Расчет потребления электроэнергии в городах

 

ΣQ^факт_быт = 465,1  [ГДж/ч] →3 х ГМ-50-14, 1 х Е-З5-ГМ-14

V. Раздел. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДА.

 

В разделе V курсового проекта сравниваются технико-экономические показатели двух запроектированных вариантов схемы централизованного теплоснабжения города и выбирается наиболее экономичный вариант по минимуму приведенных затрат. При расчете приведенных затрат необходимо обеспечить сопоставимость сравниваемых вариантов, т.е., прежде всего, уравнять их по полезному отпуску энергии потребителям.

Поскольку ТЭЦ снабжает потребителей двумя видами энергии - тепловой и электрической (комбинированная  схема энергоснабжения города), то в варианте схемы с котельными установками, генерирующими только тепловую энергию, следует дополнительно учитывать затраты на производство электрической энергии и строительство замещаемой КЭС (раздельная схема энергоснабжения города).

В данном курсовом проекте  можно не учитывать при расчете  приведенных затрат капиталовложения и годовые эксплуатационные расходы по тепловым и электрическим городским сетям, так как они в обоих сравниваемых вариантах примерно одинаковые.

Приведенные затраты  по комбинированной П_к и раздельной П_р, схемам энергоснабжения города можно определить по формулам:

 

П_к = Е_н · (К_ТЭЦ + К_пик)+И_ТЭЦ+И_пик+З_т.к.     [тыс.руб.]

П_р = Е_н · (К_КЭС + К_к + К_ЛЭП)+И_КЭС+И_к+И_ЛЭП+З_т.р.     [тыс.руб.]

где К_ТЭЦ, К_КЭС, К_к, К_пик, К_ЛЭП — соответственно капиталовложения в строительство ТЭЦ, КЭС,

котельных установок, пиковых  котлов и 

высоковольтных линий электропередач до города, тыс.руб.;

Е_н — нормативный коэффициент эффективности

капиталовложений. Принимается  равным 0,15;

И_ТЭЦ, И_КЭС, И_к, И_пик, И_ЛЭП — соответственно годовые эксплуатационные расходы по

перечисленным выше установкам, тыс.руб.;

З_т.к., З_т.р. — замыкающие затраты по топливу соответственно при

комбинированной и раздельной схемах энергоснабжения 

города, тыс.руб.

 

При укрупненных расчетах капиталовложения в строительство  ТЭЦ определяются по данным о стоимости  основного оборудования (паровых турбин и энергетических котлов), а в сооружение замещаемой КЭС, котельных установок, пиковых котлов и ЛЭП - по удельным капиталовложениям и их установленной мощности.

Ориентировочные укрупненные показатели для определения капиталовложений в строительство ТЭЦ приведены в таблице 9.

 

 

Таблица 9. Ориентировочные укрупненные показатели.
Тип котлов и турбин	Капиталовложения, отнесенные на один агрегат, тыс.руб.
	головной	последующий
Энергетические  котлы (при работе на твердом топливе)
ТП – 220	27450	16750
ТП-170	21450	13080
Паровые турбины
ПТ - 50-90	43100	25800
ПТ- 12-90	16080	9600
Т - 25-90	21450	13750

 

При определении капиталовложений в строительство ТЭЦ следует  считать, что на один головной агрегат  приходится от одного до четырех агрегатов последующих. В качестве головного по каждому виду оборудования (турбинам и энергетическим котлам) принимается наиболее крупный, сложный или дорогой агрегат.

Удельные капиталовложения в строительство замещаемой КЭС  можно ориентировочно принимать  в размере 800÷850 руб./кВт, а для ЛЭП – 170÷180 руб./кВт передаваемой мощности.

Для обеспечения условий  сопоставимости комбинированной и  раздельной схем энергоснабжения города мощность замещаемой КЭС предусматривается  на 5÷7% больше электрической мощности городской ТЭЦ.

 

Расчёты:

К = К_ТЭЦ + К_пик     [тыс.руб.]

 

К_ТЭЦ = К_эн.кот. + К_турб.     [тыс.руб.]

К_ТЭЦ = (27450 + 16750+13080) + (43100 + 9600+13750) = 123 730 [тыс.руб.]

 

К_пик = Σ(Q_пик · К_i)     [тыс.руб.]

К_пик = 23,2 · 251,4 = 5 832,48 [тыс.руб.]

 

К = 123 730+5 832,48 = 129 562,48 [тыс.руб.]

 

К_р = К_КЭС + К_к + К_ЛЭП     [тыс.руб.]

 

Годовые эксплуатационные расходы по энергетическим установкам складываются из затрат на амортизацию, текущий ремонт, заработную плату  обслуживающего персонала и прочих издержек.

При укрупненных расчетах расходы на амортизацию оборудования и зданий определяются по нормам амортизационных отчислений и стоимости сооружения энергоустановок. Размер амортизационных отчислений в курсовом проекте можно принять для ТЭЦ и КЭС в среднем 6,5÷7%, а для котельных установок и пиковых котлов – 5÷6% от капиталовложений в их сооружение.

Годовые эксплуатационные расходы по текущему ремонту, как  правило, принимаются в размере 20% от расходов на амортизацию.

Расходы на содержание обслуживающего персонала определяются в зависимости от его численности и среднегодового фонда заработной платы одного работника. В свою очередь, численность обслуживающего персонала рассчитывается на основе штатных коэффициентов и мощности энергоустановок, а годовой фонд заработной платы в среднем на одного работника для ТЭЦ и КЭС принимается в размере 30 тыс. руб., а для котельных – 25 тыс. руб.

Ориентировочные значения штатных коэффициентов для ТЭЦ  и котельных установок приведены  в таблицах 10 и 6. Штатный коэффициент  для замещаемой КЭС рекомендуется принимать в размере 1 чел./мВт.

Прочие эксплуатационные издержки при укрупненных расчетах принимаются  в размере 30% от суммарных годовых  эксплуатационных расходов по амортизации, текущему ремонту и заработной плате  обслуживающего персонала.

 

 

 

 

 

 

 

 

Годовые эксплуатационные расходы  по ЛЭП можно определять в размере 8,8% от капиталовложений в строительство  ЛЭП.

 

Расчёты:

И_год = И_ТЭЦ + И_пик     [тыс.руб.]

 

И_ТЭЦ = И_аморт. + И_т.р. + И_з/пл + И_пр = 1,3 · (И_аморт. + И_т.р. + И_з/пл)     [тыс.руб.]

 

И_аморт. = 0,07 · К_ТЭЦ     [тыс.руб.]

И_аморт. = 0,07 · 123 730  = 8 661,1 [тыс.руб.]

 

И_т.р. = 0,2 · И_аморт.     [тыс.руб.]

И_т.р. = 0,2 · 8661,1 = 1 732,22 [тыс.руб.]

 

И_з/пл = N_ТЭЦ · Р_штат · 30     [тыс.руб.]

N_ТЭЦ = 87 МВт/ч → Р_штат = 3,6 [чел./(ГДж/ч)]

И_з/пл = 87 · 3,6 · 30 = 9 396 [тыс.руб.]

 

И_ТЭЦ = 1,3 · (8 661,1+ 1 732,22 + 9 396) = 25 726,12 [тыс.руб.]

 

Пиковые котлы.

И_пик = 1,3 · (И_{аморт.п.к.} + И_т.р.п.к + И_{з/пл.п.к.})     [тыс.руб.]

 

И_{аморт.п.к.} = 0,06 · К_пик     [тыс.руб.]

И_{аморт.п.к.} = 0,06 · 5 832,48 = 349,95 [тыс.руб.]

 

И_т.р.п.к. = 0,2 · И_{аморт.п.к.}     [тыс.руб.]

И_т.р.п.к. = 0,2 · 349,95 = 69,99 [тыс.руб.]

 

И_{з/пл.п.к.} = Q_{пик.кот.} · Р_{шт.п.кот.} · 25     [тыс.руб.]

Q_{пик.кот.} = 251,4 ГДж/ч → Р_{шт.п.кот.} = 0,1 [чел./(ГДж/ч)]

И_{з/пл.п.к.} = 251,4 · 0,1 · 25 = 628,5 [тыс.руб.]

 

И_пик = 1,3 · (349,95 + 69,99 +628,5) = 1 362,97 [тыс.руб.]

 

 

 

 

 

 

Затраты по топливу З_т определяются на основе данных о его расходе на годовую выработку тепловой и электрической энергии по каждому варианту схемы энергоснабжения города и удельных замыкающих затрат.

 

Расход топлива на ТЭЦ, КЭС и в котельных установках зависит от годовой выработки  тепловой и электрической энергии  и основных характеристик установленного оборудования: типа турбин и котлов, их единичной производительности, совершенства конструкции, КПД и др. Характеристики основного оборудования энергоустановок оказывают существенное влияние на удельный расход топлива. В курсовом проекте годовой расход топлива для вариантов комбинированной В_к и раздельной В_р схем энергоснабжения города можно определять по формулам:

 

В_к = (Э_т·в_т + Э_к·в_к + Q·в_q)· 1,13·10^-3     [т.у.т.]

В_р = (Э_КЭС·в_КЭС·1,13 + Q·в_q)· 10^-3     [т.у.т.]

где Э_т, Э_к, К_КЭС — соответственно годовая выработка электрической энергии на ТЭЦ (по

теплофикационному и  конденсационному режимам) и замещаемой КЭС, кВт·ч;

Q — годовая выработка тепловой энергии на ТЭЦ или в котельных установках, ГДж;

в_т, в_к, в_КЭС — соответственно удельный расход топлива на выработку электрической энергии на

ТЭЦ (по теплофикационному  и конденсационному режимам) и замещаемой КЭС,

кг у.т./кВт·ч;

в_q — удельный расход топлива на выработку единицы тепловой энергии на ТЭЦ или в котельных

установках, кг у.т./ГДж;

1,13  — коэффициент, учитывающий естественные потери твердого топлива при его

транспортировке и подготовке к сжиганию.

 

Для приближенных расчетов в курсовом проекте удельные расходы топлива  на единицу выработанной энергии  можно принять в следующих  размерах:

 

в_т = 0,16 кг у.т./кВт·ч

в_к = 0,38 кг у.т./кВт·ч

в_КЭС = 0,34 кг у.т./кВт·ч

в_q = 40 кг у.т./ГДж (для ТЭЦ)

в_q = 42 кг у.т./ГДж (для котельных установок)

 

При укрупненных расчетах годовая выработка тепловой энергии  Q принимается в среднем на 5% больше суммарной годовой потребности в теплоте на бытовые и технологические нужды городских потребителей в связи с потерями тепла в сетях и складывается из двух составляющих: Q = Q_быт+Q_тех.

В курсовом проекте годовую выработку  тепловой энергии для бытовых  нужд Рент следует рассчитывать на основе графика отпуска теплоты  в течение года на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение всех городских потребителей, снабжаемых тепловой энергией от централизованных источников. При этом общая площадь графика будет соответствовать величине годовой выработки теплоты для бытовых нужд города.

График отпуска теплоты на бытовые нужды города в течение года строится следующим образом: по оси абсцисс откладывается продолжительность отопительного периода в часах и нагрузки горячего водоснабжения (8400 часов), а по оси ординат - величина зимней среднечасовой нагрузки горячего водоснабжения и общей бытовой нагрузки потребителей с учетом потерь тепловой энергии в сетях. Зимняя нагрузка горячего водоснабжения остается постоянной в течение всего отопительного периода, а затем снижается на 30 - 35 % до величины летней среднечасовой нагрузки, которая продолжается до конца года.

 

 

 

Q^год_г.в — годовой отпуск теплоты на горячее водоснабжение, ГДж;

Q^год_о.в — годовой отпуск теплоты на отопление и вентиляцию, ГДж;

Q^р_быт, Q^ср_г.з, Q^ср_г.л — соответственно расчетная бытовая нагрузка и среднечасовая нагрузка

горячего водоснабжения  в зимний и летний периоды с  учетом тепловых

потерь в сетях, ГДж/ч;

n_г.в, n_о.в — соответственно продолжительность нагрузки горячего водоснабжения и отопительно-

вентиляцнонной, ч.

 

Годовая выработка тепловой энергии для технологических нужд промышленных потребителей Q_тех определяется на основе исходных, данных к проекту с учетом потерь теплоты в сетях по формуле: Q_тех = Q^р_т · h_max^т · 1,05.

Годовая выработка электрической  энергии на ТЭЦ и замещаемой КЭС  Э_ТЭЦ, Э_КЭС рассчитывается исходя из их установленной мощности и числа часов работы в году с этой мощностью h_max. При этом предполагается, что h^ТЭЦ_max = h^КЭС_max.

Выработка электроэнергии на ТЭЦ по теплофикационному режиму Э_т определяется на основе энергетических характеристик выбранных турбин и их загрузки в течение года (график покрытия тепловых нагрузок). В курсовом проекте для расчета Э_т можно использовать энергетические характеристики турбин, приведенные в таблице 12.

 

Методика расчета Э_т более-подробно излагается в курсе лекций и учебном пособии [1].

Выработка электроэнергии на ТЭЦ по конденсационному режиму Э_к представляет разницу между общей годовой выработкой Э_ТЭЦ и выработкой электроэнергии по теплофикационному режиму Эт.

При сравнении вариантов комбинированной и раздельной схем энергоснабжения города по основным экономическим показателям может оказаться, что капиталовложения, годовые эксплуатационные расходы и замыкающие затраты но топливу в одном варианте меньше, чем в другом. В этом случае вполне очевидно, что вариант с меньшими затратами является наиболее экономичным. В большинстве случаев единовременные капиталовложения, текущие годовые издержки производства и затраты по топливу оказываются разнонаправленными, т.е. в одном варианте меньше капиталовложения и годовые эксплуатационные расходы, но больше затраты по топливу, чем в другом варианте. Вопрос о выборе наиболее экономичного варианта системы теплоснабжения при разнонаправленных затратах решается после определения приведенных затрат. При этом необходимо учитывать санитарно-гигиенические условия и расход топлива по сравниваемым вариантам.