Ringsted, Danmark oktober 1994
Arbetsgruppsmaterial
Sorup herrgård

Introduktion

Arbetsgruppens föreslagna material är en diskussionsartikel som utarbetats för den europeiska konferensen om kombinerad värme, kraft och kraftvärme av medlemmar i programberedningskommittén.

Liksom tidigare spelar kraftvärme (CHP) och kraftvärme en viktig och komplex roll i den europeiska utvecklingen. Den roll som kraftvärme och kraftvärme ska spela i framtidens europeiska energiförsörjningssystem måste vara brett baserad och inte bara en "marknadsförmåga" eller ett förhastat svar på miljöhänsyn.

Kombinerad värme- och elproduktion och kraftvärme kan hjälpa hållbar utveckling vilket är syftet med Maastrichtavtalet. SNR är jämförbart med renare teknik som betonades i Europeiska unionens vitbok från 1993 "Tillväxt, konkurrens, sysselsättning - utmaningar och sätt att gå in i det 21:a århundradet". Detta dokument undersöker IRA:s framtida roll i Europa och ger förslag till en övergripande strategi.

Element i en perspektivutvecklingsmodell för Europa

En lovande utvecklingsmodell lades fram och diskuterades i Europeiska unionens vitbok 1993. Parallellt med dess diskussion inom Europeiska unionen diskuteras energiutvecklingsvägar, sysselsättning och miljöfrågor både på nationell nivå och inom Internationella byrån för energi (IEA). Det är oerhört viktigt att säkerställa samverkan mellan politiska strukturer på europeisk, nationell och lokal nivå.

Kommissionens vitbok

Europeiska unionens vitbok från 1993 "Tillväxt, konkurrens, sysselsättning ¾ utmaningar och sätt att gå in i det 21:a århundradet" betonade behovet av att utveckla en ny utvecklingsmodell som skulle innebära att kombinera grundläggande resurser

Union ¾ arbetskraft och naturliga. Den moderna utvecklingsmodellen är redan föråldrad och inte optimal, vilket leder till otillräcklig användning av arbetskraft och överdriven användning av energi och naturresurser. En ny modell behöver utvecklas för att främja hållbar ekonomisk tillväxt som ökar sysselsättningen och minskar förbrukningen av energi och naturresurser. Även om många problem kan lösas genom att påskynda tekniska framsteg, bör man komma ihåg att energiresurser inte längre kan betraktas som obegränsade, särskilt med tanke på de externa kostnaderna förknippade med klimatförändringar, utsläpp av sura gaser, hälsorisker, såväl som kärnavfall. tillhörande risk. Följaktligen är energisektorns ställning i den nya utvecklingsmodellen en av nyckelfaktorerna som kräver övervägande.

Vitboken föreslår sätt att främja strukturella förändringar. Följande styrmedel förtjänar särskild uppmärksamhet:

· Behovet av en strategisk mikroekonomisk politik. Befintliga regulatoriska hinder som inte passar den nya hållbara modellen behöver tas bort. Alla externa kostnader för samhället måste systematiskt omvandlas till interna. Det första nyckelelementet är en omfattande omorientering av grundforskningen relaterad till modellen för hållbar utveckling, inklusive förnybar energi och till exempel grön mätning, och främjandet av denna forskning.

· Styrmedel på makroekonomisk nivå. I samband med en gradvis systematisk översyn av styrmedel särskild uppmärksamhet följande verktyg förtjänar:

1. Indirekta skatter på miljöföroreningar, till exempel på energikällor, beroende på innehållet av CO 2 i utsläppen.

2. Finansiell reglering, särskilt skattesystem som främjar hållbar ekonomisk verksamhet.

3. Kontroll över den inre marknadens dynamik för att säkerställa optimal resursanvändning.

4. Införlivande av gränsöverskridande och globala miljödimensioner i internationell handels- och samarbetspolitik. Detta gäller särskilt för regioner nära Europeiska unionen (t.ex. Central- och Östeuropa).

· Sektoriella styrmedel. Dessa instruments roll ökar på grund av Europeiska unionens strävan efter en ny ekonomisk modell.

Frågor i energisektorn togs upp i det femte miljöhandlingsprogrammet.

Den inre energimarknaden i Europa

Det antas att skapandet av en inre energimarknad kommer att bli en del av en mer omfattande strategi, inklusive instrument för makroekonomisk politik, sektoriell energipolitik, etc.

Ett antal europeiska länder har redan börjat eller avser att börja reglera för att skapa en marknad på nationell nivå. Europeiska unionen har redan implementerat direktiv om pristransparens och gemensamma energi- och värmebärare. Dessa direktiv öppnar vägen för gränsöverskridande försäljning av el och gas. de har antagits av de länder som har undertecknat EES.

1988 enades ministerrådet om en rekommendation om autonom elproduktion, enligt vilken medlemsländerna bör tillhandahålla de nödvändiga garantierna för inköpspriserna för el som genereras av PRA baserat på långsiktiga pristak.

Dessutom förväntas de föreslagna riktlinjerna för den interna el- och gasmarknaden göra dessa marknader tillgängliga. Formuleringen av detta förslag gör det nu möjligt för medlemsstaterna att prioritera CHR för nationell lastöverlämning med hänvisning till en rekommendation från 1988. Ministerrådet diskuterar krav på tredje parts tillträde till grossistmarknaden.

Nya marknadsmekanismer för leverans av el och gas kommer oundvikligen att påverka utvecklingen av NR-system. Det senare beror på hur kontanter rör sig på minst tre olika marknader (bränsle, el, värme), och om en av dem blir instabil stimulerar detta andra marknadsinstrument. Potentiella negativa ekonomiska effekter kan undvikas genom garanterad prissättning (som i 1988 års rekommendation) och mekanismer för att täcka investeringar och driftskostnader.

Femte miljöhandlingsprogrammet

Det femte miljöhandlingsprogrammet innehåller sektoriella instrument:

"Energi: Centralt i utvecklingsmodellen är sättet på vilket energi produceras och överförs. Parallellt med liberaliseringen av den inre el- och gasmarknaden kommer Europeiska unionen att behöva välja ett strategialternativ, som hittills har varit medlemsländernas privilegium. Dessa alternativ avser i synnerhet både den intensiva utvecklingen av efterfrågestyrning och skapandet av en mängd olika försörjningsalternativ relaterade till rena energikällor.."

SPARA, THERMIE, ALTENER och JOULE-program

1989 satte Europeiska unionen upp ett mål att förbättra energieffektiviteten med 20 % till 1995. SAVE-programmet, som infördes av kommissionen 1990, syftar till att förbättra energieffektiviteten. I sin ursprungliga form syftade programmet till att studera hindren för genomförandet av SNR (särskilt autonom produktion) och utvecklingen av förslag för att eliminera dem. Inom ramen för THERMIE-programmet visar ett antal projekt på möjligheterna att använda nya kraftvärmetekniker.

Målet med ALTENER-programmet är att främja användningen av förnybara energikällor, till exempel genom utnyttjande av biomassa som bränsle för kraftvärmeverk.

JOULE-programmet syftar till att främja forskning och utveckling inom området för konventionell energi. Energieffektiviseringsåtgärder har nyligen inkluderats i detta program.

Genomförandet av dessa program bidrar till utvecklingen av SNR.

Internationella och europeiska konventioner och protokoll

för miljön

De antagna avtalen ålägger europeiska länder att minska utsläppen av skadliga ämnen, framför allt vid kraftverk och värmekraftverk.

Vid en konferens i Rio de Janeiro 1992 antogs en ramkonvention om ett antal frågor, bland annat minskning av utsläpp av växthusgaser, inklusive CO 2 . Denna konvention trädde i kraft den 21 mars 1994; det kommer att främja användningen av renare bränslen och initiativ för att optimera effektiviteten i den europeiska energisektorn.

I december 1990 höll energi- och miljöministrarna i EU-länderna ett gemensamt möte, där de enades om att stabilisera koldioxidutsläppen till år 2000 på 1990 års nivå. Våren 1994 granskade Europeiska kommissionen uppnådda resultat... Kommissionen noterade att ett antal medlemsländer, nämligen Danmark, Tyskland, Grekland, Italien, Luxemburg, Nederländerna, Portugal, Spanien och Storbritannien, har börjat implementera kraftvärme- och kraftvärmesystem som åtgärder för att minska koldioxidutsläppen.

Dessutom har Europeiska unionen anslutit sig till konventionerna och protokollen i den europeiska miljökonventionen (ECE) om utsläpp av svavel- och kväveoxider.

Samarbete med länderna i Central- och Östeuropa

Tillsammans med PHARE- och TACIS-programmen har storskaliga biståndsprogram initierats i 12 länder i Europeiska unionen som syftar till att förbättra infrastrukturen i Östeuropa. I dessa program, med stöd av liknande nationella program i vart och ett av Europeiska investeringsbankens europeiska länder, internationella utvecklingsbanker och andra organisationer, prioriteras energisektorn. På grund av den utbredda användningen av CHS och centralvärmesystem (DH) i länderna i Central- och Östeuropa anses uppgiften att skapa modern CHS-teknik vara en hög prioritet. Genomförandet av IRA kan bidra till att säkerställa ekonomins oberoende från energiimport, samt att ersätta elproduktionen vid farliga kärnkraftverk i dessa länder med IRA-systemen.

Infrastruktur - stadsåteruppbyggnad

Europeiska unionen ger bistånd och ekonomiskt stöd till utveckling av infrastruktur genom ett antal program (INTERREG, ENVIREG, VALOREN, Sammanhållningsfonden, etc.) och genom banker (Europeiska investeringsbanken, Europeiska banken för återuppbyggnad och utveckling, etc.). Bistånd går till gränsområden, utvecklingsregioner; det går till återuppbyggnaden av städer, skapandet av transeuropeiska nätverk, etc.

Det är möjligt att sådana typer av infrastruktur som el- och gassystem, såväl som hushålls- och centralvärmesystem, kommer att få stöd och ekonomiskt stöd i framtiden. Utbyggnaden av transeuropeiska el- och gasnät skulle i varierande grad kunna underlätta byggandet av nya kraftvärmeverk och bana väg för samverkan mellan kraftvärmen och vattenkraften inom det europeiska energiförsörjningssystemet.

SNR¾ Europeisk variant med stor potential

Med förbehåll för implementeringen av utvecklingsmodellen för Europa, som övervägdes ovan, kan vi prata om kraftvärmens betydande potential. Det här avsnittet diskuterar CHR:s egenskaper och potential.

Hållbarhet

Kraftvärme av el och värme är en energieffektiv teknik som kan spela en viktig roll på 2000-talet för att driva på Europas övergång till en hållbar utvecklingsväg. Med hjälp av SNR är det möjligt att samtidigt producera flera typer av energitjänster:

· Värme- och kylförsörjning av byggnader;

· Elproduktion för belysning och motordrift;

· Produktion av teknisk energi för industri m.m.

Vid kombinerad produktion av värme och el kan ett stort antal olika typer av bränsle utnyttjas ¾ inte bara naturgas, kol och olja, men också till exempel biomassa och fast avfall, med energieffektiva storskaliga förbränningsanläggningar utrustade med moderna system, samt med grön teknik.

Dessutom kan kraftvärme av värme och el ha en gynnsam effekt på lokalt miljö om SNR-system ersätter ett antal energianläggningar som källor till luftföroreningar.

Genomförandet av IRA bidrar till en ökning av sysselsättningsnivån. Det beror på att energieffektivitet och användning av lokala energiresurser kopplade till kraftvärme gör att bränsleimporten i Europa kan minska, och detta bidrar till att penningmängden som återstår för investeringar i lokala kraftvärmesystem ökar.

På så sätt kan IRA bidra till att uppnå ett antal mål som satts upp både på EU-nivå och på nationell nivå.

SNR-potential i Europa

Inom ramen för SAVE-programmet omvärderades SNR:s tekniska och ekonomiska potential. Ytterligare strukturerad och komplex analys krävs för att få mer korrekt data.

En preliminär bedömning visade att i 12 länder i Europeiska unionen kunde kraftproduktionskapaciteten med kraftvärmeteknik fördubblas till år 2000; då kommer den att utgöra en betydande del av den totala volymen icke-kärnkraftsvärmekraft i dessa länder och kommer att kunna ersätta motsvarande volym termisk och elektrisk energi som genereras separat.

Därmed kan kraftvärme ses som ett viktigt verktyg för att stabilisera CO 2 -utsläppen i Europa till år 2000.

Figuren visar de ungefärliga värdena för SNR-potentialerna för europeiska länder. Den första kolumnen visar den installerade kapaciteten för 1993 (kraftproduktion i gigawatt). Data för 2000 inkluderar tillväxten i CHR inom tjänstesektorn, industrin och fjärrvärmesektorn.

På längre sikt är kraftvärmens potential främst förknippad med marknaden för termisk energi. Det beror på beslutsfattandet för uppvärmning av stadsområden i Europa i framtiden.

Med införandet av SNR kommer den totala volymen av CO 2 -utsläpp att minska. Kombinerad värme- och elproduktion spelar också en roll utanför EU:s 12 medlemsländer. Så i Finland, Sverige och Österrike är andelen kraftvärme redan hög. Dessa staters anslutning till Europeiska unionen kommer säkerligen att påverka diskussionen om utsikterna för SNR i Europa.

Vissa länder i Central- och Östeuropa har redan storskaliga CHS/DH-system. Detta understryker vikten av SNR som en del av det paneuropeiska energiförsörjningssystemet. Den största utmaningen som Central- och Östeuropa står inför är förnyelsen och moderniseringen av kraftvärme/DH-system. Betydande vinster förväntas från minskningen av bränsleförbrukning och utsläpp.

Således kan vi dra slutsatsen att SNR i alla aspekter kan spela nyckelroll i den europeiska energipolitiken.

SNR som ett långsiktigt integrerat val

Implementeringen av SNR är förknippad med sådana tekniska fördelar som energieffektivitet och förmågan att utnyttja naturgas, kol, biomassa, avfall, etc. på ett miljövänligt sätt.

Utbudet av SNR-applikationer är brett ¾ från små installationer till stora stationer som betjänar de förenade stadsområdena; kraftvärme av värme och kraft används också i olika sammankopplade energitjänster. När det gäller liknande alternativ för renare teknik beror utvecklingen av kraftvärme på en konsekvent integrering av olika typer av dess tillämpning, såväl som på den territoriella och ekonomiska basen.

Det handlar främst om territoriell integration, vilket rör fjärrvärmenät, sammanlänkade processanläggningar, installationer i byggnader etc. Integration berör också området förvaltning.

Samtidigt behövs en gemensam ekonomisk och organisatorisk bas. Driften av anläggningar kräver betydande investerings- och driftskostnader. Ekonomiskt bör alla intressenter involveras i denna process.

Kraftvärme ska ses som ett långsiktigt alternativ som innebär att upprätthålla den nödvändiga organisatoriska stabiliteten (detta gäller särskilt för storskaliga fjärrvärmesystem) och att avskriva investeringen. Amorteringstiden för stora stadssystem är ofta 20-30 år. Detta är även fallet för andra basinvesteringar som naturgasinstallationer och kraftverk och kraftnät.

Konceptet med kraftvärmeproduktion

energi är svårt att definiera

Inom ramen för den europeiska energipolitiken har en adekvat definition av kraftvärme inte utvecklats. v olika länder olika definitioner används:

· Tekniken och omfattningen av kraftvärme varierar från land till land. Såväl i Norden som i Central- och Östeuropa finns storskaliga fjärrvärmesystem baserade på kraftvärme; i Nederländerna, Storbritannien, Italien, Portugal, Grekland och Frankrike växer andelen lokala kraftvärmeanläggningar, autonoma och industriella tillverkare snabbt.

Äga och driva kraftvärmesystem av små, privata producenter, tillverkningsindustri, tredje part, myndigheter kommunerna, distributörer och verktyg inom energisektorn. De har en mängd olika motiv och blir till och med konkurrenter när det gäller att erövra värme- eller elmarknader (såvida de inte regleras av myndigheterna eller delas mellan allmännyttiga företag enligt ömsesidig överenskommelse).

· Konceptet СНР passar inte in i marknadskonceptets snäva ram. Konkurrens inom ett område (till exempel inom gassektorn) kommer oundvikligen att få ekonomiska konsekvenser för andra områden (till exempel inom el- eller värmeförsörjning), och det är omöjligt att förutse vilka konsekvenserna av denna konkurrens kommer att bli.

· Dessutom är det enligt statistik och databaser svårt att säga om det handlar om ett kraftverk, ett värmesystem eller något annat. Används bränslet en eller två gånger? Är termisk energi en typ av avfall?

Det är nödvändigt att överväga frågan om den rationella placeringen av SNR-systemen på Europakartan.

Det är viktigt att inte bara betona fördelarna med SNR, utan också att utveckla en grundläggande definition av SNR som en energieffektiv, miljömässigt acceptabel integrerad teknik.

De viktigaste förutsättningarna för ett framgångsrikt genomförande av kraftvärme och AC

Praxis visar att det är möjligt att identifiera ett antal grundläggande förutsättningar för en framgångsrik implementering av CHS och AC (se bilaga). Vi talar om en stabil situation på värme-, gas- och elmarknaderna, samt en tillfredsställande finansiell bas. Nedan är en lista över möjliga villkor:

· Stabila ekonomiska förutsättningar på lång sikt;

· Tillräcklig marknad för värme och el.

· En stor andel av den termiska energimarknaden på den totala energimarknaden;

· Genomförande av operativa och tekniska förbättringar;

· Energi- och miljöbeskattning;

· Subventioner;

· Planering och zonindelning av marknaden;

· Förhållandet mellan produktion av värme och el;

· Laglig tillgång till försäljning av energiprodukter och tjänster;

· Partnerskapsrelationer mellan el- och värmekraftföretag;

· Efterfrågan från offentlig sektor.

Förslag till en övergripande SNR-strategi

inom Europeiska unionen

Detta avsnitt anger överväganden som kan utgöra en del av en övergripande IRA-strategi. Varje förslag kräver definitivt ytterligare diskussion.

En övergripande strategi måste utvecklas för att NDC ska ta en högre plats på den europeiska energipolitiska agendan.

Inom ramen för en sådan strategi är det möjligt att till exempel föreslå verktyg för en integrerad och interaktiv politik som grund för en ny modell för europeisk utveckling i enlighet med vitboken. Europeiska unionen och dess enskilda medlemmar skulle kunna samarbeta i utvecklingen av övergripande strategi om utvecklingen av IRA och schemaläggning av genomförandet av olika initiativ. Det är också möjligt att formulera strategier för SNR på nationell basis, enligt subsidiaritetsprincipen.

SNR-strategin kan avgöra hur och när vart och ett av initiativen ska implementeras. Till exempel, i direktiven om den inre europeiska energimarknaden, skulle utrymme kunna reserveras för kraftvärme. Dessutom bör reglering, där så är möjligt, underlätta ytterligare utbyggnad av NRA.

I enlighet med subsidiaritetsprincipen kan strategin sörja för genomförandet av initiativ av medlemsstaterna tidigare än den tidsfrist som fastställts i EU:s system.

Inom ramen för denna strategi är det möjligt att sätta uppdraget att bygga ut IRA, samt föreslå konsekventa styrmedel som bidrar till en hållbar utveckling av IRA på lång sikt.

Det föreslogs att kommissionen, parlamentet och Europeiska unionens ministerråd skulle utarbeta ett arbetsgruppsmaterial som skulle fungera som bakgrund för förhandlingar om ett marknadsdirektiv och ett nytt fördrag för Europeiska unionen.

Etappvis genomförande

CHS:s roll kan stärkas genom det progressiva genomförandet av en process i hela Europa med deltagande av konsumenter och marknader, icke-statliga organisationer och centrala och lokala myndigheter.

Allmänna vyer, databaser och statistik

I ett första skede kommer allmänna begrepp, terminologi och standarder för olika typer av SNR att utvecklas. Det är nödvändigt att initiera ett specifikt europeiskt program genom Europeiska unionen, CEN, International Energy Agency, etc.

Det specifika målet kommer att vara att utveckla en metodologisk terminologi för IEA:s åtgärdsprogram, följt av skapandet av en databas för IEA-program och deras egenskaper i enlighet med Internationella energiorganets (IEA) avtal om INDEEP-data och efterfrågestyrningsprogram. Denna uppgift kan ses som en fortsättning på SAVE-programmet.

Eurostat och nationella statistikkontor kan utveckla en gemensam statistikförordning och skapa en europeisk databas som tydligt återspeglar CHR och som kommer att användas för energibalansanalys.

Dessutom är det nödvändigt att initiera vetenskaplig och teknisk utveckling av en integrerad metodik för att ta fram program för SNR.

Skapande av ett informationsnätverk

Det statliga informationsnätverket för THERMIE-programmet skapades genom OPET-centra. EnR-samarbetet syftar till att skapa databaser. EnR ombads att skapa speciella baser SNR-data och ett informationsnätverk för vanliga uppgifter.

CHR European Lobby

Ett antal organisationer är professionellt intresserade av kraftvärmeindustrin. En harmonisk representation av dessa intressen inför kommissionen och Europaparlamentet kan vara mycket användbar. Det kan också vara till hjälp att skapa ett nätverk som täcker hela Europa.

Scenarier och alternativ för leverans av energitjänster

genomförandet av IRA

Efterfrågan på energitjänster, som kan tillgodoses av NRA, lokalt, nationellt och europeisk nivå... Detta tar hänsyn till inhemsk, kommersiell och industriell efterfrågan. Samtidigt är det möjligt att bedöma efterfrågan på el, liksom graden av tillgänglighet för olika energikällor och olika typer av bränslen, inklusive biomassa och avfall.

Resultaten kan sammanfattas på lokal och nationell nivå och användas för att bedöma potentialen hos IRA.

SNR och integrerad energiplanering

Kraftvärmens potential kan beaktas vid utvecklingen av scenarier av kommissionen om utsikterna för utvecklingen av energiförsörjningen i Europa och användas vid bedömningen av miljöpåverkan.

Det är möjligt att utarbeta ett verkligt scenario för utvecklingen av SNR i Europa. Sådan övergripande plan kan ligga till grund för initiativ.

Kraftvärme av värme och el kan göras till ett permanent inslag i lokala och nationella energistrategier (inklusive nationella mål), samt integrerad resursplanering, som kommer att utföras av energiföretag i enlighet med efterföljande instruktioner från EU-kommissionen. De relevanta bestämmelserna kan återspeglas i EU:s direktiv om integrerad resursplanering.

Att genomföra en kvalitativ bedömning av MA kan hjälpa till vid beslutsfattande om val av MA-teknik, inklusive energieffektivitetsfrågor i allmänhet.

Dessutom kommer sådan planering och bedömningar att bidra till att upprätta en hierarki av prioriteringar för olika typer av MVP (autonom produktion, fjärrvärme och gassystem). Det är också nödvändigt att kunna bedöma sambandet mellan olika lösningar inom området SNR.

Ta bort hinder och implementera ITS

Under genomförandet av SAVE-programmet identifierades flera typer av hinder för ytterligare utbyggnad av NRA. Organisatoriska barriärer visade sig vara ett betydande hinder. Orimliga marknadsrecept kan vara en annan stor begränsning för utvecklingen av IRA.

Listan över element som krävs för implementeringen av kraftvärmen kan innehålla:

· Organisationsstruktur och eliminering av hinder;

· Planering och zonindelning av marknaden (kartläggning, stadsplanering, organisation av skyddade områden, etc.);

· Åtgärder inom marknadsföring och reglering (kampanjer, subventioner, rabatter, incitament, aktier, prioriteringar, obligatorisk anslutning, recept);

· Investeringar i konstruktion av installationer, rabatter etc .;

· Reglering av priser för tjänster inom området kombinerad energi;

· Prioritet för SNR vid fördelning av laster;

· Miljöbeskattning och subventioner för SNR-system;

· Finansiering av energiinfrastruktur (gas, elektricitet, elförsörjning, centralvärme) och säkra investeringar;

· Reglering av externa anslutningar.

Att skapa en pålitlig investeringsbas för utbyggnad av storskaliga SNR-system är av särskild vikt.

De beskrivna åtgärderna kan vidtas på nationell nivå, medan det på EU-nivå är möjligt att överväga utvecklingen av specifika regleringar etc.

Att hjälpa östeuropeiska länder att implementera IRA

Biståndet till länderna i Östeuropa vid genomförandet av IRA kan intensifieras och samordnas med nationella och internationella program. När de tillhandahåller finansiering kan internationella utvecklingsbanker fokusera på och IAD-system. En bedömning av effekterna av energieffektivitet kan göras, som kommer att ligga till grund för att prioritera genomförandet av lämpliga åtgärder.

Uppföljningsåtgärder (teknik, program, etc.)

Behovet av att utveckla teknik och SNR-system är mycket brådskande, även när det gäller att förbättra känd teknik. Ett exempel är transport av termisk energi över långa avstånd.

Det är möjligt att utveckla och avsevärt förbättra program för att styra värmebehovssidan, styra och kombinera belastningar m.m.

Dessutom finns det ett akut behov av att bedöma energiprestanda, energieffektivitet, miljöpåverkan m.m. som en grund för att optimera kraftvärmekoncept och undvika producenternas drivkraft att ”skumma grädden”.

Ansökan

De viktigaste förutsättningarna för ett framgångsrikt genomförande av kraftvärme och AC

Ett antal grundläggande villkor för ett framgångsrikt genomförande av SNR och AC föreslås nedan,

identifieras empiriskt.

Stabila ekonomiska förutsättningar på lång sikt

SNR- och DH-system är långsiktiga och kapitalintensiva. För att fatta rätt ekonomiska beslut är det nödvändigt att de långsiktiga ekonomiska förutsättningarna för deras funktion är så stabila och förutsägbara som möjligt.

Till exempel är kostnaden för fast kapital 75 % av Totala kostnader konsumenter. I jämförelse med individuell uppvärmning är konsumentpriserna på DH relativt okänsliga för fluktuationer i bränslepriserna. Å andra sidan, i situationer där bränslepriserna är låga, kommer konsumenterna att vara ovilliga att ansluta till DH-nätet, och följaktligen kommer värmekraftsföretag att ställas inför ett dilemma: utöka DH eller skapa ett DHS. Denna risk kan minskas genom användning av styrmedel och uppföljningsinsatser.

Tillräcklig marknad för värme och el

Förekomsten av en sådan värmeenergimarknad är nödvändig, vilket skulle bero på efterfrågan på värmeenergi, byggnadstäthet i städer och klimatförhållanden. Detta är viktigt både för att säkerställa ekonomisk bärkraft och för att minska värmeenergiförlusterna i distributionssystemet. Likaså bör det inte finnas några tekniska, juridiska eller organisatoriska hinder för att ansluta sig till nätet och tarifferna bör vara rimliga.

Betydande andel av marknaden för termisk energi

Maxpriserna för att ansluta ytterligare ett antal konsumenter till DH-nätet är begränsade. En betydande del av den termiska energimarknaden kommer således att bidra till förbättrad energieffektivitet och ökade besparingar.

Underhåll och tekniska förbättringar

Erfarenheten visar att regelbundet underhåll och modernisering genom införande av tekniska förbättringar spelar en viktig roll för centralvärme- och centralvärmesystemens funktion.

Dessa förutsättningar för framgångsrik utveckling förverkligas inte alltid, vilket ger upphov till ekonomiska svårigheter. Låga priser på konkurrenskraftiga bränslen kan leda till en minskning av volymen av ekonomiska fördelar för värmekonsumenter och till och med att vissa konsumenter kopplas bort [från systemet] och övergången till andra typer av uppvärmning. Konkurrens kan också leda till att nya konsumenter inte kommer att anslutas till detta system, vilket kommer att försämra den ekonomiska situationen för kraftvärmeverket och de återstående konsumenterna. Detta kommer att skapa en ond cirkel av "växande fart ¾ minskande marknadsandel", vilket resulterar i en förlust av energieffektivitet, och detta har ofta en negativ inverkan på miljön. Nedan finns exempel på hur du kan skapa förutsättningar för DH-utveckling och användning av CHS genom en rad lokala och nationella politiska åtgärder.

Stöd genom beskattning, subventioner och reglering

I vissa fall har lämpliga nationella och lokala politiska åtgärder vidtagits för att hantera kortsiktiga prisfluktuationer genom lämplig beskattning, subventioner och reglering.

Energi- och miljöbeskattning

Energi- och utsläppsskatter kan jämna ut fluktuationer i konsumentpriserna när världsmarknadspriserna fluktuerar.

Subventionering

I många länder har ett system med subventioner och subventioner för konsumenter och/eller värme- och kraftföretag använts för att minska investeringskostnaderna, för att hjälpa till med underhåll och modernisering och för att intensifiera konsumenternas anslutning till nätet.

förordning

I vissa fall har lokala myndigheter fått tillstånd att ge konsumenter incitament att ansluta till DH-systemet när deras installationer byts ut, eller att göra sådan anslutning obligatorisk.

Marknadsstrategier och zonindelning

Olämplig konkurrens mellan olika värmesystem i samma område kan äventyra dessa system ekonomiskt. Konkurrens mellan försörjningssystem kan också leda till en minskning av DH-energieffektiviteten, eftersom anslutningshastigheterna kan vara låga. För att undvika dessa problem har vissa marknader delats in i geografiska zoner för olika leveranskedjor genom planering av centrala eller lokala myndigheter eller genom avtal mellan företag.

Förhållandet mellan termisk och elektrisk energi

När du använder SNR, en nära fysisk anslutning mellan produktion av el och värme. För att utnyttja båda typerna av genererad energi kan utbud och efterfrågan kombineras. Ofta ökas flexibiliteten i systemet genom att ge tillgång till större DH-system och till det allmänna elnätet, vilket möjliggör implementering

SNR. Kravet på flexibilitet ger upphov till behovet av en ändamålsenlig rättslig ram för samarbetet mellan de som tillhandahåller el och värme.

Laglig tillgång till försäljning av energiprodukter och tjänster

Företag, stora bostadsområden och institutioner som skolor, sjukhus etc. har i många fall laglig tillgång till försäljning av överskottsvärme till lokala DH-företag, samt överskottsel till elbolag.

Termiska företag som använder kraftvärmesystem kan också ha laglig tillgång till statlig elförsäljning. elektriska nätverk.

Nära samarbete med elbolag

Oavsett om vi talar om industriella kraftvärmeanläggningar eller installationer som ägs av värmekraftsföretag, är relevanta villkor och tariffer för utbyte av el viktiga.

Offentliga konsumenter

För ett framgångsrikt genomförande av SRA och AC behövs ofta stöd från myndigheterna statsmakten... Snabb anslutning av offentliga byggnader till DH-nät kan vara ett värdefullt bidrag till ekonomin i dessa system. Samordning fysisk planering och stadsutveckling i kommuner med utveckling av DH-system kommer att skapa gynnsamma förutsättningar på värmemarknaden och därigenom stärka ekonomin för ägaren av DH-systemet, samt minska kostnaderna för konsumenterna.

Huvudelementet i en kombinerad källa för el och värme, nedan kallad en kraftvärmeanläggning (kraftvärmeverk, mini-CHP), är en primär gasförbränningsmotor med en elektrisk generator på axeln. Värme återvinns under drift av gaskolvmotorn avgaser eller värme som erhålls från kylning av motormanteln. Samtidigt, i genomsnitt, för 100 kW elkraft, får konsumenten 120-160 kW värmeeffekt i form av varmvatten 90 C för uppvärmning och varmvattenförsörjning.

Således, kraftvärme tillgodoser anläggningens behov av el och gratis värmeenergi. Dess främsta fördel gentemot konventionella system är att energiomvandlingen här sker med större effektivitet än en betydande minskning av kostnaden för att producera en energienhet uppnås.

Grundläggande förutsättningar för framgångsrik tillämpning av kraftvärmeteknik Mini-CHP

1. När du använder en kraftvärmeanläggning ( mini-CHP) som den huvudsakliga energikällan, det vill säga när den laddas 365 dagar om året, exklusive tiden för planerat underhåll.

2. Med den maximala approximationen av kraftvärmeverket ( mini-CHP) till konsumenten av värme och el, i detta fall uppnås minimala förluster under transporten av energi.

3. När du använder det billigaste primära bränslet - naturgas. Den största effekten av att använda en kraftvärmeenhet ( mini-CHP) uppnås när man arbetar parallellt med det centrala nätverket. I det här fallet är det möjligt att sälja överskottsel, till exempel på natten, såväl som när morgon- och kvällstimmarna för den maximala elektriska belastningen passerar. Detta är principen som används av 90 % av energianläggningarna i västvärlden. Men i Ryssland är det inte lönsamt, eftersom IDGC är redo att köpa 1 kW el till grossistpriset. Detta är ungefär 1-1,30 rubel per 1 kW. Och kostnaden för en kW tillsammans med underhåll är 1,50 rubel.

Omfattning av kraftvärme i minikraftvärme:

Den maximala effekten av att använda kraftvärmare uppnås vid följande stadsanläggningar:

Egna behov av pannhus (från 50 till 600 kW). Under renoveringen av pannhus, såväl som under nykonstruktionen av värmekällor, är det extremt viktigt att säkerställa tillförlitligheten hos strömförsörjningen för värmekällans egna behov. Användningen av en gaskogenerator (gaskolvkraftverk) motiveras här av det faktum att det är en pålitlig oberoende elkälla, och värmeenergin från samgeneratorn släpps ut i värmekällans belastning.

Sjukhuskomplex (från 600 till 5000 kW). Dessa komplex är konsumenter av el och värme. Närvaron av en kogenerator i sjukhuskomplexet har en dubbel effekt: en minskning av energiförsörjningskostnaderna och en ökning av tillförlitligheten av strömförsörjningen till de ansvariga konsumenterna på sjukhuset - operationsenheten och intensivvårdsavdelningen på grund av införandet av en oberoende elkälla.

Sportanläggningar (från 1000 till 9000 kW). Det är för det första simbassänger och vattenparker där både el och värme efterfrågas. I detta fall, kraftvärmeenheten ( mini-CHP) täcker behovet av el, och värmen dumpas för att hålla temperaturen på vattnet.

El- och värmeförsörjning för byggarbetsplatser i centrum (från 300 till 5000 kW). Detta problem möter företag som renoverar gamla stadskvarter. Kostnaden för att ansluta objekt till tekniska nätverk i vissa fall står i proportion till volymen av investeringar i sin egen kraftvärmekälla, men i det senare fallet förblir ägaren till källan företaget, vilket ger det ytterligare vinst under driften av bostadskomplexet.

Kraftvärmesystem klassificeras efter huvudmotor- och generatortyper.

Den största fördelen har gaskolvmotorer. De kännetecknas av hög prestanda, relativt låg initial investering, ett brett utbud av modeller när det gäller effekt, förmåga att arbeta i autonomt läge, snabb start och användning av olika typer av bränsle.

Grunderna för kraftvärme mini CHP

Det vanliga (traditionella) sättet att generera el och värme är att generera dem separat (kraftverk och pannhus). Samtidigt används inte en betydande del av den primära bränsleenergin. Det är möjligt att avsevärt minska den totala bränsleförbrukningen genom att använda kraftvärme ( samproduktion el och värme).

Kraftvärme det finns termodynamisk produktion av två eller flera former av användbar energi från en enda primär energikälla.

De två vanligaste energiformerna är mekaniska och termiska. Mekanisk energi används vanligtvis för att rotera en elektrisk generator. Det är därför som följande definition ofta används i litteraturen (trots dess begränsningar).

Kraftvärme det sker en kombinerad produktion av elektrisk (eller mekanisk) och värmeenergi från samma primära energikälla.

Den genererade mekaniska energin kan också användas för att hålla hjälputrustning som kompressorer och pumpar igång. Termisk energi kan användas för både uppvärmning och kylning. Kylan produceras av en absorptionsmodul som kan drivas med varmvatten, ånga eller heta gaser.

Under driften av traditionella (ång)kraftverk, på grund av de tekniska egenskaperna hos energigenereringsprocessen, släpps en stor mängd genererad värme ut i atmosfären genom ångkondensorer, kyltorn etc. Det mesta av denna värme kan återvinnas och användas för att möta termiska behov, vilket ökar effektiviteten från 30-50 % för ett kraftverk till 80-90 % för kraftvärmesystem. Forskning, utveckling och projekt under de senaste 25 åren har resulterat i betydande förbättringar av teknik som nu verkligen är mogen och pålitlig. Distributionsnivån för kraftvärme i världen gör det möjligt att hävda att detta är den mest effektiva (av den befintliga) energiförsörjningstekniken för en stor del av potentiella konsumenter.

Teknikfördelar för minikraftvärme

Kraftvärmetekniken är verkligen en av de ledande i världen. Intressant nog kombinerar den perfekt sådana positiva egenskaper, som nyligen ansågs nästan oförenliga. De viktigaste egenskaperna bör erkännas som den högsta bränsleeffektiviteten, mer än tillfredsställande miljöparametrar, samt kraftvärmesystemens autonomi.

Tekniken som denna resurs är dedikerad till är inte bara "kombinerad produktion av elektrisk (eller mekanisk) och termisk energi" - det är ett unikt koncept som kombinerar fördelarna med kraftvärme, distribuerad energi och energioptimering.

Det bör noteras att ett högkvalitativt projektgenomförande kräver specifik kunskap och erfarenhet, annars kommer en betydande del av fördelarna med största sannolikhet att gå förlorade. Tyvärr finns det i Ryssland väldigt få företag som verkligen har den nödvändiga informationen och som kompetent kan genomföra sådana projekt.

Fördelarna med användningen av kraftvärmesystem är konventionellt indelade i fyra grupper, nära besläktade med varandra.

Fördelar med tillförlitligheten hos kraftvärme Mini CHP

Kraftvärme är praktiskt taget den ideala formen av energiförsörjning ur energisäkerhetssynpunkt.

Teknikens framsteg ökar beroendet mänsklig aktivitet från energiförsörjning inom alla områden: i hemmet, på jobbet och på semestern. Omedelbart beroende mänskligt liv från oavbruten strömförsörjning växer inom transport (från hissar till säkerhetssystem på höghastighetsjärnvägar) och inom medicin, som idag förlitar sig på komplexa och dyra enheter, och inte bara på ett stetoskop och en lansett.

Datorernas allestädes närvarande ökar bara kraven på energiförsörjning. Inte bara "kvantiteten" utan också "kvaliteten" på elen blir kritisk för banker, telekommunikationer eller industriföretag. Ett strömavbrott eller ett strömavbrott kan i dag inte bara leda till stopp eller skador på maskinen, utan också till förlust av information, vars återhämtning ibland är ojämförligt svårare än att reparera utrustning.

Krav på strömförsörjning formuleras enkelt - tillförlitlighet, beständighet. Och för många blir det tydligt att idag är det enda sättet att få en produkt av högsta kvalitet att tillverka den själv. Militären över hela världen har vetat detta länge, industrimän har redan kommit till sådana beslut, och familjer och småföretag har börjat inse fördelarna med att äga elgeneratorer och värmepannor först nu. Krisen för den befintliga monopoliserade energiinfrastrukturen och den pågående liberaliseringen av energimarknaderna ökar både graden av osäkerhet i framtiden och attraherar nya affärsmöjligheter. Båda faktorerna ökar energikonsumenternas efterfrågan på sin egen produktionskapacitet.

Vid användning av ett kraftvärmesystem är konsumenten försäkrad mot avbrott i den centraliserade kraftförsörjningen, från tid till annan som uppstår antingen till följd av extremt slitage på anläggningstillgångar inom kraftindustrin, eller naturkatastrofer eller andra oförutsedda orsaker. Han kommer sannolikt inte att ha organisatoriska, ekonomiska eller tekniska svårigheter med tillväxten av företagets kapacitet, eftersom det inte kommer att vara nödvändigt att lägga nya kraftledningar, bygga nya transformatorstationer, bygga om värmeledningar etc. Dessutom är det nyförvärvade kraftvärmare är inbyggda i det befintliga systemet ...

Placeringen av energicentret i närheten av konsumenten innebär att energicentret är beläget i säkerhetszonen för ett visst företag, och strömförsörjningen beror endast på konsumenten.

Distribuerade (autonoma) energikällor, som kraftvärmesystem, minskar sårbarheten hos energiinfrastrukturen. Utspridda över Europa och Amerika är kraftvärmeverk mindre känsliga för naturlig och avsiktlig förstörelse än stora centrala kraftverk. Kraftvärme drivs huvudsakligen på naturgas och andra "hushålls" typer av bränsle, det vill säga inte kräver extraordinära åtgärder för att tillhandahålla bränsle.

Kraftvärmeökar tillförlitligheten i kraftförsörjningen till anläggningar - en betydande fördel i en föränderlig energimarknad och högteknologiskt samhälle. En mycket pålitlig strömförsörjning är avgörande för de flesta företag inom informations-, tillverknings-, forskning-, säkerhets- och fler branscher.

Ekonomiska fördelar med kraftvärme Mini CHP

• Kraftvärme erbjuder en utmärkt ekonomisk stimulansmekanism.
• Höga energikostnader kan reduceras flera gånger (Till exempel, med högkvalitativt projektgenomförande kan kraftvärmesystemet generera energi, vars kostnad är 7 gånger lägre än kostnaden för AO-energo).
• Att minska andelen energi i produktionskostnaden kan avsevärt öka produktens konkurrenskraft.

Energins andel av kostnaden för en produkt sträcker sig från 10 % till 70 %, vilket är 5-10 gånger högre än världsnivån. Energi står för cirka 70 % av kostnaden för kemiska produkter. Inom metallurgi - upp till 27%. Tillväxttakten för energitaxor överstiger tillväxttakten för priserna på produkter inom de flesta sektorer av ekonomin. Detta var en av de viktigaste orsakerna till ökningen av energikostnadernas andel av produktionskostnaden. Det bör särskilt betonas att med en minskning av industriproduktionen med 3-4 gånger, minskade energiförbrukningen i företag endast med 1,5-2 gånger. Användningen av moraliskt och fysiskt föråldrad utrustning i produktionen, som först och främst förklaras av bristen på medel hos de flesta industriföretag för att ersätta eller modernisera den, leder till en irrationell förbrukning av energiresurser och förvärrar bara situationen.

Elförsörjningen av dålig kvalitet är en viktig faktor för att bromsa den ekonomiska tillväxten. Kraftvärme är praktiskt taget mest det bästa alternativet säkerställa tillförlitligheten i leveransen av elektrisk energi.

En volatil ekonomi kräver mer och mer energi för att fungera och utvecklas. Med traditionell strömförsörjning uppstår många organisatoriska, ekonomiska och tekniska svårigheter när man ökar kapaciteten hos ett företag, eftersom det ofta är nödvändigt att lägga nya kraftledningar, bygga nya transformatorstationer, lägga om värmeledningar etc.

På samma gång, kraftvärme erbjuder extremt flexibla och snabba lösningar när det gäller kapacitetsutbyggnad. Utbyggnaden av kapaciteten kan genomföras både i små och ganska stora andelar. Detta upprätthåller ett exakt förhållande mellan produktion och konsumtion. Därmed tillgodoses alla energibehov som alltid följer med ekonomisk tillväxt.

Kostnaden för att lägga energikommunikation och ansluta till elnäten kan resultera i ett belopp som är jämförbart med eller överstiger kostnaden för ett kraftvärmeprojekt. Miljörestriktioner, mark- och vattenkostnader, statlig reglering – det finns tusentals hinder för ett energibolag att besluta sig för att bygga ett kraftfullt nytt kraftverk.

Bränslet är gas, dess fördel är dess relativa billighet, rörlighet och tillgänglighet.

Kraftvärme låter dig avstå från värdelösa och ekonomiskt ineffektiva kostnader för energiöverföringsmedel, dessutom elimineras förluster under energitransport, eftersom energigenererande utrustning är installerad i närheten av konsumenten.

En betydande och snabb minskning av utsläppen av skadliga ämnen ger betydande fördelar inte bara i miljösammanhang. Det finns också en moralisk och ekonomisk tillfredsställelse av sådana ansträngningar: minskning eller fullständig eliminering av böter, bidrag, skatteincitament, avlägsnande av många miljörestriktioner.

Det finns en myriad av ekonomiska fördelar med kraftvärme, tyvärr går en del av denna potential obemärkt förbi av slutanvändare, industri, företag och myndigheter, eller realiseras inte av implementerande företag.

8.1 Problem med kraftvärme

I den ryska energilagstiftningen, ett ganska sällsynt instrument för direkt indikation av prioritet för en specifik teknisk lösning- kombinerad produktion av värme och el (kraftvärme). Samtidigt finns det praktiskt taget inga lagstiftningsnormer som säkerställer genomförandet av denna prioritering, och andelen kombinerad produktion vid värmekraftverk för allmänt bruk har minskat med en tredjedel under 25 år. Minskningen av tillförseln av värmeenergi till industrin kompenserades inte av anslutningen av lasten av byggnader under uppförande, som huvudsakligen är anslutna till pannhus. Följaktligen har även produktionen av el för termisk förbrukning minskat.

Idag genererar 528 värmekraftverk med värmeutrustning 470 miljoner Gcal termisk energi per år, vilket är 36% av den totala volymen fjärrvärme (1 285 miljoner Gcal/år). Resten av värmen tillförs från 58 tusen kommunala pannhus med en genomsnittlig kapacitet på 8 Gcal / h och en genomsnittlig verkningsgrad på endast 75%.

Inte ens idrifttagandet av moderna CCGT-enheter tillät den ryska kraftindustrin att nå 1994 års nivå när det gäller värdet av bränsleenergieffektiviteten (COP) vid landets värmekraftverk (57 % 1994 mot 54 % 2014). Samtidigt är det kraftvärmeverken med en COP på 58 till 67 % som ger värmekraftverkens totala energieffektivitet. Satsen för den vanligaste ångturbinutrustningen utan fjärrvärme är från 24 till 40 %, vilket är minst två gånger lägre än i det sämsta kraftvärmeverkets rent uppvärmningsläge.

Kraftvärme, erkänd över hela världen som den mest effektiva tekniken för produktion av el och värme, är idag den mest "försummade" sektorn i Rysslands förenade energisystem. En betydande del av kraftvärmeverken är kroniskt olönsamma och stora kraftbolag försöker bli av med dem. En betydande del av den produktionsutrustning som tas bort från marknaden under förfaranden för konkurrenskraftig start (CCT) är också koncentrerad till kraftvärmeverk, och kraftenheter under uppbyggnad under CSA fungerar i allmänhet utan att tillföra värme.

Samtidigt, utanför det enhetliga kraftsystemet, bygger konsumenter i ökande volymer kraftvärmeverk för sina egna behov med egenskaper som är betydligt lägre än egenskaperna hos den utrustning som tas ut genom COM. Det finns en fara att merparten av de stora elkonsumenterna successivt lämnar marknaden, vilket leder till en ökad taxebörda för den sociala sektorn.

Resultatet är en paradoxal situation: på grossistmarknaden för elmarknadsgeneratorer, där konsumenten ersätts av tillsynsmyndigheter (Marknadsrådet, Systemoperatören, Federal Antimonopoly Service, Energiministeriet), efterfrågades inte kraftvärme och konsumenterna själva i marknaden för tillgänglig teknik väljer kraftvärme.

Nedgången i konkurrenskraften för "stor" energi under ryska förhållanden beror just på vägran att använda fördelarna med kraftvärme, en teknik, i dess väsen, avsedd för länder med ett kallt klimat och en lokal hög befolkningstäthet. Problemet ligger inte bara i ofullkomligheten i reglerna för att elmarknaden ska fungera, utan i den felaktiga formuleringen av de primära målen och principerna som säkerställde ekonomisk diskriminering av kraftvärmeverk.

Avvecklingen av en betydande del av kraftvärmeverket kommer att vara ett allvarligt slag för landets ekonomi på grund av en ökning av kostnaderna för värme och el, betydande engångskostnader för byggande av ersättningskapacitet och en ökning av gasöverföringssystemets kapacitet. Idag görs ingen systematisk bedömning av konsekvenserna av att avveckla kraftvärmeverket. Problemet, som saknar en lösning på federal nivå, "dumpas" till regionerna i form av betalning för "påtvingad" produktion och konstruktion av ersättningspannhus.

Samtidigt är det utvecklingen av kraftvärme som kan betraktas som en anti-krisåtgärd, som säkerställer tillgången på energiresurser för konsumenterna. Det bör förstås att kraftvärme, trots sina egna problem, idag är det enda sättet att ge en anti-kriskontroll av ökningen av tarifferna för värme och el med tillgängliga marknadsmetoder.

En radikal förändring av attityden till kraftvärme kommer att möjliggöra:

• minska bränsleförbrukningen och upprätthålla gasexportvolymer med lägre kostnader för utveckling av nya fält;
• att lindra problemet med naturgasbrist under allvarliga köldknäppar, eftersom värmealstringen vid CHPP ökar under denna period och utrustningen laddas under en stor elektrisk belastning i ett ekonomiskt uppvärmningsläge, med maximal bränsleekonomi;
• att tillhandahålla den nödvändiga ökningen av elektrisk kraft direkt i de befintliga förbrukningsnoderna, utan överdrivna kostnader för högspänningsnät;
• tillhandahålla strömförsörjning till städer i händelse av nödavbrott av el- och gasförsörjningssystem (arbete på en dedikerad elektrisk belastning, inklusive livsuppehållande anläggningar, möjligheten att använda reservbränsle, garanterad värmeförsörjning);
• genom att minska kostnaderna för värmeproduktion, frigöra medel för modernisering av värmenät.

8.2 Obligatoriska ändringar in i elmarknadsmodellen för effektiv drift av kraftvärme

Den nuvarande marknadsmodellen definierar principen om jämlikhet mellan generatorer oavsett avståndet för överföring av el från kraftverket till konsumenten. TPPs som ligger nära konsumenten subventionerar faktiskt utvecklingen och underhållet av interregionala elektriska nät som är nödvändiga för överföring av el från statliga distriktskraftverk, vattenkraftverk och kärnkraftverk. I andra länder, även med en mycket mindre yta, beaktas denna omständighet av ytterligare preferenser för kraftvärmeverk, ju mer de är nödvändiga och ekonomiskt motiverade i våra förhållanden.

Under sovjetperioden löstes uppgiften att minska kostnaderna för elöverföring just genom att bygga kraftvärmeverk direkt i lastcentraler, i städer och på stora industriföretag. Till och med Moskva-regionen försågs med extern strömförsörjning endast för en tredjedel av efterfrågan. Kraftvärmeanläggningarna gav belastningar i städerna, tillförlitligheten av strömförsörjningen till kritiska anläggningar, bränsleredundans och tillförlitlig värmeförsörjning.

Som ett resultat av reformen av elkraftsindustrin började kraftvärmeverken utföra ovanliga funktioner för att tillhandahålla el och kapacitet till grossistmarknaden. Som ett resultat har transportkomponenten i de slutliga tarifferna växt och blivit jämförbar med kostnaden för elproduktion. Om kostnaden för bränsle inte beaktas, översteg kostnaden för elöverföring kostnaden för produktion, vilket bestämmer en hög nivå av tariffer för slutanvändare.

De besparingar som uppnås genom konkurrensen från kraftverken på grossistmarknaden för el kompenseras idag av kostnaderna för att utveckla nät för att säkerställa denna konkurrens.

Vid start av CCM antogs principen om behovet av att dra in ineffektiv kraft, utan att ta hänsyn till det faktum att samma utrustning i en kraftvärmeanläggning kan vara ineffektiv i kondenseringsläget och i värmesystemet, under vilken livslängd som helst av utrustningen, har en ekonomi som är ouppnåelig med användning av andra modernaste teknologier. ...

Det är nödvändigt att lösa problemet med marknadsincitament och tekniskt stöd för möjligheten att använda de mest ekonomiska kraftkällorna som fungerar i en kombinerad cykel, med lösningen av problemen med att modernisera en del av kraftvärmeverk, omfattande redovisning av system- breda effekter, efterfrågestyrning och optimering av förhållandet mellan bas- och toppkapacitet.

Dagens CCO tar inte hänsyn till att kraftvärmeverk har objektivt sett höga kostnader för att upprätthålla kapacitet, medan kostnaden för el i uppvärmningscykeln är lägre. Att ta hänsyn till de totala objektiva kostnaderna skulle visa en mycket större ekonomisk effektivitet för kraftvärme. Baserat på resultaten av den långsiktiga CCO 2019 kommer CHPP att få 10 % mindre medel i form av betalning för kapacitet än 2011. Detta får energibolagen att försöka få ihop de saknade medlen på värmemarknaden, vilket i sin tur kan förstöra fjärrvärmemarknaden och göra den mindre konkurrenskraftig än lokala värmekällor.

Uppdelningen av den tidigare enhetliga handelsplattformen mellan den automatiska telefonväxeln (el) och "Systemoperatören" (kapacitet) eliminerade själva möjligheten att optimera totalpriserna i konsumentens intresse. Dessutom fick "Systemoperatören" rätten att ladda kraftverk inom den valda kapaciteten, utan att bära ansvar för effektiviteten i produktionslägen.

Det är nödvändigt att fastställa villkoren under vilka CHPP kan ingå direkta avtal med konsumenter. Den mest lönsamma konsumenten för en kraftvärme är en som samtidigt förbrukar både elektrisk och termisk energi, det vill säga befolkningen och industriföretag som använder teknisk ånga. En meny med rörlig tariff för ett komplext utbud skulle ha fått konsumenterna att stänga av sina egna pannhus.

Sådana långsiktiga komplexa kontrakt skulle kunna ingås med konsumenter av både ägarna av kraftvärmeverk och värmeförsörjningsorganisationer, samtidigt som de utför funktionerna för energiförsäljning i termer av el. Dessa långtidskontrakt kan bli det främsta verktyget för att minska riskerna för investerare som moderniserar kraftvärmeverk och minska riskvärdet av investeringar.

Idag är det möjligt att sluta direkta detaljhandelsavtal för leverans av el endast från kraftvärmeverk med en kapacitet på mindre än 25 MW, vilket ger dem en privilegierad position med större kraftvärmeverk för allmänt bruk (elkonsumenter debiteras inte en nättaxa för överföring över högspänningsnät).

Det är nödvändigt att förena reglerna för att ingå direktkontrakt för värmekraftverk med en kapacitet på både mer och mindre än 25 MW, samtidigt som anslutningen till det enhetliga energisystemet bibehålls. Idag drar små kraftvärmeverk, även med de sämsta indikatorerna på effektivitet och energieffektivitet, fördel av avsaknaden av en nättaxa. Små CHPPs med tekniska egenskaper på nivån i början av förra seklet byggs massivt i landet, och utrustningen för mer avancerade CHPPs tas bort genom KOMA-proceduren eller berövas värmebelastningen.

I östeuropeiska länder har problemet med kraftvärmekällornas effektivitet länge lösts genom att skapa särskilda marknadsregler. Termiska kraftverk i dessa länder arbetar som regel i uppvärmningsläge. Kondensalstring betraktas som "tvångsgenerering" och kräver särskilt tillstånd.

Ägare av kraftvärmeverk kan leverera el under direkta detaljhandelsavtal eller delta på marknaden. All el som produceras i det kombinerade kretsloppet subventioneras genom ”gröna certifikat”, med stöd av höjda miljöavgifter för användning av oekonomiska kraftverk.

Det är fundamentalt viktigt att de flesta av EU-länderna har uppnått sådana utvecklingsframgångar under de senaste två decennierna. Det nya EU-direktivet om energieffektivitet gör det obligatoriskt för en nationell utvecklingsplan för kraftvärme. Det är nödvändigt att studera möjligheterna att tillämpa denna erfarenhet i det ryska sammanhanget.

I det första skedet är det nödvändigt att åtminstone fastställa kriterierna för att klassificera kraftvärmeverk som kraftvärmeenheter och att tilldela kvalificerad kraftvärmekapacitet. För varje kraftvärme, räkna ut möjlighet, nödvändighet och tekniska begränsningar för arbete enligt värmeschemat. Det är också nödvändigt att bedöma möjligheterna och konsekvenserna av en mer betydande värmebelastning av stationer med överföring av stora pannhus till parallelldrift.

Det verkar nödvändigt att ta följande komplexa lösningar för att säkerställa kraftvärmens verkliga prioritet.

• Genomföra framtagandet av ett scenario för utvecklingen av landets energisektor baserat på kraftvärme, beräkningen av den systemövergripande besparingspotentialen och konsekvenserna för konsumenterna.
• Utveckla ändringar av lagarna "Om el" och "Om värmeförsörjning" som syftar till att harmonisera reglerna för driften av el- och värmeenergimarknaderna, ett allmänt system för utveckling av elkraftsindustrin, system för utveckling av värmeförsörjning och energiförsörjning till regioner.
• Införa förändringar i grossistföreskrifterna för el- och kraftmarknaden för att skapa förutsättningar för kraftvärmeverket att fungera enligt värmeschemat.
• Säkerställa tillämpningen av finansieringsmekanismer för modernisering av kraftvärmeverk i närvaro av besparingar mellan system, säkerställa bevarandet av den befintliga nivån på tarifferna för konsumenter för el och värme.
• Inför ett obligatoriskt förfarande för att överväga kraftvärmeutvecklingsprojekt, som ett alternativ till stora projekt för konstruktion av elnät, pannhus, kondensstationer.
• Att ta hänsyn till de systemomfattande effekterna av att CHPP fungerar i de utvecklade ändringarna av reglerna för genomförande av CCA.
• Att utveckla standardlösningar och specifika affärsprojekt för utveckling av kraftvärmeverk, vilket gör det möjligt att uppnå en intressebalans för landets och specifika kommuners enhetliga energisystem.

8.3 Organisering av gemensamt arbete för kraftvärme och pannhus

Den kvantitativa förordningen som antogs i västeuropeiska länder gjorde det möjligt att använda systemet för gemensam drift av kraftvärme och pannhus. När det blir kallare ökar först värmebärarens flöde från CHPP, och sedan startas pannhusen, som ger den saknade mängden värmebärare, pumpar in den i det allmänna nätet med sina egna pumpar.

Som ett resultat av den massiva användningen av "temperatur cutoff" har vi också kl låga temperaturer utomhusluft är inte kvalitativ, utan kvantitativ reglering med ökad förbrukning (diametrar på rörledningar i värmenätverk, utformade för överskattade kontraktuella belastningar, tillåter detta). En väl vald nivå av temperaturavstängning kommer att tillåta i många städer att implementera system för gemensam drift av kraftvärmeverk och pannhus, som fungerar separat idag, utan att bygga dyra dedikerade värmenätverk.

Ofta, för att tillhandahålla ett sådant schema, visar det sig att det räcker att använda reservbyglarna som redan finns tillgängliga i värmenäten; endast en seriös justering av de hydrauliska regimerna krävs. Den massiva tillämpningen av projektet begränsas av bristen på specialister, bristen på medvetenhet hos cheferna för energibolagen och avsaknaden av tvåtaxade tariffer.

För en bred spridning av projektet är det nödvändigt att lösa problemet med att summera transporttarifferna för flera värmeförsörjningsorganisationer (värmenätverk) i fallet med värmeöverföring mellan system genom att bilda en gemensam tariff för den överförda volymen värmeenergi.

Introduktion

Denna publikation ger allmän information om processerna för produktion, överföring och förbrukning av elektrisk och termisk energi, sammankoppling och objektiva lagar för dessa processer, om olika typer kraftverk, deras egenskaper, förutsättningar för gemensamt arbete och komplex användning. Ett separat kapitel behandlar energisparfrågor.

El- och värmeproduktion

Allmänna bestämmelser

Energi är en uppsättning naturliga, naturliga och konstgjorda, konstgjorda system utformade för att erhålla, omvandla, distribuera och använda energiresurser av alla slag. Energiresurser är alla materiella föremål i vilka energi är koncentrerad för dess eventuella användning av en person.

Bland de olika typer av energi som används av människor utmärker sig elektricitet för ett antal betydande fördelar. Detta är den relativa enkelheten i dess produktion, möjligheten till överföring över mycket långa avstånd, lättheten att omvandla till mekanisk, termisk, ljus och annan energi, vilket gör elkraftindustrin den viktigaste branschen mänskligt liv.

De processer som sker under produktion, distribution, förbrukning av elektrisk energi är oupplösligt sammankopplade. Även sammankopplade och integrerade installationer för produktion, överföring, distribution och omvandling av el. Sådana föreningar kallas elkraftsystem (Figur 1.1) och är det del av energisystem. I enlighet med energisystemet, en uppsättning kraftverk, pannhus, el- och värmenätverk, sammankopplade och sammankopplade med ett gemensamt läge i den kontinuerliga processen för produktion, omvandling och distribution av el och värme, med den allmänna hanteringen av dessa lägen , kallas.

En integrerad del av elkraftsystemet är strömförsörjningssystemet, som är en uppsättning elektriska installationer utformade för att förse konsumenterna med elektrisk energi.

En liknande definition kan ges för ett värmeförsörjningssystem.

Termiska kraftverk

Att ta emot energi från bränsle och energiresurser (FER) genom att bränna dem är för närvarande det enklaste och mest prisvärda sättet att generera energi. Därför genereras upp till 75 % av all el i landet vid värmekraftverk (TPP). Samtidigt är både gemensam produktion av värme och elektrisk energi, till exempel vid värmekraftverk (CHP), och deras separata produktion möjlig (Fig. 1.2).

Blockschemat för TPP visas i fig. 1.3. Arbetet sker enligt följande. Bränsleförsörjningssystemet 1 säkerställer tillförseln av fast, flytande eller gasformigt bränsle till ångpannans 3 brännare 2. Bränslet bereds preliminärt i enlighet därmed, t.ex. krossas kolet till pulveriserat tillstånd i krossen 4, torkas och mättad med luft, som blåses av fläkten 5 från luftintaget 6 genom förvärmaren 7 tillförs också brännaren. Värmen som frigörs i pannugnen används för att värma vatten i värmeväxlare 8 och generera ånga. Vatten tillförs av pumpen 9 efter att den passerat specialsystem vattenbehandling 10. Ånga från trumman 11 vid högt tryck och temperatur kommer in i ångturbinen 12, där ångenergin omvandlas till mekanisk rotationsenergi för turbinaxeln och den elektriska generatorn 13. Synkrongeneratorn genererar en växelström i trefas. . Ångan som spenderas i turbinen kondenseras i kondensorn 14. För att påskynda denna process, kallt vatten naturlig eller konstgjord reservoar 15 eller speciella kylare - kyltorn. Kondensatet pumpas tillbaka in i ånggeneratorn (pannan). Denna cykel kallas kondensationscykel. Kraftverk som använder denna cykel (IES) genererar endast elektrisk energi. Vid CHPP tas en del av ångan från turbinen med ett visst tryck upp till kondensorn och används för värmeförbrukarnas behov.

Ris. 1.1.

G - generatorer av el; T - transformatorer; Р - elektriska belastningar;

W - kraftledningar (PTL); AT - autotransformatorer

Figur 1.2.

a - kombinerad produktion; b - separat produktion

Figur 1.3.

Bränsle och dess beredning. TPP använder fasta, flytande eller gasformiga fossila bränslen. Dess allmänna klassificering visas i tabell 1.1.

Tabell 1.1. Allmän bränsleklassificering

Bränslet när det förbränns kallas "arbetsbränsle". Arbetsbränsle (fast och flytande) består av kol C, väte H, syre O, kväve N, aska A och fukt W. Uttrycker bränslekomponenterna i procent per kilogram av massa erhålls en ekvation för sammansättningen av bränslets arbetsmassa.

Svavel kallas flyktigt och utgör en del av den totala mängden svavel i bränslet, resten av den obrännbara delen av svavlet är en del av mineralföroreningarna.

Naturgasformiga bränslen innehåller: metan, etan, propan, butan, kolväten, kväve, koldioxid... De två sista komponenterna är ballast. Artificiellt gasformigt bränsle innehåller metan, kolmonoxid, väte, koldioxid, vattenånga, kväve och tjära.

Den huvudsakliga termotekniska egenskapen hos bränsle är förbränningsvärmen, som visar hur mycket värme i kilojoule som frigörs när ett kilo fast, flytande eller en kubikmeter gasformigt bränsle förbränns. Skilj mellan högre och lägre förbränningsvärme.

Den högsta förbränningsvärmen av bränsle kallas mängden värme som frigörs av bränslet under dess fullständiga förbränning, med hänsyn tagen till den värme som frigörs vid kondensationen av vattenånga som bildas vid förbränningen.

Den lägsta förbränningsvärmen skiljer sig från den högsta genom att den inte tar hänsyn till den värme som spenderas på bildandet av vattenånga som finns i förbränningsprodukterna. Beräkningarna använder det lägsta värmevärdet, eftersom värmen från vattenånga försvinner värdelöst när förbränningsprodukterna lämnar skorstenen.

Förhållandet mellan högsta och lägsta värmevärde för bränslets arbetsmassa bestäms av ekvationen

För att jämföra olika typer av bränsle när det gäller värmevärdet har begreppet "konventionellt bränsle" (konventionellt bränsle) införts. Bränsle anses vara villkorat, vars lägre förbränningsvärme med en arbetsmassa är lika med 293 kJ / kg för fasta och flytande bränslen eller 29300 kJ / m3 för gasformiga bränslen. I enlighet med detta har varje bränsle sin egen termiska ekvivalent Et = QНР / 29300.

Omvandling av förbrukningen av arbetande naturligt bränsle till det villkorade görs enligt ekvationen

Woosl = Et? tis

en kort beskrivning av vissa typer bränsle anges i tabell 1.2.

Tabell 1.2. Bränsleegenskaper

Särskilt anmärkningsvärt är det lägre värmevärdet i kJ / kg eldningsolja - 38 000 ... 39 000, naturgas - 34 000 ... 36 000, tillhörande gas - 50 000 ... 60 000. Dessutom innehåller detta bränsle praktiskt taget ingen fukt och mineralföroreningar.

Innan bränsle tillförs ugnen förbereds det. Särskilt komplext är systemet för att bereda fast bränsle, som successivt genomgår rengöring från mekaniska föroreningar och främmande föremål, krossning, torkning, pulverisering, blandning med luft.

Systemet för beredning av flytande och speciellt gasformiga bränslen är mycket enklare. Dessutom är sådant bränsle mer miljövänligt, har praktiskt taget inget askinnehåll.

Enkel transport, enkel automatisering av styrning av förbränningsprocesser, hög förbränningsvärme bestämmer utsikterna för att använda naturgas i kraftindustrin. Reserverna av detta råmaterial är dock begränsade.

Vattenbehandling. Vatten, som är en värmebärare vid TPPs, cirkulerar kontinuerligt i en sluten slinga. Vart i speciell betydelse har en rening av vatten som tillförs pannan. Kondensat från ångturbinen (fig. 1.3) kommer in i systemet 10 för rengöring från kemiska föroreningar (kemisk vattenbehandling - HWO) och fria gaser (avluftning). I den tekniska cykeln vatten-ånga-kondensat är förluster oundvikliga. Därför, från en extern källa 15 (damm, flod) genom vattenintaget 16, fylls vattenvägen på. Vattnet som kommer in i pannan förvärms i economizern (värmeväxlaren) 17 med de utgående förbränningsprodukterna.

Ångkokare. Pannan är en ånggenerator vid en TPP. Huvudstrukturerna visas i figur 1.4.

Pannan av trumtyp har en ståltrumma 1, i den övre delen av vilken ånga samlas upp. Matarvattnet värms upp i economizern 2 placerad i rökgaskammaren 3 och kommer in i trumman. Uppsamlare 4 stänger pannans ångvattenkretslopp. I förbränningskammaren 5 ger förbränning av bränsle vid en temperatur av 1500 ... 20000C vattenkokning. Genom stållyftrör 6, med en diameter på 30 ... 90 mm och som täcker ytan av förbränningskammaren, kommer vatten och ånga in i trumman. Ånga från trumman genom en rörformad överhettare 7 tillförs turbinen. Överhettaren kan tillverkas i två eller tre steg och är designad för ytterligare uppvärmning och torkning av ånga. Systemet har stuprör 8, genom vilka vatten från trummans botten sänks ner i kollektorn.

I en panna av trumtyp säkerställs naturlig cirkulation av vatten och en ång-vattenblandning på grund av deras olika densiteter.

Ett sådant system gör det möjligt att erhålla subkritiska parametrar för ånga (den kritiska punkten kallas tillståndspunkten vid vilken skillnaden i egenskaperna hos vätska och ånga försvinner): tryck upp till 22,5 MPa, och praktiskt taget inte mer än 20 MPa; temperatur upp till 374 ° С (utan överhettare). På mer press den naturliga cirkulationen av vatten och ånga störs. Forcerad cirkulation har ännu inte funnits i kraftfulla trumpannor på grund av dess komplexitet. Därför används pannor av denna typ i kraftenheter med en kapacitet på upp till 500 MW med en ångkapacitet på upp till 1600 ton per timme.

I en direktflödespanna utför speciella pumpar forcerad cirkulation av vatten och ånga. Matarvatten från pumpen 9 matas genom ekonomisatorn 2 till förångarrören 10, där det omvandlas till ånga. Genom överhettaren 7 kommer ånga in i turbinen. Frånvaron av en trumma och påtvingad cirkulation av vatten och ånga gör det möjligt att erhålla superkritiska ångparametrar: tryck upp till 30 MPa och temperatur upp till 590 ° C. Detta motsvarar kraftenheter med en kapacitet på upp till 1200 MW och en ångkapacitet på upp till 4000 t/h.

Pannor avsedda endast för värmeförsörjning och installerade i lokala eller regionala pannhus utförs enligt samma principer som diskuterats ovan. Parametrarna för kylvätskan, som bestäms av värmeförbrukarnas krav, skiljer sig dock avsevärt från de som ansågs tidigare (vissa tekniska egenskaper hos sådana pannor ges i tabell 1.3).

Tabell 1.3. Panntekniska data värmesystem

Till exempel tillåter pannhus anslutna till byggnader användning av pannor med ett ångtryck på upp till 0,17 MPa och en vattentemperatur på upp till 1150C, och den maximala effekten för inbyggda pannhus bör inte överstiga 3,5 MW när de arbetar på vätska och gasformiga bränslen eller I, 7 MW vid arbete på fasta bränslen. Värmesystempannor skiljer sig åt i typen av värmebärare (vatten, ånga), i prestanda och termisk effekt, i design (gjutjärn och stål, liten och tält, etc.).

Effektiviteten för ånggenererings- eller varmvattenberedningssystemet bestäms till stor del av pannenhetens effektivitetsfaktor (COP).

I det allmänna fallet bestäms effektiviteten hos en ångpanna och bränsleförbrukningen av uttrycken:

Kg/s, (1,1)

där hk är verkningsgraden för en ångpanna, %; q2, q3, q4, q5, q6 - värmeförlust med avgaser, kemisk underbränning, mekanisk underbränning, för extern kylning, med slagg, %; B är den totala bränsleförbrukningen, kg/s; QPC är värmen som tas emot av arbetsmediet i ångpannan, kJ / m; är den tillgängliga värmen från bränslet som kommer in i ugnen, kJ / kg.

Figur 1.4.

a - trumtyp; b - direktflödestyp

1- trumma; 2 - ekonomisator; 3 - rökgaskammare; 4 - samlare; 5 - förbränningskammare; 6 - lyftrör; 7 - överhettare; 8 - stuprör; 9 - pump; 10 - förångarrör

Om värmen från rökgaserna inte används, då

och med ett öppet bränsletorksystem med avgaser

där Nuh, Notb, är entalpin för rökgaser, gaser vid provtagningspunkten för torkning och kall luft, kJ/kg; r är andelen av gasprovtagning för torkning; yx - överskott av luft i rökgaser.

Entalpin för en gas vid temperatur T är numeriskt lika med mängden värme som tillförs gasen i processen att värma den från noll Kelvin till temperatur T vid konstant tryck.

När torksystemet är öppet hänvisas alla bränsledata till torkat bränsle.

I detta fall är förbrukningen av råbränsle med en förändring i luftfuktighet från WР till Wdry

där Vsush är förbrukningen av torkat bränsle enligt (1.1), kg/s; Wdry, WР - fukthalt i torkat och icke-torkat bränsle,%.

Med en förändring i luftfuktigheten ändras också bränslets lägre förbränningsvärme från till:

KJ/kg (1,4)

Den lägsta förbränningsvärmen motsvarar mängden värme som frigörs av bränslet under dess fullständiga förbränning utan att ta hänsyn till den värme som spenderas på bildandet av vattenånga som finns i förbränningsprodukterna.

Total tillgänglig värme från bränslet som kommer in i ugnen

KJ/kg, (1,5)

var är den lägsta värmen för förbränning av bränsle, kJ / kg; - tilläggsvärme som tillförs pannan av utomhusuppvärmd luft, ångblåsning etc., kJ / kg.

För ungefärliga beräkningar.

Värme som absorberas av arbetsmediet i en ångpanna

KJ/s, (1,6)

där Dп - pannans ångkapacitet, kg / s; hpp, hpv - entalpi av överhettad ånga och matarvatten, kJ / kg; • Qpk - ytterligare upplevd värme i närvaro av en överhettare i pannan, blåsvatten, etc., kJ / s.

För grova beräkningar: Qpk = 0,2 ... 0,3 Dp (hpp - hpv).

var är andelen flygaska med förbränningsprodukter; Nshl - slagg entalpi, kJ / kg; AP - bränslets innehåll av arbetsaska, %.

Värdena q3, q4, q5, Wр, Ap, ges i speciallitteratur, såväl som i läroböcker.

Med fast slaggborttagning kan du ta Yh = 1,2 ... 1,25; a ун = 0,95; Nshl = 560 kJ/kg.

Dessutom, vid en lufttemperatur framför pannan på 300C = 223 kJ / kg, och vid en rökgastemperatur på 1200C, Nuh = 1256 kJ / kg.

Räkneexempel. Bestäm effektiviteten och bränsleförbrukningen för en ångpanna under följande förhållanden: Dп = 186 kg / s; bränsle - torkat Berezovsky-kol med Wsush = 13%; torkningssystem med öppen slinga, r = 0,34; gasen som tas för torkning har Notb = 4000 kJ / kg; entalpi av överhettad ånga och matarvatten respektive hpp = 3449 kJ/kg, hpv = 1086,5 kJ/kg.

Lösning. Preliminärt, enligt (1.4), bestäms den lägsta förbränningsvärmen för det torkade bränslet.

Här tas Wр = 33% och = 16200 kJ / kg av.

Tar över (1,5)

vi hittar av (1.2)

Genom att hitta: q3 = 1%, q4 = 0,2%, q5 = 0,26% och med hänsyn till (1,7)

För att beräkna bränsleförbrukningen med (1,6), finner vi

Torkad bränsleförbrukning enligt (1.1)

Råbränsleförbrukning vid Wр = 33% enligt (1.3) är

Ångturbin. Detta är en värmemotor, i vilken ångenergin omvandlas till mekanisk rotationsenergi för rotorn (axeln) och rotorbladen fästa vid den. Ett förenklat diagram över en ångturbinanordning visas i fig. 1.5. Skivor 2 med rotorblad 3 är monterade på turbinaxeln 1. Ånga från pannan tillförs dessa blad från munstycket 4, tillfört genom ångledningen 5. Ångenergin driver turbinhjulet att rotera, och axelns rotation är överförs genom kopplingen 6 till axeln 7 hos synkrongeneratorn. Avgasångan leds genom kammaren 8 till kondensorn.

Genom design delas ångturbiner in i aktiva och reaktiva. I en aktiv turbin (fig. 1.5c) är volymen av ånga V2 vid ingången till rotorbladen lika med volymen av ånga V3 vid utloppet från bladen. Utvidgningen av ångvolymen från V1 till V2 sker endast i munstyckena. På samma ställe ändras trycket från p1 till p2 och ånghastigheten från c1 till c2. I detta fall förblir ångtrycket vid inloppet p2 och utloppet p3 från bladen oförändrat, och ånghastigheten sjunker från c2 till c3 på grund av överföringen av kinetisk energi från ånga till turbinbladen:

Gp? (S2-s3) 2/2 Gt? St2/2,

där Gп, Gт - massan av ånga och turbinhjul; c2, c3, st är ånghastigheten vid inloppet och utloppet från bladen och hastigheten på pumphjulets rörelse.

Utformningen av bladen på en jetturbin är sådan (Figur 1.5d) att ångan expanderar inte bara i munstyckena från V1 till V2, utan också mellan bladen på pumphjulet från V2 till V3. I detta fall ändras ångtrycket från p2 till p3 och ånghastigheten från c2 till c3. Sedan V2 p3 och i enlighet med termodynamikens första lag elementärt arbete expansion av ångenheten

där F är bladets area, m2; (p2 - p3) - tryckskillnad vid inloppet och utloppet från bladen, Pa; dS - bladförskjutning, m.

Detta är det arbete som används för att rotera turbinhjulet. I jetturbiner verkar sålunda, förutom de centrifugalkrafter som uppstår från förändringen i ångrörelsehastigheten, de reaktiva krafterna som orsakas av ångans expansion på bladen.

Moderna turbiner är både aktiva och reaktiva. I kraftfulla enheter närmar sig parametrarna för ånga vid inloppet värdena på 30 MPa och 6000C. I detta fall sker utflödet av ånga från munstycket med en hastighet som överstiger ljudhastigheten. Detta leder till behovet av hög rotorhastighet. Enorm centrifugalkrafter verkar på de roterande delarna av turbinen.

I praktiken kan rotorhastigheten pga design egenskaper, både själva turbinen och synkrongeneratorn, är 3000 rpm. I detta fall är den linjära hastigheten vid omkretsen av turbinhjulet med en diameter på en meter 157 m / s. Under dessa förhållanden tenderar partiklarna att bryta sig loss från hjulytan med en kraft som är 2500 gånger större än deras vikt. Tröghetsbelastningar reduceras genom att använda hastighets- och trycksteg. Inte all energi i ångan ges till varje steg, utan bara en del av det. Detta ger också ett optimalt värmefall i steget, vilket är 40 ... 80 kJ / kg vid en periferihastighet på 140 ... 210 m / s. Det totala värmefallet som genereras i moderna turbiner är 1400 ... 1600 kJ / kg.

Av konstruktionsskäl är 5 ... 12 steg samlade i ett hus, som kallas en cylinder. En modern kraftfull turbin kan ha en högtryckscylinder (HPC) med ett ångtryck vid inloppet på 15 ... 30 MPa, en medeltryckscylinder (MPC) med ett tryck på 8 ... 10 MPa och en cylinder lågtryck(LPC) med ett tryck på 3 ... 4 MPa. Turbiner med effekt upp till 50 MW tillverkas vanligtvis i en cylinder.

Ångan som spenderas i turbinen kommer in i kondensorn för kylning och kondensation. Kylvatten med en temperatur på 10 ... 15 ° C tillförs till kondensorns rörformiga värmeväxlare, vilket bidrar till intensiv kondensation av ånga. För samma ändamål hålls trycket i kondensorn inom 3 ... 4 kPa. Det kylda kondensatet tillförs återigen till pannan (fig. 1.5), och kylvattnet som värms upp till 20 ... 25 ° C tas bort från kondensorn. Om vatten för kylning tas från en reservoar och sedan oåterkallelig släpps ut, kallas systemet ett öppet direktflödessystem. I slutna kylsystem pumpas vattnet som värms upp i kondensorn till kyltornen - konformade torn. Från den övre delen av kyltornen från en höjd av 40 ... 80 m strömmar vatten nedåt, kyler ner till önskad temperatur. Vattnet rinner sedan tillbaka in i kondensorn.

Båda kylsystemen har sina egna fördelar och nackdelar och används i kraftverk.

Figur 1.5. Ångturbinanordning:

a - turbinhjul; b - diagram över en trestegs aktiv turbin; c - arbete av ånga i det aktiva skedet av turbinen; d - arbete av ånga i turbinens reaktiva skede.

1 - turbinaxel; 2 - skivor; 3 - arbetsblad; 4 - munstycken; 5 - ångledning; 6 - koppling; 7 - axel av en synkron generator; 8 - avgas ångkammare.

Turbiner, i vilka all ånga som tillförs dem, efter att ha avslutat arbetet, kommer in i kondensorn, kallas kondensatorer och används för att endast erhålla mekanisk energi med dess efterföljande omvandling till elektrisk energi. Denna cykel kallas en kondensationscykel och används vid GRES och IES. Ett exempel på en kondenserande turbin är K300-240 med en kapacitet på 300 MW med initiala ångparametrar på 23,5 MPa och 600 ° C.

I kraftvärmeturbiner tas en del av ångan upp till kondensorn och används för att värma vatten, som sedan skickas till värmeförsörjningssystemet i bostads-, administrations- och industribyggnader. Cykeln kallas uppvärmningscykeln och används vid CHP och GRES. Till exempel har en turbin Т100-130 / 565 med en kapacitet på 100 MW för initiala ångparametrar på 13 MPa och 5650С flera kontrollerade ångextraktioner.

Industriella kraftvärmeturbiner har en kondensor och flera kontrollerade ånguttag för kraftvärme och industriella behov. De används vid CHP och TPP. Till exempel ger en turbin P150-130 / 7 med en effekt på 50 MW för initiala ångparametrar på 13 MPa och 5650C industriell ångextraktion vid ett tryck på 0,7 MPa.

Mottrycksturbiner fungerar utan kondensor och all avgasånga tillförs värme- och industrikonsumenter. Cykeln kallas mottryck, och turbinerna används vid CHP och TPP. Till exempel en turbin Р50-130 / 5 med en kapacitet på 50 MW för ett initialt ångtryck på 13 MPa och ett sluttryck (mottryck) på 0,5 MPa med flera ångextraktioner.

Användningen av uppvärmningscykeln gör det möjligt att uppnå en verkningsgrad på upp till 70 % vid CHPP, med hänsyn tagen till värmetillförseln till konsumenterna. Med kondensationscykeln är effektiviteten 25 ... 40 %, beroende på ångans initiala parametrar och enheternas kraft. Därför är IES placerade på platser där bränsle utvinns, vilket minskar transportkostnaderna, och kraftvärme är närmare värmeförbrukarna.

Synkrona generatorer. Designen och egenskaperna hos denna mekaniska-till-elektriska energimaskin diskuteras i detalj i specialiserade discipliner. Därför kommer vi att begränsa oss till allmän information.

De viktigaste strukturella elementen i en synkron generator (Figur 1.6): rotor 1, rotorlindning 2, stator 3, statorlindning 4, hölje 5, exciter 6 - en likströmskälla.

Den icke-framträdande rotorn hos höghastighetsmaskiner - turbogeneratorer (n = 3000 1 / min) är gjord av elektrisk stålplåt i form av en cylinder, placerad på axeln 7. Låghastighetsmaskiner - hydrogeneratorer (n? 1500 1 / min) har en utskjutande polsrotor (visas med en prickad linje). I spåren på rotorns yta finns en isolerad kopparlindning ansluten med hjälp av glidkontakter 8 (borstar) till excitern. Statorn är en komplett cylinder gjord av elektriskt stål, på vars inre yta finns trefaslindningar i spåren - A, B, C. Lindningarna är gjorda med kopparisolerad tråd, är identiska med varandra och har axiell symmetri , ockuperar sektorer på 120 °. Början av faslindningarna A, B, C förs ut genom isolatorerna, och ändarna av lindningarna X, Y, Z är anslutna till en gemensam punkt N - neutral.

Generatorn fungerar enligt följande. Magnetströmmen iB i rotorlindningen skapar ett magnetiskt flöde Ф som korsar statorlindningarna. Generatoraxeln drivs av en turbin. Detta säkerställer enhetlig rotation. magnetiskt fält rotor med vinkelfrekvens? = 2? f, där f är frekvensen för växelströmmen, 1 / s - Hz. För att få en växelströmsfrekvens på 50 Hz med antalet par magnetiska poler p krävs en rotorhastighet på n = 60? F / p.

När p = 1, vilket motsvarar en utskjutande polrotor, är n = 3000 rpm. Ett roterande magnetfält som korsar statorlindningarna inducerar en elektromotorisk kraft (EMF) i dem. I enlighet med lagen om elektromagnetisk induktion, det momentana värdet av EMF

där w är antalet varv.

EMF i statorlindningarna induceras synkront med förändringen i magnetfältet när rotorn roterar.

Figur 1.6.

a - generatorkonstruktion; b - anslutningsschema för lindningarna;

c - EMF vid terminalerna på generatorlindningarna

1 - rotor; 2 - rotorlindning; 3 - stator; 4 - statorlindning; 5 - fall; 6 - patogen; 7 - axel (axel) på rotorn; 8 - släpringar

Med enhetlig rotation av rotorn och axiell symmetri hos statorlindningarna är de momentana värdena för fas-EMK lika med:

där EM är amplitudvärdet för EMF.

Om en elektrisk belastning Z är ansluten till terminalerna på generatorns statorlindningar, flyter en elektrisk ström i den externa kretsen

var är spänningen vid lindningarnas terminaler när ström i flyter i dem och resistansen hos statorlindningen Zvn.

I praktiken är det mer praktiskt att använda inte omedelbara, men effektiva värden på elektriska storheter. De nödvändiga förhållandena är kända från fysikkursen och teoretiska grunder ellära.

Generatorns funktion är till stor del beroende av maskinens exciterings- och kylningsförhållanden. Olika system excitation (oberoende och självexcitering, elektrisk och tyristor, etc.) låter dig ändra värdet på iB och följaktligen det magnetiska flödet Ф och EMF i statorlindningarna. Detta gör det möjligt att reglera spänningen vid generatorklämmorna inom vissa gränser (vanligtvis ± 5%).

Mängden aktiv effekt som tillförs av turbingeneratorn till det elektriska nätet bestäms av effekten på turbinaxeln och regleras av tillförseln av ånga till turbinen.

Under driften av generatorn värms den upp, främst på grund av frigörandet av värme i lindningarna, strömlinjeformad av ström. Därför är effektiviteten hos kylsystemet avgörande.

Lågeffektgeneratorer (1 ... 30 MW) har luftkylning av invändiga ytor enligt en genomströmning (öppen) eller regenerativ (sluten) krets. På generatorer med medeleffekt (25 ... 100 MW) används ytvätekylning i en sluten krets, vilket är mer effektivt, men kräver användning av speciella säkerhetsåtgärder. Kraftfulla generatorer (över 100 MW) har forcerat väte-, vatten- eller oljekylning, där kylaren pumpas under tryck inuti statorn, rotorn, lindningarna genom speciella håligheter (kanaler).

Huvudsakliga tekniska egenskaper hos generatorer: märkspänning vid terminalerna på generatorns statorlindning, Unom: 6,3-10,5-21 kV (högre värden motsvarar mer kraftfulla generatorer); nominell aktiv effekt, Рnom, MW; nominell effektfaktor; nominell verkningsgrad på 90 ... 99 %.

Dessa parametrar är relaterade:

Egna behov av kraftverk. Inte all elektrisk och termisk energi som produceras vid TPP ges till konsumenterna. En del finns kvar på stationen och används för att säkerställa dess drift. De huvudsakliga konsumenterna av denna energi är: bränsletransport- och beredningssystemet; pumpar för tillförsel av vatten, luft; vatten, luft, rökgasreningssystem, etc .; uppvärmning, belysning, ventilation av hushålls- och industrilokaler samt en rad andra konsumenter.

Många delar av hjälpenheter tillhör den första kategorin när det gäller tillförlitlighet i strömförsörjningen. Därför är de anslutna till minst två oberoende energikällor, till exempel till källorna vid deras station och till kraftsystemet.

Ställverk. Den el som genereras av generatorerna samlas in i ett ställverk (RU) och fördelas sedan mellan konsumenterna. För detta är utgångarna från generatorernas statorlindningar genom speciella omkopplingsanordningar (brytare, frånskiljare, etc.) anslutna med styva eller flexibla ledare (bussar) till RU-skenorna. Varje anslutning till ställverket utförs med hjälp av en speciell cell som innehåller den nödvändiga uppsättningen utrustning. Eftersom överföring, distribution och generering av el samt dess förbrukning sker vid olika spänningar finns det flera ställverk på stationen. För generatorernas märkspänning, till exempel 10,5 kV, utförs ett generatorspänningsställverk. Vanligtvis är den placerad i stationsbyggnaden och är stängd av design (sluten ställverk). Närliggande konsumenter är anslutna till detta ställverk. För överföring av el genom kraftledningar (PTL) över långa avstånd och kommunikation med andra stationer och systemet är det nödvändigt att använda en spänning på 35 ... 330 kV. Sådan kommunikation utförs med hjälp av separata ställverk, vanligtvis av öppen design (OSG), där step-up transformatorer är installerade. För att koppla samman konsumenter för deras egna behov - används RUSN. El överförs från RUSN-bussar direkt och genom nedtrappningstransformatorer till förbrukare vid kraftverk.

Liknande principer används vid distribution av värmeenergi som genereras av kraftvärmeverk. Specialkollektorer, ångledningar, pumpar ger värmeförsörjning till industriella och kommunala konsumenter, såväl som till hjälpsystemet.

Kraftvärme

Huvudelementet i den kombinerade källan för el och värme, nedan kallad kraftvärmeverk (kraftvärmeverk, mini-CHP), är en förbränningsmotor med primär gas med en elektrisk generator på axeln. När motorgeneratorn är igång utnyttjas värmen från gasavgaserna, oljekylaren och motorns kylvätska. Samtidigt får konsumenten i genomsnitt per 100 kW elkraft 150-160 kW termisk effekt i form av varmvatten 90 C för uppvärmning och varmvattenförsörjning.

Därmed möter kraftvärme anläggningens behov av el och lågvärdig värme. Dess främsta fördel gentemot konventionella system är att energiomvandlingen här sker med större effektivitet än en betydande minskning av kostnaden för att producera en energienhet uppnås.

De viktigaste förutsättningarna för en framgångsrik tillämpning av kraftvärmeteknik:

1. Vid användning av ett kraftvärmeverk (mini-CHP) som huvudenergikälla, det vill säga vid lastning 365 dagar om året, exklusive tiden för planerat underhåll.

2. Med kraftvärmeverkets (mini-CHP) maximala tillvägagångssätt till konsumenten av värme och elektricitet, i detta fall, uppnås minimiförluster under transport av energi.

3. När du använder det billigaste primära bränslet - naturgas.

Den största effekten av att använda ett kraftvärmeverk (mini-CHP) uppnås när det senare arbetar parallellt med det externa nätet. I det här fallet är det möjligt att sälja överskottsel, till exempel på natten, såväl som när morgon- och kvällstimmarna för den maximala elektriska belastningen passerar. Detta är principen som används av 90 % av samgeneratorerna i västländer.

Omfattning av kraftvärmeenheter:

Den maximala effekten av att använda kraftvärmare uppnås vid följande stadsanläggningar:

Egna behov av pannhus (från 50 till 600 kW). Under renoveringen av pannhus, såväl som under nykonstruktionen av värmekällor, är det extremt viktigt att säkerställa tillförlitligheten hos strömförsörjningen för värmekällans egna behov. Användningen av en gaskogenerator (gaskolvenhet) motiveras här av det faktum att det är en pålitlig oberoende källa till elektricitet, och den termiska energin från samgeneratorn släpps ut i värmekällans belastning.

Sjukhuskomplex (från 600 till 5000 kW). Dessa komplex är konsumenter av el och värme. Närvaron av en kogenerator i sjukhuskomplexet har en dubbel effekt: en minskning av energiförsörjningskostnaderna och en ökning av tillförlitligheten av strömförsörjningen till de ansvariga konsumenterna på sjukhuset - operationsenheten och intensivvårdsavdelningen på grund av införandet av en oberoende elkälla.

Sportanläggningar (från 1000 till 9000 kW). Det är för det första simbassänger och vattenparker där både el och värme efterfrågas. I det här fallet täcker kraftvärmeverket (mini-CHP) behovet av el, och värmen dumpas för att hålla vattentemperaturen.

El- och värmeförsörjning för byggarbetsplatser i centrum (från 300 till 5000 kW). Detta problem möter företag som renoverar gamla stadskvarter. Kostnaden för att ansluta renoverade anläggningar till stadens allmännyttiga nät står i vissa fall i proportion till investeringsvolymen i den egna kraftvärmekällan, men i det senare fallet förblir ägaren till källan företaget, vilket ger det ytterligare vinst under driften. av bostadskomplexet.

Kraftvärmesystem klassificeras enligt huvudmotor- och generatortyper:

Ångturbiner, gasturbiner;

Kolvmotorer;

Mikroturbiner.

Kolvgasmotorer är de mest fördelaktiga. De kännetecknas av hög prestanda, relativt låg initial investering, ett brett utbud av modeller när det gäller effekt, förmåga att arbeta i autonomt läge, snabb start och användning av olika typer av bränsle.

Grunderna för kraftvärme.

Det vanliga (traditionella) sättet att generera el och värme är att generera dem separat (kraftverk och pannhus). Samtidigt används inte en betydande del av den primära bränsleenergin. Det är möjligt att avsevärt minska den totala bränsleförbrukningen genom att använda kraftvärme (samproduktion av el och värme).

Kraftvärme är termodynamisk produktion av två eller flera former av användbar energi från en enda primär energikälla.

De två vanligaste energiformerna är mekaniska och termiska. Mekanisk energi används vanligtvis för att rotera en elektrisk generator. Det är därför som följande definition ofta används i litteraturen (trots dess begränsningar).

Kraftvärme är den kombinerade produktionen av elektrisk (eller mekanisk) och värmeenergi från samma primära energikälla.

Den genererade mekaniska energin kan också användas för att hålla hjälputrustning som kompressorer och pumpar igång. Termisk energi kan användas för både uppvärmning och kylning. Kylan produceras av en absorptionsmodul som kan drivas med varmvatten, ånga eller heta gaser.

Under driften av traditionella (ång)kraftverk, på grund av de tekniska egenskaperna hos energigenereringsprocessen, släpps en stor mängd genererad värme ut i atmosfären genom ångkondensorer, kyltorn etc. Det mesta av denna värme kan återvinnas och användas för att möta termiska behov, vilket ökar effektiviteten från 30-50 % för ett kraftverk till 80-90 % för kraftvärmesystem. En jämförelse mellan kraftvärme och separat produktion av el och värme ges i tabell 1 baserat på typiska verkningsgradsvärden.

Forskning, utveckling och projekt under de senaste 25 åren har resulterat i betydande förbättringar av teknik som nu verkligen är mogen och pålitlig. Distributionsnivån för kraftvärme i världen gör det möjligt att hävda att detta är den mest effektiva (av den befintliga) energiförsörjningstekniken för en stor del av potentiella konsumenter.

bord 1

Teknikfördelar.

Kraftvärmetekniken är verkligen en av de ledande i världen. Intressant nog kombinerar den perfekt sådana positiva egenskaper, som nyligen ansågs nästan oförenliga. De viktigaste egenskaperna bör erkännas som den högsta bränsleeffektiviteten, mer än tillfredsställande miljöparametrar, samt kraftvärmesystemens autonomi.

Tekniken som denna resurs är dedikerad till är inte bara "kombinerad produktion av elektrisk (eller mekanisk) och termisk energi" - det är ett unikt koncept som kombinerar fördelarna med kraftvärme, distribuerad energi och energioptimering.

Det bör noteras att ett högkvalitativt projektgenomförande kräver specifik kunskap och erfarenhet, annars kommer en betydande del av fördelarna med största sannolikhet att gå förlorade. Tyvärr finns det i Ryssland väldigt få företag som verkligen har den nödvändiga informationen och som kompetent kan genomföra sådana projekt.

Fördelarna med användningen av kraftvärmesystem är konventionellt indelade i fyra grupper, nära besläktade med varandra.

Tillförlitlighetsfördelar.

Kraftvärme är praktiskt taget den ideala formen av energiförsörjning ur energisäkerhetssynpunkt.

Utvecklingen av modern teknik ökar mänsklig aktivitets beroende av energiförsörjning på alla områden: hemma, på jobbet och i leken. Människolivets direkta beroende av en oavbruten strömförsörjning växer inom transport (från hissar till säkerhetssystem på höghastighetsjärnvägar) och inom medicin, som idag förlitar sig på komplexa och dyra enheter, inte bara ett stetoskop och en lansett.

Datorernas allestädes närvarande ökar bara kraven på energiförsörjning. Inte bara "kvantiteten" utan också "kvaliteten" på elen blir kritisk för banker, telekommunikationer eller industriföretag. Ett strömavbrott eller ett strömavbrott kan i dag inte bara leda till stopp eller skador på maskinen, utan också till förlust av information, vars återhämtning ibland är ojämförligt svårare än att reparera utrustning.

Krav på strömförsörjning formuleras enkelt - tillförlitlighet, beständighet. Och för många blir det tydligt att idag är det enda sättet att få en produkt av högsta kvalitet att tillverka den själv. Militären över hela världen har vetat detta länge, industrimän har redan kommit till sådana beslut, och familjer och småföretag har börjat inse fördelarna med att äga elgeneratorer och värmepannor först nu. Krisen för den befintliga monopoliserade energiinfrastrukturen och den pågående liberaliseringen av energimarknaderna ökar både graden av osäkerhet i framtiden och attraherar nya affärsmöjligheter. Båda faktorerna ökar energikonsumenternas efterfrågan på sin egen produktionskapacitet.

Vid användning av ett kraftvärmesystem är konsumenten försäkrad mot avbrott i centraliserad kraftförsörjning, från tid till annan som uppstår antingen på grund av extremt slitage på anläggningstillgångar inom kraftindustrin, naturkatastrofer eller andra oförutsedda orsaker. Han kommer sannolikt inte att ha organisatoriska, ekonomiska eller tekniska svårigheter med tillväxten av företagets kapacitet, eftersom det inte kommer att vara nödvändigt att lägga nya kraftledningar, bygga nya transformatorstationer, bygga om värmeledningar etc. Dessutom är det nyförvärvade kraftvärmare är inbyggda i det befintliga systemet ...