Котельнизация России – беда национального масштаба. Ч - 6 Богданов А.Б. Заместитель начальника департамента перспективного развития Омской ЭГК. Аналитик теплоэнергетики. Максимальная выработка электроэнергии на тепловом потреблении – основное направление перспективного развития Российской энергетики.

«Электрические станции». 3.Горшков А.С. Технико-экономические показатели тепловых электрических станций. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. Высоких переделов в рамках д а н н о г о п р о е к т а со с т.

В части 2 статьи «Котельнизация России» были приведены принципиальные недостатки существующей инструкции по анализу технико-экономических показателей работы ТЭЦ. Именно применение таких показателей как удельный расхода топлива на тепловую и удельный расход топлива на электрическую энергию на ТЭЦ привело к глубочайшему системному кризису, перекрестному субсидированию между видами тепловой и электрической энергии на ТЭЦ и, в конечном итоге, массовому строительству котельных и мини-ТЭЦ с низкими параметрами. В данной статье описывается метод анализа синергии топливосбережения сложных теплоэнергетических систем ТЭЦ, города, региона с помощью широко известных, но неприменяемых в широкой практике таких показателей как: а) удельная выработка электроэнергия на тепловом потреблении; б) коэффициент полезного использования топлива КПИТ. Синергия - порождение ценностей группой или структурой, посредством эффективных внутренних процессов; таким образом, целое оказывается больше составляющих его частей. Как правило, имеется три сценария проявления синергии в практической деятельности. Сценарий первый - самый простой, и, как показывает практика довольно редкий.

Вклад каждого специалиста хорошо вписывается в общую картину, совместные усилия себя оправдывают, общий результат равен сумме вкладов всех специалистов. Так, если над заданием работают четыре специалиста, их результат работы равен результату, который могли сделать четыре специалиста, работав бы они по отдельности.

Тут суммарный эффект равен сумме эффекта каждого в отдельности (1+1+1+1=4). Сценарий второй - самый частый. Вариант «лебедя, рака и щуки». Специалисты пытаются делать работу вместе, взаимодействуют, но процесс осложняется амбициями, взаимонепониманием, уходом от основной темы, конфликтами, повторами. В результате работа затягивается, одни и те же вещи приходится переделывать помногу раз. Совещания проходят по типовому сценарию – в попытках примерить разные точки зрения, и заканчиваются ничем.

Вся работа оказывается выполнена посредственно. В этом случае результат суммарный результат группы становится меньше суммы составных частей каждого (1+1+1+1=1.8) Сценарий третий (синергетический) встречается гораздо реже. Искусство управления интеллектуальным капиталом состоит именно в том, что бы умело объединять усилия нескольких людей и добиваться сверхаддитивного эффекта.

Выигрывает всегда тот, что это делает лучше, у кого в организации все получается быстрее, качественнее, и с меньшими затратами. (1+1+1+1=8.6) Безграничный и безымянный Интернет Мы, городские жители сами не замечаем, насколько мы богаты и не ценим то, что имеем. Ярчайшим примером проявления синергии в нашей повседневной жизни является показатель потребления жителями воды при различных экономических условиях. Сценарий первый. В деревне, там, где доме нет крана с холодной водой, как само собой разумеющееся имеется рукомойник на гвоздике, посуду моют в 2÷3-х чашках последовательно установленных друг за другом. При этом на небольшую семью хватает 2-3 ведра воды в день.

Сценарий второй. Addictive drums midi pack download. В городе, где имеется красивый хромированный кран с холодной и горячей водой, посуду моют 1-2 раза под струей свежей воды.

Суточный потребление воды городским жителем при этом увеличивается в десятки раз. Проектировщики рассчитывают потребление на одного человека до 300литров в день, в том числе 180 литров холодной воды, и 120 литров горячей воды. В городской квартире, где нет счетчиков холодной и горячей воды, во многих случаях потребление воды на самом деле достигает до 300литров в день на человека. Мы настолько привыкли к почти бесплатным благам, что не замечаем, что умываемся, чистим зубы, бреемся, принимаем душ с полностью открытыми кранами воды.

Сценарий третий (синергетический). Но, как только появляется бездушный счетчик воды, то уже без особых усилий, и особых самоограничений расход воды мы снижаем в 2-3 раз потребление воды против проектной нормы. А если и цена за воду поднимется в 10 раз, как это сделано за рубежом, то и для российского потребителя воды станет совершенно естественным чистить зубы и бриться со стаканчиком воды, затыкать пробкой раковину, умываться и мыть посуду поочередно в 2-3 чашках последовательно, и повторно использовать воду перед ее сбросом в канализацию!. Относительные базовые показатели в большой энергетике.

В практике экономических расчетов широко известны применение некоторых базовых показателей, которые помогают определить единый подход, систематизировать и упорядочивают расчеты и показатели. К примеру, у всех на слуху такой базовый показатель, как стоимость барелля нефти в долларах.

Хотя 99% жителей и не представляет конкретно, что такое 1 баррель нефти, зато СМИ приучили нас к понятию что $50 за баррель - это норма, но может быть и $30 и $75. В качестве второго базового показателя в энергетике, можно привести всем очень хорошо известно применение такого базового понятия как «условное топливо». Без дополнительных разъяснений все сразу понимают, что расчет производится по базовому показателю – условному топливу с теплотворной способностью 7000Ккал/кг.

В жизни такого топлива может и не быть, есть топливо с большей теплотворной способностью, скажем бензин-10600Ккал/кг, есть топливо с меньшей теплотворной способностью, скажем дрова - 2400Ккал/кг, но для сравнения эффективности технологических процессов в энергетике все расчеты приводятся к условному топливу. Существующий на сегодня метод оценки эффективности работы ТЭЦ по комбинированному способу производства осуществляется по таким же базовым показателям, что и для раздельного производства: а) удельный расход топлива на электроэнергию и б) удельный расход топлива на тепловую энергию. Но применение только этих показателей не позволяет в принципе адекватно отразить работу сложной теплоэнергетической системы, включающую комплекс ТЭЦ, ГРЭС и котельные. Поэтому для однозначной оценки эффективности комбинированного производства тепловой и электрической энергии необходимо внедрить ряд новых базовых показателей. Базовые показатели для анализа работы сложных теплоэнергетических систем. Показатели технического анализа работы ТЭЦ такие как: а) удельная выработка электроэнергии на базе теплового потребления W мВт/Гкал мВтЭЭ/мВтТЭ и б) коэффициент полезного использования (КПИТ) η ти - это широко известные показатели, которые давно используются в энергетике для анализа экономичности, решения частных исследовательских задач.

Однако их широкое применение на практике для определения энергосберегающего потенциала по ТЭЦ, городу и региону было ограничено существующими нормативными материалами. «Лысенковщина» в энергетике Вопросам создания теоретических основ анализа тепловых электростанций в литературе уделено очень много внимания. Можно указать на работы по коэффициентам ценности тепла д.т.н. Я.М.Рубинштейна, метод составления КПД ТЭЦ д.т.н. И.Н.Бутакова, метод энергетических коэффициентов д.т.н. В.Я Рыжкина, метод составления показателей по производству тепловой и электрической энергии на ТЭЦ к.т.н. А.С.Горшкова, энтропийный метод анализа энергетических потерь д.т.н.

Д.П.Гохштейна и видоизменение этого метода в работах д.т.н. Андрющенко и д.т.н. Калафати; д.т.н.

Е.Я Соколова и т.д. В 1952 году Академией наук СССР на дискуссионном научно-техническом совещании проведенном Энергетическим институтом им. Кржижановского совместно с Московским научно-техническим обществом энергетической промышленности были обсуждены некоторые из вышеперечисленных методик и было принято решение, что « применяемый на электростанциях метод вычисления технико-экономических показателей (физический метод А.С.Горшкова) в основном удовлетворяет требованиям эксплуатации электростанций и энергосистем».

Несмотря на сложившееся глубокое перекрестное субсидирование потребителей электрической энергии за счет потребителей тепловой энергии, в условиях планового хозяйства СССР рекомендованная в 1952 году официальная методика в определенной мере решала задачи планомерного развития энергетики СССР. Госплан СССР определял народнохозяйственный эффект, управлял процессом перспективного развития. Однако, при отказе от плановой экономики и переходе к рыночной энергетике в 1992-1995 годах в Москве и других крупных городах потребители тепла в массовом порядке стали отказываться от теплофикации и переходить на раздельный способ потребления энергии: тепло от собственных котельных, а электроэнергия от ГРЭС и ТЭЦ, работающих в конденсационном режимах.

Для исправления сложившегося положения, с тем, что бы хоть как приостановить массовый переход к котельным, в 1996году в спешном порядке была произведена корректировка «физического» метода на так называемый «действующий метод ОРГРЭС». При этом из 100% экономии топлива, получаемой при комбинированном производстве на ТЭЦ, только 20÷25% эффекта стали относить на удешевление стоимости тепловой энергии на региональном уровне, но по-прежнему до 80÷75% эффекта относилось на удешевление электрической энергии на федеральном уровне, где главным заинтересованным лицом является РАО «ЕЭС России». Реально же, по характеристикам удельного прироста топлива на прирост тепла, распределение экономии топлива должно происходить в обратной пропорции, а именно 75% эффекта относится на удешевление региональной тепловой энергии, и только 25% топлива должно относится на удешевление федеральной электроэнергии.

Именно это распределение создает выгодные рыночные условия для массового перехода тепловых потребителей к использованию комбинированной энергии, получаемой на ТЭЦ. Той уступки, которая была выполнена «действующей методикой ОРГРЭС», оказалось недостаточно. В массовом порядке продолжает процветать процесс котельнизации России – отказ от централизованного теплоснабжения от ТЭЦ и строительство квартальных котельных.

Как в свое время советская генетика находилась в плену Лысенковского учения, так и советская и российская энергетика, впавшая в наркотическое состоянии на «дешевой газовой игле», до настоящего времени находится в плену «физического» метода и его производных. В условиях рыночной энергетики необходимо отказываться от устаревших моделей и находить свои методы, адекватно отражающие технологию производства, спроса и предложения различных видов энергетических товаров и услуг на ТЭЦ. Как было сказано в предыдущих статьях, в отличие от ГРЭС или котельной, где производится только один вид продукции - только электроэнергия, либо только тепловая энергия, на ТЭЦ производит три вида энергетического продукции: а) электрическая энергия – N, производимая по конденсационному циклу, со сбросом тепла в окружающую среду, б) тепловая энергия – Q от водогрейных котлов или энергетических котлов через редукционно-охладительные установки (РОУ), c) комбиэнергия – S комби с долей электроэнергии – d ээ, без сброса тепла в окружающую среду. В отличие от удельного расхода топлива, удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении позволяет гораздо глубже производить не просто качественный, но и количественный анализ экономичности использования топлива: 1.

Конкретнее и содержательнее нормировать не только производство, но и, не менее главное, эффективность потребления тепловой и электрической энергии от ТЭЦ в городе, регионе (таблица 1, 2 ); 2. Идентифицировать синергию топливосбережения – потенциал экономии топлива по ТЭЦ, предприятию, городу, региону (рис.2, таблица 2); 3.

Определять комплексную эффективность теплоэнергетических схем при работе ТЭЦ и котельных: а) по параллельной схеме включения, либо б) по последовательной схеме включения с четким выделением базовой, полубазовой и пиковой части графика нагрузок; 4. Определять эффективность комбинированного производства тепловой и электрической энергии по сравнению с раздельным производством электрической энергии на ГРЭС и тепловой энергии на котельной. Синергия топливосбережения при переходе от раздельного способа производства к комбинированному способу производства для ТЭЦ с различными параметрами пара и давлениями газа приведен на рисунке №2; 5.

Оценивать эффективность производства электроэнергии на тепловом потреблении в зависимости от параметров острого пара и параметров отпускаемой тепловой энергии (рисунок №3). Синергия топливосбережения – достижимый потенциал топливосбережения теплоэнергетической системы города, региона образовавшийся при объединении высокоэффективных ТЭЦ и котельных в единый технологический комплекс, по сравнению с суммарной эффективностью топливоиспользования ТЭЦ и котельных до их объединения. Синергия в энергетике - существенное повышение эффективности в энергетике применялось и применяется сплошь и рядом. Именно за счет схемных решений, изменения структуры производства энергии добиваются высоких показателей. Самыми яркими примерами использования синергетического эффекта в большой энергетике на ТЭЦ и ГРЭС является.

Регенеративная схема подогрева питательной воды, позволяющая на базе внутреннего теплового потребления обеспечить рост экономичности до 13%; Двухступенчатая схема подогрева сетевой воды в подогревателях сетевых горизонтальных ПСГ-1, ПСГ-2, позволяющая на одном и тоже тепловом потреблении увеличить выработку на 2.0% (поверьте, для большой энергетики это очень много, и авторы этой схемы были удостоены государственной премии); Схемы последовательного включения многоступенчатых испарительных установок позволяют в 5-8 раз снизить расход первичного пара для получения дистиллята. Схемы последовательного включения ТЭЦ и котельных с передачей а) базовой части производимой энергии (90% ) на теплофикационные отборы ТЭЦ и б) пиковой части производимой энергии (10%) на котельные. Синергия топливосбережения таких схем составляет не менее 40% от расхода топлива при комбинированном производстве. Энергетические балансы теплового потребителя, обеспечивающего такой эффект будет рассмотрен в следующей статье. В качестве примера в данной статье рассмотрим сравнительный анализ синергии топливоиспользования ТЭЦ, котельных теплоэнергетической системы города Омска с применением (табл. Для определения потенциала экономии топлива на базе существующего теплового потребления по каждому источнику энергии вводятся так называемые базовые показатели, по отношению к которым определяется перерасход или экономия топлива по каждому конкретному предприятию, городу, области. Таблица 1 Базовые показатели ТЭЦ, ГРЭС, котельных принятые для идентификации синергии топливосбережения в целом для города Омска.

Базовая удельная выработка ЭЭ на базе теплового потребления, приятая как технологически достижимая базовая величина (см. Рис 1) Wбаза =0,8 мВт/ Гкал = 0.686 мВтЭЭ/ мВтТЭ 2. Базовый, достижимый КПИТ современной котельной η база КОТ =0.88 b тэ=162кгут/ Гкал 3. Базовый достижимый КПИТ современной ТЭЦ, производящей комбинированную электроэнергию и тепло только по теплофикационному циклу, без сброса тепла в окружающую среду η база ТЭЦ =0.85 b тэ=168кгут/ Гкал b ээ=144кгут/ мВт 4. Базовый достижимый КПИТ современной ГРЭС η база ГРЭС =0.38 b ээ=323кгут/ мВт 5. Удельный расход топлива на электроэнергию и на тепловую энергию при комбинированном производстве тепловой и электрической энергии b тэ=1/(7. η тэц)= b ээ=1/(7.

η тэц) 6. Комбиэнергия - сумма тепловой и электрической энергии, произведенной в едином технологическом процессе по комбинированному способу, без сброса тепла в окружающую среду S = Q + N.0.86 S = Q. (1+ W.0.

Доля электроэнергии d в комбиэнергии S в зависимости от выработки электроэнергии на тепловом потреблении. D ээ = W /(1+ W )) 8. Расход топлива на производство тепловой и электрической энергии при комбинированном способе производстве В сум= В тэ+В ээ В сум= ( Q + N.0.86) /(7. η тэц) В сум= Q (1+ W.0.86) /(7. η тэц) 9. Синергия топливосбережения.

Перерасход топлива при производстве равного количества тепловой и электрической энергии при раздельном способе производства против комбинированного способа производства. К перерасход= В разд/В комб К перерерасход = ( В кот+ В грэс)/ В тэц К перерасход =(( 1/ η кот) +( 0.86. W )/ η грэс ) / (( 1/ η тэц) +(0.86. W )/ η тэц ). Результаты анализа синергии топливосбережения. На первый взгляд, с точки зрения эффективности использования топлива, котельные ТЭЦ-2, ТЭЦ-6 и котельные города работают с относительно высоким КПИТ и не являются значимым источником перерасхода топлива.

Так ТЭЦ-2 от принятого КПИТ=85% перерасходует 1.1% топлива, ТЭЦ-6 экономит 1.8%топлива, а городские котельные перерасходуют 5.2% топлива. Большинство менеджеров и политиков, не владеющие энергетическим балансом, приводят значение КПД котельной, равный 92-95%, как убедительный пример для отказа комбинированного производства энергии на ТЭЦ. Однако именно наличие котельных в крупном городе является самым главным признаком потери потенциала экономии топлива при комбинированном производстве тепловой и электрической энергии, достигающего 75% от расхода топлива по котельным по городу и по региону (см.журнал ). Синергия топливосбережения при комбинированном производстве только по городу Омску (внутрисистемный потенциал) составляет не менее 2730.4 тыс.тут/год или 43,0% от суммарного расхода топлива, необходимого для обеспечения электроэнергией и теплом города Омска и региона 6348.1тыс.тут/год. (табл.2, строка 6). Табл.2 Синергия топливосбережения Омска и потенциал обеспечения собственной электроэнергией по Омскому региону. Омская электрогенерирующая компания Оптовый рынок ЭЭ Котельные, мини-ТЭЦ ИТОГО Омск ТЭЦ-2 ТЭЦ-3 ТЭЦ-4 ТЭЦ-5 ТЭЦ-6 ∑ Омскэнерго 1 Производство тепла ТЭЦ и котельные В том числе отработанным паром Тыс.

Гкал Тыс.Гкал% 1071 4329 4262 98.4% 3194 2980 93.3% 3945 3719 94.2% 1236 1 79.5% - 5561 980 10% 1 61.5% 2 Выработка и потребление электроэнергии в т.ч по теплофикационному цикл Этф. Тыс мВт.ч.% 1585.6 1097.9 69.2% 1827.1 966.0 52.9% 2814.6 1965.0 69.8% 6227.3 4029.0 64.7% 3020 0.00 1.3 4127 по конденсационному циклу Эконд Тыс мВт.ч.% 487.7 30.8% 861.1 47.1% 849.6 30.2% 2198.3 35.3% 3020 100 5318.3 3 Фактический расход топлива за год Тыс. Тут 182.3 1250.7 1240.4 1439.4 203.4 4316,2 996.6 1037.3 6348.1 4 Реальный расход топлива при КПИТ = 0.85 Тыс. Тут 180.0 956.7 800.9 1069.9 207.7 3215.2 436.5 963.2 4615.1 5 Коэффициент полезного использования топлива – КПИТфакт% 83.9% 65.0% 54.9% 63.2% 86.8% 63.3% 37.2% 78.9% 61.8% 6 Синергия топливосбережения по Омску. Внутрисистемный потенциал экономии топлива ∆ B = 75% от Вкот, при КПИТтэц=85% Тыс.тут% 136.7 75% 294 23.5% 439.5 35.4% 369.5 25.7% 152.6 75.0% 1392,3 32.3% 560.1 56.2% 778.0 75% 2730.4 43.0% 7 Выработка ЭЭ на тепловом потреблении по турбинам мВт/ Гкал 0 0.25 0.324 0.528 0 0.367 0 0.1 0.346 в целом по ТЭЦ, по городу.

МВт /Гкал 0 0.25 0.302 0.498 0 0.29 0 0.017 0.213 8 Потенциал города Омска по обеспечению региона собственной электроэнергией на базе существующего теплового потребления ( W база = 0.8мВт/Гкал) Тыс. 857 3463 2555 3156 989 15469 9 Расход топлива на комбинированное производство ЭЭ и ТЭ на ТЭЦ. Реально достижимый при КПИТ=0.85 Тыс. Тут 3 03.8 1 228. 1 906.1 1119.2 350.7 3908.2 1577.6 5485.9 10 Расход топлива на раздельное производство ЭЭ на ГРЭС и ТЭ на котельных. Тут 4 5 0.2 1819. 9 1342.8 1658.5 519.6 5791.4 2337.8 8129.3 11 Синергия топливосбережения по региону.

Внесистемный потенциал экономии топлива, на базе теплового потребления города Омска Тыс.тут 1 46. 4 591.8 436.6 539.3 169.0 1883.2 760.2 2643.4% 48.2% 48.2% 48.2% 48.2% 48.2% 48.2% 48.2% 48.2%.

Анализ по удельной выработке на тепловом потреблении показывает, что наличие котельных без выработки электроэнергии снижает удельную выработку электроэнергии W Омскэнерго с 0.367 до 0.29 мВт/Гкал и W города с 0.346 до 0.213 мВт/Гкал. Основной задачей эффективных собственников, эффективных регуляторов, эффективных законодателей является поиск технических решений, позволяющих максимально загрузить существующие теплофикационные мощности с максимальной выработкой электроэнергии на тепловом потреблении. Анализ показателей (рис 2, таблице 1) показывает, что именно наличие тепловой нагрузки в городах и на предприятиях является основой, базовым потенциалом, который обеспечивает синергетический эффект при комбинированном производстве тепловой и электрической энергии с экономией топлива не менее 23-75% процентов. Потенциал комбинированного производства электроэнергии на базе существующей тепловой нагрузки города Омска составляет 15469 млн.кВтч/год, (табл.2 строка 8), что в 1.6 раза выше потребления электроэнергии для всей Омской области - 9445.3млн.кВтч/год (табл.2, строка 2). Омская область вместо энергодефицитной энергосистемы с потребностью 3022 млн.кВтч технологически может быть энергоизбыточной с передачей на НОРЭМ такого же объема электроэнергии, какое производится в настоящее время - 6023.7млрд.квтч 8.

Синергия топливосбережения по Омскому региону там, (внесистемный потенциал) когда избыток электроэнергии произведенная по комбинированному способу на базе теплового потребления Омска, составляет не менее 2643,4тыс.тут/год или 48,2% от достижимого при современных технологиях с ПГУ при W=0.8 и КПИТ=0.85 (табл2. Идентификация синергии топливосбережения региона. Для оценки синергии топливосбережения при комбинированном производстве необходимо в государственной статистической отчетности внедрить следующие базовые показатели, которые однозначно идентифицируют производство (потребление) энергии по комбинированному способу по ТЭЦ, по предприятию, по городу, по региону. Базовые показатели работы ТЭЦ, города, региона Способ определения. Группа исходных базовых показателей 1. Выработка электроэнергии всего Прямое измерение на ТЭЦ в т.ч выработка на тепловом потреблении Расчет по графику по аналогии рис 3 2.

Произведено тепловой энергии всего Прямое измерение на ТЭЦ в том числе на тепловом потреблении Прямое измерение плюс расчет 3. Комбиэнергия – сумма тепловой и электрической энергии, произведенной (потребленной) при комбинированном способе производства S мВт Гкал/ч Прямое измерение плюс расчет 4.

Доля электроэнергии d ээ в комбиэнергии S, произведенной (потребленной) по комбинированному способу. Прямое измерение плюс расчет. Группа нормируемых показателей 5. Удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении W мВтЭЭ/мВтТЭ или мВт/Гкал По турбинам - расчет по блокам По ТЭЦ-расчет по схеме По городу, по региону - расчет 6. Коэффициент полезного использования топлива КПИТ - η % или о.е По ТЭЦ - прямое измерение По городу, региону- расчет. Группа рассчитываемых показателей. Синергия топливосбережения на базе внутреннего (собственного) потребления энергии тыс.

Тут/год,% По городу – расчет 8. Синергия топливосбережения с обеспечением внешних (по региону) потребителей электроэнергии на базе существующего потребления тепла по городу тыс. Тут/год, % По региону – расчет. Первоочередные задачи федеральных органов определяющих экономическое развитие энергосберегающей энергетики России.

Определить орган федеральной государственной власти (по аналогии с ГОСПЛАНОМ СССР), отвечающим за рациональное использование топлива в России.