Теплофикация теплоэлектроцентралей

Самым главным недостатком существующей тарифной политики является то, что тарифы не отражают технологическую суть производства энергии как по качеству, так и по количеству. Предметом рыночных отношений является не просто количество потребленной энергии, а предоставление мощности в определенное временя. На рынок энергетических услуг предоставляется два вида энергетической продукции:

Возможность использования заявленной энергетической мощности в определенное время;

Количество потребленной энергии. При этом методологически нет никакой принципиальной разницы, на какой вид энергии предоставляются услуги - тепловую или электрическую.

Недостаток существующего ценообразования заключается в том, что цена не отражает качества энергии. Если для электроэнергии разработан государственный стандарт, то, как ни парадоксально, мы находимся только на пороге формирования требований к качеству производства и продажи тепловой энергии. Согласно требованиям Гражданского кодекса, поставлены и сформулированы задачи по определению качества и надежности теплоснабжения. Так, если для котельной нет принципиальной разницы, когда производится тепло - летом или зимой, - то для ТЭЦ это различные технологии. Если летом для горячего водоснабжения можно использовать бросовое тепло, поступающее на градирни ТЭЦ, то зимой для отопления жилья отработанного тепла уже не хватает, и необходимо затрачивать дополнительные первичные источники энергии. Если же летом тепло от ТЭЦ не купят, то она все равно это тепло выбросит в окружающую среду или же просто остановится в вынужденный резерв из-за отсутствия теплового потребления.

Одна из основных ошибок существующего метода ценообразования заключается в том, что для простоты калькуляции рассчитываются не конкретные тарифы для характерных режимов энергоснабжения, а средневзвешенные, среднегодовые тарифы. Хотя среднегодовая цена тепла у ТЭЦ ниже чем у котельной, все равно она не стимулирует промышленных покупателей тепловой энергии пойти на то, чтобы не сжигать топливо на своих котельных и по обоюдовыгодной цене использовать сбросное тепло от ТЭЦ.

Абсурдность существующих тарифов заключается и в том, что цена не отражает количество потребленной энергии по времени. Так, при равномерном потреблении 1000 Гкал в течение года достаточно источника тепла с мощностью 0.11 Гкал/час. Для производства этого же количества тепла, требуемого для того, чтобы обеспечить зимний максимум нагрузок за расчетную пятидневку требуется уже 8.3 Гкал/час. Разница мощностей установленного оборудования составляет 73-кратную величину. Соответственно нужны дополнительные специалисты, площади, оборудование. Оборудование находится в резерве 97% времени и работает только 3% времени, а стоимость покупки энергии одинакова в обоих случаях. Но для общества нет никакой разницы в оплате затрат.

Тепловые насосы в отопительном процессе могут использоваться в водо- и пароподогревателях. Еще несколько лет тому назад они представляли собой лишь ориентиры в экономии энергии. Сейчас они нашли уже довольно широкое применение. Однако не во всех случаях тепловые насосы позволяют экономить энергию. Особенно это касается тепловых насосов с электроприводом, которые потребляют значительное количество электроэнергии. Совсем по-другому обстоит дело при использовании двигателей внутреннего сгорания с дизельным или газовым топливом, равно как и абсорбционных тепловых насосов.

Принцип работы.

Тепловой насос по принципу работы не отличается существенно от холодильника, где тепло с помощью вспомогательного источника энергии извлекается из объема охлаждаемого тела и передается в воздух помещения. Тепловой насос «качает» энергию из окружающего воздуха, земли или воды и использует это тепло для подогрева воды и отопления. В зависимости от привода различают компрессионные и абсорбционные тепловые насосы.

Тепловой насос извлекает энергию из окружающей среды при относительно низких температурах. Для использования этой энергии при отоплении или паро- и водоподогреве температурный уровень энергии необходимо повысить. Это может быть сделано, например, путем сжатия пара.

Электрические компрессионные тепловые насосы осуществляют сжатие пара за счет электродвигателей небольшой мощности.

Газокомпрессионные тепловые насосы обеспечивают сжатие пара путем использования небольшого газового мотора.

Поскольку уносимое мотором тепло может вовлекаться в циркуляцию, осуществляемую тепловыми насосами, выработанная первичная энергия используется хорошо. Так, из 100% произведенной первичной энергии с учетом использования энергии окружающей среды можно получить до 160% полезной энергии.

Компрессионные тепловые насосы с дизельными моторами сравнимы с газовыми тепловыми насосами, однако здесь возникает проблема с отводом выхлопных газов.

Абсорбционные тепловые насосы, в сущности, отличаются от компрессионных тепловых насосов только элементами привода. Сжатие осуществляется не при помощи двигателя, а рабочим телом и теплом сгорания жидкого или газового топлива. Так как абсорбционные тепловые насосы почти не имеют подвижных элементов, они отличаются высокой долговечностью (большим рабочим ресурсом).

Абсорбционные тепловые насосы весьма перспективны для отопления жилых домов, поскольку их узлы невелики по размерам и в серийном производстве недороги.

Источники тепла.

Все тепловые насосы используют тепло окружающей среды, источником которого, в конечном счете, является солнечное излучение. В результате сжатия испаряющейся жидкости насос переходит на высокий температурный уровень. Так как все же со снижением температуры окружающей среды расход электроэнергии сильно повышается, некоторые природные источники тепла не могут в течение всего года использоваться экономно.

Область применения тепловых насосов в системе теплофикации.

Законодателям, определяющим энергетическую стратегию региона, необходимо полностью отказаться от услуг так называемого “физического метода” распределения экономии топлива и перейти на применение “эксергетического метода” анализа. Методические указания по составлению отчета электростанции о тепловой экономичности оборудования должны быть пересмотрены и должны отвечать технологической сути комбинированного производства энергии. Чем ниже температура сетевой воды, используемой тепловым потребителем, тем меньше требуется топлива на ТЭЦ для его дополнительного производства как тепловой, так и электрической энергии.

Низкотемпературное тепло на уровне 45 °С как раз и является той экономической нишей, где применение тепловых насосов технически и экономически выгодно. Не надо строить дополнительных теплообменников для забора тепла из систем охлаждения конденсаторов! Достаточно забирать это тепло непосредственно в центре тепловых потребителей из обратной сетевой воды, “захолаживая” обратную сетевую воду от 45-70° С до температуры +10°С. Цена на это тепло должна зависеть от числа часов использования сбросного тепла. Если же это тепло не будет забираться в часы максимума тепловых нагрузок, то цена должна быть в 10-20 раз ниже цены пикового тепла.

Тепловые насосы и теплофикация являются взаимно исключающими и взаимно дополняющими энергосберегающими технологиями. Теплофикация является более эффективным технологическим решением, чем тепловые насосы. Применять тепловые насосы непосредственно на ТЭЦ, ГРЭС, где имеются круглогодичные сбросы тепла в градирни, пруды охладители, нет никакого смысла. Греть воду, получать пар необходимых параметров необходимо производить непосредственно с отборов паровых турбин, без сложной трансформации тепла с помощью тепловых насосов. Однако, если на ТЭЦ имеются сбросы тепла в атмосферу или водоем, то можно применять тепловой насос для сверхбалансовой нагрузки, непосредственно забирая тепло из обратной сетевой воды у удаленного потребителя по цене сбросного тепла. Это означает, что, если на ТЭЦ имеется сбалансированная тепловая и электрическая нагрузка, то область применения тепловых насосов возможно только в те периоды, когда нет пиковых нагрузок. Для условий г. Омска этот внепиковый период времени составляет порядка 7000-7500 часов.

Экономическая ниша в схеме балансов тепловой и электрической энергии на ТЭЦ позволяет сделать технологический прорыв в применении тепловых насосов в “Энергетике крупного города”. Так, с применением тепловых насосов можно и нужно:

- значительно расширить область комбинированного производства и комбинированного потребления тепловой и электрической энергии;

- пересмотреть концепцию теплоснабжения  населения городов:

- базовая низкотемпературная нагрузка  до 115° С - от теплофикационных отборов ТЭЦ;

- пиковая нагрузка - от пиковых котельных, абсорбционных тепловых насосов, компрессионных тепловых насосов, находящихся в центре тепловых нагрузок;

- применять низкотемпературный  транспорт базовой нагрузки тепловых  сетей по графику: для полубазовых  нагрузок ТЭЦ – 65-10° С, для пиковых нагрузок ТЭЦ – 115-10° С, для пиковых нагрузок тепловых сетей - количественно - и качественное регулирование;

- использовать полиэтиленовые  трубы для невысоких температур  до 95° С и невысоких давлений до 0.6 Мпа;

- применять трехтрубные системы: две трубы - отопление, третья труба- только для горячего водоснабжения;

- получать пар из сетевой  воды и закрыть сотню низкоэффективных  паровых котельных.

 

Список использованных источников

 

1. Гительман Л.Д, Ратников Б.Е. Энергетический  бизнес. – М.: Дело, 2006. – 600 с.

2. Основы энергосбережения: Учеб. пособие / М.В. Самойлов, В.В. Паневчик, А.Н. Ковалев. 2-е изд., стереотип. – Мн.: БГЭУ, 2002. – 198 с.

3. Стандартизация энергопотребления - основа энергосбережения / П.П. Безруков, Е.В. Пашков, Ю.А. Церерин, М.Б. Плущевский //Стандарты и качество, 1993.

4. www.cogeneration.ru

5. www.open.by