Виды и типы современных тепловых электростанций (ТЭС). Как работает тепловая электростанция (ТЭЦ)

Что такое и каковы же принципы работы ТЭС? Общее определение таких объектов звучит примерно следующим образом - это энергетические установки, которые занимаются переработкой природной энергии в электрическую. Для этих целей также используется топливо природного происхождения.

Принцип работы ТЭС. Краткое описание

На сегодняшний день наибольшее распространение получили именно На таких объектах сжигается которое выделяет тепловую энергию. Задача ТЭС - использовать эту энергию, чтобы получить электрическую.

Принцип работы ТЭС - это выработка не только но и производство тепловой энергии, которая также поставляется потребителям в виде горячей воды, к примеру. Кроме того, эти объекты энергетики вырабатывают около 76% всей электроэнергии. Такое широкое распространение обусловлено тем, что доступность органического топлива для работы станции довольно велико. Второй причиной стало то, что транспортировка топлива от места его добычи к самой станции - это довольно простая и налаженная операция. Принцип работы ТЭС построен так, что имеется возможность использовать отработавшее тепло рабочего тела для вторичной поставки его потребителю.

Разделение станций по типу

Стоит отметить, что тепловые станции могут делиться на типы в зависимости от того, какой именно они производят. Если принцип работы ТЭС заключается лишь в производстве электрической энергии (то есть тепловая энергия не поставляет потребителю), то ее называют конденсационной (КЭС).

Объекты, предназначенные для производства электрической энергии, для отпуска пара, а также поставки горячей воды потребителю, имеют вместо конденсационных турбин паровые. Также в таких элементах станции имеется промежуточный отбор пара или же устройство противодавления. Главным преимуществом и принципом работы ТЭС (ТЭЦ) такого типа стало то, что отработанный пар также используется в качестве источника тепла и поставляется потребителям. Таким образом, удается сократить потерю тепла и количество охлаждающей воды.

Основные принципы работы ТЭС

Прежде чем перейти к рассмотрению самого принципа работы, необходимо понять, о какой именно станции идет речь. Стандартное устройство таких объектов включает в себя такую систему, как промежуточный перегрев пара. Она необходима потому, что тепловая экономичность схемы с наличием промежуточного перегрева, будет выше, чем в системе, где она отсутствует. Если говорить простыми словами, принцип работы ТЭС, имеющей такую схему, будет гораздо эффективнее при одних и тех же начальных и конечных заданных параметрах, чем без нее. Из всего этого можно сделать вывод, что основа работы станции - это органическое топливо и нагретый воздух.

Схема работы

Принцип работы ТЭС построен следующим образом. Топливный материал, а также окислитель, роль которого чаще всего берет на себя подогретый воздух, непрерывным потоком подаются в топку котла. В роли топлива могут выступать такие вещества, как уголь, нефть, мазут, газ, сланцы, торф. Если говорить о наиболее распространенном топливе на территории Российской Федерации, то это угольная пыль. Далее принцип работы ТЭС строится таким образом, что тепло, которое образуется за счет сжигания топлива, нагревает воду, находящуюся в паровом котле. В результате нагрева происходит преобразование жидкости в насыщенный пар, который по пароотводу поступает в паровую турбину. Основное предназначение этого устройства на станции заключается в том, чтобы преобразовать энергию поступившего пара, в механическую.

Все элементы турбины, способные двигаться, тесно связываются с валом, вследствие чего они вращаются, как единый механизм. Чтобы заставить вращаться вал, в паровой турбине осуществляется передача кинетической энергии пара ротору.

Механическая часть работы станции

Устройство и принцип работы ТЭС в ее механической части связан с работой ротора. Пар, который поступает из турбины, имеет очень высокое давление и температуру. Из-за этого создается высокая внутренняя энергия пара, которая и поступает из котла в сопла турбины. Струи пара, проходя через сопло непрерывным потоком, с высокой скоростью, которая чаще всего даже выше звуковой, воздействуют на рабочие лопатки турбины. Эти элементы жестко закреплены на диске, который, в свою очередь, тесно связан с валом. В этот момент времени происходит преобразование механической энергии пара в механическую энергию турбин ротора. Если говорить точнее о принципе работы ТЭС, то механическое воздействие влияет на ротор турбогенератора. Это из-за того, что вал обычного ротора и генератора тесно связываются между собой. А далее происходит довольно известный, простой и понятный процесс преобразования механической энергии в электрическую в таком устройстве, как генератор.

Движение пара после ротора

После того как водяной пар проходит турбину, его давление и температура значительно опускаются, и он поступает в следующую часть станции - конденсатор. Внутри этого элемента происходит обратное превращение пара в жидкость. Для выполнения этой задачи внутри конденсатора имеется охлаждающая вода, которая поступает туда посредством труб, проходящих внутри стен устройства. После обратного преобразования пара в воду, она откачивается конденсатным насосом и поступает в следующий отсек - деаэратор. Также важно отметить, что откачиваемая вода, проходит сквозь регенеративные подогреватели.

Основная задача деаэратора - это удаление газов из поступающей воды. Одновременно с операцией очистки, осуществляется и подогрев жидкости так же, как и в регенеративных подогревателях. Для этой цели используется тепло пара, которое отбирается из того, что следует в турбину. Основное предназначение операции деаэрации состоит в том, чтобы понизить содержание кислорода и углекислого газа в жидкости до допустимых значений. Это помогает снизить скорость влияние коррозии на тракты, по которым идет поставка воды и пара.

Станции на угле

Наблюдается высокая зависимость принципа работы ТЭС от вида топлива, которое используется. С технологической точки зрения наиболее сложным в реализации веществом является уголь. Несмотря на это, сырье является основным источником питания на таких объектах, число которых примерно 30% от общей доли станций. К тому же планируется увеличивать количество таких объектов. Также стоит отметить, что количество функциональных отсеков, необходимых для работы станции, гораздо больше, чем у других видов.

Как работают ТЭС на угольном топливе

Для того чтобы станция работала непрерывно, по железнодорожным путям постоянно привозят уголь, который разгружается при помощи специальных разгрузочных устройств. Далее имеются такие элементы, как по которым разгруженный уголь подается на склад. Далее топливо поступает в дробильную установку. При необходимости есть возможность миновать процесс поставки угля на склад, и передавать его сразу к дробилкам с разгрузочных устройств. После прохождения этого этапа раздробленное сырье поступает в бункер сырого угля. Следующий шаг - это поставка материала через питатели в пылеугольные мельницы. Далее угольная пыль, используя пневматический способ транспортировки, подается в бункер угольной пыли. Проходя этот путь, вещество минует такие элементы, как сепаратор и циклон, а из бункера уже поступает через питатели непосредственно к горелкам. Воздух, проходящий сквозь циклон, засасывается мельничным вентилятором, после чего подается в топочную камеру котла.

Далее движение газа выглядит примерно следующим образом. Летучее вещество, образовавшееся в камере топочного котла, проходит последовательно такие устройства, как газоходы котельной установки, далее, если используется система промежуточного перегрева пара, газ подается в первичный и вторичный пароперегреватель. В этом отсеке, а также в водяном экономайзере газ отдает свое тепло на разогрев рабочего тела. Далее установлен элемент, называющийся воздухоперегревателем. Здесь тепловая энергия газа используется для подогрева поступающего воздуха. После прохождения всех этих элементов, летучее вещество переходит в золоуловитель, где очищается от золы. После этого дымовые насосы вытягивают газ наружу и выбрасывают его в атмосферу, использую для этого газовую трубу.

ТЭС и АЭС

Довольно часто возникает вопрос о том, что общего между тепловыми и и есть ли сходство в принципах работы ТЭС и АЭС.

Если говорить об их сходстве, то их несколько. Во-первых, обе они построены таким образом, что для своей работы используют природный ресурс, являющийся ископаемым и иссекаемым. Кроме этого, можно отметить, что оба объекта направлены на то, чтобы вырабатывать не только электрическую энергию, но и тепловую. Сходства в принципах работы также заключаются и в том, что ТЭС и АЭС имеют турбины и парогенераторы, участвующие в процессе работы. Далее имеются лишь некоторые отличие. К ним можно отнести то, что, к примеру, стоимость строительства и электроэнергии, полученной от ТЭС гораздо ниже, чем от АЭС. Но, с другой стороны, атомные станции не загрязняют атмосферу до тех пор, пока отходы утилизируются правильным образом и не происходит аварий. В то время как ТЭС из-за своего принципа работы постоянно выбрасывают в атмосферу вредные вещества.

Здесь кроется и главное отличие в работе АЭС и ТЭС. Если в тепловых объектах тепловая энергия от сжигания топлива передается чаще всего воде или преобразуется в пар, то на атомных станциях энергию берут от деления атомов урана. Полученная энергия расходится для нагрева самых разных веществ и вода здесь используется довольно редко. К тому же все вещества находятся в закрытых герметичных контурах.

Теплофикация

На некоторых ТЭС в их схемах может быть предусмотрена такая система, которая занимается теплофикацией самой электростанции, а также прилегающего поселка, если таковой имеется. К сетевым подогревателям этой установки, пар отбирается от турбины, а также имеется специальная линия для отвода конденсата. Вода подводится и отводится по специальной системе трубопровода. Та электрическая энергия, которая будет вырабатываться таким образом, отводится от электрического генератора и передается потребителю, проходя через повышающие трансформаторы.

Основное оборудование

Если говорить об основных элементах, эксплуатирующихся на тепловых электрических станциях, то это котельные, а также турбинные установки в паре с электрическим генератором и конденсатором. Основным отличием основного оборудования от дополнительного стало то, что оно имеет стандартные параметры по своей мощности, производительности, по параметрам пара, а также по напряжению и силе тока и т. д. Также можно отметить, что тип и количество основных элементов выбираются в зависимости от того, какую мощность необходимо получить от одной ТЭС, а также от режима ее эксплуатации. Анимация принципа работы ТЭС может помочь разобраться в этом вопросе более детально.

24 октября 2012

Электрическая энергия давно вошла в нашу жизнь. Еще греческий философ Фалес в 7 веке до нашей эры обнаружил, что янтарь, потертый о шерсть начинает притягивать предметы. Но долгое время на этот факт никто не обращал внимание. Лишь в 1600 году впервые появился термин «Электричество», а в 1650 году Отто фон Герике создал электростатическую машину в виде насаженного на металлический стержень серного шара, которая позволила наблюдать не только эффект притягивания, но и эффект отталкивания. Это была первая простейшая электростатическая машина.

Прошло много лет с тех пор, но даже сегодня, в мире, заполненном терабайтами информации, когда можно самому узнать все, что тебя интересует, для многих остается загадкой как производится электричество, как его доставляют к нам в дом, офис, на предприятие…

В несколько частей рассмотрим эти процессы.

Часть I. Генерация электрической энергии.

Откуда же берется электрическая энергия? Появляется эта энергия из других видов энергии – тепловой, механической, ядерной, химической и многих других. В промышленных масштабах электрическую энергию получают на электростанциях. Рассмотрим только самые распространенные виды электростанций.

1) Тепловые электростанции. Сегодня из можно объединить одним термином – ГРЭС (Государственная Районная Электростанция). Конечно, сегодня этот термин потерял первоначальный смысл, но он не ушел в вечность, а остался с нами.

Тепловые электростанции делятся на несколько подтипов:

А) Конденсационная электростанция (КЭС) - тепловая электростанция, производящая только электрическую энергию, своим названием этот тип электростанций обязан особенностям принципа работы.

Принцип работы: В котел при помощи насосов подается воздух и топливо (газообразное, жидкое или твердое). Получается топливо-воздушная смесь, которая горит в топке котла, выделяя огромное количество теплоты. При этом вода проходит по трубной системе, которая располагается внутри котла. Выделяющаяся теплота передается этой воде, при этом ее температура повышается и доводится до кипения. Пар, который был получен в котле снова идет в котел для перегревания его выше температуры кипения воды (при данном давлении), затем по паропроводам он поступает на паровую турбину, в которой пар совершает работу. При этом он расширяется, уменьшается его температура и давление. Таким образом, потенциальная энергия пара передается турбине, а значит, превращается в кинетическую. Турбина же в свою очередь приводит в движение ротор трехфазного генератора переменного тока, который находится на одном валу с турбиной и производит энергию.

Рассмотрим некоторые элементы КЭС поближе.

Паровая турбина.

Поток водяного пара поступает через направляющие аппараты на криволинейные лопатки, закрепленные по окружности ротора, и, воздействуя на них, приводит ротор во вращение. Между рядами лопаток, как видите, есть промежутки. Они есть потому, что этот ротор вынут из корпуса. В корпус тоже встроены ряды лопаток, но они неподвижны и служат для создания нужного угла падения пара на движущиеся лопатки.

Конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу. Они работают с выпуском (выхлопом) отработавшего пара в конденсатор, в котором поддерживается вакуум.

Турбина и генератор, которые находятся на одном валу называются турбогенератором. Трехфазный генератор переменного тока (синхронная машина).

Он состоит из:

Который повышает напряжение до стандартного значения (35-110-220-330-500-750 кВ). При этом ток значительно уменьшается (например, при увеличении напряжения в 2 раза, ток уменьшается в 4 раза), что позволяет передавать мощность на большие расстояния. Следует отметить, что когда мы говорим о классе напряжения, то мы имеем в виду линейное (междуфазное) напряжение.

Активную мощность, которую вырабатывает генератор, регулируют изменением количеством энергоносителя, при этом изменяется ток в обмотке ротора. Для увеличения выдаваемой активной мощности нужно увеличить подачу пара на турбину, при этом ток в обмотке ротора возрастет. Не следует забывать, что генератор синхронный, а это значит, что его частота всегда равна частоте тока в энергосистеме, и изменение параметров энергоносителя не повлияет на частоту его вращения.

Кроме того, генератор вырабатывает и реактивную мощность. Ее можно использовать для регулирования выдаваемого напряжения в небольших пределах (т.е. это не основное средство регулирования напряжения в энергосистеме). Работает это таким образом. При перевозбуждении обмотки ротора, т.е. при повышении напряжения на роторе сверх номинала, «излишек» реактивной мощности выдается в энергосистему, а когда обмотку ротора недовозбуждают, то реактивная мощность потребляется генератором.

Таким образом, в переменном токе мы говорим о полной мощности (измеряется в вольт-амперах – ВА), которая равна корню квадратному от суммы активной (измеряется в ваттах – Вт) и реактивной (измеряется в вольт-амперах реактивных – ВАР) мощностях.

Вода в водохранилище служит для отведения тепла от конденсатора. Однако, часто для этих целей используют брызгальные бассейны

или градирни. Градирни бывают башенными Рис.8

или вентиляторными Рис.9

Градирни устроены почти так же как и , с тем лишь различием, что вода стекает по радиаторам, передает им тепло, а уже они охлаждаются нагнетаемым воздухом. При этом часть воды испаряется и уносится в атмосферу.
КПД такой электростанции не превышает 30%.

Б) Газотурбинная электростанция.

На газотурбинной электростанции турбогенератор приводится в движение не паром, а непосредственно газами, получаемыми при сгорании топлива. При этом можно использовать только природный газ, иначе турбина быстро выйдет из стоя из-за ее загрязнения продуктами горения. КПД на максимальной нагрузке 25-33%

Гораздо больший КПД (до 60%) можно получить, совмещая паровой и газовый циклы. Такие установки называются парогазовыми. В них вместо обычного котла установлен котел-утилизатор, не имеющий собственных горелок. Теплоту он получает от выхлопа газовой турбины. В настоящее время ПГУ активнейшим образом внедряются в нашу жизнь, но пока в России их немного.

В) Теплоэлектроцентрали (очень давно стали неотъемлемой частью крупных городов). Рис.11

ТЭЦ конструктивно устроена как конденсационная электростанция (КЭС). Особенность электростанции такого типа состоит в том, что она может вырабатывать одновременно как тепловую, так и электрическую энергию. В зависимости от вида паровой турбины, существуют различные способы отборы пара, которые позволяют забирать из нее пар с разными параметрами. При этом часть пара или полностью весь пар (зависит от типа турбины) поступает в сетевой подогреватель, отдает ему теплоту и конденсируется там. Теплофикационные турбины позволяют регулировать количество пара для тепловых или промышленных нужд что позволяет ТЭЦ работать в нескольких режимах по нагрузке:

тепловому - выработка электрической энергии полностью зависит от выработки пара для промышленных или теплофикационных нужд.

электрическому - электрическая нагрузка независима от тепловой. Кроме того, ТЭЦ могут работать и в полностью конденсационном режиме. Это может потребоваться, например, при резком дефиците активной мощности летом. Такой режим является невыгодным для ТЭЦ, т.к. значительно снижается КПД.

Одновременное производство электрической энергии и тепла (когенерация) – выгодный процесс, при котором КПД станции существенно повышается. Так, например, расчетный КПД КЭС составляет максимум 30%, а у ТЭЦ – около 80%. Плюс ко всему, когенерация позволяет уменьшить холостые тепловые выбросы, что положительно сказывается на экологии местности, в которой расположена ТЭЦ (по сравнению с тем, если бы тут была КЭС аналогичной мощности).

Рассмотрим подробнее паровую турбину.

К теплофикационным паровым турбинам относятся турбины с:

Противодавлением;

Регулируемым отбором пара;

Отбором и противодавлением.

Турбины с противодавлением работают с выхлопом пара не в конденсатор, как у КЭС, а в сетевой подогреватель, то есть весь пар, пошедший через турбину, идет на теплофикационные нужды. Конструкция таких турбин обладает существенным недостатком: график электрической нагрузки полностью зависит от графика тепловой нагрузки, то есть такие аппараты не могут принимать участия в оперативном регулировании частоты тока в энергосистеме.

В турбинах, имеющих регулируемый отбор пара, происходит его отбор в нужном количестве в промежуточных ступенях, при этом выбирают такие ступени для отбора пара, какие подходят в данном случае. Такой тип турбины обладает независимостью от тепловой нагрузки и регулирование выдаваемой активной мощности можно регулировать в больших пределах, чем у ТЭЦ с противодавлением.

Турбины с отбором и противодавлением совмещают в себе функции первых двух видов турбин.

Теплофикационные турбины ТЭЦ не всегда не способны за малый промежуток времени изменить тепловую нагрузку. Для покрытия пиков нагрузки,а иногда и для увеличения электрической мощности путем перевода турбин в конденсационный режим, на ТЭЦ устанавливают пиковые водогрейные котлы.

2) Атомные электростанции.

В России на настоящий момент существует 3 вида реакторных установок. Общий принцип их работы примерно похож на работу КЭС (в былые времена АЭС называли ГРЭС). Принципиальное различие состоит лишь в том, что тепловую энергию получают не в котлах на органическом топливе, а в ядерных реакторах.

Рассмотрим две самых распространенных типов реакторов в России.

1) Реактор РБМК .

Отличительная особенность этого реактора состоит в том, что пар для вращения турбины получают непосредственно в активной зоне реактора.

Активная зона РБМК. Рис.13

состоит из вертикальных графитовых колонн, в которых находятся продольные отверстия, с вставленными туда трубами из циркониевого сплава и нержавеющей стали. Графит выполняет роль замедлителя нейтронов. Все каналы делятся на топливные и каналы СУЗ (система управления и защиты). Они имеют разные контуры охлаждения. В топливные каналы вставляют кассету (ТВС – тепловыделяющую сборку) со стержнями (ТВЭЛ – тепловыделяющий элемент) внутри которых находятся урановые таблетки в герметичной оболочке. Понятно, что именно от них получают тепловую энергию, которая передается непрерывно циркулирующему снизу вверх теплоносителю под большим давлением – обычной, но очень хорошо очищенной от примесей воде.

Вода, проходя по топливным каналам, частично испаряется, пароводяная смесь поступает от всех отдельных топливных каналов в 2 барабан-сепаратора, где происходит отделение (сепарация) пара от воды. Вода снова уходит в реактор с помощью циркуляционных насосов (всего из 4 на петлю), а пар по паропроводам идет на 2 турбины. Затем пар конденсируется в конденсаторе, превращается в воду, которая снова идет в реактор.

Тепловой мощностью реактора управляют только с помощью стержней-поглотителей нейтронов из бора, которые перемещаются в каналах СУЗ. Вода, охлаждающая эти каналы идет сверху вниз.

Как вы могли заметить, я еще ни разу не сказал про корпус реактора. Дело в том, что фактически у РБМК нет корпуса. Активная зона про которую я вам сейчас рассказывал помещена в бетонную шахту, сверху она закрыта крышкой весом в 2000 тонн.

На приведенном рисунке видна верхняя биологическая защита реактора. Но не стоит ожидать, что приподняв один из блоков, можно будет увидеть желто-зеленое жерло активной зоны, нет. Сама крышка располагается значительно ниже, а над ней, в пространстве до верхней биологической защиты остается промежуток для коммуникаций каналов и полностью извлеченных стержней поглотителей.

Между графитовыми колоннами оставляют пространство для теплового расширения графита. В этом пространстве циркулирует смесь газов азота и гелия. По ее составу судят о герметичности топливных каналов. Активная зона РБМК рассчитана на разрыв не более 5 каналов, если разгерметизируется больше – произойдет отрыв крышки реактора и раскрытие остальных каналов. Такое развитие событий вызовет повторение Чернобыльской трагедии (тут я имею в виду не саму техногенную катастрофу, а ее последствия).

Рассмотрим плюсы РБМК:

—Благодаря поканальному регулированию тепловой мощности есть возможность менять топливные сборки, не останавливая реактор. Каждый день, обычно, меняют несколько сборок.

—Низкое давление в КМПЦ (контур многократной принудительной циркуляции), что способствует более мягкому протеканию аварий, связанных с его разгерметизацией.

—Отсутствие сложного в изготовлении корпуса реактора.

Рассмотрим минусы РБМК:

—В ходе эксплуатации были обнаружены многочисленные просчеты в геометрии активной зоны, устранить которые на действующих энергоблоках 1-го и 2-го поколений (Ленинград, Курск, Чернобыль, Смоленск) полностью не возможно. Энергоблоки РБМК 3-его поколения (он один – на 3 энергоблоке Смоленской АЭС) лишен этих недостатков.

—Реактор одноконтурный. То есть турбины вращает пар, полученный непосредственно в реакторе. А это значит, что он содержит радиоактивные компоненты. При разгерметизации турбины (а такое было на Чернобыльской АЭС в 1993 году) ее ремонт будет сильно усложнен, а, может быть, и невозможен.

—Срок службы реактора определяется сроком службы графита (30-40 лет). Затем наступает его деградация, проявляющаяся в его разбухании. Этот процесс уже вызывает серьезные опасения на старейшем энергоблоке РБМК Ленинград-1, построенном в 1973 году (ему уже 39 лет). Наиболее вероятный выход из ситуации – заглушение n-нного количества каналов для уменьшения теплового расширения графита.

—Графитовый замедлитель является горючим материалом.

—Ввиду огромного количества запорной арматуры, реактор сложен в управлении.

— На 1 и 2 поколениях существует неустойчивость при работе на малых мощностях.

В целом можно сказать, что РБМК – хороший реактор для своего времени. В настоящее время принято решение не строить энергоблоки с этим типом реакторов.

2) Реактор ВВЭР.

На смену РБМК в настоящее время приходит ВВЭР. Он обладает значительными плюсами по сравнению с РБМК.

Активная зона полностью находится в очень прочном корпусе, который изготавливают на заводе и привозят железнодорожным, а затем и автомобильным транспортом на строящийся энергоблок в полностью готовом виде. Замедлителем является чистая вода под давлением. Реактор состоит из 2-х контуров: вода первого контура под большим давлением охлаждает топливные сборки, передавая тепло 2-му контуру с помощью парогенератора (выполняет функцию теплообменника между 2-ми изолированными контурами). В нем вода второго контура кипит, превращается в пар и идет на турбину. В первом контуре вода не кипит, так как она находится под очень большим давлением. Отработанный пар конденсируется в конденсаторе и снова идет в парогенератор. Двухконтурная схема обладает значительными плюсами по сравнению с одноконтурной:

Пар, идущий на турбину не радиоктивен.

Мощностью реактора можно управлять не только стержнями-поглотителями, но и раствором борной кислоты, что делает реактор более устойчивым.

Элементы первого контура располагаются очень близко друг от друга, поэтому их можно поместить в общую защитную оболочку. При разрывах в первом контуре радиоактивные элементы попадут в гермооболочку и не выйдут в окружающую среду. Кроме того гермооболочка защищает реактор от внешнего воздействия (например от падения небольшого самолета или взрыва за периметром станции).

Реактор не сложен в управлении.

Имеются так же и минусы:

—В отличие от РБМК, топливо нельзя менять при работающем реакторе, т.к. оно находится в общем корпусе, а не в отдельных каналах, как в РБМК. Время перезагрузки топлива обычно совпадает со временем текущего ремонта, что уменьшает воздействие этого фактора на КИУМ (коэффициент используемой установленной мощности).

—Первый контур находится под большим давлением, что потенциально может вызвать больший масштаб аварии при разгерметизации, чем РБМК.

—Корпус реактора очень сложно перевезти с завода-изготовителя на стройплощадку АЭС.

Что же, работу тепловых электростанций мы рассмотрели, теперь рассмотрим работу

Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определенном месте, или деривацией - естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию. ГЭС обладают очень высокой маневренностью вырабатываемой мощности, а также малой стоимостью вырабатываемой электроэнергии. Эта особенность ГЭС привела с созданию другого типа электростанции – ГАЭС. Такие станции способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные периоды (обычно ночью), гидроагрегаты ГАЭС работают как насосы, потребляя электрическую энергию из энергосистемы, и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность (в пики нагрузки), вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины. ГАЭС выполняют исключительно важную функцию в энергосистеме (регулирование частоты), но они не получают широкого распространения у нас в стране, т.к. в итоге они потребляют больше мощности, чем выдают. То есть станция такого типа убыточна для владельца. Например, на Загорской ГАЭС мощность гидрогенераторов в генераторном режиме 1200 МВт, а в насосном – 1320 МВт. Однако такой тип станции наилучшем образом подходит для быстрого увеличения или уменьшения вырабатываемой мощности, поэтому их выгодно сооружать около, например, АЭС, так как последние работают в базовом режиме.

Мы с вами рассмотрели как именно производится электрическая энергия. Пора задать себе серьезный вопрос: «А какой тип станций наилучшем образом отвечает всем современным требованиям по надежности, экологичности, а кроме этого, еще и будет отличаться малой стоимостью энергии?» Каждый ответит на этот вопрос по-разному. Приведу свой список «лучших из лучших».

1) ТЭЦ на природном газе. КПД таких станций очень высок, высока и стоимость топлива, но природный газ – один из самых «чистых» видов топлива, а это очень важно для экологии города, в черте которых обычно и располагаются ТЭЦ.

2) ГЭС и ГАЭС. Преимущества над тепловыми станциями очевидно, так как этот тип станции не загрязняет атмосферу и производит самую «дешевую» энергию, которая плюс ко всему является возобновляемым ресурсом.

3) ПГУ на природном газе. Самый высокий КПД среди тепловых станций, а так же малое количество потребляемого топлива, позволит частично решить проблему теплового загрязнения биосферы и ограниченных запасов ископаемого топлива.

4) АЭС. В нормальном режиме работы АЭС выбрасывает в окружающую среду в 3-5 раз меньше радиоактивных веществ, чем тепловая станция той же мощности, поэтому частичное замещения тепловых электростанций атомными вполне оправдано.

5) ГРЭС. В настоящее время на таких станциях в качестве топлива используют природный газ. Это является абсолютно бессмысленным, так как с тем же успехов в топках ГРЭС можно утилизировать попутный нефтяной газ (ПНГ) или сжигать уголь, запасы которого огромны, по сравнению с запасами природного газа.

На этом я завершаю первую часть статьи.

Материал подготовил:
студент группы ЭС-11б ЮЗГУ Агибалов Сергей.

К.т.н. А.А.Хараим, ООО «Газпром энергохолдинг»,
к.э.н. В.Н. Ильич, Центр энерго-экономического анализа
и финансовой оценки (Центр ЭНЭКАН), г. Москва

Введение

В крупных и средних городах России обеспечение потребителей электрической и тепловой энергией осуществляется в основном от теплоэлектроцентралей. ТЭЦ обладают самой передовой технологией для энергоснабжения - осуществляется комбинированное производство в одной установке электрической и тепловой энергии. Когенерационные технологии позволяют использовать 85-90% энергии топлива, сжигаемого для выработки электрической и тепловой энергии, снижают на 20-30% общий расход топлива на ТЭЦ по сравнению с их раздельным производством на ГРЭС и в котельных.

В настоящее время ТЭЦ производят около 30% электрической и тепловой энергии в России, обеспечивают ежегодно экономию топлива примерно 20 млн т у. т., улучшая экологическую обстановку в городах и промышленных центрах. Предусматривается значительный рост ТЭЦ за счет модернизации и, прежде всего, широкого внедрения систем теплофикации на базе высокоэффективных ПГУ-ТЭЦ, ГТУ-ТЭЦ. Это должно внести существенный вклад в экономию топливно-энергетических ресурсов в электроэнергетике, которая по государственной программе на период до 2020 г. должна составить 26-27% от общей экономии по Российской Федерации. Ожидается сдерживание роста цен на электрическую и тепловую энергию для предприятий и населения, уменьшение вредных выбросов и сбросов в окружающую среду от ТЭЦ.

Однако за последние два десятилетия положение действующих ТЭЦ систематически ухудшалось. Причинами этого ухудшения являются:

■ резкое снижение потребления тепловой энергии из-за кризиса промышленности в 90-е гг;

■ увеличение потерь и аварийности в тепловых сетях в силу их износа и недостаточности финансовых ресурсов для поддержания в нормальном состоянии. Возможности капиталовложений в тепловое хозяйство жестко ограничены предельным ростом тарифов на тепловую энергию, которые зачастую ниже себестоимости содержания тепловых сетей.

Существенное систематическое снижение эффективности ТЭЦ обусловлено отдельными законодательными и другими правовыми нормами (или их отсутствием), а также действиями государства и его органов (далее - Регулятор) по регламентации функционирования ТЭЦ на территориальном регулируемом рынке тепловой энергии и экстерриториальном свободном оптовом рынке электрической энергии (ОРЭ).

Для правильного понимания особенностей производства энергии, выявления и анализа причин снижения или потери эффективности работы ТЭЦ из-за недостатков государственного регулирования, для подготовки предложений по их устранению с целью улучшения экономического положения ТЭЦ и, в конечном счете, повышения эффективности электро- и теплоснабжения потребителей целесообразно использовать модель нормальной работы ТЭЦ. В основу модели следует принять нижеизложенные особенности и систему оценки деятельности ТЭЦ.

Особенности ТЭЦ

ТЭЦ при наличии комбинированного производства электрической и тепловой энергии, обладают принципиальными особенностями, которые нельзя не учитывать при разработке и применении правил регулирования их деятельности. К ним относятся следующие.

1. Оба продукта одновременно должны производиться и доставляться в соотношениях и объемах близких к предусмотренным проектами ТЭЦ промышленным и социально-бытовым потребителям непосредственно от ТЭЦ или через сети (тепловые - в радиусе до 10-12 км; электрические - на территории поселения и за его пределами). Это должно позволять, во-первых, максимально использовать преимущества теплофикации и, во-вторых, заключать и гарантированно исполнять прямые договора по физическим поставкам, уменьшать потери и вероятность отключений энергии обоих видов из-за повреждений в сетях.

2. Несколько начальных этапов производства (подача топлива в котел, нагрев пара в пароперегревателе) переходят в единый технологический процесс частичного или полного срабатывания пара в турбине (в зависимости от ее типа) для совместной (комбинированной) выработки как электрической, так и тепловой энергии. В этом процессе сработанный пар называется отборным и является основным продуктом ТЭЦ. Именно комбинированное производство электрической и тепловой энергии на ТЭЦ позволяет снижать расходы топлива по сравнению с раздельным их производством на ГРЭС и котельных. Этот процесс предопределяет довольно жесткую зависимость объема выработки электроэнергии от объема отпуска пара. Кроме того, эта связь обуславливается распределением нагрузки между основным оборудованием ТЭЦ. Так, потребность в паре для отопления определяется температурой наружного воздуха, а для технологических нужд зависит от особенностей применяемых технологий промышленными потребителями, что требует соответствующего состава и режима работы оборудования ТЭЦ. Спрос на местном рынке на тепловую энергию и на оптовом рынке на электрическую энергию от ТЭЦ в каждый момент времени слабо коррелируют друг с другом, что создает весьма серьезные риски для ТЭЦ. О рисках и практической невозможности разделения затрат топлива и ведения бизнеса по видам энергии на разных рынках будет рассмотрено далее.

3. Наряду с совместным производством осуществляется индивидуальное производство, когда:

■ остающаяся часть пара после его частичного срабатывания в турбине (для совместной выработки энергии) используется для производства и отпуска конденсационной электрической энергии. Понятие «конденсационная» связано с тем, что отработанный пар из турбины поступает в конденсатор пара;

■ после указанных в п. 2 данного раздела начальных этапов пар через редукционную охладительную установку (РОУ) отпускается в виде готового продукта промышленным потребителям. Раздельное (индивидуальное) производство обоих продуктов требует больших расходов топлива, чем совместное. Из-за неэффективности конденсационных режимов выгода ТЭЦ во время неотопительного сезона при участии в торговле на оптовом рынке довольно ограничена. Однако содержание мощности в этот период требует соответствующих расходов.

4. Оптимизация работы ТЭЦ заключается в таких ее загрузках со стороны потребителей на рынках тепловой и электрической энергии, которые обеспечивали бы максимальное использование мощностей ТЭЦ для увеличения комбинированной (совместной) и снижения индивидуальной (раздельной) выработки электрической и тепловой энергии. Данный режим работы выгоден для ТЭЦ, т.к. при этом обеспечиваются низкие расходы топлива, выгоден он потребителям и городу в целом в связи с возможностью установления для них пониженных тарифов на тепловую и электрическую энергию. В результате экономии топлива уменьшаются выбросы в окружающую среду вредных продуктов его сгорания, а также тепловые сбросы от ТЭЦ. Такой режим также выгоден всему обществу в связи с экономией для будущих поколений топливных ресурсов.

5. Производство тепловой энергии на ТЭЦ первично по отношению к производству электроэнергии (как это следует из вышеизложенных особенностей), что предопределяет необходимость расположения ТЭЦ в городах и производственных узлах.

6. ТЭЦ в части производства и отпуска тепловой энергии в сети занимают монопольное или частично монопольное положение.

Оценка эффективности ТЭЦ

Рассмотрим систему оценки эффективности производства и функционирования ТЭЦ адекватную их вышеизложенным особенностям.

Энергетическая эффективность производства на ТЭЦ оценивается по двум показателям.

Первый показатель - это коэффициент использования теплоты топлива (КИТ). КИТ является отражением баланса энергии при ее преобразовании на ТЭЦ и рассчитывается по отданным в сети объемам энергии:

КИТ = (Э + Q) B*Q н (1)

где Э и Q - объем соответственно отпущенной от ТЭЦ электрической и тепловой энергии; В*Q н - израсходованная теплота сгорания топлива.

Вторым объективным показателем энергетической эффективности ТЭЦ является удельная выработка электрической энергии на тепловом потреблении, т.е. отборном паре:

Wэ=Э тп /Q тп, (2)

где Э тп - выработанная отборным паром электроэнергия; Q тп - отданная в сеть теплота этого пара.

Энергетическая эффективность комбинированного производства на ТЭЦ тем выше, чем более высоких значений достигают показатели КИТ и Wэ.

Определение значений показателей использования топлива на ТЭЦ требуют профессиональных знаний, применения энергетических характеристик, алгоритмов расчетов по выбору состава и оптимизации загрузки оборудования.

Экономическая эффективность ТЭЦ оценивается безубыточностью (убыточностью) как любая функционирующая коммерческая единица. ТЭЦ имеет определенную область существования, в пределах которой сохраняет целостность, если обеспечивается прибыльность ее деятельности в течение довольно продолжительного периода времени. В пространстве существования можно выделить зону комфортного существования.

Под воздействием внешней среды (включая Регулятора) ТЭЦ может быть перемещена из зоны комфорта. Здесь возможны два исхода:

■ первый - за пределы области существования. Например, при длительной убыточной работе ТЭЦ будет признана банкротом, и может прекратить свое существование или будет преобразована в котельную;

■ второй - при сравнительно более благоприятных внешних обстоятельствах ТЭЦ покидает зону комфорта, но остается в пределах своей области существования. В данной ситуации возникает необходимость нахождения (в т.ч. Регулятором) способа возвращения ТЭЦ в зону комфорта.

ТЭЦ может находиться в зоне комфорта, а ее деятельность признана экономически эффективной, если ее рентабельность составляет 10-20%.

Основным показателем экономической деятельности ТЭЦ и определяющим ее рентабельность является прибыль:

П р = (Q*T q +Э*Ц э)-(З п +З пер), (3)

где Q и Э - объемы и Т q Ц э - тариф и цена продаваемой соответственно тепловой и электрической энергии; З п, З пер - затраты соответственно постоянные и переменные.

Переменные затраты ТЭЦ в подавляющей массе состоят из расходов на топливо. Поэтому в целях упрощения, но без потери сущности нашего анализа, примем, что:

где Q отп, Э к, Q и - объемы отпущенной тепловой энергии из отборов турбин, электроэнергии в конденсационном режиме и тепловой энергии через РОУ или от пиковой водогрейной котельной (ПВК); b к, b q и - удельные расходы топлива отпущенной от ТЭЦ соответственно конденсационной электрической и тепловой (отпущенной через РОУ или от ПВК) энергии; Ц т - цена топлива.

Значение показателей прибыли, рентабельности существенно зависит не только от значений тарифов на электрическую и тепловую энергию, но и от того, по какой методике они формируются.

Решения Регулятора и их влияние на эффективность ТЭЦ

Рассмотрим решения Регулятора по отношению к ТЭЦ в свете их вышеизложенных особенностей и показателей эффективности, а также ответственности Регулятора за устойчивое (комфортное) состояние ТЭЦ. При этом для выявления результатов действий только Регулятора примем, что деятельность менеджмента, персонала ТЭЦ и Территориальной генерирующей компании (ТГК) осуществляется безошибочно.

1. Об удельных расходах, о делении топлива и о формировании тарифов на электрическую и тепловую энергию от ТЭЦ.

Для отражения энергетической эффективности, деления топлива и затрат, установления тарифов ТЭЦ в соответствии с действующим законодательством РФ, нормативно-правовыми актами Правительства РФ и федеральных органов исполнительной власти обязательными к использованию являются удельные расходы топлива на отпуск электроэнергии (Ь э) и тепловой энергии (Ь т).

В советское время для выигрышного сравнения энергетической эффективности электроэнергетической отрасли СССР с развитыми капиталистическими странами официально применялся «физический» метод деления общего расхода топлива на виды энергии, который и обеспечивал минимальные значения удельного расхода топлива на электроэнергию от ТЭЦ. Согласно этому методу принято всю экономию топлива за счет комбинированного производства относить на электрическую энергию. Этот метод прост и понятен всем специалистам.

«Физический» метод деления общего расхода топлива использовался для определения и анализа эффективности использования теплоты сжигаемого топлива, расчетов и установления тарифов на виды энергии от ТЭЦ в течение 50 лет (с 1946 по 1996 гг.).

Следует подчеркнуть, что «физический» метод обладает определенной долей условности, т.к. вопрос выделения доли топлива, использованного для получения того иного вида энергии в комбинированном производстве, сам по себе представляет сложную задачу. Использование данного метода проблематично при решении экономических задач ТЭЦ и энергосистем. Поэтому, начиная с IV Всесоюзного энергетического съезда в 1928 г, в результате более чем восьмидесятилетних дискуссий, учеными и практиками теплоэнергетики предложено более десятка методов распределения топлива на ТЭЦ. Понятно, что каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, но, при этом, отсутствует научно-обоснованный критерий для выбора такого метода. Между величинами показателей, рассчитанными разными методами, имеются значительные расхождения. Так, для условной ТЭЦ с составом оборудования: три энергоблока Т-180-210-130 с пылеугольными котлами Е-670-140 и девять водогрейных пылеугольных котлов типа КВТК-100 выполнено шесть расчетов различными методами. Максимальные отклонения значений удельных расходов топлива на отпуск электрической и тепловой энергии получены между расчетами «эксергетическим» методом (учитывает работоспособность тепла отборного пара) и «физическим» методом, которые соответственно составляют +153% и -28% .

В условиях новейшего реформирования российского народного хозяйства проявилось несовершенство нормативной базы в области расчета и регулирования тарифов на электрическую и тепловую энергию, отпускаемую от ТЭЦ. Резкое снижение в начале 90-х гг. прошлого столетия объемов потребления тепловой энергии промышленностью на 30% повлияло на рост тарифов на тепловую энергию от ТЭЦ, которые оказались в ряде регионов выше тарифов котельных. Это привело к вводу промышленными предприятиями и отдельными муниципальными предприятиями новых котельных, в результате чего снижение отпуска тепла от ТЭЦ продолжилось. ТЭЦ стали терять конкурентоспособность на рынках тепла. Вследствие этого стала снижаться доля экономически эффективной выработки электрической энергии на базе теплового потребления.

В целях поддержания конкурентоспособности ТЭЦ Регулятор в лице Минтопэнерго РФ ввел в 1996 г. новую методику (РД 34.08.552-95), которая действует по настоящее время. Эту методику можно назвать «компромиссной». Она позволила понизить удельные расходы топлива ТЭЦ на тепловую энергию и увеличить на электрическую, приведя их к уровням, которые получаются при выработке того же количества энергии в раздельной схеме производства тепла и электроэнергии. В результате смены методики удельный расход топлива по всем ТЭЦ на тепловую энергию уменьшился на 18,5%, а на электрическую энергию вырос на 10,9%. Замедлились темпы падения отпуска тепла от ТЭЦ. Если за период с 1992 по 1996 гг. ежегодное уменьшение отпуска тепла от ТЭЦ равнялось 5%, то за период с 1996 по 2007 гг. оно составило 1,74%.

Однако новая методика не изменила главный порок ценообразования, которое целиком привязано к порядку деления топлива между производством обоих видов энергии в комбинированном едином цикле производства, не учитывает различную экономическую конъюнктуру спроса на рынках энергии и не создает возможности для гибкого поведения ТЭЦ в рамках такой конъюнктуры.

Таким образом, проигнорировано то, что комбинированное производство является единым технологическим, термодинамическим циклом, физически неразделимо, и только в нем экономически эффективное совместное производство обоих видов энергии жестко связано для каждого режима работы оборудования ТЭЦ. О необходимости отказа от дальнейших дискуссий и применения любых методов деления расходов топлива на ТЭЦ, отказа от использования их при тарифообразовании, от создания новых основ ценообразования на энергию, производимой на ТЭЦ, было указано в решении отраслевой научно-практической конференции «Вопросы формирования тарифов на электрическую и тепловую энергию, производимую на ТЭЦ» (март 2000 г.).

Для реализации решений указанной конференции авторы настоящей статьи подготовили комплект проектов по новому порядку формирования тарифов на энергию от ТЭЦ, который учитывал все произошедшие экономические изменения в окружающей среде и положение в ней самой ТЭЦ. Основы предложенного порядка были изложены в . Комплект проектов включал: «Методические указания по расчету тарифов на электрическую и тепловую энергию, производимую электрическими электростанциями в режиме комбинированной выработки»; «Методические указания по расчету расхода топлива на тепловых электростанциях с комбинированной выработкой электрической и тепловой энергии»; «Примеры расчетов тарифов и расходов топлива на ТЭЦ в соответствии с методическими указаниями». Был предложен ряд дополнений и изменений в нормативно-правовые акты Правительства, министерств и ведомств РФ, обеспечивающих возможность применения упомянутых методических указаний. К сожалению, эти проекты не нашли у Регулятора должного отклика в связи с подготовкой к переходу к свободному рынку электроэнергии, а также подготовкой проекта закона «О теплоснабжении».

2. О включении ТЭЦ в состав отрасли электроэнергетики.

Определено, что «электроэнергетика - отрасль экономики РФ, включающая комплекс экономических отношений, возникающий в процессе производства (в т.ч. производства в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии) и передачи электрической энергии...». В упомянутом комплексе нашли отражение лишь особенности участия на оптовом рынке электроэнергии и особенности оперативно-диспетчерского управления работой ТЭЦ, но не осуществлена увязка с экономическими отношениями при производстве и обороте тепловой энергии ТЭЦ на местном рынке тепловой энергии.

Федеральным законом от 26 марта 2003 г. № 36-ФЗ «Об особенностях функционирования электроэнергетики в переходный период» было предусмотрено следующее положение. Тепловые электростанции, являющиеся основными производителями тепловой энергии в регионе обслуживания и производящие электрическую энергию, не востребованную на рынке электрической энергии, в течение трех лет с момента окончания переходного периода реформирования электроэнергетики могут быть выведены из эксплуатации. А в случае отказа в выводе указанных мощностей одновременно принимается решение о необходимых мероприятиях по перепрофилированию таких электростанций в котельные. Отметим, что переходный период реформирования электроэнергетики завершился с запуском в 2011 г. долгосрочного рынка электрической мощности.

3. Об оптовом рынке электрической энергии и ТЭЦ.

Если при постоянных тарифах на электрическую и тепловую энергию для ТЭЦ главной задачей являлось исключение любых режимов работы, кроме комбинированной выработки энергии, то в условиях свободного ценообразования основным ориентиром становится прибыль.

Правила функционирования оптового рынка электроэнергии (ОРЭ), установленные постановлением Правительства РФ от 30 августа 2006 г. № 529, изменили принципы ценообразования у поставщиков электроэнергии на ОРЭ, обеспечив переход от регулирования тарифов (основу которых составляли принятые Регулятором затраты) к формированию рыночных цен на энергию. Претерпели изменения приоритеты, и у электростанций на первое место явно вышли экономические параметры (в частности - прибыль), сменив технические параметры (удельные топливные показатели, КПД).

Уровни тарифов на электрическую энергию, поставляемую электростанциями, в том числе ТЭЦ, на оптовый рынок, стали формироваться по утверждаемым государством правилам ОРЭ, которые оказались не увязаны с регулированием для ТЭЦ тарифов на тепловую энергию.

На ОРЭ для ТЭЦ стали характерными следующие ситуации. Первая - обусловленная большим спросом на энергию, загрузкой генераторов с высокой себестоимостью и, как следствие, приводящая к повышению стоимости энергии на рынке. При ценах выше себестоимости конденсационной выработки становится целесообразным производство электроэнергии на ТЭЦ в конденсационном цикле. Во второй ситуации, характерной для второй ценовой зоны, на оптовом рынке формируются низкие цены из-за использования в покрытии спроса преимущественно ГЭС с очень низкой себестоимостью. В этой ценовой зоне во многих точках поставки энергии низкие цены держатся месяцами. При этом себестоимость производства электроэнергии на ТЭЦ даже в комбинированном режиме выше цены на рынке и поэтому отпуск электроэнергии может приводить лишь к убыткам. В этих случаях наиболее выгодным с точки зрения прибыльности на ТЭЦ является режим отпуска тепловой энергии с частичным или полным переносом тепловой нагрузки на РОУ. Из-за необходимости выполнять принятые обязательства по поставкам электроэнергии на оптовый рынок, при серьезных отклонениях фактических температур наружного воздуха от прогнозных ТЭЦ вынуждены изменять объемы отпуска тепловой энергии, применяя неэффективные режимы работы оборудования.

Таким образом, ТЭЦ при работе на ОРЭ и на местный рынок тепла не обеспечивает свое первоначальное назначение - оптимальное совместное производство электрической и тепловой энергии при наименьших затратах топлива по сравнению с их раздельным производством. В борьбе за прибыльность ТЭЦ ведет режимы работы экономически не выгодные как для себя, компании, в состав которой она входит, так для потребителей и общества в целом.

Подчеркнем, что, несмотря на рост объема реализуемой по рыночным ценам электроэнергии на ОРЭ, удельные расходы топлива на отпуск электроэнергии и тепловой энергии ТЭЦ вместо требуемого (ожидаемого) уменьшения даже выросли и составили соответственно в 2006 г. - 334 г/кВт. ч и 143 кг/Гкал, а в 2008 г. - 336 г/кВт.ч и 144 кг/Гкал. В целях повышения конкурентоспособности на ОРЭ ТЭЦ в 2010 г начали стихийный возврат к физическому методу деления затрат при расчетах тарифов на тепловую энергию и при подаче ценовых заявок на рыночную цену. Это привело к удельным расходам топлива на отпуск электроэнергии и теплоэнергии - 329 г/кВт.ч и 152 кг/Гкал.

В результате действия всех вышеизложенных негативных регулятивных факторов КИТ на ТЭЦ России в период с 1992 по 2008 гг. уменьшился на 8,8% (с 0,57 до 0,52), а с 2006 г. - года запуска рынка электроэнергии - темпы снижения КИТ увеличились . Доля электроэнергии, вырабатываемой на ТЭЦ в режиме комбинированной выработки, снизилась за период с 1980 по 2008 гг. на 30%.

В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 27 декабря 2010 г. № 1172 и последующими нормативно-правовыми актами Правительства, министерств и ведомств РФ действуют новые правила работы оптового рынка электроэнергии и мощности. Наибольшие изменения в правилах работы ОРЭ связаны с прекращением правил работы оптового рынка переходного периода и введением нового порядка торговли мощностью. Отметим, что такие рынки существуют далеко не во всех странах. Примерами рынков без торговли мощностью являются рынки Великобритании и Nord Pool (в этом рынке участвуют Норвегия, Швеция, Финляндия, Дания, Германия, Эстония).

Мощность для торговли выбирается по результатам конкурентного отбора мощности (КОМ) на соответствующий год. По итогам КОМ в каждой из выделенных зон свободного перетока (ЗСП) - территорий, в которых отсутствуют ограничения по передаче энергии, и в которых определены с учетом специфики товара пониженные пороги доминирования в 20% (на других рынках - 35-50%), стоимость мощности определяется по самой высокой цене из отобранных заявок генерирующих компаний. При этом в КОМ не участвуют мощности с весьма высокой стоимостью, предусмотренной договорами на поставку мощности (ДПМ), которые подписали власти с собственниками компаний в обмен на их обязательства строить электростанции. Такая, с позволения сказать, «конкуренция» в ЗСП позволяет производителям электроэнергии (в случае с ТЭЦ из-за низкой рентабельности по изложенным выше причинам) идти на завышение стоимости мощности в заявках на КОМ. Поэтому Регулятор был вынужден ввести предельный уровень цен в большинстве ЗСП. По итогам КОМ с применением предельного уровня цен определяется единая (маржинальная) цена мощности для всех отобранных поставщиков. Эта цена соответствует максимальной из цен, указанных в отобранных на КОМ в этой ЗСП ценовых заявках поставщиков. Исходя из этой же цены рассчитывается стоимость мощности, приобретаемой покупателями в этой ЗСП по итогам КОМ. Так, при проведении отбора на 2011 г., ФАС России установила необходимость применения предельного уровня цен в 24 ЗСП из 27. Величины предельного уровня цены на мощность для КОМ на 2012 г. были установлены Правительством РФ отдельно для первой и второй ценовой зоны оптового рынка. В 24 ЗСП, в которых отбор проводился с применением предельного размера, цена КОМ сложилась равной предельному размеру цены на мощность.

Электростанции, не прошедшие отбор на КОМ согласно новым правилам ОРЭ, могут участвовать в торговле только электрической энергией и быть выведены из эксплуатации или же перейти в категорию «вынужденных генераторов». В эту категорию попадают объекты, которые нельзя остановить - например, от которых зависит теплоснабжение потребителей или стабильность работы всей энергосистемы. По итогам КОМ десятки ТЭЦ (в 2011 г. - 87 ТЭЦ) отнесены к «вынужденным генераторам», а для полусотни ТЭЦ установлены специальные высокие цены на мощность. Электрическая мощность указанных ТЭЦ составляет примерно треть от мощности всех тепловых электростанций в стране. Как было упомянуто выше в соответствии с положением Федерального закона от 26 марта 2003 г. № 36-ФЗ «Об особенностях функционирования электроэнергетики в переходный период. » эти электрические мощности после 2013 г. должны быть ликвидированы.

В итоге можно утверждать, что цели реформы электроэнергетики не достигнуты. На оптовом рынке в связи с отсутствием рыночных механизмов стимулирования инвестиции не осуществляются (за исключением договоров ДПМ), сохраняется монополизм, цена формируется не по законам спроса и предложения, а через КОМ с предельными ценами, т.е. не рыночным методом. ТЭЦ при работе на ОРЭ и местном рынке тепла не могут использовать технологически заложенные в них экономические преимущества, становятся убыточными и находятся на грани вывода из эксплуатации. При этом для восполнения вывода в значительных объемах мощностей ТЭЦ необходимые ресурсы отсутствуют. Демонтаж оборудования ТЭЦ и переоборудование их в котельные не выгодны как собственникам ТЭЦ, так и потребителям тепловой энергии и обществу в целом. Представители тепловой электроэнергетики в лице председателя наблюдательного совета «Совета производителей электроэнергии», председателя совета директоров «Энел ОГК-5», генерального директора E.On Russia Power (ОГК-4) после введения новых правил ОРЭ признали вложения инвесторов в российскую электроэнергетику ошибкой .

4. О регулятивных решениях по ТЭЦ.

Через 7 лет после введения в действие Федерального закона «Об электроэнергетике» был принят Этот закон наряду с основополагающими положениями о развитии и функционировании систем теплоснабжения определил приоритет комбинированной выработки электрической и тепловой энергии. Он также указал, что вывод из эксплуатации источников тепловой энергии, функционирующих в режиме комбинированной выработки, осуществляется с учетом положений законодательства Российской Федерации об электроэнергетике. ФЗ установил сущность, порядок, способы государственного регулирования тарифов на тепловую энергию, в том числе вырабатываемую в комбинированном режиме на ТЭЦ.

Во исполнение ФЗ которыми предусмотрено, что расходы на топливо, общие затраты и тарифы на тепловую энергию ТЭЦ определяются с использованием нормативов удельных расходов условного топлива на производство 1 Гкал тепловой энергии.

Данным Постановлением введены в действие «Правила распределения удельного расхода топлива при производстве электрической и тепловой энергии в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии». Правила установили, что расчет планируемых и фактических нормативов удельного расхода условного топлива осуществляется регулируемой организацией (ТЭЦ) с использованием метода распределения расхода топлива, установленного методическими указаниями по распределению удельного расхода условного топлива при производстве электрической и тепловой энергии в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии. Методические указания должны утверждаться Минэнерго России в целях тарифного регулирования в сфере теплоснабжения. Указанные нормативы удельного расхода условного топлива для каждого расчетного периода регулирования тарифов по используемому регулируемой организацией методу распределения расхода топлива должны утверждаться Регулятором. Однако методические указания Минэнерго России до настоящего времени не опубликованы.

Невозможно в логике раздельного регулирования тарифов на электрическую и тепловую энергию решить проблему долгосрочного регулирования с применением метода доходности инвестированного капитала. В разрабатываемых ФСТ методических указаниях предложены такие нормы, которые делают практическое применение метода невозможным и неинтересным для инвесторов.

Из изложенного видно, что законодательство о теплоснабжении не только не устранило, а сохранило действие факторов неэффективного использования ТЭЦ в системе тепло- и электроснабжения, указанных в настоящей статье.

Выводы и предложения

1. Действующие в отношении ТЭЦ законодательные и нормативно-правовые положения препятствуют приоритетному использованию наиболее эффективной технологии комбинированной выработки электрической и тепловой энергии и требуют изменений.

2. Практически все ТЭЦ ТГК, мелкие и средние электростанции и даже часть ТЭС оптовых генерирующих компаний (ОГК) физически выдают свою мощность непосредственно в распределительные электрические сети на территории субъектов Российской Федерации, но будучи выведенными на ОРЭ участвуют в виртуальной конкуренции. Ценообразование на ОРЭ и проекция цены с него на розничный рынок электроэнергии обеспечивают постоянный рост цен (тарифов) для конечных потребителей. Розничный рынок без электростанций на нем представляет собой не рынок, а всего лишь зону сбора денег гарантирующим поставщиком и другими энергосбытовыми компаниями в пользу всех участников «рыночного процесса».

■ не позволяет потребителям розничных рынков заключать прямые и выгодные для себя договора на поставку электрической и тепловой энергии от ТЭЦ;

■ не мотивирует (с выгодой для местного бизнеса) развитие местных, экономически более эффективных электростанций с выдачей энергии по более надежным схемам внешнего электроснабжения. Строительство малых и средних по мощности ТЭЦ, блок-ТЭЦ для потребителей экономически выгоднее, чем покупка электроэнергии на ОРЭ (экономия согласно расчетам составляет более 1 руб. на каждый кВт.ч) .

Да, рынок - всегда лучше, но только там, где это эффективно и где действительно присутствует конкуренция, а не искусственно поддерживаемая иллюзия. Конкуренция - это не цель, а лишь средство обеспечения стабильных низких цен. Причем потребителю не важно, каким образом эти цены образованы: в конкурентной борьбе или как результат грамотного государственного регулирования. Лучше усовершенствовать государственное регулирование и значительно увеличить в нем роль экспертизы со стороны потребителей, чем пытаться поддерживать иллюзию рынка и бороться с его несовершенством.

Предлагается вывести все ТЭЦ на розничный рынок электроэнергии и регулировать долгосрочные тарифы на тепловую и электрическую энергию, производимую в режиме комбинированной выработки.

В то же время, создание особых условий для реализации преимуществ комбинированного режима не означает искусственных преференций для тех ТЭЦ, оборудование которых морально устарело и физически изношено, тепловая экономичность низкая, а расходы на содержание непомерно высоки. Такие ТЭЦ окажутся вне зоны комфортных условий и будут выводиться из эксплуатации в любом случае.

3. Государственное регулирование, поведение ТГК при формировании и функционировании ТЭЦ должны учитывать изложенные выше особенности и принципы оценки эффективности их работы, а также обеспечивать систему работы ТЭЦ по схеме, представленной ниже, при любых моделях оптового и розничного рынков электроэнергии.

4. Первым регулируемым параметром доходности ТЭЦ должен являться тариф на тепловую энергию. Его значение должно обеспечивать полное покрытие всех затрат ТЭЦ, с максимально возможной по схеме теплоснабжения загрузкой по теплу на долгосрочную перспективу, т.е. при максимальном использовании ТЭЦ в режиме комбинированной выработки. Естественно для этого не нужно применение методов деления расходов топлива.

Для стимулирования ведения на ТЭЦ эффективного комбинированного производства энергии тариф на тепловую энергию должен быть выше минимального значения, обеспечивающего полное покрытие всех затрат ТЭЦ, но не превышать предельного значения, равного тарифу новой альтернативной котельной. В случае превышения предельного уровня тарифа на тепло может рассматриваться вопрос о выводе ТЭЦ из эксплуатации. Значение тарифа на тепловую энергию ТЭЦ (подлежащее утверждению) должно находиться между его минимальным и предельным значениями. При этом с одной стороны нужно сдержать рост тарифа для потребителя, а с другой - предоставить возможность для ТЭЦ предлагать потребителям более низкий тариф для удержания и увеличения потребления ими тепла. Увеличение тепловой нагрузки ТЭЦ повысит ее экономичность, что, в свою очередь, позволит предлагать потребителям более низкие тарифы (цены) на электрическую энергию.

5. Регулятор должен поддерживать ТЭЦ (ТГК) в формировании ими для долгосрочных договорных (прямых или через подразделение энергосбыта) отношений потребителей электроэнергии трех групп:

■ первая группа - комбинированные потребители тепловой и электрической энергии. Это потребители, подключенные к системе теплоснабжения от ТЭЦ и потребляющие электроэнергию. Отношение их электропотребления к теплопотреблению характеризует степень желательности для ТЭЦ, чем выше это отношение, тем выше привлекательность. В случае недостатка электроэнергии от ТЭЦ (ТГК) подразделение энергосбыта, которому необходимо предоставить право торговли на оптовом рынке, для потребителей этой группы может покупать недостающую энергию у других поставщиков (производителей);

■ вторая группа - крупные потребители электроэнергии (независимо от рынка их участия), желательность которых определяется стабильностью их электропотребления;

■ третья группа - потребители розничного рынка электроэнергии, не зависящие от ТЭЦ по теплоснабжению, которые потребляют электроэнергию в объемах, необходимых для приобретения совместно с потребителями двух первых групп полного объема производимой электроэнергии в режиме комбинированного производства на ТЭЦ.

В пределах тарифов на электрическую и тепловую энергию, рассчитанных на условия работы ТЭЦ в соответствии с принципами п. 4 данного раздела и утверждаемых Регулятором, ТГК (ТЭЦ) подготавливает для включения в долгосрочные договоры с потребителями подлежащие утверждению ценовые условия для потребителей:

■ первой группы - в виде тарифного меню, которое позволит удовлетворительно компенсировать расходы ТЭЦ, а потребителю минимизировать его совокупные расходы на тепло- и электропотребление;

■ второй группы - в качестве фиксированной или понятной формулы цены на гарантированные объемы потребления электроэнергии, что застрахует потребителя от возможных колебаний цены в долгосрочной перспективе;

■ третьей группы - тариф со скидкой по сравнению с тарифом, учитывающим утвержденные тарифы для ТЭЦ и тепловой сети. Это обеспечит потребителю страхование рисков от участия в оперативных сделках по покупке энергии. Источником для скидок может быть разница оплаты услуг компаниям «Энергосбыт» и сбытовому подразделению ТЭЦ (ТГК).

6. ТЭЦ (ТГК) должно иметь возможность получать дополнительную экономическую выгоду путем участия на оптовом и розничном рынках для покупки (а также для продажи) электроэнергии, выработанной в конденсационном режиме.

7. При предоставлении ТЭЦ условий, изложенных в п. 2-6 данного раздела, и не обеспечении рентабельной работы, по отношению к ним Регулятор должен предусмотреть условия, процедуры и сроки проведения мер, определяющие вопросы дальнейшего существования ТЭЦ.

Литература

1. Славина Н.А., Косматов Э.М., Барыкин Е.Е. О методах распределения затрат на ТЭЦ // Электрические станции. 2001. № 11.

2. Новости теплоснабжения. 2003. № 11.

3. Кожуховский И., Басов В. Эффективность когенерации и рынок электроэнергии // Энергорынок. 2011. № 1.

4. Перетолчина А., Дербилова Е. Приговор реформе//Ведомости. 2011. № 47.

5. Нигматулин Б. И. Атомная энергетика России. Реальность, вызовы и иллюзии // Энергорынок. 2012. № 3.

Комбинированное производство тепла и электроэнергии

Комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ), также называемое когенерацией, является процессом одновременного производства электрической и тепловой энергии. Это означает, что тепло, вырабатываемое для производства электроэнергии, регенерируется и используется. Процесс производства на ТЭЦ может базироваться на использовании паровых или газовых турбин, или двигателей внутреннего сгорания. Первичным источником для производства энергии может быть широкий диапазон топлив, включая биомассу, отходы и ископаемые виды топлива, а также, геотермальная или солнечная энергия.

Финляндия - ведущая страна в области использования когенерации

Количество энергии, которую Финляндия экономит ежегодно, используя источники комбинированного производства энергии, равно более чем 10 процентам всей первичной энергии, используемой в стране, или 20 процентам потребления ископаемого топлива в Финляндии. Приблизительно одна треть электричества, используемого в Финляндии, получена на ТЭЦ. Промышленные ТЭЦ и ТЭЦ централизованного теплоснабжения, соответственно составляют 45 и 55 процентов в системе комбинированного производства. Промышленность использует более половины всей электроэнергии, потребляемой в Финляндии, и почти 40 процентов этого количества, произведена ТЭЦ. В зависимости от годового изменения климата, почти 75 - 80 процентов теплоэнергии для централизованного теплоснабжения производится на ТЭЦ.

Широко используется в течение многих десятилетий

Потребление энергии на душу населения в Финляндии, наиболее высокое среди стран Организации Экономического Сотрудничества и Развития. Это объясняется большой долей энергоемких отраслей промышленности, таких как, целлюлозная и бумажная промышленность, в финской экономике. В результате этого, экономичному использованию и надежному распределению энергии всегда уделялось особенное внимание в Финляндии. Географические и климатические особенности страны обеспечили основу для развития ТЭЦ в централизованном теплоснабжении. Эффективность производства энергии является существенным фактором, так как, ежегодная потребность в тепле и количество часов использования энергии высоки.

История использования промышленных ТЭЦ

Комбинированное производство энергии в промышленности, является результатом потребности в производстве тепла для собственных нужд.

Первые промышленные ТЭЦ в Финляндии были построены, уже в начале 20-х и 30-х годов. ТЭЦ были выбраны потому, что это был наиболее надежный и экономичный способ производства электроэнергии. Местные источники энергии часто использовались как отправная точка.

Индустриальные ТЭЦ противодавления, в качестве топлива, главным образом используют жидкие щелочные отходы, образующиеся при производстве целлюлозы. Черный щелочной раствор является подходящим для сжигания, из-за наличия органических деревянных остатков, которые он содержит. Целлюлозная и бумажная промышленность, не единственные отрасли, которые используют свои отходы для сжигания на ТЭЦ. Металлургическая и химическая промышленности, также производят отходы, которые могут быть превращены в тепло и электричество в процессе когенерации.

Централизованное теплоснабжение, как часть когенерации

Из-за северного местоположения страны, централизованное теплоснабжение - естественный выбор для Финляндии. Планы относительно организации централизованной системы теплоснабжения были осуществлены после II Мировой войны. Когенерация тепловой и электрической энергии производилась при использовании отходов древесины, производимых

деревообрабатывающей промышленностью, это оказалось эффективной концепцией производства энергии, при сохранении окружающей среды. Таким образом, финская централизованная система теплоснабжения базировалась на принципе ТЭЦ с самого начала.

Приблизительно половина зданий в Финляндии подключена к централизованной системе теплоснабжения. В самых крупных городах, эта цифра превышает 90 процентов. Большинство офисных и общественных зданий в стране, также, подключены к централизованной системе теплоснабжения. ТЭЦ обеспечивают примерно три четверти тепла, потребляемого ежегодно. Если сравнивать раздельное производство электрической и тепловой энергии, когенерация позволяет сэкономить, приблизительно треть топлива. Большинство теплопроизводящих компаний, принадлежит муниципалитетам, но доля частных предприятий постоянно увеличивается.

Централизованное теплоснабжение обеспечивает необходимую тепловую нагрузку для ТЭЦ, и это дает большой потенциал для использования возобновляемых источников энергии, типа биотоплива и отходов. Цель Европейского союза, удвоение доли когенерации в производстве энергии, не может быть достигнута без дальнейшего развития этой сферы. Таким образом, централизованное теплоснабжение, должно быть признано важной темой в повестке дня европейской энергетической политики.

ТЭЦ для централизованной системы охлаждения

Если говорить о централизованном теплоснабжении, охлаждение зданий, может также происходить, при помощи тепловой энергии. В течение зимних месяцев высокая температура используется для нагрева помещений, но в летнее время, тепла требуется немного. Это избыточное тепло, может использоваться для производства холода в системе кондиционирования помещений.

Централизованная система охлаждения существует сегодня, только в трех финских городах, но перспективы многообещающие. На сегодняшний день, централизованная система охлаждения в Хельсинки, самая крупная в Финляндии. Тридцать процентов холода получается за счет холодной морской воды, посредством простых теплообменников.

Использование ТЭЦ позволяет производить энергию наиболее экономически выгодным путем

Основная задача ТЭЦ - производить энергию наиболее экономически выгодным путем. Поэтому, комбинированное производство тепла и электроэнергии должно быть дешевле альтернативных способов. Доходность различных вариантов производства должна быть предварительно оценена для полного периода эксплуатации электростанции. ТЭЦ обычно требует больших инвестиций, чем обычные технологии производства энергии, но она потребляет меньше топлива.

В результате, ТЭЦ более дешевы в эксплуатации, чем электростанции схожей мощности. Тепло, производимое ТЭЦ, может использоваться как для централизованного теплоснабжения жилых районов, так и для промышленных нужд. Передача тепла на длинные расстояния является дорогостоящей. Поэтому лучше строить ТЭЦ близко к населенным пунктам и промышленным объектам, где тепловая энергия будет использоваться.

Высокая эффективность

ТЭЦ максимально используют энергию сгорающего топлива, производя электричество и тепло с минимальными потерями. Их КПД достигает 80 - 90 процентов. В то время, как обычные конденсационные электростанции достигают КПД 35 - 40 процентов.

Высокая отказоустойчивость

ТЭЦ имеют высокий уровень отказоустойчивости, позволяя не прерывать процесс производства энергии. В то же самое время, ТЭЦ высоко автоматизированы, таким образом, минимизируя число требуемого персонала и сокращая затраты на эксплуатацию и обслуживание.

Производство электричества и тепла могут быть легко приведены в соответствие с уровнем потребления, который может изменяться очень быстро. Надежность системы централизованного теплоснабжения в Финляндии в течение отопительного сезона, составляет 99,98 процента.

В среднем, теплоснабжение для отдельно взятого клиента, в течение отопительного периода, прерывается только один раз в шесть

Широкий спектр используемого топлива

В комбинированном производстве тепловой и электрической энергии может использоваться широкий спектр видов топлива, включая низкокалорийное и влажное, например индустриальные отходы и биотопливо. Оптимальная комбинация различных видов топлива определяется для каждой ТЭЦ в отдельности, в зависимости от местной ситуации с топливом. Обычно используются следующие виды топлива: природный газ, уголь, промышленные газы, торф и другие виды возобновляемых ресурсов (например, отходы деловой древесины, муниципальные отходы и древесная щепа). Мазут используется в небольших количествах, обычно в качестве подсветки для других топлив.

Традиционно, использование биотоплива при когенерации, связано с технологическими процессами лесной промышленности. По многим причинам, ТЭЦ - идеально подходит для использования биотоплива. Поскольку их теплотворная способность низка, а транспортировка дорогостояща, они имеют тенденцию быть местными видами топлива.

Эффективное производство энергии наносит меньший вред природе

Высокая эффективность и низкий уровень выбросов в процессе когенерации, самый приемлемый, с точки зрения окружающей среды, способ производства энергии. Современные ТЭЦ используют эффективные методы сжигания топлива, чтобы снизить выбросы окислов азота.

Снижение количества сжигаемого для производства энергии топлива, уменьшает негативное влияние на окружающую среду. Например, количество выбрасываемого углекислого газа, при сжигании ископаемого топлива, снижается в зависимости от количества используемого топлива. То же самое происходит и с такими загрязняющими веществами, как сера и окислы азота.

Изучение качества воздуха в крупнейших городах Финляндии показывает, что выбросы серы серьезно снизились и это является прямым результатом использования технологии когенерации и централизованной системы теплоснабжения.

Все преимущества использования ТЭЦ, с точки зрения воздействия на окружающую среду, были осознаны в течение нескольких последних лет. Не смотря на это, экономическая сторона дела, играет решающую роль при принятии решения о постройке того или иного типа источника энергии. Поэтому стоимость энергии произведенной в процессе когенерации, должна быть конкурентоспособной по сравнению с другими источниками энергии.

ТЭЦ и централизованная система теплоснабжения поддерживаются властями, потому что являются мощными инструментами для снижения выбросов углекислого газа. Целью энергетической стратегии Финляндии, является приведение выбросов углекислого газа в соответствие с Киотским Протоколом, в котором говорится, что к 2010 году, уровень выбросов должен быть снижен до показателей 1990 года. Благодаря централизованной системе теплоснабжения и ТЭЦ, в 2004 году Финляндия снизила выбросы углекислого газа в атмосферу на 8 миллионов тонн. Что равно, примерно, трем четвертям планового годового снижения выбросов в соответствии с Киотским Протоколом.

Широкий спектр применения ТЭЦ

Эволюция технологии ТЭЦ, в данный момент, идет в сторону уменьшения мощности. Небольшие источники позволяют в больших количествах

использовать местные виды топлива, такие как: древесина и другие возобновляемые виды, и отказаться от вторичных энергоносителей природных горючих ископаемых.

Технологии предварительной подсушки топлива могут увеличить теплопроизводительность процесса когенерации. Другие современные технологии сжигания, например, газификация или сжигание при избыточном давлении, повышающие производство электроэнергии на ТЭЦ, находятся сейчас на стадии развития. Все это делается для того, чтобы малые ТЭЦ могли быть конкурентоспособными.

Улучшение технологии производства электроэнергии, приведет к увеличению производства тепла. Технология комбинированного цикла, основанная на газификации твердого топлива, может привести к интересным результатам. В этом случае, газ может быть использован в газовой турбине, а выработанное тепло, будет работать в паровой турбине. В этом случае, соотношение производимого электричества и тепла может быть 1:1, сейчас оно составляет 0.5.

Огромный рыночный потенциал существует для использования когенерации для выработки энергии из различных отходов.

Энергетическая политика Финляндии и ТЭЦ

Энергетическая политика Финляндии базируется на трех китах: энергия, экономика и окружающая среда. Устойчивое и безопасное энергоснабжение, конкурентоспособные цены на энергию и минимизация негативного воздействия на окружающую среду, в соответствии с международными обязательствами. Основным и самым важным фактором, влияющим на энергетическую политику, является международное сотрудничество в области снижения выбросов парникового газа. Среди других факторов, влияющих на энергетическую политику, нужно выделить необходимость предотвращения экологических катастроф и адаптирование экономической активности к принципам устойчивого развития.

Когенерация всегда играла основную роль в энергетической политике Финляндии и останется важнейшей ее частью и в будущем. Комбинированный цикл является эффективным способом производства тепла и электроэнергии. Он способствует развитию местных возобновляемых источников энергии. Все эти моменты означают только одно - ТЭЦ является огромным вкладом в снижение выбросов парниковых газов.

В соответствии с решением Правительства, для бесперебойного и безопасного энергоснабжения, необходимо обеспечить производство энергии, основываясь на нескольких видах топлива, поставляемого из различных источников. Целью является создание в будущем гибкой, децентрализованной и сбалансированной энергетической системы. Со своей стороны, Правительство продолжает обеспечить все условия для создания подобной системы, и фокусируется на энергии, произведенной в своей стране, другими словами на возобновляемых энергетических ресурсах и биотопливе.

Правительство, и в будущем, продолжит поддерживать комбинированный цикл производства тепла и электричества. Предпосылкой решений, касательно источников энергии является то, что потребление тепла должно быть с наибольшей эффективностью связано с процессом когенерации. Достаточное внимание, также, должно быть уделено техническому и экономическому аспектам. Высокий статус процесса когенерации определен тем, что общая эффективность источников энергии является важным фактором в области выделенных квот на вредные выбросы. Инвестируя в постоянное развитие технологии, возможно во всеоружии подойти к моменту в будущем, когда обязательства по снижению выбросов парниковых газов, станут очень жесткими. Кроме технологии, развитие сосредотачивается на всей цепочке эксплуатации, доставки и торговли. Возобновляемые источники энергии и энергоэффективность, остаются важными секторами. Постоянные и интенсивные инвестиции послужат разработке и внедрению в жизнь новых, экономичных решений для процесса когенерации, промышленного производства энергии, малой энергетики и эффективного использования энергии.

Правительственные инвестиции, в основном, будут направлены в проекты, внедряющие новые энергетические технологии, с одной стороны, и связанные с особыми технологическими рисками, связанными с демонстрационным характером этих проектов.

Высокоэффективная технология комбинированного цикла

Компания Helsinki Energy

Благодаря своей передовой технологии сжигания газа, ТЭЦ района Vuosaari в Хельсинки, являются одними из самых эффективных и чистых. На них применяется технология комбинированного цикла, при которой скомбинировано два процесса - газовая и паровая турбины. Если сравнивать традиционную схему производства энергии с технологией комбинированного цикла, то во втором случае, мы имеем более высокую эффективность в производстве электричества и, соответственно более высокий выход электроэнергии, в пропорции к производимой тепловой энергии.

В процессе комбинированного цикла, ТЭЦ Vuosaari достигает КПД, превышающий 90 процентов, т. е. теряется менее 10 процентов произведенной энергии. Если мы говорим о потерях энергии, то это чаще всего, тепловые потери. Тепло теряется с дымовыми газами, охлаждающей жидкостью, а также, самом процессе производства.

Производство электроэнергии - 630 МВт

Производство тепла - 580 МВт

Топливо - природный газ 650-800 миллионов м3/г

Малые ТЭЦ с процессом газификации

Компания Kokem ä en Lampo Oy

Первые малые ТЭЦ, работающие по технологии Novel, газификации топлива в слое, были построены в 2004 году. Станция оборудована полной технологической цепочкой газоочистки, состоящей из установки реформинга газа, фильтра и кислотно-щелочного скруббера для удаления остатков азотных соединений. Для производства электричества используются три газовые турбины по 0.6 мВт и один газовый котел для регенерации тепла.

Газификатор Novel является новой разработкой, принцип его действия основан на подаче топлива под давлением, такой способ дает возможность использования волокнистого биотоплива с низкой объемной плотностью. В газификаторе может использоваться широкий спектр отходов биологического происхождения с влажностью от 0 до 55 процентов и размером частиц от опилок до крупной щепы.

Производство электроэнергии – 1.8 МВт

Производство тепла – 4.3 МВт

Тепловая мощность топливосушилки 429 кВт

Емкость топливохранилища – 7.2 МВт

Комплексный подход для достижения рентабельности

Компания Vapo Oy

Постройка ТЭЦ, расширение и модернизация производства топливных гранул в Ilomantsi были завершены в ноябре 2005 года. ТЭЦ была оборудована котлом для сжигания в «кипящим слое». Модернизация производства топливных гранул заключалась в постройке нового приемника для сырья, сушилки, третьей линии для производства гранул, системы конвейеров и бункера. ТЭЦ, производство гранул и сушилка управляются из одной диспетчерской. В качестве топлива используются фрезерный торф и древесина. Потребление топлива, примерно 75 ГВт в год.

Емкость топливохранилища – 23 МВт

Производство тепла для теплоснабж. – 8 МВт

От каменного угля к биотопливу

Компания Porvoon Energia Oy

ТЭЦ Tolkkinen была переведена с каменного угля на биомассу. Компания, хотела убить двух зайцев одним выстрелом - снизить потребление угля и снизить нагрузку на окружающую среду. Котел с цепной колосниковой решёткой был заменен котлом с «кипящем слоем» в 2000 году. Это предоставило хорошую возможность использовать различные типы древесины и древесных отходов в качестве топлива. Одновременно, были модернизированы системы подачи воздуха, отсоса дымовых газов, сбора золы, подачи топлива, контрольные приборы и автоматика. Скруббер для утилизации отходящего тепла, который сможет поднять эффективность станции на более чем 7 МВт, будет достроен в 2006 году.

Емкость топливохранилища – 54 МВт

Производство пара – 46 МВт

Производство электроэнергии 7 МВт

Производство тепла – 25 МВт

Энергия для ЦБК и системы теплоснабжения

Компания Kymin Voima Oy

ТЭЦ Kymin Voima находится в собственности компаний Pohjolan Voima Oy и Kouvolan Seudun Sahko Oy. Она расположена на ЦБК компании UPM Kymi, на ТЭЦ используется технология сжигания топлива в «кипящем слое». Она производит энергию, как для технологического процесса, так и для систем централизованного

теплоснабжения городов Kouvola и Kuusankoski. В качестве топлива используются: древесная кора, рубочные отходы, шламы, торф, газ и мазут. Потребление топлива составляет примерно 2,100 ГВт/год.

Производство электроэнергии – 76 МВт

Технологический пар – 125 MWth

Пр-во технологического тепла – 15 MWth

Производство тепла для теплоснабж. – 40 MWth

ТЭЦ Forssa сжигает только древесину

Компания Vapo Oy

Forssa Bio Power Plant - первая в Финляндии ТЭЦ (1996 год), в системе централизованного теплоснабжения, использующая в качестве топлива только древесину. Для промышленных нужд древесное топливо, широко использовалось и до этого. Процесс сжигания происходит в «кипящем слое». Эта технология позволяет применять практически все остальные доступные виды топлива. Основным видом топлива, являются отходы деревообрабатывающей промышленности. Например опилки и кора, вместе с рубочными отходами и отходами строительства. При сжигании древесины не происходит выбросов серы, а выбросы окислов азота незначительны.

Производство электроэнергии – 17 МВт

Производство тепла для теплоснабж. – 48 МВт

Гибкая технология

Компания Oy Ahlholmens Kraft Ab

ТЭЦ AK2 принадлежит компании Oy Ahlholmens Kraft Ab. Теплоисточник гибок в эксплуатации, поэтому вне зависимости от объемов выработки электричества, тепло производится в том количестве, которое необходимо в данный момент. КПД установки при производстве тепла, составляет более 80%, поэтому, производство не наносит ущерба окружающей среде. Тепло поставляется в город Pietarsaari и на ЦБК компании UPM.

Основными видами топлива являются уголь и различные виды биотоплива. Такие как: древесная кора, щепа, другие отходы лесной промышленности и торф.

Производство электроэнергии – 240 МВт

Технологический пар – 100 МВт

Производство тепла для теплоснабж. – 60 МВт

ВВЕДЕНИЕ. 4

1 ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ.. 5

1.1 Общая характеристика. 5

1.2 Принципиальная схема ТЭЦ.. 10

1.3 Принцип работы ТЭЦ. 11

1.4 Расход теплоты и КПД ТЭЦ…………………………………………………..15

2 СРАВНЕНИЕ РОССИЙСКИХ ТЭЦ С ИНОСТРАННЫМИ.. 17

2.1 Китай. 17

2.2 Япония. 18

2.3 Индия. 19

2.4 Великобритания. 20

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 22

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 23

ВВЕДЕНИЕ

ТЭЦ - основное производственное звено в системе централизованного теплоснабжения. Строительство ТЭЦ - одно из основных направлений развития энергетического хозяйства в СССР и др. социалистических странах. В капиталистических странах ТЭЦ имеют ограниченное распространение (в основном промышленные ТЭЦ).

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)- электрические станции с комбинированной выработкой электрической энергии и тепла. Они характеризуются тем, что тепло каждого килограмма пара, отбираемого из турбины, используется частично для выработки электрической энергии, а затем у потребителей пара и горячей воды.

ТЭЦ предназначена для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов теплом и электроэнергией.

Технически и экономически обоснованное планирование производства на ТЭЦ позволяет достигнуть наиболее высоких эксплуатационных показателей при минимальных затратах всех видов производственных ресурсов, т. к. на ТЭЦ тепло «отработавшего» в турбинах пара используется для нужд производства, отопления и горячего водоснабжения.

ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ

Теплоэлектроцентраль - электростанция, вырабатывающая электрическую энергию за счет преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора.

Общая характеристика

Теплоэлектроцентраль - тепловая электростанция, вырабатывающая не только электрическую энергию, но и тепло, отпускаемое потребителям в виде пара и горячей воды. Использование в практических целях отработавшего тепла двигателей, вращающих электрические генераторы, является отличительной особенностью ТЭЦ и носит название Теплофикация. Комбинированное производство энергии двух видов способствует более экономному использованию топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии на конденсационных электростанциях и тепловой энергии на местных котельных установках. Замена местных котельных, нерационально использующих топливо и загрязняющих атмосферу городов и посёлков, централизованной системой теплоснабжения способствует не только значительной экономии топлива, но и повышению чистоты воздушного бассейна, улучшению санитарного состояния населённых мест.

Исходный источник энергии на ТЭЦ - органическое топливо (на паротурбинных и газотурбинных ТЭЦ) либо ядерное топливо (на планируемых атомных ТЭЦ). Преимущественное распространение имеют (1976) паротурбинные ТЭЦ на органическом топливе (рис. 1 ), являющиеся наряду с конденсационными электростанциями основным видом тепловых паротурбинных электростанций (ТПЭС). Различают ТЭЦ промышленного типа - для снабжения теплом промышленных предприятий, и отопительного типа - для отопления жилых и общественных зданий, а также для снабжения их горячей водой. Тепло от промышленных ТЭЦ передаётся на расстояние до нескольких км (преимущественно в виде тепла пара), от отопительных - на расстояние до 20-30 км (в виде тепла горячей воды).

Основное оборудование паротурбинных ТЭЦ - турбоагрегаты, преобразующие энергию рабочего вещества (пара) в электрическую энергию, и Котлоагрегаты, вырабатывающие пар для турбин. В состав турбоагрегата входят Паровая турбина и Синхронный генератор. Паровые турбины, используемые на ТЭЦ, называются теплофикационными турбинами (ТТ). Среди них различают ТТ: с противодавлением, обычно равным 0,7-1,5 Мн/ м 2 (устанавливаются на ТЭЦ, снабжающих паром промышленные предприятия); с конденсацией и отборами пара под давлением 0,7- 1,5 Мн/ м 2 (для промышленных потребителей) и 0,05-0,25 Мн /м 2 (для коммунально-бытовых потребителей); с конденсацией и отбором пара (отопительным) под давлением 0,05-0,25 Мн/ м 2 .

Отработавшее тепло ТТ с противодавлением можно использовать полностью. Однако электрическая мощность, развиваемая такими турбинами, зависит непосредственно от величины тепловой нагрузки, и при отсутствии последней (как это, например, бывает в летнее время на отопительных ТЭЦ) они не вырабатывают электрической мощности. Поэтому ТТ с противодавлением применяют лишь при наличии достаточно равномерной тепловой нагрузки, обеспеченной на всё время действия ТЭЦ (то есть преимущественно на промышленных ТЭЦ).

У ТТ с конденсацией и отбором пара для снабжения теплом потребителей используется лишь пар отборов, а тепло конденсационного потока пара отдаётся в конденсаторе охлаждающей воде и теряется. Для сокращения потерь тепла такие ТТ большую часть времени должны работать по «тепловому» графику, то есть с минимальным «вентиляционным» пропуском пара в конденсатор. В СССР разработаны и построены ТТ с конденсацией и отбором пара, в которых использование тепла конденсации предусмотрено: такие ТТ в условиях достаточной тепловой нагрузки могут работать как ТТ с противодавлением. ТТ с конденсацией и отбором пара получили на ТЭЦ преимущественное распространение как универсальные по возможным режимам работы. Их использование позволяет регулировать тепловую и электрическую нагрузки практически независимо; в частном случае, при пониженных тепловых нагрузках или при их отсутствии, ТЭЦ может работать по «электрическому» графику, с необходимой, полной или почти полной электрической мощностью.

Электрическую мощность теплофикационных турбоагрегатов (В отличие от конденсационных) выбирают предпочтительно не по заданной шкале мощностей, а по количеству расходуемого ими свежего пара. Поэтому в СССР крупные теплофикационные турбоагрегаты унифицированы именно по этому параметру. Так, турбоагрегаты Р-100 с противодавлением, ПТ-135 с промышленными и отопительными отборами и Т-175 с отопительным отбором имеют одинаковый расход свежего пара (около 750 т/ ч ), но различную электрическую мощность (соответственно 100, 135 и 175 МВт ). Котлоагрегаты, вырабатывающие пар для таких турбин, имеют одинаковую производительность (около 800 т/ ч ). Такая унификация позволяет использовать на одной ТЭЦ турбоагрегаты различных типов с одинаковым тепловым оборудованием котлов и турбин. В СССР унифицировались также котлоагрегаты, используемые для работы на ТПЭС различного назначения. Так, котлоагрегаты производительностью по пару 1000 т/ ч используют для снабжения паром как конденсационных турбин на 300 МВт, так и самых крупных в мире ТТ на 250 МВт.

Тепловая нагрузка на отопительных ТЭЦ неравномерна в течение года. В целях снижения затрат на основное энергетическое оборудование часть тепла (40-50%) в периоды повышенной нагрузки подаётся потребителям от пиковых водогрейных котлов. Доля тепла, отпускаемого основным энергетическим оборудованием при наибольшей нагрузке, определяет величину коэффициента теплофикации ТЭЦ (обычно равного 0,5-0,6). Подобным же образом можно покрывать пики тепловой (паровой) промышленной нагрузки (около 10-20% от максимальной) пиковыми паровыми котлами невысокого давления. Отпуск тепла может осуществляться по двум схемам (рис. 2 ). При открытой схеме пар от турбин направляется непосредственно к потребителям. При закрытой схеме тепло к теплоносителю (пару, воде), транспортируемому к потребителям, подводится через теплообменники (паропаровые и пароводяные). Выбор схемы определяется в значительной мере водным режимом ТЭЦ.

На ТЭЦ используют твёрдое, жидкое или газообразное топливо. Вследствие большей близости ТЭЦ к населённым местам на них шире (по сравнению с ГРЭС) используют более ценное, меньше загрязняющее атмосферу твёрдыми выбросами топливо - мазут и газ. Для защиты воздушного бассейна от загрязнения твёрдыми частицами используют (как и на ГРЭС) золоуловители, для рассеивания в атмосфере твёрдых частиц, окислов серы и азота сооружают дымовые трубы высотой до 200-250 м. ТЭЦ, сооружаемые вблизи потребителей тепла, обычно отстоят от источников водоснабжения на значительном расстоянии. Поэтому на большинстве ТЭЦ применяют оборотную систему водоснабжения с искусственными охладителями - Градирнями. Прямоточное водоснабжение на ТЭЦ встречается редко.

На газотурбинных ТЭЦ в качестве привода электрических генераторов используют газовые турбины. Теплоснабжение потребителей осуществляется за счёт тепла, отбираемого при охлаждении воздуха, сжимаемого компрессорами газотурбинной установки, и тепла газов, отработавших в турбине. В качестве ТЭЦ могут работать также парогазовые электростанции (оснащенные паротурбинными и газотурбинными агрегатами) и атомные электростанции.

Рис. 1. Общий вид теплоэлектроцентрали.

Рис. 2. Простейшие схемы теплоэлектроцентралей с различными турбинами и различными схемами отпуска пара: а - турбина с противодавлением и отбором пара, отпуск тепла - по открытой схеме; б - конденсационная турбина с отбором пара, отпуск тепла - по открытой и закрытой схемам; ПК - паровой котёл; ПП - пароперегреватель; ПТ - паровая турбина; Г - электрический генератор; К - конденсатор; П - регулируемый производственный отбор пара на технологические нужды промышленности; Т - регулируемый теплофикационный отбор на отопление; ТП - тепловой потребитель; ОТ - отопительная нагрузка; КН и ПН - конденсатный и питательный насосы; ПВД и ПНД - подогреватели высокого и низкого давления; Д - деаэратор; ПБ - бак питательной воды; СП - сетевой подогреватель; СН - сетевой насос.

Принципиальны схема ТЭЦ

Рис. 3. Принципиальная схема ТЭЦ.

В отличие от КЭЦ, ТЭЦ вырабатывает и отпускает потребителям не только электрическую, но и тепловую энергию в виде горячей воды и пара.

Для отпуска горячей воды служат сетевые подогреватели (бойлеры), в которых вода подогревается паром из теплофикационных отборов турбины до необходимой температуры. Вода в сетевых подогревателях называется сетевой. После охлаждения у потребителей сетевая вода насосами вновь подается в сетевые подогреватели. Конденсат бойлеров насосами направляется в деаэратор.

Пар, отдаваемый на производство, используется заводскими потребителями на различные цели. От характера этого использования зависит возможность возврата производственного конденсата в КА ТЭЦ. Возвращаемый с производства конденсат, если качество его отвечает производственным нормам, направляется в деаэратор насосом, установленным после сборной ёмкости. В противном случае он подается на ВПУ для соответствующей обработки (обессоливание, умягчение, обезжелезивание и т.д.).

ТЭЦ обычно оборудуется барабанными КА. Из этих КА небольшая часть котловой воды выводиться с продувкой в расширитель непрерывной продувки и далее через теплообменник сбрасывается в дренаж. Сбрасываемая вода называется продувочной. Полученный в расширителе пар обычно направляется в деаэратор.

Принцип работы ТЭЦ

Рассмотрим принципиальную технологическую схему ТЭЦ (рис.4), характеризующую состав ее частей, общую последовательность технологических процессов.

Рис. 4. Принципиальная технологическая схема ТЭЦ.

В состав ТЭЦ входят топливное хозяйство (ТХ) и устройства для подготовки его перед сжиганием (ПТ). Топливное хозяйство включает приемно-разгрузочные устройства, транспортные механизмы, топливные склады, устройства для предварительной подготовки топлива (дробильные установки).

Продукты сгорания топлива - дымовые газы отсасываются дымососами (ДС) и отводятся через дымовые трубы (ДТр) в атмосферу. Негорючая часть твердых топлив выпадает в топке в виде шлака (Ш), а значительная часть в виде мелких частиц уносится с дымовыми газами. Для защиты атмосферы от выброса летучей золы перед дымососами устанавливают золоуловители (ЗУ). Шлаки и зола удаляются обычно на золоотвалы. Воздух, необходимый для горения, подается в топочную камеру дутьевыми вентиляторами. Дымососы, дымовая труба, дутьевые вентиляторы составляют тягодутьевую установку станции (ТДУ).

Перечисленные выше участки образуют один из основных технологических трактов - топливно-газовоздушный тракт.

Второй важнейший технологический тракт паротурбинной электростанции- пароводяной, включающий пароводяную часть парогенератора, тепловой двигатель (ТД), преимущественно паровую турбину, конденсационную установку, включая конденсатор (К) и конденсатный насос (КН), систему технического водоснабжения (ТВ) с насосами охлаждающей воды (НОВ), водоподготовительную и питательную установку, включающую водоочистку (ВО), подогреватели высокого и низкого давления (ПВД и ПНД), питательные насосы (ПН), а также трубопроводы пара и воды.

В системе топливно-газовоздушного тракта химически связанная энергия топлива при сжигании в топочной камере выделяется в виде тепловой энергии, передаваемой радиацией и конвекцией через стенки металла трубной системы парогенератора воде и образуемому из воды пару. Тепловая энергия пара преобразуется в турбине в кинетическую энергию потока, передаваемую ротору турбины. Механическая энергия вращения ротора турбины, соединенного с ротором электрического генератора (ЭГ), преобразуется в энергию электрического тока, отводимого за вычетом собственного расхода электрическому потребителю.

Тепло проработавшего в турбинах рабочего тела можно использовать для нужд внешних тепловых потребителей (ТП).

Потребление тепла происходит по следующим направлениям:

1. Потребление для технологических целей;

2. Потребление для целей отопления и вентиляции жилых, общественных и производственных зданий;

3. Потребление для других бытовых нужд.

График технологического потребления тепла зависит от особенностей производства, режима работы и т.п. Сезонность потребления в этом случае имеет место только в сравнительно редких случаях. На большинстве же промышленных предприятиях разница между зимним и летним потреблением тепла для технологических целей незначительна. Небольшая разница получается только в случае применения части технологического пара для отопления, а также вследствие увеличения в зимнее время потерь тепла.

Для потребителей тепла на основании многочисленных эксплуатационных данных устанавливают энергетические показатели, т.е. нормы количества расходуемого различными видами производства тепла на единицу вырабатываемой продукции.

Вторая группа потребителей, снабжаемая теплом для целей отопления и вентиляции, характеризуется значительной равномерностью расхода тепла на протяжении суток и резкой неравномерностью расхода тепла в течении года: от нуля летом до максимума зимой.

Тепловая мощность отопления находится в прямой зависимости от температуры наружного воздуха, т.е. от климатических и метеорологических факторов.

При отпуске тепла со станции теплоносителями могут служить пар и горячая вода, подогреваемая в сетевых подогревателях паром из отборов турбин. Вопрос о выборе того или иного теплоносителя и его параметров решают, исходя из требований технологии производства. В некоторых случаях отработавший на производстве пар низкого давления (например, после паровых молотов) применяют для отопительно-вентиляционных целей. Иногда же пар применяют для отопления производственных зданий, чтобы избежать устройства отдельной системы отопления горячей водой.

Отпуск пара на сторону для целей отопления явно нецелесообразен, так как отопительные нужды легко удовлетворить горячей водой с оставлением всего конденсата греющего пара на станции.

Отпуск горячей воды для технологических целей производится сравнительно редко. Потребителями горячей воды являются только производства, расходующие ее для горячих промывок и других подобных им процессов, причем загрязненная вода уже не возвращается на станцию.

Горячая вода, отпускаемая для отопительно-вентиляционных целей, подогревается на станции в сетевых подогревателях паром из регулируемого отбора давлением 1,17-2,45 бар. При этом давлении вода нагревается до температуры 100-120 .

Однако при низких температурах наружного воздуха отпуск больших количеств тепла при такой температуре воды становится нецелесообразным, так как количество циркулирующей в сети воды, а следовательно, и расход электроэнергии на ее перекачивание заметно увеличиваются. Поэтому, кроме основных подогревателей, питающихся паром из регулируемого отбора, устанавливают пиковые подогреватели, к которым греющий пар давлением 5,85-7,85 бар подводится из отбора более высокого давления или непосредственно из котлов через редукционно-охладительную установку.

Чем выше начальная температура воды, тем меньше расход электроэнергии на привод сетевых насосов, а также диаметр теплопроводов. В настоящее время в пиковых подогревателях воду чаще всего подогревают до температуры 150 цию от потребителя, при чисто отопительной нагрузке имеет обычно температуру около 70 .

1.4. Расход теплоты и КПД ТЭЦ

Теплоэлектроцентрали отпускают потребителям электрическую энергию и теплоту с паром, отработавшим в турбине. В Советском Союзе принято распределять расходы теплоты и топлива между этими двумя видами энергии:

2) по производству и отпуску теплоты:

	,	(3.3)
	,	(3.3а)

где - затрата теплоты на внешнего потребителя; - отпуск теплоты потребителю; h т - КПД отпуска теплоты турбинной установкой, учитывающий потери теплоты при отпуске ее (в сетевых подогревателях, паропроводах и т. д.); h т = 0,98¸0,99.

Общий расход теплоты на турбоустановку Q ту составляется из теплового эквивалента внутренней мощности турбины 3600N i , расхода теплоты на внешнего потребителя Q т и потери теплоты в конденсаторе турбины Q к. Общее уравнение теплового баланса теплофикационной турбоустановки имеет вид

Для ТЭЦ в целом с учетом КПД парового котла h п.к и КПД транспорта теплоты h тр получим:

	;	(3.6)
	.	(3.6а)

Значение в основном определяется значением значение - значением .

Выработка электроэнергии с использованием отработавшей теплоты существенно повышает КПД по производству электроэнергии на ТЭЦ по сравнению с КЭС и обусловливает значительную экономию топлива в стране.

Вывод по части один

Таким образом, теплоэлектроцентраль не является источником масштабных загрязнений района расположения. Технически и экономически обоснованное планирование производства на ТЭЦ позволяет достигнуть наиболее высоких эксплуатационных показателей при минимальных затратах всех видов производственных ресурсов, т. к. на ТЭЦ тепло «отработавшего» в турбинах пара используется для нужд производства, отопления и горячего водоснабжения

СРАВНЕНИЕ РОССИЙСКИХ ТЭЦ С ИНОСТРАННЫМИ

Крупнейшими в мире странами-производителями электроэнергии являются вырабатывающие по 20 % от мирового производства США, Китай и уступающие им в 4 раза Япония, Россия, Индия.

Китай

Энергопотребление Китая к 2030 г., по прогнозу корпорации ExxonMobil, вырастет более чем в 2 раза. В целом на долю КНР к этому времени придется около 1/3 мирового увеличения спроса на электроэнергию. Данная динамика, по мнению ExxonMobil, принципиально отличается от положения дел в США, где прогноз роста спроса очень умеренный.

В настоящее время структура генерирующих мощностей КНР такова. Около 80% вырабатываемой электроэнергии в Китае обеспечивают угольные ТЭС, что связано с наличием крупных угольных месторождений в стране. 15% обеспечивают ГЭС, 2% приходится на АЭС и по 1% на мазутные, газовые ТЭС и иные электростанции (ветровые и пр.). Что касается прогнозов, то в ближайшем будущем (2020 г.) роль угля в китайской энергетике останется доминирующей, однако существенно увеличится доля атомной энергии (до 13%) и доля природного газа (до 7%) 1 , применение которого позволит существенно улучшить экологическую обстановку в стремительно развивающихся городах КНР.

Япония

Суммарная установленная мощность электростанций Японии достигает 241,5 млн кВт. Из них 60% составляют ТЭС (в т.ч. ТЭС, работающие на газе – 25%, мазуте – 19%, угле – 16%). На АЭС приходится 20%, на ГЭС – 19% суммарных электрогенерирующих мощностей. В Японии функционирует 55 ТЭС установленной мощностью свыше 1 млн кВт. Крупнейшими из них являются газовые: Кавагое (Chubu Electric) – 4,8 млн кВт, Хигаши (Tohoku Electric) – 4,6 млн кВт, мазутная Касима (Tokyo Electric) – 4,4 млн кВт и угольная Хекинан (Chubu Electric) – 4,1 млн кВт.

Таблица 1-Производство электроэнергии на ТЭС по данным IEEJ-Institute of Energy Economics, Japan (Институт экономики энергетики, Япония)

Индия

Около 70% электроэнергии, потребляемой в Индии создается тепловыми электростанциями. Принятая властями страны программа электрификации превратила Индию в один из наиболее привлекательных рынков для инвестиций и продвижения инжиниринговых услуг. На протяжении последних лет республика предпринимает последовательные шаги для создания полноценной и надежной электроэнергетики. Опыт Индии примечателен тем, что в стране, страдающей от нехватки углеводородного сырья, активно ведется освоение альтернативных энергетических источников. Особенностью потребления электроэнергии в Индии, которую отмечают экономисты Всемирного банка, является то, что рост бытового потребления сильно ограничен отсутствием у почти 40% жителей доступа к электричеству (по другим источникам, доступ к электричеству ограничен у 43% горожан и 55% сельских жителей). Еще одной болезнью местной электроэнергетики является ненадежность поставок. Отключения электричества – обычная ситуация даже в крупных годах и промышленных центрах страны.

По данным Международного энергетического агентства, учитывая нынешние экономические реалии, Индия – одна из немногих стран, где в обозримой перспективе ожидается устойчивый рост потребления электроэнергии. Экономика этой второй в мире по количеству населения страны – одна из самых быстроразвивающихся. За последние два десятилетия средний рост годового ВВП составил 5,5%. В 2007/08 финансовом году, по данным Центральной статистической организации Индии, объем ВВП достиг $1059,9 млрд, что ставит страну на 12-ю строчку в мире по величине экономики. В структуре ВВП доминирующее положение занимают услуги (55,9%), далее идут промышленность (26,6%) и сельское хозяйство (17,5%). В то же время, по неофициальным данным, в июле текущего года в стране был установлен своеобразный пятилетний рекорд – спрос на электроэнергию превысил предложение на 13,8%.

Более 50% электроэнергии в Индии вырабатывают ТЭС, использующие уголь. Индия является одновременно третьим в мире производителем угля и третьим в мире потребителем этого ресурса, при этом оставаясь нетто-экспортером угля. Этот вид топлива остается важнейшим и самым экономичным для энергетики Индии, до четверти населения которой живет за чертой бедности.

Великобритания

Сегодня в Великобритании электростанции, работающие на угле, производят около трети необходимой стране электроэнергии. Такие электростанции выбрасывают в атмосферу миллионы тонн парниковых газов и твердых токсичных частиц, поэтому экологи постоянно убеждают правительство в необходимости немедленно закрыть эти электростанции. Но проблема состоит в том, что восполнить ту часть электроэнергии, которую вырабатывают тепловые электростанции, пока нечем.

Вывод по части два

Таким образом, Россия уступает крупнейшим в мире странами-производителями электроэнергии США и Китай, вырабатывающие по 20 % от мирового производства и стоит на ровне с Японией и Индией.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном реферате описаны виды теплоэлектроцентралей. Рассмотрена принципиальная схема, назначение элементов структуры и описание их работы. Определены основные КПД станции.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-08