Когенерационный цикл: Когенерационный цикл на месторождениях – Электроэнергетика и тепло

Когенерационный цикл на месторождениях – Электроэнергетика и тепло

5-летний рубеж надежной эксплуатации прошел энергоцентр собственных нужд «Уса» – крупнейший ЭСН на месторождениях Республики Коми

Москва, 30 дек – ИА Neftegaz.RU. 25 ноября 2016 г. компания ЛУКОЙЛ-Коми ввела ГТУ-ТЭЦ на Усинском нефтяном месторождении. Строительство провело ООО «ЛУКОЙЛ-Энергоинжиниринг». Применение основного оборудования отечественного производства и использование инновационных технологий на всех этапах строительства позволили завершить проект за 14 месяцев. Основное и резервное топливо для ЭСН – попутный нефтяной газ. Мощности энергообъекта рассчитаны на потребление 170 млн кубометров ПНГ в год.

Проект осуществлен в интересах развития производственной деятельности на Денисовском лицензионном участке. Энергоцентр «Уса» решает несколько задач:

• покрытие электрических нагрузок в условиях сетевых ограничений;
• выработка тепловой мощности для различных объектов месторождений;
• обеспечение технологических потребностей в горячей воде для закачки в пласты;
• сокращение затрат на потребляемые энергоресурсы;
• уменьшение зависимости предприятия от тарифной политики на рынке электроэнергии;
• снижение нагрузки на окружающую среду и улучшение экологической обстановки на промыслах.

Так возможности ЭСН, наряду с увеличением объемов полезного использования ПНГ, обеспечивают рост добычи углеводородов и энергетическую автономность Усинского, Баяндыского и Восточно-Ламбейшорского месторождений.

Установленная электрическая мощность ГТУ-ТЭЦ составляет 100 МВт (номинальная – 125 МВт), тепловая мощность – 152,1 Гкал/ч. ЭСН состоит из 5 когенерационных энергоблоков, каждый из которых выполнен на основе газотурбинной установки ГТЭ-25ПА с генератором мощностью 25 МВт. Выработка электроэнергии происходит по схеме «четыре ГТУ в работе – одна в резерве», что гарантирует надёжность снабжения.

Газотурбинная установка ГТЭ-25ПА разработана АО «ОДК-Авиадвигатель» (Пермь). С 2013 года агрегат серийно выпускается предприятием «ОДК-Пермские моторы». Основа конструкции – турбина ПС-90ГП-25А, самый эффективный энергетический привод российского производства, созданный на базе авиационного двигателя ПС-90А2.

Для выдачи тепловой мощности здесь установлены пять котлов-утилизаторов, сопряженных с ГТУ. Они нагревают воду за счет высокой температуры выхлопных газов турбин. Отпуск тепла осуществляется аналогично генерации электричества – по схеме 4+1, с резервированием одного котла-утилизатора.

В итоге, когенерационный цикл обеспечивает комбинированную выработку энергии, высокую топливную эффективность, экологичность и экономичность объекта.

Помимо энергоблоков в структуру ЭСН входит котельная собственных нужд, которая также работает на попутном газе.

Для максимально эффективной конверсии ПНГ и надежной эксплуатации генерирующего оборудования энергоцентра необходима качественная подготовка газа перед его подачей на турбины и котельную. Требуемые параметры топлива по чистоте, температуре, давлению и расходу гарантирует многофункциональная технологическая система «ЭНЕРГАЗ», в состав которой входят блок подготовки попутного газа (БППГ) и дожимная компрессорная станция (ДКС).

БППГ осуществляет сепарацию и фильтрацию общего потока ПНГ, подогрев и редуцирование газа для котельной энергоцентра, а также измерение объема топлива, раздельно идущего на ГТУ и котельную.

Технологическая установка располагается на открытой площадке (внутри легкосборного укрытия), оборудована необходимыми инженерными системами. Режим эксплуатации – автоматический. Пропускная способность БППГ – 24 059 м

3/ч. После предварительной подготовки газ, предназначенный для энергоблоков, направляется в ДКС, которая компримирует его и подает в турбины под давлением 4,5…5 МПа.

ДКС состоит из трех компрессорных установок, выполненных на базе винтовых маслозаполненных компрессоров. Максимальная производительность каждой КУ составляет 21 447 кг/час, что соответствует общему номинальному расходу топлива на все 4 работающие турбины. Фактическая производительность зависит от динамики нагрузки сопряженных ГТУ и контролируется в диапазоне от 0 до 100%. Для контроля используется специальная двухуровневая система регулирования.

КУ размещаются в отдельных блок-модулях арктического типа, снабженных системами жизнеобеспечения и безопасности. Установки дополнительно оснащены потоковыми анализаторами температуры точки росы газа по воде и углеводородам с устройствами для отбора проб.

Процесс газоподготовки осложнен высоким содержанием жидких фракций в исходном ПНГ, поэтому требуемые значения топлива по влажности достигаются в несколько этапов. Сначала попутный газ поступает в сепаратор-пробкоуловитель БППГ, где идет первичная сепарация и нейтрализуются залповые вбросы жидкости. Затем газ проходит через коалесцирующие фильтры БППГ и фильтры-скрубберы ДКС.

На заключительной стадии применяется метод рекуперативного теплообмена – каждая компрессорная установка оснащена узлом осушки газа, действующим в режиме рекуперации температуры. Для этого в линию нагнетания интегрированы охладитель и подогреватель, которые образуют промежуточный контур и последовательно осуществляют охлаждение газа, отбой и удаление конденсата, подогрев газа. Осушенное таким образом топливо подается в турбины с температурой на 20°C выше точки росы.

Комплексная подготовка попутного газа в качестве топлива имеет важное практическое значение для эффективной и надежной эксплуатации энергоцентров месторождений.

Энергетический анализ когенерационных схем | Турбины и Дизели

Б.И. Басок, Д.А. Коломейко, Е.Т. Базеев – Институт технической теплофизики НАН Украины, Киев

Классификация когенерационных установок

Понятие «когенерация» появилось сравнительно недавно – его введение было обусловлено развитием новых технологий в энергетике, характеризующихся более высокой термодинамической и энергетической эффективностью [1]. В настоящей работе под этим понятием подразумевается совместное производство (комбинированная выработка) тепловой и электрической энергии в рамках одного технологического процесса и из одного первичного топлива (или сбросного энергетического ресурса).
Благодаря своим преимуществам (высокая эффективность использования топлива, автономность, децентрализация энергоснабжения, высокая маневренность и т. д.) когенерационные технологии нашли государственную поддержку и широкое распространение во многих странах Европы и СНГ. В частности, на Украине для развития этого направления энергетики принят закон «О комбинированном производстве тепловой и электрической энергии и использовании сбросного энергопотенциала», предусматривающий некоторые льготы для когенерационных производств. На 2005 год здесь было введено в эксплуатацию (или находилось в стадии сооружения) несколько десятков когенерационных установок суммарной электрической мощностью до 250…300 МВт и тепловой – до 300…350 МВт.
Нужно отметить, что в энергетике уже давно используется термин «теплофикация», который также характеризует «…централизованное теплоснабжение на базе комбинированного производства электроэнергии и теплоты на ТЭЦ». Таким образом, и когенерация, и теплофикация означают комбинированное производство электрической и тепловой энергии – в этом их сходство. В технологическом плане они отличаются типом применяемого оборудования (в когенерационных установках в качестве привода обычно используются газовые двигатели внутреннего сгорания или газовые турбины, а в последнее время для индивидуальных бытовых нужд – мини- или микротурбины).
В термодинамическом аспекте отличие связано с особенностями собственно термодинамических циклов, которые реализуются в одном случае как когенерационный цикл, в другом – как теплофикационный. Во многих когенерационных технологиях предполагается использование различных тепловых двигателей (в настоящее время это ДВС, ГТУ, но могут рассматриваться и другие двигатели – термоэлектрический, термоэмиссионный, магнитогидродинамические генераторы). Они применяются для производства электроэнергии в качестве надстроек, например котельных, паротурбинных установок, с последующей утилизацией в них сбросной теплоты надстроек и превращением таких комбинированных установок в мини-ТЭЦ или парогазовые установки. В термодинамическом цикле таких когенерациионных схем используются, как правило, два рабочих тела. Например, в надстройке применяются продукты сгорания (или плазма) с более высокой средней начальной температурой цикла – примерно 1200 °С (более 2500 °С для плазмы), а в котлах или паротурбинных установках – водяной пар с более низкой рабочей температурой – до 600 °С. Если надстраивается паросиловой цикл, то весь комбинированный цикл превращается в бинарный.
В традиционных теплофикационных установках ТЭЦ отсутствуют такие надстройки. Для производства теплоты в них используется потенциал пара, уже частично отработавшего в турбине при выработке электроэнергии. Для теплофикационных схем применяется одно рабочее тело – водяной пар.
При теплофикации выработка и отпуск электроэнергии является основной задачей, а отпуск тепла – вторичной, снижающей себестоимость производства электроэнергии. При этом экономический эффект определяется снижением потерь в конденсаторах турбин за счет утилизации остаточной эксергии рабочего тела на конечном этапе технологического процесса. Основная же цель когенерации – выработка тепловой энергии нужных параметров, по заданному графику нагрузки, а полученная электроэнергия является сопутствующим продуктом, повышающим экономичность всей установки. Экономический эффект при этом определяется снижением эксергетических потерь на первом этапе технологического процесса (за счет более полного использования эксергии продуктов сгорания).
Довольно оригинальная технология производства тепловой и электрической энергии STIG (Steam Intention Gas Turbine) и «Водолей» получила название монарной когенерации [2]. Здесь в качестве части рабочего тела используется водяной пар, подаваемый в камеру сгорания газовой турбины.
Когенерационные технологии выработки энергии имеют достаточно широкое применение – от использования в топливных элементах до идей продления ресурса атомных энергоблоков путем их надстройки газотурбинными установками. Сегодня наибольшее распространение эти технологии получили в малой, или децентрализованной энергетике, где они реализуются главным образом на основе газопоршневых или газотурбинных двигателей. Выбор типа двигателя обусловливается объемами суточной и месячной потребности каждого вида энергии для конкретного производства. Как правило, для получения электрической мощности до 5…10 МВт применяются газопоршневые двигатели-генераторы, а для мощности более 10 МВт – газовые турбины.

Основные показатели когенерационных установок

Для каждой из когенерационных установок есть свой набор показателей эффективности, который определяется с помощью энергетического аудита [3, 4].
К основным показателям энергетической эффективности можно отнести электрический, тепловой и эксергетический КПД установок, которые определяются соответственно из первых трех формул. Коэффициент использования теплоты топлива, который главным образом определяет интегральную энергоэффективность установки, определяет формула 4. Методика определения эксергетического КПД когенерационных установок представлена в работе [5].
Под показателем квалификации когенерационной установки подразумевается эффективность использования дополнительного и основного топлива (КИТ при отпуске энергии), которая должна быть не менее 42%. Причем объемы отпущенного в течение года тепла должны быть более 10% всего производства тепловой и электрической энергии.
В состав экономических показателей когенерационной установки входит наличие рынка сбыта тепловой и электрической энергии по удовлетворяющим потребителя тарифам. При определении этих показателей возникают трудности, связанные с тем, что разделить топливо, используемое на выработку разных видов энергии, довольно трудно [4]. В этом случае можно рассмотреть оценки показателей топливной эффективности в эксплуатационных режимах когенерационных установок, предложенные в [6].
К технологическим показателям можно отнести эксплуатационный показатель эффективности. Он включает в себя наличие современных систем автоматизации, возможность работы установки в различных условиях, ее чувствительность к составу газа. Показатель надежности характеризует как ресурс работы установки до капитального ремонта, так и ремонтопригодность. Надежность работы установки зависит не только от ее типа, но и от проекта, фирмы-производителя, монтажа и т. д.
Безусловный интерес вызывают экологические показатели когенерационных установок, особенно если они внедряются и эксплуатируются по совместным проектам в рамках выполнения Киотского протокола, позволяющего получать дополнительные инвестиции от других государств.

Анализ энергетической эффективности когенерации на базе газопоршневых двигателей

В связи с разнообразными вариантами суточного и месячного потребления энергии, производимой когенерационными установками, возможна реализация схемного решения на базе различного типа оборудования. На взгляд авторов, наименее затратным и менее трудоемким является когенерация на базе газопоршневого энергоблока. Подобрать красивую девушку на ночь помогут фирмы досуга Тюмени. Сексуальные девушки Тюмени уже ждут своего принца. Фирмы досуга Тюмени – это посредник между мужчиной и девушкой, которые хотят завести интимные знакомства, при этом обеспечивая всем полную защиту и конфиденциальность. Когенерация на базе газопоршневого двигателя (ГПД) может быть реализована с использованием низкокалорийного горючего газа, например шахтного метана, биогаза, технологического газа металлургических производств, попутного нефтяного газа и т. п.
Для сравнительного анализа были взяты установки с электрической мощностью, близкой к 1 МВт.
К сожалению, производитель когенерационных установок ОАО «Первомайскдизельмаш» не выпускает газопоршневые агрегаты мощностью, близкой к 1 МВт. Но при эксергетическом анализе диапазон мощностей существенно не влияет на результат.
Как видно из результатов анализа, энергетическая эффективность установок зарубежных производителей находится в одном диапазоне. Различие в эффективности работы отечественных и зарубежных установок можно объяснить наличием у последних современных дорогостоящих систем АСУ ТП. Они позволяют не только оптимизировать процессы генерации энергии, но и управлять установкой на расстоянии. Кроме того, АСУ ТП объединяет несколько установок в один энергетический объект, что существенно снижает затраты топлива и увеличивает срок службы оборудования.

Анализ энергетической эффективности различных схемных решений когенерации

При анализе энергетической эффективности были рассмотрены эксплуатирующиеся объекты малой энергетики – пять когенерационных установок, а также типовая ТЭЦ в г. Лучанске.
Первый объект – это установка на симферопольском заводе «Фиолент». Электрическая мощность, потребляемая предприятием, составляет 1030 кВт, тепловая мощность контура охлаждения двигателя – 400 кВт. Тепловой потенциал пара, вырабатываемого за счет утилизации выхлопных газов ГПД, – 477 кВт. Тепловая схема установки представлена в [7].
Электрическая мощность установки на Гостомельском стеклозаводе Киевской обл. составила 1000 кВт, тепловая – 1250 кВт в виде горячей воды с температурой 80 °С. Более подробно эта установка описана в работе [5].
Третьим объектом исследования был геотермальный когенерационный модуль в с. Медведевка. Установка имеет электрическую мощность 60 кВт, а тепловую – 225 кВт [8]. Четвертой стала энергоустановка UGT16000C на Рубежанском комбинате электрической мощностью 14,5 МВт, тепловой – 27 МВт.
Пятой была рассмотрена бинарная установка производства СНПО [9], в схеме которой использованы две турбины – газовая и турбина на низкокипящем рабочем теле (ТНРТ). В этой установке выхлопные газы после ГТУ, а также теплота контура охлаждения турбины поступают в утилизационный теплообменник. Затем теплоноситель направляется в теплообменник перегрева пентана, где происходит перегрев жидкого n-пентана, и далее пар n-пентана поступает в ТНРТ. Часть тепла после теплообменника идет потребителю. Суммарная электрическая мощность обеих турбин составляет 20 МВт [9]. Установка может работать при выключенной ТНРТ – в этом случае потребителю поступает вся тепловая энергия после ГТУ (25 МВт), но электрическая мощность установки снижается при этом до 16 МВт.
Для сравнения энергетических показателей была также проанализирована малая типовая ТЭЦ, которая обеспечивает технологические нужды Лучанского сахарозавода. В состав ТЭЦ входит паровая турбина типа Р-6-35-5, три паровых котла типа «Тампелла-Карлсон» (производительность пара – 25 т/ч, давление – 3,9 МПа, температура – 400 °С) и один паровой котел БМ-35М. Электрическая мощность ТЭЦ составляет 3,8 МВт, тепловая – 34 МВт.
При расчете показателей энергетической эффективности была использована методика, предложенная в [5].
Из результатов следует, что наиболее эффективной с точки зрения эксергетического показателя является когенерационная установка на базе газового двигателя внутреннего сгорания, работающая на Гостомельском стеклозаводе. Это связано с более высоким термическим КПД газопоршневых двигателей (по сравнению с подобными схемами, работающими на базе ГТУ), а также с потерями эксергии в камере сгорания ГТУ. Применение общей системы утилизации выхлопных газов и системы охлаждения двигателя дало существенный выигрыш в эксергетическом КПД.
Геотермальная когенерационная установка, реализованная в с. Медведевка, имеет низкие показатели энергетической эффективности – это связано с малой мощностью установки и невозможностью глубокой утилизации.
Но особенность состоит в том, что она работает на газе-метане, растворенном в геотермальной воде. Когенерационная установка с пентановым рабочим циклом обладает достаточно высоким эксергетическим КПД и может быть реализована там, где потребность в тепловой мощности меняется.
Приведенный анализ показал, что рассмотренные когенерационные схемы совместного производства тепловой и электрической энергии, реализованные главным образом на базе газопоршневых двигателей, являются достаточно эффективными технологиями генерации энергии. В связи с этим они могут быть востребованы рынком для автономного энергоснабжения различных производств и, безусловно, для децентрализованного муниципального теплоэлектроснабжения.

Использованная литература

1.    Шпильрайн Э.Э. К вопросу о термодинамике получения низкопотенциального тепла//Теплоэнергетика. 1998, № 9. С. 20-23
2.    Любчик Г.М., Варламов Г.Б., Маляренко В.А. Теплоенергетичнi установки та екологiчнi аспекти виробництва енергii. К.: IВЦ «Полiтехшка». 2003. – 232 с.
3.    Клименко В.Н., Сабашук П.П., Клименко Ю.Г. и др. Энергетические характеристики когенерационной установки на частичных тепловых нагрузках//Промышленная теплотехника. 1997, № 3. С. 51-56
4.    Клименко В.Н. Проблемы когенерационных технологий в Украине // Промышленная теплотехника. 2001, № 4-5. С. 106-110
5.    Коломейко Д.А., Корнеев И.Ю. Анализ энергетической эффективности когенерационной установки фирмы Wilson типа PG1250B // Промышленная теплотехника – 2005, №3
6.    Андрющенко А.И., Семенов Б.А. Система по¬казателей для оценки топливной эффективности эксплуатационных режимов ТЭЦ //Промышленная энергетика. 2005, № 12. С. 2-7.
7.    Коломейко Д.А. Термодинамический цикл когенерационной установки TEDOM серии QUANTO//Промышленная теплотехника. 2004, Мб. С. 62-64
8.    Долинский А.А., Шурчков А.В., Резакова Т.А. Геотермальные когенерационные установки для автономного электро- и теплоснабжения //Промышленная теплотехника – 2004, №3. С. 62-67
9.    Бухолдин Ю.С., Олиференко В.М., Парафей-ник В.П., Сухоставец СВ., Теплоэнергетические и энергоутилизационные установки конструкции ОАО «Сумское НПО им. М.В. Фрунзе»/Тезисы 1 Международной конференции «Когенерация в промышленности и коммунальной энергетике», 18-20 октября 2004 г. Киев. 2004. С. 174-175.

Когенерация – Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1: Цикл когенерации использует отработанное тепло, генерируемое термодинамическим процессом, для обогрева домов, автомобилей и других бытовых приборов.

Когенерация или комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ) — это производство электроэнергии на месте из отработанного тепла. При выработке электроэнергии из угля, природного газа или ядерной энергии только часть фактической энергии, высвобождаемой при сгорании, преобразуется в электричество. Остальная часть энергии теряется в виде отработанного тепла. На ТЭЦ это отработанное тепло рекуперируется для других применений, таких как отопление помещений или другие промышленные процессы, требующие тепла. Таким образом, ТЭЦ является эффективным процессом восстановления энергии, которая в противном случае была бы потеряна.

[1] Благодаря такому повышению эффективности когенерация имеет много преимуществ для окружающей среды и может стать ключевым фактором в уменьшении последствий изменения климата. ^[2]

Когенерационные установки обеспечивают значительную экономию средств, обеспечивая дополнительную конкурентоспособность для промышленного и коммерческого использования, предлагая доступное тепло для бытовых потребителей. ^[1] Они обеспечивают явные экологические преимущества благодаря улучшенному преобразованию энергии и использованию отработанного тепла. Тем не менее, есть много препятствий на пути строительства таких заводов.

[3] Одним из факторов являются относительно высокие капитальные затраты, связанные с такими установками, что делает их непривлекательными для потенциальных разработчиков. Когенерационные установки представляют угрозу для таких компаний, и известно, что при строительстве этих станций было много юридических споров. ^[4] Кроме того, источники распределенного производства электроэнергии могут создавать опасность поражения электрическим током для энергетической компании, электрифицируя часть электрической сети, которая в противном случае была бы отключена, когда компании необходимо работать с этой частью сети.

Поскольку ископаемое топливо в основном используется в качестве входного источника, ТЭЦ не может считаться в конечном счете устойчивым решением в долгосрочной перспективе.

Тем не менее, это может помочь снизить уровень выбросов углерода при существенной экономии энергии за счет более высокой эффективности в ситуациях, когда более устойчивые варианты недоступны или недоступны. ^[5]

Обсуждение некоторых плюсов и минусов ТЭЦ можно увидеть в блоге TriplePundit здесь.

Эффективность

Электростанции производят примерно в два раза больше энергии, чем отработанного тепла, чем электричества. Дома обычно отапливаются печами, а также требуют топлива для выработки тепла. Отвод части отработанного тепла от производства электроэнергии экономит значительные суммы денег и энергии.

Производство эквивалентного количества тепла и электроэнергии с использованием системы ТЭЦ намного эффективнее, поскольку тепло от производства электроэнергии можно использовать с пользой. Общая эффективность системы ТЭЦ определяется общей используемой энергией, как электрической, так и тепловой, деленной на поступающую энергию. Гораздо меньшая часть тепла невозвратна и все еще теряется в виде отработанного тепла.

Рисунок 2: Диаграмма потока энергии, сравнивающая эффективность раздельной генерации и когенерации. Данные по эффективности, потребности в тепле и энергии являются образцовыми. ^[6] Зеленые стрелки связаны с полезной энергией, черные с потерями.

Расчеты эффективности

Домохозяйство имеет удельный спрос на тепловую энергию [math]Q_{th}[/math] и спрос на электроэнергию [math]W_{el}[/math]. ТЭЦ имеет тепловой КПД [math]\eta_{th}[/math] и электрический КПД [math]\eta_{el}[/math]. Благодаря комбинированной выработке КПД ТЭЦ представляет собой сумму этих КПД [math]\eta_{CHP}=\eta_{th} + \eta_{el}[/math], где общее количество топлива, необходимого для удовлетворения потребностей дома, равно [math]Q_{топливо,ТЭЦ}= \frac{Q_{th} + W_{el}}{\eta_{CHP}} [/math]. Из-за гораздо более высокой эффективности [math]\eta_{ТЭЦ}[/math] по сравнению с домохозяйством, не использующим ТЭЦ, количество топлива, необходимое для удовлетворения его энергетических потребностей, намного меньше. Например, если дом, использующий ТЭЦ, имеет КПД 90%, для сравнения, он будет использовать только 1/3 топлива, которое дом, работающий с эффективностью 30%, будет использовать! ^[7]

Типы

Схематическое изображение жилой когенерационной установки, подключенной к сети ^[8]

Требуемая электрическая мощность зависит от размера системы когенерационной установки. Как правило, микро-ТЭЦ будет вырабатывать менее 5 киловатт (кВт), а мини-ТЭЦ будет иметь мощность более 5 кВт и менее 500 кВт. Системы микро-ТЭЦ обычно устанавливаются в домах и регулируются потреблением тепла. Это означает, что они включаются, когда возникает потребность в тепле для производства побочного тепла при выработке электроэнергии.

Различные типы систем микро-ТЭЦ включают, например:

• Газовые микротурбины
• Двигатели внутреннего сгорания
• Топливные элементы
• Двигатели Стирлинга

Интеграция ТЭЦ в электрическую сеть

Чтобы интегрировать систему ТЭЦ в сеть, ее сначала необходимо подключить к инвертору для преобразования электроэнергии постоянного тока в электроэнергию переменного тока. Это позволяет использовать выработанную электроэнергию другими пользователями сети. Высокая скорость проникновения систем микро-ТЭЦ в дома может вызвать нестабильность в электрической сети. Это связано с трудностью прогнозирования того, когда эти системы будут вырабатывать электроэнергию, поскольку они должны производить тепло в доме, чтобы получать электроэнергию, необходимую для нагрузки. В часы пик, когда потребление электроэнергии высокое, потребность в дополнительном электричестве в электросети больше, чем в непиковые часы. Области, представляющие интерес для решения этой проблемы, включают аккумулирование тепла, которое может эффективно заставить ТЭЦ управлять спросом на электроэнергию, а не спросом на тепло. Система будет вырабатывать электроэнергию в соответствии с требованиями сети и сохранять избыточное тепло для использования в другое время.

Для дополнительной информации

Для получения дополнительной информации см. соответствующие страницы ниже:

• Тепловая машина
• Отходящее тепло
• Второй закон термодинамики
• Или просмотрите случайную страницу

Ссылки

1. ↑ ^{1. 0 1.1} COGEN, Что такое когенерация? [Онлайн], Доступно: http://www.cogeneurope.eu/what-is-cogeneration_19.html
2. ↑ Code Project, Справочник по примерам когенерации [Онлайн], доступно: http://www.code-project.eu/wp-content/uploads/2011/04/CODE_CS_Handbook_Final.pdf
3. ↑ МЭА. (2014). Соединение систем отопления и электроснабжения [онлайн]. Доступно: https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/LinkingHeatandElectricitySystems.pdf
4. ↑ Forbes, The Most Efficiency Power Plants [Online], доступно: http://www.forbes.com/2008/07/03/energy-efficiency-cogeneration-biz-energy_cx_jz_0707efficiency_horror.html
5. ↑ Triple Pundit, Комбинированное производство тепла и электроэнергии: плюсы и минусы [Онлайн], доступно: http://www.triplepundit.com/special/energy-options-pros-and-cons/combined-heat-power-pros -минусы/
6. ↑ Agert, Prof. Dr. Carsten, Хранение энергии, лекция 4, Хранение тепла вместо электричества, неопубликовано.
7. ↑ [математика]\frac{Q_{топливо,ТЭЦ}}{Q_{топливо,не-ТЭЦ}}=\frac{30\%}{90\%}=\frac{1}{3}[/math ]
8. ↑ Оклендский университет. (2013) Лаборатория приложений и интеграции энергетических систем (ESAIL) . [В сети]. Доступно: http://www.oakland.edu/ESAIL.

Преимущества когенерации | Газовая энергия GE

Преимущества когенерации

Устойчивое развитие и когенерация

Когенерация чистая и экономичная. Он способствует устойчивости энергетики за счет эффективного использования топлива или тепла, которые в противном случае были бы потрачены впустую. Когенерация может значительно сократить выбросы углерода и затраты на энергию. В то время как приложения простого цикла могут иметь КПД 40-50%, комбинированные теплоэлектростанции могут дать до 9Эффективность 0%, помощь в обезуглероживании электросетей, систем централизованного теплоснабжения, заводов и т.  д.

Производительность, когда вам это нужно

Гибкость и надежность

Когенерационные электростанции работают с гибкостью и надежностью авиационных производных, производя определенное количество электроэнергии и тепла именно тогда, когда это необходимо. Низкое снижение мощности при высоких температурах окружающей среды обеспечивает подачу электроэнергии и тепла во всем рабочем диапазоне лучше, чем газовые турбины для тяжелых условий эксплуатации. Благодаря кондиционированию на входе это может быть гарантировано во всем диапазоне температур окружающей среды, а также в течение всего срока службы газовой турбины. Это означает, что система может адаптироваться к прерывистым возобновляемым источникам энергии или аварийному производству электроэнергии.

Почему когенерация?

Преимущества когенерации

Авиационные газовые турбины GE Gas Power работают на сотнях когенерационных установок по всему миру, предлагая преимущества как газовых турбин для тяжелых условий эксплуатации, так и газовых двигателей. GE Gas Power обслуживает приложения среднего размера с решениями с высокой удельной мощностью. Больницы, университеты, аэропорты и предприятия пользуются преимуществами когенерации: производительностью, эксплуатационной гибкостью, экономической эффективностью и многим другим.

Эффективность когенерации

Когенерационная установка, работающая на газовой турбине большой мощности, может производить +40 МВт электроэнергии; но его высокое отношение тепла к мощности нежелательно в малых и средних приложениях. Кроме того, высокая температура выхлопных газов и скорость потока — даже при работе с частичной нагрузкой — затрудняют управление операторами изменениями потребности в тепле. Электрический КПД авиационных газовых турбин GE в простом цикле может достигать 43% при базовой нагрузке (более эффективен при частичной нагрузке, чем газовая турбина такого же размера для тяжелых условий эксплуатации при базовой нагрузке).

Производные для авиационной техники: более высокий КПД

Газовые турбины GE для авиационной промышленности имеют более низкую температуру выхлопных газов и гораздо более низкое отношение тепла к мощности, чем тяжелые промышленные турбины. Это предпочтительное решение обеспечивает подачу пара высокого качества для небольших промышленных когенерационных установок.

Надежность и доступность

Газовые турбины для тяжелых условий эксплуатации требуют плановых остановок для технического обслуживания на месте, что приводит к остановке установки на несколько недель. Напротив, замена газогенератора авиационных газовых турбин для капитального ремонта требует простоя станции менее 3 дней, гарантируя доступность ТЭЦ +98,7%.*

Преимущества системы ТЭЦ легко поддаются количественной оценке. Завод с тремя авиационными агрегатами может обеспечить 95-процентную совокупную доступность при непрерывной эксплуатации. Установка с 10 большими поршневыми двигателями (доступность одного из них составляет 93 %) может обеспечить готовность менее 50 %. Чтобы соответствовать авиационным газовым турбинам, потребуются еще две поршневые установки: 20-процентное превышение размера установки и капитальные затраты.

Производные авиационные: более надежные и эффективные

Турбины GE для авиационных производных 9Технология эксплуатационной надежности 9,9% и надежность запуска +99%, согласно данным SPS ORAP, еще одно из многих преимуществ когенерационной установки. Эта производительность является самой высокой среди всех тепловых энергосистем. Газовые турбины Aero надежно переходят от холодного запуска к максимальной мощности, подаваемой в сеть, всего за пять минут.

Гибкость в выборе топлива

Среднеоборотные дизельные двигатели могут быть сконфигурированы для работы на этане, бутане и пропане, но результатом этого часто является падение производительности и выходных характеристик. Газовые турбины GE aero могут работать с максимальной производительностью в системах ТЭЦ на газе и жидком топливе без значительного снижения мощности и когенерации.

Гибкость топлива и авиационные производные

Система сгорания авиационных газовых турбин широкого спектра поддерживает глобальную декарбонизацию за счет работы на природном газе, сжиженном нефтяном газе, водороде, дизельном топливе, биотопливе, этаноле и других видах топлива. Когенерационные установки могут извлечь выгоду, переключаясь между видами топлива для повышения эффективности по мере изменения затрат, производя надежную электроэнергию из различных источников.

Снижение уровня выбросов выхлопных газов и уровня шума

Производные для самолетов системы сжигания топлива соответствуют стандартам выбросов NOx, CO и UHC без обработки выхлопных газов, что помогает соответствовать действующим экологическим стандартам. Они также помогают использовать когенерационные установки в жилых районах, где шум является проблемой, с акустическими кожухами для наружных установок, сконфигурированными до 80 дБА.

Когенерация помогает соответствовать стандартам и превосходить их

Сгорание в поршневых двигателях может производить в 10 раз больше вредных выбросов, чем авиационные турбины при тех же условиях. Даже после исправления может потребоваться несколько минут, чтобы достичь соответствия требованиям по выбросам. Кроме того, низкочастотный механический «стук» от возвратно-поступательных поршней потребует звукоизоляции со значительными затратами. Преимущество систем ТЭЦ с авиационными турбинами: ни одна из этих проблем отсутствует.

Эксплуатационная гибкость

Авиационные газовые турбины могут быть перезапущены сразу после остановки. По сравнению с газовыми турбинами тяжелого типа ежедневные пуски не влияют на затраты на техническое обслуживание и не сокращают срок службы турбины: отсутствует потребление вспомогательной нагрузки во время простоя, минимальное время работы или время простоя. Быстрое время отклика означает, что авиационные турбины могут помочь удовлетворить меняющиеся потребности в тепле когенерационной установки.

Авиационные газовые турбины: малое время отклика

Газовые турбины Aero обеспечивают когенерационным установкам время отклика менее одной минуты от частичной до полной нагрузки. Они были созданы на основе авиационных двигателей для быстрого многократного изменения нагрузки без влияния на затраты на техническое обслуживание или срок службы газовой турбины.

Поршневые двигатели, которые требуют предварительного прогрева, смазочного масла и условий охлаждения для запуска, имеют более медленное время отклика и поддерживают значительную паразитную нагрузку для прогрева двигателя для готовности к запуску.

Экономия затрат

Авиационные газовые турбины на ТЭЦ обеспечивают экономию затрат по сравнению с поршневыми двигателями, что может снизить стоимость электроэнергии. Экономия только на смазочном масле может составить более 1 млн долларов США в год. Часы работы завода — это фактические рабочие часы, что означает меньшие расходы на техническое обслуживание и эксплуатационные расходы.

Экономия благодаря дизайну

Генераторные установки на авиационных двигателях имеют самую высокую удельную мощность, что снижает затраты станции на землю, площади обслуживания и складские помещения.

Комплект LMXPress сокращает объем фундаментных работ, а поскольку он на 95% состоит из предварительно собранных на заводе компонентов, его можно установить намного быстрее, чем любой поршневой двигатель или газовую турбину большой мощности.

Узнайте о своих сбережениях с помощью нашего калькулятора ТЭЦ

Экономия на каждом уровне

Авиационные газовые турбины обеспечивают примерно в 22 раза большую выходную мощность на единицу, чем поршневые двигатели; экономия также значительна за счет более коротких простоев, доли человеко-часов и быстрой установки.