ТЕХНОЦЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ РЕГИОНА

 

Создание и становление теории техноценозов [1] позволяет оценить эффективность использования топливноэнергетических ресурсов (ТЭР) на действующих электростанциях региона или страны в целом. Причём такую оценку можно сделать только при наличии характеристик реальных электростанций и их долевого участия в балансе энергопроизводства. Важно понять, что сложившиеся соотношения между большими, средними и малыми электростанциями отражают не только определённый период развития техники в условии монополии государства, но являются также примером нерационального использования ТЭР. Длительное время развитие энергетики России, Беларуси и других стран СНГ ориентировалось на создание мощных тепловых электростанций и централизованное производство электрической и тепловой энергии за счёт сжигания органического топлива (уголь, газ, мазут). При таком подходе изначально считалось нецелесообразным строительство малых тепловых и гидравлических электростанций не только в энергосистемах, но и на промышленных предприятиях. Для пояснения этого в табл. 1 приведена структура генерирующих мощностей Беларуси по состоянию на декабрь 1999г.

Станция типа КЭС имеет предельные значения КПД равные 45%, так как значительное количество тепла теряется с охлаждающей водой. На ТЭЦ с противодавленческими турбинами весь пар конденсируется при сравнительно высокой температуре охладителя, тем самым снижая производство электроэнергии до 36%. Однако при этом ТЭЦ передаёт значительное количество тепла потребителям (56%), и её КПД повышается в пределе до 92%. При этом для достижения максимума КПД электростанция типа ТЭЦ должна работать при фиксированном отношении производства электроэнергии и теплопроизводительности . При изменении этого соотношения КПД электростанции снижается и в реальных условиях обычно составляет 80 – 85%. Если сопоставить комбинированное производство электрической и тепловой энергии на ТЭЦ с раздельным производством электрической энергии на КЭС и тепловой энергии на котельной, то можно показать, что комбинированный цикл дает экономию топлива около 30%.

Абсолютные цифры экономии топлива в Беларуси можно получить из баланса производства электроэнергии в 1998г.

 

Таблица 1

 

№ ППп	Наименование электростанций	Установленная электрическая мощность, МВт
1	2	3
1.	Конденсационные электростанции (КЭC)
1. 1.	Лукомльская ГРЭС	2400
1. 2.	Березовская ГРЭС	930
	Итого КЭС	3300
2.	Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)
2. 1.	Минская ТЭЦ-4	1030
2. 2.	Гомельская ТЭЦ-2	540
2.3.	Новополоцкая ТЭЦ	505
2.4.	Минская ТЭЦ-3	420
2.5.	Могилевская ТЭЦ-2	350
2. 6.	Минская ТЭЦ-5	330
2. 7.	Светлогорская ТЭЦ	260
2.8.	МозырскаяТЭЦ	195
2.9.	Бобруйская ТЭЦ	180
2.10.	Гродненская ТЭЦ	170
2.11	Оршанская ТЭЦ	73
2.12.	Витебская ТЭЦ	70
2.13.	Жодинская ТЭЦ	54
2.14.	Минская ТЭЦ-2	31
2.15.	Могилевская ТЭЦ-1	20,5
2.16.	Бел ГРЭС	16,9
2.17.	Бараиовическая ТЭЦ	12
2.18	Брестская ТЭЦ	12
2.19.	Лидская ТЭЦ	11
2.20	Пинская ТЭЦ	10
2.21.	Полоцкая ТЭЦ-1	3,6
	Итого ТЭЦ	4294
3.	Гидроэлектростанции (11 шт.)	7,1
4.	ТЭЦ промышленных предприятий (12 шт.)	97,7
5.	Всего энергосистема (46 эл.станций)	7698,8

 

Суммарная установленная мощность электростанций Беларуси составляет 7698,8 МВт. При этом доля станций типа КЭС достигает 43%. Поскольку станции тина КЭС производят только электрическую энергию, а типа ТЭЦ – осуществляют комбинированное производство электрической и тепловой энергии, то целесообразно сравнить эти два энергоисточника между собой. При использовании КЭС теплоэнергию производит котёл централизованного теплоснабжения. Используя характеристики станций КЭС и ТЭЦ, предложим следующие рисунки.

 

Рис.1. Конденсационная электростанция

 

Рис.2. ТЭЦ с противодавленческой турбиной

 

Таблица 2

 

Производство электроэнергии, млрд. кВтч	Импорт, млрд. кВтч
ТЭЦ	КЭС	Пром. ТЭЦ	ГЭС
11,9	11,3	0,3	0,03	10,8

 

Анализируя данные табл.2, можно отметить, что производство электроэнергии на КЭС незначительно уступает производству на станциях типа ТЭЦ, но сопряжено со значительным нерациональным расходом топлива, который нужно рассматривать как потенциал энергосбережения в энергетике. Сейчас, конечно, невозможно вместо одной Лукомльской ГРЭС мощностью 2400 MBт построить 10 ТЭЦ по 240 МВт каждая (или 100 ТЭЦ по 24 МВт каждая), но, планируя развитие энергетических мощностей, нельзя не считаться с тем, что строительство таких электростанций было ошибочным.

 

Таблица 3

 

№ п/п	Наименование ТЭЦ	Топливо	Тип установки	Эл. мощность (МВт)	Тепловая мощность (МДж.с)	См
1.	AULUM	Природный газ	Газовая турб.	4,715	9,548	0,495
2.	BRAEDSTRUP	Природный газ	Газовая турб.	1	2,8	0,286
3.	FKHAVN-KV1	Природный газ	Газовая турб.	17	29	0,586
4.	GIVE	Природный газ	Газовая турб.	0,8	2,8	0,286
5.	HIRTSHALS	Природный газ	Газовая турб.	9	17	0,529
6.	RINGK/BING1	Природный газ	Газовая турб.	6	11,9	0,504
7.	RINGK/B1NG2	Природный газ	Газовая турб.	4	8,3	0,482
8.	SAEBY	Природный газ	Газовая турб.	4,2	8,9	0,472
9.	VRA	Природный газ	Газовая турб.	3,66	8,3	0,446
10.	/LGOD	Природный газ	Газовая турб.	4,1	9,3	0,441
11.	HELSING/R-VK	Природный газ	Комб.цикл	55	55	1,000
12.	HILLER/D-KV	Природный газ	Комб.цикл	71,7	60,9	1,177
13.	HJ/RRING-KV	Природный газ	Комб.цикл	42	48	0,875
14.	SILKEBORG-KV	Природный газ	Комб.цикл	58,1	59,3	1,000
15.	SKJERN	Природный газ	Комб.цикл	8,7	11,7	0,744
16.	VIBORG	Природный газ	Комб.цикл	46,1	42,2	1,090
17.	HORSENS-KV	Природный газ, отходы	Комб.цикл	35	43	0,814
…	…	…	…	…	…	…
121.	HADERSLEV/AFF	Отходы	Паротурбина	5,8	14,5	0,400
	Итого			770	1118

 

 

В связи с этим уместно обратиться к опыту других стран, которые после нефтяного кризиса 1974-75 гг. решали проблемы повышения эффективности использования ТЭР. Значительных успехов в этом направлении добилась Дания [2]. За последние 20 лет рост валового внутреннего продукта составил 50%, а суммарное потребление ТЭР осталось практически неизменным. При этом развитие энергетики базировалось на комбинированном производстве электрической и тепловой энергии, путём строительства малых ТЭЦ. Достаточно привести такие цифры. С 1984 по 1994 гг. была построена и введена в строй 121 малая ТЭЦ суммарной электрической мощностью 770 МВт и тепловой мощностью 1118 МДж/с, а в 1997 г. суммарная установленная электрическая мощность малых ТЭЦ Дании достигла 1300 МВт. При этом около 30% электроэнергии производится на малых ТЭЦ. Для пояснения сказанного в табл.3 приведе­ны характеристики ряда малых ТЭЦ Дании.

В России и Беларуси монополия на производство электрической и тепловой энергии и принятая с 1930-х годов система централизованного теплоснаб­жения городов препятствовали появлению ТЭЦ на промышленных предприя­тиях. Однако при переходе к рыночным отношениям ситуация стала изменяться, и такие энергоисточники стали появляться [3]. Опыт их работы показал, что стоимость произведённой ими электрической и тепловой энергии в 2-3 раза ниже покупных в энергосистеме.

Происходит это потому, что раздельное производство теплоты в котельных, электроэнергии - на мощных КЭС и атомных электростанциях не обеспечи­вает эффективного использования топлива, приводит к значительному пере­расходу денежных средств но сравнению с комбинированной выработкой теп­ловой и электрической энергии на малых и мини-ТЭЦ. При этом целесообраз­ной оказывается установка турбоагрегатов (турбин и генераторов) на котельных Промышленных предприятиях.

В качестве примера можно привести Мозырьский НПЗ, где с 1998 г. работа­ет первая в Беларуси газотурбинная установка (газовая турбина, генератор на­пряжением 10 кВ и котел-утилизатор), которая имеет электрическую мощность 17 МВт и вырабатывает нар для технологических нужд. Коэффициент полезного действия ГГУ Мозырьского НПЗ достигает 85%. На котельной завода «Гом-Сельмаш» установлено 2 турбоагрегата электрической мощностью но 600 кВт каждый на напряжении 0,4 кВ, которые работают на избыточном паре высокого давления.

Однако появление в системах электроснабжения предприятий таких энергоисточников вызвало ряд проблем. Главная из них заключается в том, что изначально такие агрегаты разрабатывались и выпускались для надводных кораб­лей и подводных лодок и оснащались достаточно простыми системами регули­рования электрических параметров. Исследования, проводимые автором, Позволили сформулировать требования к регуляторам частоты и напряжения агрегатов малых ТЭЦ при их параллельной и автономной работе в системе электроснабжения предприятия, что особенно важно для предприятий с непре­рывным технологическим процессом, где малые ТЭЦ рассматриваются в каче­стве независимого источника питания.

Таким образом, подлежит разрешению важнейшая для всего пространства бывшего СССР проблема негативных эффектов большинства ТЭЦ, которые в конденсационных режимах, то есть вне отопительного сезона, уступают по сво­ей эффективности обычным конденсационным электростанциям. Остаётся пока неразрешимым и решение вопроса монополизации практически интегрирован­ных систем электроснабжения с централизованными системами теплоснабже­ния. Поэтому обращение к малым источникам тепла и электроэнергии перспек­тивна. По существу только сочетание крупного, мелкого и среднего, как этого требует Н-распределение, и решит проблему.

 

Литература

1. Кудрин Б.И. Технетика: новая парадигма философии техники (третья на­учная картина мира). - Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1998. - 40с.

2. Датская модель теплофикации: финансовая и законодательная база её развития // Энергетик, 1999, №11.

3. Оптимизация электрической мощности ГТУ при реконструкции котель­ных и малые ТЭЦ// Ю.М. Хлебалин, Ю.Е. Николаев, Д.А.Андреев.- Промыш­ленная энергетика, 1998, №9.