и передающих сетях при централизованном производстве электроэнергии составляют 5–8% произведенной энергии; потери тепла в муниципальных сетях централизованного теплоснабжения составляют менее 10%. Следует иметь в виду, что наибольшие потери имеют место в сетях низкого напряжения, а также в соединениях на уровне конечного потребителя. С другой стороны, производство электроэнергии на крупных централизованных электростанциях, как правило, является более эффективным.

Высокий КПД одноступенчатой генерации на основе ДВС в сочетании с относительно высокой температурой выхлопных газов и охлаждающей воды делает эту технологию идеальным решением для когенерации. Как правило, в выхлопных газах содержится около 30% энергии, выделяющейся при сжигании топлива, а в потоках охлаждающей воды – около 20%. Энергия выхлопных газов может быть утилизирована при помощи котла-утилизатора или теплобоменника, используемых для производства пара, горячей воды или горячего масла. Кроме того, горячие выхлопные газы могут быть непосредственно или косвенно (при помощи теплообменника) использованы в различных технологических процессах, например, для сушки.

Потоки охлаждающей воды могут быть разделены на высокотемпературный и низкотемпературный контуры. Потенциал утилизации энергии воды зависит от минимальной температуры, отвечающей потребностям потребителя тепла. Потенциал охлаждающей воды может быть использован практически полностью в централизованной системе теплоснабжения с низкими температурами возврата. Утилизация тепла, отводимого при охлаждении двигателя, в сочетании с котлом-утилизатором энергии выхлопных газов и экономайзером, способна обеспечить использование (в форме электроэнергии и тепла) до 85% энергии жидкого топлива и до 90% энергии газообразного топлива.

Тепловая энергия может поставляться конечному потребителю, в зависимости от его потребностей, в форме пара (вплоть до перегретого пара с давлением до 20 бар), горячей воды или горячего масла. Тепло может также использоваться в абсорбционном процессе охлаждения для производства охлажденной воды.

Возможно также использование абсорбционных тепловых насосов для повышения температуры охлаждающей воды низкотемпературного контура до более высокого уровня, позволяющего использовать эту воду в системах централизованного теплоснабжения с высокой температурой возврата.

Для компенсации краткосрочных рассогласований между графиком потребностей в электроэнергии и тепле/холоде могут использоваться аккумуляторы горячей и холодной воды.

Типичный КПД (по отношению к энергии топлива) при использовании двигателей внутреннего сгорания для производства электроэнергии находится в диапазоне 40–48%; в схемах когенерации с эффективной утилизацией тепла КПД может достигать 85 – 90%. В схемах тригенерации необходимая гибкость может быть достигнута за счет поддержания запасов горячей и охлажденной воды, а также резервных (пиковых) мощностей – компрессорных холодильных установок и работающих за счет непосредственного сжигания топлива резервных водогрейных котлов.

Экологические преимущества

Использование когенерации связано со значительными экономическими и экологическими преимуществами. Когенерационные установки комбинированного цикла обеспечивают максимально эффективное использование энергии топлива за счет одновременного производства электрической и тепловой энергии с минимальными потерями. Подобные установки обеспечивают эффективность использования энергии топлива (КПД) до 80–90 %, в то время как для традиционных конденсационных ТЭС аналогичная величина находится в диапазоне 35–45 %, а для электростанций комбинированного цикла (без когенерации) она не превышает 58 %.

Высокий КПД процессов когенерации обеспечивает значительные объемы энергосбережения и сокращения выбросов. На рис.6 показаны характерные значения для когенерационной электростанции в сравнении с отдельными электростанцией и котельной для производства тепла. Данные, выраженные в условных единицах энергии, приведены для угольного топлива, однако аналогичная ситуация имеет место и при использовании других видов топлива. В этом примере когенерационная установка производит то же количество полезной энергии (электричества и тепла), что и отдельные установки. Однако при отдельном производстве общие потери энергии достигают 98 единиц, тогда как в случае когенерации потери составляют всего 33 единицы. При раздельном производстве тепла и энергии КПД (эффективность использования топлива) составляет 55%, тогда как в случае когенерации величина КПД достигает 78%. Поэтому когенерация требует на 30% меньше топлива для производства тех же количеств полезной энергии. Это означает, что при использовании когенерации выбросы загрязняющих веществ сокращаются на ту же величину. Однако точная величина снижения выбросов зависит от местной структуры топливного баланса при производстве электроэнергии и/или тепла (пара).

Рисунок 6: Сравнение эффективности когенерации и раздельного производства электроэнергии и тепла

Как и в случае отдельного производства электроэнергии, для когенерации может использоваться широкий диапазон видов топлива, включая, например, отходы, возобновляемое топливо (биомассу), а также ископаемые виды топлива – уголь, нефть и природный газ.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Объем производства электроэнергии может оказаться ниже, если система когенерации оптимизирована для утилизации тепла (например, в случае производства энергии на основе сжигания отходов, см. WI BREF). Можно показать (используя данные WI BREF и WFD), что установка по сжиганию отходов, утилизирующая, например, 18% энергии сжигаемых материалов в форме электроэнергии, эквивалентна установке, утилизирующей 42,5% энергии в форме централизованно распределяемого тепла или пара, пригодного для коммерческого использования (согласно WFD, коэффициент пересчета равен 0,468).

Применимость

Принципиальное решение об использовании когенерации и выбор конкретного метода определяются рядом факторов; даже предприятия с аналогичными потребностями в энергии не могут считаться абсолютно одинаковыми в этом отношении. Во многих случаях принципиальное решение о внедрении когенерации определяется следующими факторами:

• принципиальным является наличие достаточных потребностей в тепле, отвечающих возможностям когенерации с точки зрения количества, температуры и т.п.;
• наличие у предприятия базисной нагрузки, т.е. уровня, ниже которого потребление электроэнергии опускается редко;
• сходный характер графиков потребностей в тепловой и электрической энергии;
• соотношение цен на топливо и тарифов на электроэнергию, обеспечивающее экономическую эффективность когенерации;
• высокий ожидаемый уровень загрузки (желательно более 4–5 тыс. час. работы при полной нагрузке в год).

В целом, применение когенерации оправдано на тех предприятиях, где имеются значительные потребности в тепле при температурах, соответствующих низкому или среднему давлению пара. При оценке потенциала производства с точки зрения когенерации важно убедиться в том, что нет оснований ожидать существенного сокращения потребностей в тепле. В противном случае эксплуатация системы, рассчитанной на производство избыточного тепла, окажется неэффективной.

По состоянию на 2007 г., даже относительно небольшая когенерационная система могла быть рентабельной. Ниже в этом разделе приводятся рекомендации относительно типов когенерационных систем, пригодных для тех или иных конкретных условий. Следует, однако, иметь в виду, что приводимые количественные критерии носят ориентировочный характер и могут зависеть от местных условий. Как правило, существует возможность продажи избыточной электроэнергии национальным сетям, поскольку собственное энергопотребление предприятия может существенно варьировать. Моделирование производства и потребления энергоресурсов способствует оптимизации систем генерации электроэнергии и утилизации тепла, а также решений о закупках недостающей и продажах избыточной энергии.

Выбор типа когенерационной системы

Паровые турбины могут быть адекватным вариантом при выполнении следующих условий:

• существует применение для низкопотенциального пара, и требуемое соотношение электрической и тепловой энергии превышает 1:4;
• доступность недорогого топлива с невысокой торговой наценкой;
• доступность адекватной площади для размещения системы;
• наличие высокопотенциального тепла, отходящего от технологических процессов (например, от печей или мусоросжигательных установок);
• необходимость замены существующей котельной;
• необходимо сведение к минимуму соотношения электрической и тепловой энергии к минимуму. В когенерационных системах максимизация соотношения электрической и тепловой энергии требует минимизации уровня противодавления и максимизации уровня высокого давления.

Использование газовых турбин может быть целесообразно при выполнении следующих условий:

• предполагается довести до максимума отношение производимой электрической энергии к тепловой;
• потребность в электроэнергии является постоянной и превышает 3 МВтэ (на момент подготовки данного документа газовые турбины меньшей мощности лишь начинают выходить на рынок);
• доступность природного газа (однако его отсутствие не является лимитирующим фактором);
• существует значительная потребность в паре среднего/высокого давления или в горячей воде, в частности, с температурой, превышающей 500°C;
• наличие применения для горячих дымовых газов с температурой 450°C или выше – газы могут разбавляться холодным атмосферным воздухом или пропускаться через газо-воздушный теплообменник. (Кроме того, целесообразно рассмотреть возможность добавления паровой турбины и создания парогазовой системы комбинированного цикла).

Использование когенерационных систем на основе двигателей внутреннего сгорания может быть целесообразно на предприятиях, где выполняются следующие условия:

• потребность в энергии носит циклический характер или не является постоянной;
• существует потребность в паре низкого давления или горячей воде средней/низкой температуры;
• требуется высокое значение соотношения электрической и тепловой энергии;
• если доступен природный газ, предпочтительным является использование двигателей внутреннего сгорания на этом виде топлива;
• если природный газ недоступен, могут использоваться дизельные двигатели на мазуте или сжиженном нефтяном газе;
• при электрической нагрузке менее 1 МВтэ – искровое зажигание (доступны системы мощностью от 0,003 до 10 МВтэ);
• при электрической нагрузке более 1 МВтэ – воспламенение от сжатия (доступны системы мощностью от 3 до 20 МВтэ).

Экономические аспекты

• экономика когенерации существенно зависит от соотношения цен на топливо и электроэнергию, цен на тепло, коэффициента загрузки и КПД системы;
• экономика когенерации существенно зависит от способности обеспечить стабильное производство тепла и электроэнергии в долгосрочной перспективе, а также наличия долгосрочной потребности в них;
• важную роль играет политическая поддержка и рыночные механизмы, например, налоговые льготы и либерализация рынков энергии.

Мотивы внедрения

Политическая поддержка и рыночные механизмы (см. «Экономические аспекты» выше).

Примеры

• когенерационная электростанция в г. Аанекоски, Финляндия;
• когенерационная электростанция в г. Раухалахти, Финляндия
• используется на предприятиях по производству кальцинированной соды, см. Справочный документ по производству твердых неорганических веществ;
• предприятие Bindewald Kupfermuhle, Германия:
• мукомольный завод: 100 тыс. т/год пшеницы и ржи;
• солодовенный завод: 35000 т/год солода;
• предприятие Dava KVV, когенерационная установка по сжиганию отходов, г. Умеа, Швеция;
• предприятие Sysav, когенерационная установка по сжиганию отходов, г. Мальмё, Швеция.

Все статьи раздела Когенерация

м. Київ, вул. Богдана Хмельницького 16-22 ,
оф. № 805, 01030, Україна
Тел./факс +380 44 351 21 33
[email protected]

Когенерация

Когенерация - (название образовано от слов КОмбинированная ГЕНЕРАЦИЯ электроэнергии и тепла) процесс совместной выработки электрической и тепловой энергии. В советской технической литературе распространён термин теплофикация - централизованное теплоснабжение на базе комбинированного производства электроэнергии и тепла на теплоэлектроцентралях. Когенерация широко используется в энергетике , например на ТЭЦ (теплоэлектроцентралях), где рабочее тепло после использования в выработке электроэнергии, применяется для нужд теплоснабжения . Тем самым значительно повышается КПД - до 90 % и даже выше.

Смысл когенерации в том, что при прямой выработке электрической энергией, создаётся возможность утилизировать попутное тепло.

Когенерационные установки (когенераторы) широко используются в малой энергетике (мини-ТЭЦ). И для этого есть следующие причины:

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Когенерация" в других словарях:

когенерация - Производство тепловой и электрической или механической энергии на одном и том же объекте. Типичный когенерирующий объект производит электроэнергию и пар для использования в промышленных процессах (Термины Рабочей Группы правового регулирования… …

Сущ., кол во синонимов: 2 генерация (7) теплофикация (5) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

когенерация - одновременное порождение физического стимула … Толковый переводоведческий словарь

комбинированное теплообразование (когенерация) - 3.1.15 комбинированное теплообразование (когенерация) (cogeneration, combined head and power): Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии или механической энергии. Источник …

теплофикация (когенерация) - 3.1.43 теплофикация (когенерация): Комбинированная выработка электрической или механической энергии. Источник: ГОСТ Р 54860 2011: Теплоснабжение зданий. Общие поло … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 54860-2011: Теплоснабжение зданий. Общие положения методики расчета энергопотребности и эффективности систем теплоснабжения - Терминология ГОСТ Р 54860 2011: Теплоснабжение зданий. Общие положения методики расчета энергопотребности и эффективности систем теплоснабжения оригинал документа: 3.1.1 аккумулированное тепло (heat gains): Сохранение и накопление тепла в… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье. На странице обсуждения должны быть пояснения. Мини ТЭЦ (малая теплоэлектроцентраль) теплосиловые установк … Википедия

Теплоэлектростанция - (Thermal power, ТЭС) Определение ТЭС, типы и характеристики ТЭС. классификация ТЭС Определение ТЭС, типы и характеристики ТЭС. классификация ТЭС, устройство ТЭС Содержание Содержание Определение Градирня Характеристики Классификация Типы… … Энциклопедия инвестора

комбинированное теплообразование - когенерация Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии или механической энергии. [ГОСТ Р 54860 2025] Тематики теплоснабжение зданий Синонимы когенерация EN cogenerationcombined head and power … Справочник технического переводчика

Теплофикация - 13. Теплофикация Централизованное теплоснабжение при производстве электрической энергии и тепла в едином технологическом цикле

Определение принципа когенерации

Когенерация - это комбинированное производство тепла и электроэнергии. На электростанции с применением технологии когенерации топливо используется для получения двух форм энергии - тепловой и электрической. Приставка «ко» в слове когенерация и означает комби. Проще говоря когенераторная установка это тепловая электростанция.

Когенераторные электростанции более эффективны в сравнении с электростанциями производящими только электрическую энергию.

С технологией когенерации появляется реальная возможность использовать тепловую энергию, которая обычно улетучивается в атмосферу через градирни и вместе с дымовыми газами.

При использовании эффекта когенерации существенно возрастает общий коэффициент использования топлива (КиТ). Применение когенерации в значительной степени сокращает затраты на приобретение топлива.

Когенерация - это существенное снижение затрат на получение тепловой энергии.

Когенераторные установки - устройство и принцип действия

Когенерационная установка состоит из силового агрегата, например, газовой турбины, электрического генератора, теплообменника и системы управления.

Когенерация - органичная экспансия технологии в российскую экономику

Применение электростанций с технологией когенерации в мегаполисах позволяет эффективно дополнять рынок энергоснабжения, без реконструкции сетей. При этом значительно улучшается качество электрической и тепловой энергий. Автономная работа когенераторной установки позволяет обеспечить потребителей электроэнергией с устойчивыми параметрами по частоте и по напряжению, тепловой энергией со стабильными параметрами по температуре.

Потенциальными объектами для применения когенерационных установок в России выступают промышленные производства, больницы, объекты жилищной сферы, газоперекачивающие станции, компрессорные станции, котельные и т. д.

В результате внедрения когенераторных электростанций возможно решение проблемы обеспечения потребителей недорогим теплом и электроэнергией без дополнительного, затратного, строительства новых линий электропередачи и теплотрасс.

Приближенность источников к потребителям позволит значительно снизить потери при передаче энергии и улучшить ее качество, а значит, и повысить коэффициент использования энергии топлива.

Когенерация - альтернатива тепловым сетям общего назначения

Когенерационная установка является эффективной альтернативой тепловым сетям, благодаря гибкому изменению параметров теплоносителя в зависимости от требований потребителя в любое время года. Потребитель, имеющий в эксплуатации когенераторную электростанцию не подвержен зависимости от экономического состояния дел больших теплоэнергетических компаниях.

Доход (или экономия) от реализации электричества и тепловой энергии, за короткое время, покрывают все расходы на когенераторную электростанцию. Окупаемость капитальных вложений в когенераторную установку происходит быстрее окупаемости средств, затраченных на подключение к тепловым сетям, обеспечивая тем самым, устойчивый возврат инвестиций.

Когенераторная установка хорошо вписываются в электрическую схему, как отдельных потребителей, так и любого количества потребителей через государственные электросети. Компактные, экологически безопасные, когенераторные электростанции покрывают дефицит генерирующих мощностей в крупных городах. Появление подобных установок позволяет разгрузить электрические сети, обеспечить стабильное качество электроэнергии и делает возможным подключение новых потребителей.

Преимущества когенерации

Преимущества когенераторных электростанций заключены, прежде всего, в сфере экономики.Существенная разница между капитальными затратами на энергоснабжение от сетей и энергоснабжение от собственного источника заключается в том, что капитальные затраты, связанные с приобретением когенераторной установки, возмещаются, а капитальные затраты на подключение к сетям безвозвратно теряются при передаче вновь построенных подстанций на баланс энергетических компаний.

Капитальные затраты при применении когенераторной установки компенсируются за счет экономии топлива.

Обычно полное возмещение капитальных затрат происходит после эксплуатации когенераторной электростанции в течение трех-четырех лет.

Такое возможно, когда когенераторная установка питает нагрузку в непрерывном цикле работы, или если она работает параллельно с электросетью. Последнее решение является выгодным для владельцев электрических и тепловых сетей. Энергосистемы заинтересованы в подключении мощных когенераторных установок к своим сетям, так как при этом они приобретают дополнительную генерирующую мощность без капитальных вложений на строительство электростанции. В таком случае энергосистема закупает дешевую электроэнергию для её последующей перепродажи по более выгодному тарифу. Тепловые сети получают возможность закупать дешевое тепло для его реализации близлежащим потребителям

Ведущими мировыми производителями когенераторных установок на основе поршневых двигателей и турбин на сегодняшний день являются:

Когенерация

Процесс выработки электроэнергии, названный когенерация (cogeneration) - это получение одновременно электроэнергии и тепла в единой установке.

Раздельное производство электроэнергии и тепла

когенерация установка электростанция энергетический

Основной принцип когенерации : стремление к максимальному использованию энергии первичного топлива (например, использование тепловой энергии, которая раньше сбрасывалась в атмосферу). Общий КПД энергетической станции в режиме когенерации составляет 80-95%.

ЭЛТЕКО ГЛОБАЛ предлагает КГУ различных мощностей, с различными вариантами исполнений. Учитывая невысокую стоимость газа и возможность подключения, когенерация является более эффективным процессом, инвестиции от которого оправдываются за 2-3 года. Мощностной ряд представлен поршневыми двигателями LOMBARDINI, FORD, MAN, GUASCOR, PERKINS и DEUTZ использующими в виде топлива природный газ, газ свалок или биогаз. При выборе КГУ необходимо учитывать требуемые параметры электрической и тепловой мощности установок, тип газа и его расход. При затруднении в выборе, ЭЛТЕКО ГЛОБАЛ оказывает профессиональную консультацию и предоставляет таблицу подбора необходимой установки. Учитывая все факторы когенерация это современный, эффективный и экологичный метод выработки электроэнергии. Параллельное подключение установок даёт возможность наращивания мощности, а последовательная работа агрегатов увеличивает срок службы. Широкий модельный ряд энергоустановок, предлагаемый предприятием Elteco, позволяет максимально чётко решить проблему электропитания, а европейская сборка определяет качество, надёжность и долговечность.

Когенерационные установки (когенераторы) широко используются в малой энергетике (мини-ТЭЦ, MicroCHP). И для этого есть следующие предпосылки:

Тепло используется непосредственно в месте получения, что обходится дешевле, чем строительство и эксплуатация многокилометровых теплотрасс;

Электричество используется большей частью в месте получения без накладных расходов поставщиков энергии, и его стоимость для потребителя может быть несколько меньше, чем у энергии из сети.

Потребитель приобретает энергетическую независимость от сбоев в электроснабжении и аварий в системах теплоснабжения.

Использование когенерации наиболее выгодно для потребителей с постоянным потреблением электроэнергии и тепла. Для потребителей, у которых имеются ярко выраженные «пиковые нагрузки» (например, жилое хозяйство, ЖКХ), когенерация мало выгодна вследствие большой разницы между установленной и среднесуточной мощностями - окупаемость проекта значительно затягивается.

У современных когенерационных установок на базе газопоршневых двигателей коэффициент использования теплоты сгорания топлива доходит до 85...90% и только 10% теряются. Экономия топлива при выработке энергии в когенерационном цикле может достигать до 40% по сравнению с раздельным производством того же количества электроэнергии (конденсационная электростанция) и тепловой энергии (водогрейная котельная). Например, используя тепло выхлопных газов и охлаждающей жидкости газового двигателя мощностью 500 кВт для отопления, можно обеспечить теплом площадь размером в 4...4,5 тыс. м2, поддерживая нормальную температуру в помещениях.

Различают две основные группы когенерационных установок:

• 1. Установки одновременного производства электрической и тепловой энергии (зарубежный аналог: СНР -- combined heat and power plant);
• 2. Установки (электростанции) комбинированного цикла с утилизационным котлом и паровой турбиной (зарубежный аналог: ССР -- combined cycle power plant). Чаще -- это электростанции с газовой турбиной, котлом-утилизатором и паровой турбиной (ПГУ -- парогазовые установки большой мощности). Но есть проекты где вместо газовой турбины использовался газопоршневой двигатель и паровая турбина малой мощности

В зависимости от вырабатываемой электрической мощности, когенерационные электростанции разделяют на следующие группы:

• · микро электростанции (мощность от 1 до 250 кВт);
• · мини (мощность от 250 до 1000 кВт) и малые (мощность от 1 до 60 МВт) - для простоты зачастую объединяют;
• · средние (мощность от 60 до 300 МВт);
• · большие (мощность более 300 МВт).

Подчеркнем, что здесь речь идет о суммарной мощности электростанции, а не единичной мощности энергетического агрегата. Принято считать, что мощности до 250 кВт (микро электростанции) целесообразно и возможно покрывать газопоршневыми или дизельными агрегатами (к примеру, DEUTZ ADG), а также различными установками альтернативной энергетики. От 250 кВт до 10-15 МВт -- с помощью газопоршневых агрегатов. Мощности до 60 МВт -- с помощью газопоршневых агрегатов (или газовых турбин при единичных мощностях от 20 МВт), а средние и большие мощности -- с помощью газовых и паровых турбин или парогазовых установок.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Проблемы когенерации

В.Г. Семенов, генеральный директор

Когенерация - совместная выработка тепловой и электрической энергии.

Несмотря на капиталистическое изобилие товаров и услуг в России дефицит все-таки есть, не хватает электроэнергии, не хватает газа. Дефицит электроэнергии уже ощутили в нескольких регионах, особенно С. Петербург, Москва, Урал и Тюмень. Трудности с подключением к централизованной системе газоснабжения есть практически повсеместно. Раз есть дефицит -значит есть очередь. Правил очереди не существует, но они все равно появляются, и это будут так называемые «серые», «темные» и т.п.

Половина углеводородного сырья (в большей степени - газа) в стране тратится на то, чтобы самих себя согревать. Такой сводной статистики нет, часть топлива учитывается в ЖКХ, часть в большой энергетике - суммарно по нашим оценкам 40% углеводородного сырья тратися на энергоснабжение. Если приплюсовать то, что сжигается в печках и электроэнергию (она тоже производится на углеводородном сырье), которая идет на электрообогрев зданий и на перекачку тепла в централизованных системах теплоснабжения, мы получим, что половина углеводородного топлива тратится внутри страны на нужды энергоснабжения, причем часто с чрезвычайно низкой эффективностью. Поэтому программу по комплексному подходу к снижению расхода топлива на нужды энергоснабжения можно поставить в противовес развитию месторождений. Но такой программы нет - на наш взгляд это государственная задача, которая, к сожалению, никак не решается.

Что касается электроэнергии, то не хватает мощностей для ее производства. Но не хватает в холода. Когда на улице тепло, дефицита не ощущается, а зимой при похолодании на улице на 1 градус мощность потребления увеличивается на 0,6%. В сумме по самым скромным расчетам в России на электрообогрев помещений (калориферы, электрокотлы, теплые полы, вентиляция и т.д.) расходуется до 20% мощности.

В основном структуру электрической генерации составляют конденсационные тепловые станции, топливо на которых расходуется только на производство электроэнергии, а тепло сбрасывается в окружающую среду. Получается, что выработанное ими электричество (с коэффициентом полезного действия, в лучшем случае, 35%) используется опять же на то, чтобы обогревать самих себя. А стройка новых мощностей нужна только для того, чтобы удовлетворить пиковый спрос в морозы на отопление жилища.

Есть много разных способов, чтобы исправить эту ситуацию. К сожалению, они сейчас применяются менее активно, чем в централизованной системе, которая была в Советском Союзе. Это разная стоимость электроэнергии на электрообогрев и для промышленного или бытового потребления. Это разуплотнение графика, т.е. сдвиг начала рабочего дня хотя бы в холодное время года и т.д. Сейчас этим никто не занимается. А основную проблему - нехватку мощностей - все активно бросились решать «в лоб», т.е. строить новые мощности. Но проблема - что строить.

Если говорить о электроэнергии, то в Европейском сообществе несколько директив уже принято по развитию когенерации. Считается, что для выполнения Киотского протокола, по дальним стратегическим задачам общества надо потреблять как можно меньше топлива при условии удовлетворения всех потребностей общества. И один из основных способов - это совместное производство тепла и электроэнергии, потому что тепло образуется в процессе выработки электроэнергии.

Во многих городах России значительную часть времени ТЭЦ сбрасывают тепло, которое образуется при выработке электроэнергии, в градирни, причем иногда ситуация может быть абсурдной. Есть примеры, когда в 150 м от ТЭЦ стоит большая котельная, которая сжижает газ для того, чтобы получать то же самое тепло и подавать его в город.

Основная проблема в европейских странах по развитию когенерации заключается в том, что отсутствуют тепловые сети, для их строительства нужно выделение земли, высокие затраты на их создание и, наверное, самое трудное - уговорить потребителя подключиться к централизованным сетям, отказавшись от индивидуального котла. В России эти централизованные сети теплоснабжения существуют в каждом городе. Мы много лет могли бы развивать систему энергетики за счет увеличения мощности ТЭЦ. Есть несколько преимуществ: близость потребителя, меньше затраты на развитие магистральных электросетей, и, самое главное, опять же - гораздо более полное использование топлива.

Если говорить о возможностях ТЭЦ, то они на самом деле просто колоссальные. Это и замещение мелких котельных с низким КПД (которые не имеют никакой перспективы по сравнению с локальными источниками), это и модернизация ТЭЦ, которая гораздо дешевле, чем строительство новых энергоблоков и многое другое. Но не хватает только одного - не хватает того, чтобы появилась конкуренция инвесторов.

На сегодняшний день нет, по-моему, ни одной энергосистемы, которая не запланировала бы построить какой-нибудь парогазовый блок на своей станции, но в основном на ГРЭС, где нет полезного использования теплоты. Новые бизнес-единицы РАО ЕЭС - ОГК и ТГК развивают, естественно, кондиционные станции (ГРЭС) и совершенно не задумываются обо всех остальных проблемах. Но такие электростанции должны строиться ближе к углю. ТЭЦ должны же развиваться в городах и, соответственно, обеспечивать теплоснабжение и электроснабжение близко расположенных потребителей. когенерация электрический тепловой энергия

Мы, к сожалению, идем по пути абсолютно неэнергоэффективному. Сегодня во всех регионах надо разбираться с тем, что есть. С 1 января этого года вступил в силу федеральный закон № 210, который диктует принципиально другие подходы по сравнению со сложившимися, дает принципиально другие возможности. В большинстве регионов на сегодняшний день нет целенаправленной работы по введению в действие этого закона в части разработки региональных схем энергоснабжения и разработки планов развития инженерной инфраструктуры. Эти программы должны разрабатываться для каждого муниципального образования. Но никакого движения в этом направлении нет. Понятно, что эту работу должно организовать государство. Вопрос в том - кто конкретно, в каком министерстве? На сегодняшний день этого не делает никто.

Я, в основном, занимаюсь вопросами теплоснабжения, и уже похоронил мечту о том, что появится какой-то орган в государстве, который обратит внимание на отрасль, в которой сжигается половина углеводородного сырья. На сегодняшний день нет ни одного отдела ни в одном министерстве, который бы занимался теплоснабжением и комбинированной выработкой теплоты совместно с электричеством. Все участие государства свелось к какому-то небольшому финансированию по линии Минобрнауки, где деньги уходят абсолютно непонятно на что - ни одна серьезная проблема не решается.

Поэтому я рассчитываю, что Общественная палата обратит внимание Правительства на то, что надо разработать нормальную, внятную программу, которую публично обсудить, покритиковать, и вернуться в самое начало, чтобы, наконец, определиться: куда будем двигаться. А иначе так и будем развивать и увеличивать, не понимая того, как потом это использовать.

Размещено на Аllbest.ru

Подобные документы

Полезный отпуск теплоты с коллекторов станции ТЭЦ, эксплуатационные издержки. Выработка и отпуск электрической энергии с шин станции. Расход условного топлива при однотипном оборудовании. Структура затрат и себестоимости электрической и тепловой энергии.

курсовая работа , добавлен 09.11.2011


Информация о предприятии сахарного производства и описание ТЭЦ. Поверочный расчет и тепловой баланс котла. Технология выработки биогаза из жома. Определение процентного содержания природного газа, биогаза и смеси. Использование биогаза для когенерации.

дипломная работа , добавлен 27.10.2011


Расчет электрической и тепловой нагрузки потребителей района. Выбор водогрейных котлов низкого и высокого давления. Калькуляция себестоимости энергии. Капитальные вложения в ТЭЦ. Расчет расхода электроэнергии на собственные нужды по отпуску тепла.

курсовая работа , добавлен 17.02.2013


Расчет капитальных вложений в энергетические объекты, годовых эксплуатационных издержек и себестоимости электрической и тепловой энергии. Расчет платы за электрическую и тепловую энергию потребителями по совмещенной и раздельной схеме энергоснабжения.

контрольная работа , добавлен 18.12.2010


Энергетика как основа развития большинства отраслей промышленности и народного хозяйства. Проблемы, связанные с электроснабжением обособленных потребителей энергопроблемных регионов России. Методы решения проблем энергоснабжения обособленных потребителей.

реферат , добавлен 18.01.2010


Выбор тепловой схемы станции, теплоэнергетического и электрического оборудования, трансформаторов. Определение расхода топлива котлоагрегата. Разработка схем выдачи энергии, питания собственных нужд. Расчет тепловой схемы блока, токов короткого замыкания.

дипломная работа , добавлен 12.03.2013


Производство электрической и тепловой энергии. Гидравлические электрические станции. Использование альтернативных источников энергии. Распределение электрических нагрузок между электростанциями. Передача и потребление электрической и тепловой энергии.

учебное пособие , добавлен 19.04.2012


Сущность когенерационной технологии и основные условия для ее успешного применения. Сферы применения когенерационных установок. Преимущества использования когенерации. Классификация когенерационных систем по типам основного двигателя и генератора.

реферат , добавлен 16.09.2010


Сущность когенерации как комбинированного производства электроэнергии и тепла. Принципы работы паровых, поршневых и газовых турбин, используемых в энергосистемах. Преимущества и недостатки двигателей. Оценка тепловых потерь. Применение при теплофикации.

курсовая работа , добавлен 14.12.2014


Определение характеристики относительного прироста расхода топлива конденсационной тепловой электростанции. Расчет оптимального распределения нагрузки между агрегатами тепловой электростанции. Определение графика электрической нагрузки потребителей ЭЭС.