Универсальная энергетическая характеристика ТЭЦ

Графики на рис 1, 2 носят универсальный характер, наглядно показывают, что удельный расход топлива на производство тепловой и электрической энергии находится в зависимости от качественного показателя– температуры нагреваемой сетевой воды и от электрической нагрузки . Этот вывод позволяет производить расчет расхода топлива на комбинированное производство по универсальной формуле:

Вå =В_ээ + В_тэ= b_ээt*N + b_тэt*Q , (8)

где b_ээt b_тэt - удельные расходы топлива на электроэнергию и тепловую энергию в зависимости от нагрузки турбины и температуры сетевой воды, определенные по универсальной энергетической характеристике рис 1,2. В таблице 4 приведены примеры расчета расходов топлива на ТЭЦ.

Табл. 4. Примеры расчета  экономии расхода  топлива при распределении мощностей для существующих источников (т.у.т.)

Пример 4.1. Видно, что рост температуры сетевой воды ведет к росту расхода топлива до 13%, но и в этом случае прирост удельного расхода топлива на тепло на ТЭЦ будет в 5 раз ниже, чем на котельной: 32.0 против 165кг/Гкал

Пример 4.2 Наглядно видно насколько выгоднее работать как можно с большими электрическими нагрузками на турбинах. Не знание этого факта, приводит к "размазывание" электрической и тепловой нагрузки на две турбины, что в итоге ведет к перерасходу топлива на 20.7%. Потеря электрических и тепловых потребителей ведет к снижению технической экономичности в квадратичной зависимости, а экономические показатели при этом ухудшаются в кубической зависимости!

Пример 4.3 Как  ни парадоксально, но наглядно видно, что  передача тепловой нагрузки с котельных  на турбины ТЭЦ вызывает экономию топлива даже больше, чем его необходимо для работы котельной – 108.6% На дополнительно выработанную электрическую мощность 30 мвт на теплофикационной турбине в г. Омске необходимо всего 0.61 т.у.т/ч, а для конденсационной турбине на Ермаковской ГРЭС надо 8.7т.у.т/ч

Коэффициент полезного использования  топлива (КПИТ).

Опыт расчетов показывает, что применение таких  показателей, как удельный расход топлива  на тепло и на электроэнергию для  случаев комбинированного производства энергии явно недостаточно. Наиболее полным и обобщающим показателем для выбора энергетической стратегии, обеспечения максимального экономии топлива, является коэффициент полезного использования топлива (КПИТ). (Рис.3,4)

h _ти= (N*0.86 +Q)/(B_ээ +B_тэ)*7 (9)

h _ти =F (С_пП, С_хПр, N,Q,T, P) (10)

h _ти– КПИТ - это универсальный показатель, характеризующий эффективность комбинированного потребления (производства) тепловой и электрической энергии в зависимости от:

• С_пП – способа потребления тепловой или электрической энергии;
• С_хПр – схемы производства тепловой электрической энергии;
• N – электрической мощности;
• Q – тепловой мощности;
• Т. Р – температуры воды или давления пара для потребителя.

КПИТ является тем обобщающим показателем, который  характеризует способность потребителя  и производителя комбинированной тепловой и электрической энергии к выбору энергоэффективной технологии потребления и производства энергии.

На рис 3,4 наглядно видно влияние показателей на эффективность использования топлива  –КПИТ:

• от способа потребления тепловой и электрической энергии (рис.4);
• от способа производства тепловой и электрической энергии (рис.3);
• от сочетания тепловой и электрической нагрузки как для комбинированного производства энергии (рис.3);
• от температуры сетевой воды для теплофикационной турбины (рис.3) Для раздельного способа производства тепловой и электрической энергии температура сетевой воды практически не влияет на экономичность производства рис 4.

Степень влияния  этих показателей приведена на примере  табл.5

Табл. 5 Пример расчета экономии расхода топлива от способа потребления энергии (т.у.т.)

Пример 5 показывает, что для Омска сокращение расхода  топлива за счет организации комбинированного потребления энергии в отопительный сезон составляет 400 тыс. тут/год.

Степень технического совершенства потребителей тепловой и  электрической энергии должна определятся  по коэффициенту полезного использования  топлива h _ти. КПИТ - это тот обобщенный универсальный показатель, который определяет степень технологической грамотности при решении задач по энергосбережению как для потребителей, так и для производителей тепловой и электрической энергии. В настоящее время в практике расчетов и нормирования коэффициент полезного использования КПИТ используется недостаточно широко. Отсутствуют методики расчета эффективности как для потребителей тепловой и электрической энергии - КПИТ_{потребителя,} так и для производителей тепловой и электрической энергии - КПИТ_{производителя}. Внедрение КПИТ_{потребителя} позволит на законном основании требовать снижение тарифов для тех потребителей, которые обеспечивает комбинированное производства тепловой и электрической энергии (население городов, промышленные предприятия, потребляющие тепло от ТЭЦ). И наоборот, те потребители, которые имеет низкое значение КПИТ, должны платить за энергию по самым высоким тарифам в 1.5-2 раза дороже!.

КПИТ - это тот  показатель энергетической эффективности, который необходимо использовать для нормирования энергопотребления для крупных потребителей тепловой и электрической энергии, для формирования энергосберегающей политики предприятий, региона, города.

О методе формирования тарифов на тепловую и электрическую  энергию.

Существующие  на сегодня методы распределения  затрат (физический, энергетический) не отражают технологию производства и  не отвечают рыночным экономическим  условиям. Если физический метод и  был допустим в период плановой экономии, когда совокупный эффект от работы ТЭЦ централизованно перераспределялся и выбор метода не имел принципиального значения, то с переходом к рыночным отношениям он совершенно недопустим. Эксергетический метод и предлагаемый метод относительных приростов, полностью отражают технологию производства, но также не отвечают рыночным условиям. Какой же выход из сложившейся ситуации?

Выход один: Технический анализ и отчетность при комбинированном производстве тепловой и электрической энергии необходимо отделить от политического влияния.

Для анализа эффективности технологических схем, выбора технических решений, распределения тепловой и электрической энергии, для технической отчетности, необходимо использовать методы, полностью отражающие суть комбинированного производства энергии, такие как предлагаемый метод относительных приростов или эксергетический метод. Организационная и техническая политика энергосистем и ТЭЦ должна строиться на максимально использовании эффекта теплофикации.

Для решения  экономических задач, связанных  с определением себестоимости, цены на энергию, необходимо исходить из принципа равенства затрат на производство и транспорт электроэнергии относительно конечного потребителя. Принцип равенства означает что, затраты на производство и транспорт электроэнергии от ТЭЦ принимаются равны затратам на производство и транспорт электроэнергии от "эквивалентной КЭС" предложенным Вагнером в 1968г [4]. Оставшиеся экономия от комбинированной выработки энергии должна относится на удешевление производства и транспорт тепловой энергии от ТЭЦ. Метод "эквивалентной КЭС" полностью совпадает с методом распределения затрат, применяемый в США, где в 1978 г был введен закон PURPA. По этому закону стоимость электроэнергии производимой на ТЭЦ или на других источниках (ветровые, гидравлические, мини-ТЭЦ), необходимо оценивать по затратам на электроэнергию на крупных современных ГРЭС. Энергосистема обязана покупать электроэнергию у независимых потребителей по такой стоимости, которая соответствует стоимости сооружения и эксплуатации новой мощности в системе. Этот закон считается наиболее успешным энергетическим законом в истории США. Он обеспечил значительную экономию топлива, ускорил постройку новых ТЭЦ и альтернативных электростанций.

Почему высокотехнологичные  ТЭЦ России стали неконкурентоспособными - об этом наглядно и убедительно написано в статье [3]. Это завышенные потери в магистральных, и особенно, в локальных сетях, это плановое государственное недофинансирование бюджетных организаций, это недостаточное развитие системы учета и контроля тепловой энергии и т.д. Но все это следствие, а причина заключается в том, что существующий метод анализа при формировании тарифов на энергию не отвечает всему разнообразию технологий производства тепловой и электрической энергии [5]. Беда в том, что планирование, учет и калькуляция электрической и тепловой энергии до настоящего времени основано на инструкции 1970 года, не отвечающей рыночным условиям.

Недостаток существующего  ценообразования заключается в  том, что цена не отражает качество энергии. Если для котельной нет принципиальной разницы, когда производится тепло - летом или зимой, то для ТЭЦ это различные технологии. Если летом для горячего водоснабжения можно использовать бросовое тепло, поступающее на градирни ТЭЦ, то зимой для отопления жилья отработанного тепла уже не хватает, и необходимо затрачивать дополнительные первичные источники энергии. Если же летом тепло от ТЭЦ не купят, то она все равно это тепло выбросит в окружающую среду, или же просто остановится в вынужденный резерв из-за отсутствия теплового потребления. Одна их основных ошибок существующего метода ценообразования заключается в том, что для простоты расчета рассчитываются не конкретные тарифы для характерных режимов энергоснабжения, а средневзвешенные, среднегодовые тарифы.