Когенерация – понятие, схема, преимущества. Что такое когенерация?
Когенерация – это процесс комбинированной выработки (генерации) двух типов энергии. Наиболее часто термин “когенерация” применяется к газопоршневым и газотурбинным станциям, где под двумя видами энергии подразумевается электричество и тепло. При воспламенении топливной смести в камере сгорания двигателя выделяется большое количество тепла, которое должно быть отведено от двигателя для его охлаждения, либо же утилизировано. Таким образом, при работе газопоршневого или газотурбинного двигателя электричество – это основной тип вырабатываемой энергии (через механическую мощность) а тепловая энергия – это вторичный вид, который не вырабатывается напрямую, но утилизируется в дополнение к основному типу.Три закона когенерации:
- Количество производимого тепла одной электростанцией зависит от количества производимой ей электроэнергии. При снижении электрической мощности падает количество производимого тепла,и наоборот.
- При работе газопоршневой или газотурбинной электростанции нельзя регулировать мощность производимого тепла. Можно лишь только снизить степень его утилизации, направив часть тепла на сброс через системы охлаждения.
- Мощность газопоршневых или газотурбинных электростанций следует выбирать исходя, прежде всего, из требуемой электрической мощности энергоблока. Нехватку тепла можно покрыть путем установки дополнительных котлов.
Принципиальная схема когенерации
Преимущества от когенерации:
- Снижение себестоимости
Себестоимость произведенного при помощи газовой электростанции 1 кВт может быть в 2 и более раз ниже себестоимости сетевой электроэнергии. Электрические КПД ГПУ в зависимости от мощности установки составляют 35-42 %.
- Транспортировка
Производство электро- и теплоэнергии в непосредственной близости к потребителю снижает стоимость за счет отсутствия сетевого тарифа, стоимости подключения мощностей и снижения потерь при централизованном энергоснабжении.
- Энергетическая независимость
Оптимальный режим эксплуатации мини-ТЭЦ позволяет не только обеспечить автономное энергоснабжение, но также добиться дополнительной стабильности при параллельной работе с энергосистемой.
- Экономическая эффективность
Когенерация позволяет экономить до 60% энергии по сравнению с отдельной выработкой электроэнергии на электростанциях и использованием нагревательных котлов.
- Окупаемость мини-ТЭЦ
Сокращение периода окупаемости достигается также за счет использования мини-ТЭЦ для покрытия базовой нагрузки в режиме параллельной работы с сетью.
www.esist.ru
Когенерация — Википедия. Что такое Когенерация
Материал из Википедии — свободной энциклопедииКогенерация (название образовано от слов
Отличием от теплофикации является утилизация тепла после получения электроэнергии (фактически использование вторичного энергоресурса – тепла после отработки в установках по производству электроэнергии). При теплофикации процесс выработки электроэнергии и тепла идет параллельно. Когенерация широко используется в энергетике, например на ТЭЦ (теплоэлектроцентралях), где рабочее тепло после использования в выработке электроэнергии применяется для нужд теплоснабжения. Тем самым значительно повышается КИТТ — до 90 % и даже выше.
Смысл когенерации в том, что при прямой выработке электрической энергии создаётся возможность утилизировать попутное тепло.
Дальнейшим развитием когенерации является тригенерация, в которой тепло также используется для создания холода, например для использования в системах кондиционирования воздуха.
Когенерационные установки (когенераторы) широко используются в малой энергетике (мини-ТЭЦ, MicroCHP). И для этого есть следующие предпосылки:
- Тепло используется непосредственно в месте получения, что обходится дешевле, чем строительство и эксплуатация многокилометровых теплотрасс;
- Потребитель приобретает энергетическую независимость от сбоев в электроснабжении и аварий в системах теплоснабжения.
- Использование когенерации наиболее выгодно для потребителей с постоянным потреблением электроэнергии и тепла. Для потребителей, у которых имеются ярко выраженные «пиковые нагрузки» (например, жилое хозяйство, ЖКХ), когенерация мало выгодна вследствие большой разницы между установленной и среднесуточной мощностями – окупаемость проекта значительно затягивается.
См. также
Ссылки
Примечания
Литература
wiki.sc
Установка когенерационного цикла на предприятии – с чего начать?
Пол Кеньон – Cummins Power Generation
Выбор типа когенерационной установки зависит от необходимой мощности, а также от структуры энергопотребления конкретного предприятия.
Когенерация (Combined Heat and Power) – это производство электрической и тепловой энергии с использованием одного вида топлива. Когенерационные установки часто применяются на предприятиях для выработки собственной электроэнергии (вместо сетевой). Хотя традиционный способ получения электроэнергии из сети достаточно удобен для предприятия, но большие потери при передаче энергии на дальние расстояния снижают его эффективность.
Современные технологии
Принципы когенерации известны давно и используются в различных сферах – от первой энергетической установки Томаса Эдисона до современных химических производств, муниципальных электростанций, вырабатывающих электрическую и тепловую энергию. Ранее технологии когенерации применялись только на больших электростанциях, при реализации значительных комплексных проектов или в других особых случаях.
В настоящее время благодаря передовым разработкам в области дизельных и газопоршневых двигателей, микротурбин, теплообменного оборудования и цифровых систем управления когенерационные установки могут успешно применяться даже потребителями малой мощности. Это заставляет самые разные предприятия и компании по-другому посмотреть на перспективы применения когенерационных технологий с точки зрения повышения эффективности производства и сокращения расходов.
Установка когенерационного цикла состоит из двигателя, который приводит в действие генератор для выработки электроэнергии, и котла-утилизатора, используемого для утилизации тепла выхлопных газов. В качестве привода могут применяться дизельные или газопоршневые двигатели, газовая турбина или микротурбина, а также топливные ячейки. Хотя соотношение количества вырабатываемой тепловой и электрической энергии различно для поршневых двигателей и газовых турбин, в любом случае 90% энергии первичного топлива в современных установках когенерационного цикла сохраняется.
Важным шагом при принятии решения о строительстве когенерационной установки на предприятии является общий анализ энергопотребления, который может быть сведен к ответу на несколько главных вопросов. При положительном ответе необходимо более детальное изучение проблемы.
1. Все ли сделано для снижения потребления электрической и тепловой энергии на предприятии?
Если существует возможность снизить энергопотребление на предприятии, что, естественно, приведет к снижению эксплуатационных расходов, то нет прямой необходимости в строительстве установки когенерационного цикла и дополнительных расходах.
В настоящее время на рынке доступны когенерационные установки мощностью менее 100 кВт, но установки большей мощности обеспечат значительную экономию и более короткий период возврата инвестиций. Чтобы полностью быть уверенным, что энергоустановка работает с полной загрузкой, необходимо точно определить потребности предприятия в электрической и тепловой энергии.
3. Какова средняя потребность предприятия в тепловой энергии – 300 кВт•ч или больше?
Для технологического процесса предприятия необходимы пар низкого давления, горячая вода, рабочее тело для абсорбционного охладителя или все эти виды тепловой энергии. Предприятиям с большей потребностью в тепловой энергии эффективнее использовать когенерационную установку на базе нескольких микротурбин или одной газовой турбины. Количество вырабатываемой тепловой энергии (по сравнению с электрической) у таких установок выше, чем у созданных на базе поршневых двигателей. Объем выработки тепловой энергии определяется потребностями компании или нуждами центрального отопления. Избыточная тепловая энергия обычно не утилизируется, что резко снижает общий КПД установки.
4. В продолжение какого времени потребляется предприятием тепловая и электрическая энергия – больше или меньше 4000 часов в год?
Традиционно годовая наработка когенерационных установок составляет около 2000 часов в год, но наиболее эффективна установка, наработка которой не менее 4000 часов в непрерывном режиме эксплуатации. Потребление тепловой энергии для технологического процесса не зависит от сезона, в отличие от расхода для нужд центрального отопления или охлаждения помещений. Предприятия, которым необходимо отопление помещений в зимний период или поддержание нужной температуры летом, являются потенциальными заказчиками когенерационных установок.
При принятии решения о строительстве установки когенерационного цикла необходимо учитывать стоимость электроэнергии, получаемой из энергосети, и стоимость природного газа, который будет использоваться в качестве топлива. Рассчитать, обеспечит ли установка достаточный уровень экономии средств. При этом важно также учитывать, какой объем избыточной электроэнергии готова приобрести центральная энергосеть и по каким тарифам.
6. Есть ли место для размещения установки когенерационного цикла на предприятии?
Необходимо спланировать размещение энергоблока, котла-утилизатора, помещения для систем управления и других вспомогательных систем станции. Важно учесть инфраструктуру подачи природного газа на станцию. Дженерик дапоксетин продается здесь , а так же можно почитать отзывы и инструкцию к препарату Если основным топливом станции является дизельное топливо, нужно предусмотреть место для размещения резервуаров для его хранения. Необходимо также учитывать экологические стандарты, которые применяются в регионе. Возможно, потребуется установить дополнительное оборудование для снижения уровня выбросов, а также для подавления акустического воздействия.
7. Кто будет осуществлять техническое обслуживание основного оборудования?
Практически все предприятия в настоящее время стремятся к надежному энергоснабжению (на уровне 99,9%). Однако в большинстве случаев центральная энергосистема не способна обеспечить качественное обслуживание энергетического оборудования. Когенерационные установки, работающие в базовом режиме, в сочетании с источниками бесперебойного питания обеспечат необходимый уровень надежности энергоснабжения предприятия. При этом производственный процесс не будет зависеть от аварий на центральных электростанциях, обрывов энергосетей, природных и других катаклизмов. Необходимо также провести анализ затрат на реализацию проекта и расчет сроков его окупаемости. Такой расчет рекомендуется проводить при участии специалистов компании-поставщика основного оборудования или независимой инжиниринговой компании. В любом случае следует учесть такие факторы:
• среднюю оптовую цену электроэнергии на рынке в конкретном регионе;
• стоимость природного газа или дизельного топлива;
• необходимую годовую наработку оборудования;
• удельную стоимость установки когенерационного цикла и затраты в процессе эксплуатации за ее жизненный цикл.
Сравнение установок когенерационного цикла на базе различных приводов
Когенерационные установки на базе дизельных и газопоршневых двигателей, микротурбин, газовых турбин или топливных ячеек имеют различные эксплуатационные параметры. Учитывая специфические особенности энергопотребления предприятия, необходимо определиться, какая из них наиболее полно удовлетворяет ваши потребности. В целом, установки на базе поршневых двигателей обеспечивают выработку большего количества электроэнергии и более высокий общий КПД. При этом все установки обеспечивают уровень надежности 90-95%. Ниже приведены сравнительные характеристики по каждому типу оборудования.
Установки на базе дизельных двигателей. По сравнению с другими аналогами, удельная стоимость таких установок значительно ниже. Они обеспечивают высокий уровень надежности в эксплуатации, требуют минимального технического обслуживания и гарантируют высокое качество вырабатываемой электроэнергии. Однако экологические стандарты серьезно ограничивают их годовую наработку до 300 часов в год, несмотря на применяемые каталитические системы подавления выбросов. Дизельные установки когенерационного цикла используются в диапазоне электрической мощности от 300 до 45000 кВт, тепловой – от 450 до 45000 кВт.
Установки на базе газопоршневых двигателей, работающих на обедненном топливе. Передовые разработки в области газопоршневых двигателей соответствуют всем экологическим стандартам по эмиссии в любом из регионов. Установки компании Cummins Power Generation обеспечивают уровни эмиссии NOx менее 85 г/кВт•ч. Они могут работать с соблюдением всех экологических норм без дополнительной очистки выхлопных газов. Используя дополнительное оборудование для подавления выбросов (Selective Catalytic Reduction), установки можно эксплуатировать в районах с повышенными требованиями по экологии. Преимуществами такого оборудования являются короткие сроки поставки и ввода в эксплуатацию (вдвое меньше чем установок на базе газовых турбин). Диапазон электрической мощности газопоршневых когенерационных установок составляет 300…17000 кВт, тепловой – 450…18000 кВт.
Установки на базе топливных ячеек. Топливные ячейки преобразуют энергию первичного топлива (чаще всего природного газа) в электрическую и тепловую энергию без использования традиционного процесса горения. Когенерационные установки на их базе являются экологически наиболее чистыми, но удельная стоимость таких установок, по сравнению с другими, намного выше. Большинство из реализованных проектов на базе данного оборудования находится в настоящее время в опытной эксплуатации.
Экологический фактор
Использование установок когенерационного цикла на предприятиях снижает потребность в электроэнергии из централизованных энергосетей. Поскольку большая часть энергии вырабатывается на муниципальных электростанциях с использованием каменного угля (США, ред.) в качестве топлива, сокращение энергопотребления от таких электростанций обеспечит резкое снижение выбросов парниковых газов в атмосферу. Это обстоятельство крайне важно для поддержания благоприятной экологической обстановки в каждом из регионов. Кроме того, применение когенерационных установок на предприятиях дает возможность снизить себестоимость продукции, а также обеспечивает экономию природных ресурсов.
Применение когенерационных установок
Передовые разработки и достижения в области когенерационных технологий значительно расширили область их применения – это медицинские и учебные учреждения, предприятия, теплицы, отели, коммерческие компании, стадионы и бассейны, детские сады и т. д.
Когенерационные установки, вырабатывая тепловую и электрическую энергию, обеспечивают экономию топлива более 35% по сравнению с традиционными способами производства энергии. Это открывает большие перспективы для развития данной технологии. 
www.turbine-diesel.ru
Когенерация
Когенерация
Основным элементом комбинированного источника электроэнергии и тепла, в дальнейшем когенератора (конгенерационной установки, мини-ТЭЦ), является первичный газовый двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором на валу. При работе двигатель-генератора утилизируется тепло газовыхлопа, масляного холодильника и охлаждающей жидкости двигателя. При этом в среднем на 100 кВт электрической мощности потребитель получает 150-160 кВт тепловой мощности в виде горячей воды 90 С для отопления и горячего водоснабжения.
Таким образом, когенерация удовлетворяет потребности объекта в электроэнергии и низкопотенциальном тепле. Главное ее преимущество перед обычными системами состоит в том, что преобразование энергии здесь происходит с большей эффективностью, чем достигается существенное сокращение расходов на производство единицы энергии.
Основные условия для успешного применения когенерационной технологии:
1. При использовании конгенерационной установки (мини-ТЭЦ) в качестве основного источника энергии, то есть при загрузке 365 дней в году, исключая время на плановое обслуживание.
2. При максимальном приближении конгенерационной установки (мини-ТЭЦ) к потребителю тепла и электроэнергии, в этом случае достигаются минимальные потери при транспортировке энергии.
3. При использовании наиболее дешевого первичного топлива – природного газа.
Наибольший эффект применения конгенерационной установки (мини-ТЭЦ) достигается при работе последнего параллельно с внешней сетью. При этом возможна продажа излишков электроэнергии, например, в ночное время, а также при прохождении часов утреннего и вечернего максимумов электрической нагрузки. По такому принципу работают 90% когенераторов в странах Запада.
Сферы применения когенерационных установок:
Максимальный эффект применения когенераторов достигается на следующих городских объектах:
Собственные нужды котельных (от 50 до 600 кВт). При реновации котельных, а также при новом строительстве источников тепловой энергии крайне важным является надежность электроснабжения собственных нужд теплоисточника. Применение газового когенератора (газопоршневого агрегата) оправдано здесь тем, что он является надежным независимым источником электроэнергии, а сброс тепловой энергии когенератора обеспечен в нагрузку теплоисточника.
Больничные комплексы (от 600 до 5000 кВт). Эти комплексы являются потребителями электроэнергии и тепла. Наличие в составе больничного комплекса когенератора дает двойной эффект: снижение расходов на энергообеспечение и повышение надежности электроснабжения ответственных потребителей больницы – операционного блока и блока реанимации за счет ввода независимого источника электроэнергии.
Спортивные сооружения (от 1000 до 9000 кВт). Это, прежде всего, бассейны и аквапарки, где востребованы и электроэнергия, и тепло. В этом случае конгенерационная установка (мини-ТЭЦ) покрывает потребности в электроэнергии, а тепло сбрасывает на поддержание температуры воды.
Электро- и теплоснабжение объектов строительства в центре города (от 300 до 5000 кВт). С этой проблемой встречаются компании, ведущие реновацию старых городских кварталов. Стоимость подключения реновируемых объектов к инженерным сетям города в ряде случаев соизмерима с объемом инвестиций в собственный когенерационный источник, однако в последнем случае собственником источника остается компания, что приносит ей дополнительную прибыль при эксплуатации жилого комплекса.
Когенерационные системы классифицируются по типам основного двигателя и генератора:
– паровые турбины, газовые турбины;
– поршневые двигатели;
– микротурбины.
Наибольшим преимуществом пользуются поршневые двигатели, работающие на газе. Они отличаются высокой производительностью, относительно низким объемом начальных инвестиций, широким выбором моделей по выходной мощности, возможностью работы в автономном режиме, быстрым запуском, использование различных видов топлива.
Основы когенерации.
Обычный (традиционный) способ получения электричества и тепла заключается в их раздельной генерации (электростанция и котельная). При этом значительная часть энергии первичного топлива не используется. Можно значительно уменьшить общее потребление топлива путем применения когенерации (совместного производства электроэнергии и тепла).
Когенерация есть термодинамическое производство двух или более форм полезной энергии из единственного первичного источника энергии.
Две наиболее используемые формы энергии – механическая и тепловая. Механическая энергия обычно используется для вращения электрогенератора. Вот почему именно следующее определение часто используется в литературе (несмотря на свою ограниченность).
Когенерация есть комбинированное производство электрической (или механической) и тепловой энергии из одного и того же первичного источника энергии.
Произведенная механическая энергия также может использоваться для поддержания работы вспомогательного оборудования, такого как компрессоры и насосы. Тепловая энергия может использоваться как для отопления, так и для охлаждения. Холод производится абсорбционным модулем, который может функционировать благодаря горячей воде, пару или горячим газам.
При эксплуатации традиционных (паровых) электростанций, в связи с технологическими особенностями процесса генерации энергии, большое количество выработанного тепла сбрасывается в атмосферу через конденсаторы пара, градирни и т.п. Большая часть этого тепла может быть утилизирована и использована для удовлетворения тепловых потребностей, это повышает эффективность с 30-50% для электростанции до 80-90% в системах когенерации. Сравнение между когенерацией и раздельным производством электричества и тепла приводится в таблице 1, основанной на типичных значениях КПД.
Исследования, разработки и проекты, реализованные в течение последних 25 лет, привели к существенному усовершенствованию технологии, которая теперь действительно является зрелой и надежной. Уровень распространения когенерации в мире позволяет утверждать, что это наиболее эффективная (из существующих) технология энергообеспечения для огромной части потенциальных потребителей.
Таблица 1
Преимущества технологии.
Технология когенерации действительно одна из ведущих в мире. Что интересно, она прекрасно сочетает такие положительные характеристики, которые недавно считались практически несовместимыми. Наиболее важными чертами следует признать высочайшую эффективность использования топлива, более чем удовлетворительные экологические параметры, а также автономность систем когенерации.
Технология, которой посвящен данный ресурс, не просто “комбинированное производство электрической (или механической) и тепловой энергии”, – это уникальная концепция, сочетающая преимущества когенерации, распределенной энергетики и оптимизации энергопотребления.
Следует заметить, что качественная реализация проекта требует наличия специфических знаний и опыта, иначе значительная часть преимуществ наверняка будет потеряна. К сожалению, в России очень мало компаний, которые действительно обладают необходимой информацией и могут грамотно реализовать подобные проекты.
Выгоды от использования систем когенерации условно делятся на четыре группы, тесно связанные друг с другом.
Преимущества надежности.
Когенерация – фактически идеальная форма обеспечения энергией с точки зрения безопасности энергоснабжения.
Развитие современных технологий усиливает зависимость человеческой деятельности от энергоснабжения во всех областях: и в доме, и на работе, и на отдыхе. Непосредственная зависимость человеческой жизни от бесперебойного энергоснабжения растёт на транспорте (начиная с лифтов и заканчивая системами обеспечения безопасности на скоростных железнодорожных магистралях) и в медицине, полагающейся сегодня на сложные и дорогие приборы, а не только на стетоскоп и ланцет.
Повсеместное распространение компьютеров только повышает требования к энергоснабжению. Не только “количество”, но и “качество” электроэнергии становятся критичными для банков, телекоммуникационных или промышленных компаний. Скачок или сбой напряжения могут повлечь сегодня не просто остановку или порчу машины, но и потерю информации, восстановление которой иногда несравнимо сложнее ремонта оборудования.
Требования к энергоснабжению формулируются просто – надёжность, постоянство. И для многих становится ясно, что на сегодня единственный путь иметь продукт высшего качества – произвести его самому. Военные во всём мире знают это давно, промышленники уже пришли к таким решениям, а семьи и предприятия малого бизнеса начали осознавать преимущества владения электрогенераторами и тепловыми котлами только сейчас. Кризис сложившейся монополизированной энергетической инфраструктуры и начавшаяся либерализация энергетических рынков одновременно и увеличивают степень неопределённости будущего, и привлекают открывающимися возможностями для бизнеса. И тот и другой фактор увеличивают спрос потребителей энергии на собственные генерирующие мощности.
В случае использования системы когенерации потребитель застрахован от перебоев в централизованном энергоснабжении, время от времени возникающих либо вследствие крайнего износа основных фондов в электроэнергетике, либо природных катаклизмов или других непредвиденных причин. У него, скорее всего, не возникнет организационных, финансовых или технических трудностей при росте мощностей предприятия, поскольку не понадобится прокладка новых линий электропередач, строительство новых трансформаторных подстанций, перекладка теплотрасс и т. д. Более того, вновь приобретенные когенераторы встраиваются в уже существующую систему.
mirznanii.com
Установка когенерационного цикла на предприятии – с чего начать?
Пол Кеньон – Cummins Power Generation
Выбор типа когенерационной установки зависит от необходимой мощности, а также от структуры энергопотребления конкретного предприятия.
Когенерация (Combined Heat and Power) – это производство электрической и тепловой энергии с использованием одного вида топлива. Когенерационные установки часто применяются на предприятиях для выработки собственной электроэнергии (вместо сетевой). Хотя традиционный способ получения электроэнергии из сети достаточно удобен для предприятия, но большие потери при передаче энергии на дальние расстояния снижают его эффективность.
Когенерационные энергетические установки, эксплуатирующиеся на предприятиях, не только имеют более высокий КПД по сравнению с центральными электростанциями (40% против 30%) – они также позволяют утилизировать теплоту выхлопных газов. В зависимости от применения установок можно сократить более 35% расходов на выработку энергии. Для больших предприятий такая экономия может обеспечить окупаемость когенерационной установки менее чем за 10 лет.
Современные технологии
Принципы когенерации известны давно и используются в различных сферах – от первой энергетической установки Томаса Эдисона до современных химических производств, муниципальных электростанций, вырабатывающих электрическую и тепловую энергию. Ранее технологии когенерации применялись только на больших электростанциях, при реализации значительных комплексных проектов или в других особых случаях.
В настоящее время благодаря передовым разработкам в области дизельных и газопоршневых двигателей, микротурбин, теплообменного оборудования и цифровых систем управления когенерационные установки могут успешно применяться даже потребителями малой мощности. Это заставляет самые разные предприятия и компании по-другому посмотреть на перспективы применения когенерационных технологий с точки зрения повышения эффективности производства и сокращения расходов.
Например, министерство энергетики США, учитывая, что на электростанциях когенерационного цикла производится только 9% электроэнергии, поставило задачу перед энергетическими компаниями удвоить данный показатель к 2010 году. Европейская энергетическая комиссия обозначила аналогичные цели. Лидируют в этом процессе Швейцария, где на электростанциях когенерационного цикла вырабатывается 77% электроэнергии, и Дания – здесь этот показатель составляет 40%.
Установка когенерационного цикла состоит из двигателя, который приводит в действие генератор для выработки электроэнергии, и котла-утилизатора, используемого для утилизации тепла выхлопных газов. В качестве привода могут применяться дизельные или газопоршневые двигатели, газовая турбина или микротурбина, а также топливные ячейки. Хотя соотношение количества вырабатываемой тепловой и электрической энергии различно для поршневых двигателей и газовых турбин, в любом случае 90% энергии первичного топлива в современных установках когенерационного цикла сохраняется.
Важным шагом при принятии решения о строительстве когенерационной установки на предприятии является общий анализ энергопотребления, который может быть сведен к ответу на несколько главных вопросов. При положительном ответе необходимо более детальное изучение проблемы.
1. Все ли сделано для снижения потребления электрической и тепловой энергии на предприятии?
Если существует возможность снизить энергопотребление на предприятии, что, естественно, приведет к снижению эксплуатационных расходов, то нет прямой необходимости в строительстве установки когенерационного цикла и дополнительных расходах.
2. Какова средняя потребность в электроэнергии на предприятии – больше 100 кВт•ч?
В настоящее время на рынке доступны когенерационные установки мощностью менее 100 кВт, но установки большей мощности обеспечат значительную экономию и более короткий период возврата инвестиций. Чтобы полностью быть уверенным, что энергоустановка работает с полной загрузкой, необходимо точно определить потребности предприятия в электрической и тепловой энергии.
3. Какова средняя потребность предприятия в тепловой энергии – 300 кВт•ч или больше?
Для технологического процесса предприятия необходимы пар низкого давления, горячая вода, рабочее тело для абсорбционного охладителя или все эти виды тепловой энергии. Предприятиям с большей потребностью в тепловой энергии эффективнее использовать когенерационную установку на базе нескольких микротурбин или одной газовой турбины. Количество вырабатываемой тепловой энергии (по сравнению с электрической) у таких установок выше, чем у созданных на базе поршневых двигателей. Объем выработки тепловой энергии определяется потребностями компании или нуждами центрального отопления. Избыточная тепловая энергия обычно не утилизируется, что резко снижает общий КПД установки.
4. В продолжение какого времени потребляется предприятием тепловая и электрическая энергия – больше или меньше 4000 часов в год?
Традиционно годовая наработка когенерационных установок составляет около 2000 часов в год, но наиболее эффективна установка, наработка которой не менее 4000 часов в непрерывном режиме эксплуатации. Потребление тепловой энергии для технологического процесса не зависит от сезона, в отличие от расхода для нужд центрального отопления или охлаждения помещений. Предприятия, которым необходимо отопление помещений в зимний период или поддержание нужной температуры летом, являются потенциальными заказчиками когенерационных установок.
5. Сетевая электроэнергия имеет более высокую стоимость электроэнергии, чем вырабатываемая на собственных энергоустановках? Как осуществляется поставка природного газа для работы установки?
При принятии решения о строительстве установки когенерационного цикла необходимо учитывать стоимость электроэнергии, получаемой из энергосети, и стоимость природного газа, который будет использоваться в качестве топлива. Рассчитать, обеспечит ли установка достаточный уровень экономии средств. При этом важно также учитывать, какой объем избыточной электроэнергии готова приобрести центральная энергосеть и по каким тарифам.
6. Есть ли место для размещения установки когенерационного цикла на предприятии?
Необходимо спланировать размещение энергоблока, котла-утилизатора, помещения для систем управления и других вспомогательных систем станции. Важно учесть инфраструктуру подачи природного газа на станцию. Дженерик дапоксетин продается здесь , а так же можно почитать отзывы и инструкцию к препарату Если основным топливом станции является дизельное топливо, нужно предусмотреть место для размещения резервуаров для его хранения. Необходимо также учитывать экологические стандарты, которые применяются в регионе. Возможно, потребуется установить дополнительное оборудование для снижения уровня выбросов, а также для подавления акустического воздействия.
7. Кто будет осуществлять техническое обслуживание основного оборудования?
Практически все предприятия в настоящее время стремятся к надежному энергоснабжению (на уровне 99,9%). Однако в большинстве случаев центральная энергосистема не способна обеспечить качественное обслуживание энергетического оборудования. Когенерационные установки, работающие в базовом режиме, в сочетании с источниками бесперебойного питания обеспечат необходимый уровень надежности энергоснабжения предприятия. При этом производственный процесс не будет зависеть от аварий на центральных электростанциях, обрывов энергосетей, природных и других катаклизмов. Необходимо также провести анализ затрат на реализацию проекта и расчет сроков его окупаемости. Такой расчет рекомендуется проводить при участии специалистов компании-поставщика основного оборудования или независимой инжиниринговой компании. В любом случае следует учесть такие факторы:
• среднюю оптовую цену электроэнергии на рынке в конкретном регионе;
• стоимость природного газа или дизельного топлива;
• необходимую годовую наработку оборудования;
• удельную стоимость установки когенерационного цикла и затраты в процессе эксплуатации за ее жизненный цикл.
Сравнение установок когенерационного цикла на базе различных приводов
Когенерационные установки на базе дизельных и газопоршневых двигателей, микротурбин, газовых турбин или топливных ячеек имеют различные эксплуатационные параметры. Учитывая специфические особенности энергопотребления предприятия, необходимо определиться, какая из них наиболее полно удовлетворяет ваши потребности. В целом, установки на базе поршневых двигателей обеспечивают выработку большего количества электроэнергии и более высокий общий КПД. При этом все установки обеспечивают уровень надежности 90-95%. Ниже приведены сравнительные характеристики по каждому типу оборудования.
Установки на базе дизельных двигателей. По сравнению с другими аналогами, удельная стоимость таких установок значительно ниже. Они обеспечивают высокий уровень надежности в эксплуатации, требуют минимального технического обслуживания и гарантируют высокое качество вырабатываемой электроэнергии. Однако экологические стандарты серьезно ограничивают их годовую наработку до 300 часов в год, несмотря на применяемые каталитические системы подавления выбросов. Дизельные установки когенерационного цикла используются в диапазоне электрической мощности от 300 до 45000 кВт, тепловой – от 450 до 45000 кВт.
Установки на базе газопоршневых двигателей, работающих на обедненном топливе. Передовые разработки в области газопоршневых двигателей соответствуют всем экологическим стандартам по эмиссии в любом из регионов. Установки компании Cummins Power Generation обеспечивают уровни эмиссии NOx менее 85 г/кВт•ч. Они могут работать с соблюдением всех экологических норм без дополнительной очистки выхлопных газов. Используя дополнительное оборудование для подавления выбросов (Selective Catalytic Reduction), установки можно эксплуатировать в районах с повышенными требованиями по экологии. Преимуществами такого оборудования являются короткие сроки поставки и ввода в эксплуатацию (вдвое меньше чем установок на базе газовых турбин). Диапазон электрической мощности газопоршневых когенерационных установок составляет 300…17000 кВт, тепловой – 450…18000 кВт.
Установки на базе топливных ячеек. Топливные ячейки преобразуют энергию первичного топлива (чаще всего природного газа) в электрическую и тепловую энергию без использования традиционного процесса горения. Когенерационные установки на их базе являются экологически наиболее чистыми, но удельная стоимость таких установок, по сравнению с другими, намного выше. Большинство из реализованных проектов на базе данного оборудования находится в настоящее время в опытной эксплуатации.
Экологический фактор
Использование установок когенерационного цикла на предприятиях снижает потребность в электроэнергии из централизованных энергосетей. Поскольку большая часть энергии вырабатывается на муниципальных электростанциях с использованием каменного угля (США, ред.) в качестве топлива, сокращение энергопотребления от таких электростанций обеспечит резкое снижение выбросов парниковых газов в атмосферу. Это обстоятельство крайне важно для поддержания благоприятной экологической обстановки в каждом из регионов. Кроме того, применение когенерационных установок на предприятиях дает возможность снизить себестоимость продукции, а также обеспечивает экономию природных ресурсов.
Применение когенерационных установок
Передовые разработки и достижения в области когенерационных технологий значительно расширили область их применения – это медицинские и учебные учреждения, предприятия, теплицы, отели, коммерческие компании, стадионы и бассейны, детские сады и т. д.
Когенерационные установки, вырабатывая тепловую и электрическую энергию, обеспечивают экономию топлива более 35% по сравнению с традиционными способами производства энергии. Это открывает большие перспективы для развития данной технологии.
www.turbine-diesel.ru
Выбор оптимальных параметров термодинамического цикла когенерационных микроГТУ
1
УДК 621.438
Выбор оптимальных параметров термодинамического
цикла когенерационных микроГТУ
© Д.В. Шевелев, С.А. Сомкин
КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, Калуга, 248000, Россия
Проведено исследование простого и регенеративного термодинамических циклов
газотурбинной установки малой мощности (микроГТУ). Показано, что при про-
ектировании энергетических установок на базе микроГТУ расчетную степень
повышения давления целесообразно принимать в диапазоне значений 3,5…5, что
обеспечивает высокий КПД элементов проточной части и высокий отпуск теп-
лоты при работе в режиме когенерации. Созданная на базе данной микроГТУ ре-
генеративная энергетическая установка характеризуется максимальным эффек-
тивным КПД, сравнимым с КПД газопоршневых энергетических установкок.
Ключевые слова:
микроГТУ, когенерация, простой цикл, регенеративный цикл.
Введение.
Рынок энергетических установок относится к разряду
консервативных. Большинство потребителей электрической энергии
традиционно пользуется услугами оптовых генерирующих компаний.
Тем не менее существует и постоянно увеличивается доля потребите-
лей, для которых продукция крупных производителей электроэнергии
либо недоступна, либо неприемлема по тем или иным причинам.
К ним прежде всего относятся поселения и предприятия, расположен-
ные в труднодоступных районах; спецтехника и оборудование, ис-
пользующие электрическую энергию нестандартных параметров; си-
стемы резервного тепло- и электроснабжения. Для указанных катего-
рий потребителей электрической энергии наиболее востребованный
диапазон мощностей энергетического оборудования — от десятков до
нескольких сотен киловатт. К числу основных требований, предъяв-
ляемых к подобным установкам, относятся надежность и простота
эксплуатации, малые габаритные размеры и масса, низкие цена и экс-
плуатационные расходы [1].
До недавних пор основу рынка энергетического оборудования для
распределенного производства энергии составляли газопоршневые
установки и дизель-генераторы. К числу их основных достоинств сле-
дует отнести высокий электрический КПД (до 40 %), большой ресурс,
высокую ремонтопригодность, к недостаткам — значительные размеры
и массу, большой расход масла, недостаточно высокую надежность
вследствие большого числа трущихся деталей, ограничение времени
работы на неполной мощности. Указанных недостатков лишены га-
зотурбинные установки малой мощности (микроГТУ). Компактность,
простота конструкции, возможность длительной автономной работы,
engjournal.ru
Когенерация – часть 2
Расположение Энергоцентра в непосредственной близости от потребителя подразумевает то, что Энергоцентр находится в зоне безопасности конкретного предприятия, и энергоснабжение зависит только от потребителя.
Распределенные (автономные) источники энергии, подобные системам когенерации, снижают уязвимость инфраструктуры энергетики. Станции когенерации, рассеянные по Европе и Америке, менее уязвимы к естественному и умышленному разрушению, чем крупные центральные электростанции. Когенерация в основном работает на природном газе и других “бытовых” видах топлива, то есть не требует экстраординарных мер по обеспечению топливом.
Когенерация повышает надежность энергоснабжения сооружений – это существенное преимущество в условиях меняющегося рынка энергии и высокотехнологичного общества. Высоконадежное электроснабжение критически важно для большинства компаний, работающих в информационной, производственной, исследовательской областях, сфере безопасности и т.д.
Сооружения подобно информационным центрам требуют “6 девяток” или 99,9999% вероятности бесперебойной подачи электроэнергии. Распределительные электросети обеспечивают только 4 девятки или 99,99% вероятности – недостаточная вероятность для компании, которая теряет миллион долларов в минуту при сбоях электропитания. Автономная энергетика обеспечивает основное электроснабжение, а сети используются в качестве резерва.
Когенерация может гарантировать широко известные “6 девяток” надежности электроснабжения цифровым системам, также как обеспечить охлаждение высокотехнологичного оборудования. Компьютерные микросхемы, действующие в промышленных процессах, сетях связи, Интернет-коммуникациях и финансовых сделках, могут, при потере питания, сохранять информацию только в течение 8 миллисекунд.
Система когенерации не представляет желаемой цели для потенциальных террористов, в отличии от, например, атомной электростанции.
Экономические преимущества.
Когенерация предлагает превосходный механизм экономического стимулирования.
Высокие затраты на энергию могут быть уменьшены в несколько раз.
Например, при качественной реализации проекта, система когенерации может вырабатывать энергию, себестоимость которой в 7 раз меньше, чем ее же стоимость у “АО-энерго”.
Уменьшение доли энергии в себестоимости продукции позволяет существенно увеличить конкурентоспособность продукта.
Доля энергии в себестоимости продукта колеблется от 10% до 70%, что в 5-10 раз выше мирового уровня. В себестоимости продукции химической промышленности на энергию приходится порядка 70%. В металлургии – до 27%. Темпы роста тарифов на энергию превышают темпы роста цен на продукцию большинства отраслей хозяйства. Это явилось одной из важнейших причин увеличения удельного веса затрат на энергию в себестоимости продукции. Особо следует подчеркнуть, что при уменьшении выпуска промышленной продукции в 3-4 раза потребление энергии на предприятиях сократилось всего лишь в 1,5-2 раза. Использование в производстве морально и физически устаревшего оборудования, объясняемое, прежде всего, отсутствием у большинства промышленных предприятий средств на его замену или модернизацию, приводит к нерациональному расходу энергетических ресурсов и лишь усугубляет ситуацию.
Некачественное электроснабжение – главный фактор замедления экономического роста. Когенерация является практически самым оптимальным вариантом обеспечения надежности снабжения электрической энергией.
Энергозависимая экономика требует все больше и больше энергии для работы и развития. При традиционном энергообеспечении возникает множество организационных, финансовых и технических трудностей при росте мощностей предприятия, поскольку часто необходимы прокладка новых линий электропередач, строительство новых трансформаторных подстанций, перекладка теплотрасс и т.д.
В то же время, когенерация предлагает крайне гибкие и быстрые в плане наращивания мощностей решения. Наращивание мощностей может осуществляться как малыми, так и достаточно большими долями. Этим поддерживается точная взаимосвязь между генерацией и потреблением энергии. Таким образом, обеспечиваются все энергетические нужды, которые всегда сопровождают экономический рост.
Стоимость прокладки энергокоммуникаций и подключение к сетям могут вылиться в сумму, сравнимую или превосходящую стоимость проекта когенерации. Природоохранные ограничения, стоимость земли и воды, государственное регулирование – есть тысячи препятствий для энергокомпании, решившей построить новую мощную электростанцию.
Топливом является газ, его преимуществом является относительная дешевизна, мобильность и доступность.
Когенерация позволяет воздержаться от бесполезных и экономически неэффективных затрат на средства передачи энергии, к тому же исключаются потери при транспортировке энергии, так как энергогенерирующее оборудование установлено в непосредственной близости от потребителя.
Значительное и быстрое снижение эмиссий вредных веществ приносит существенную пользу не только в экологическом контексте. Также имеет место моральное и экономическое удовлетворение подобных усилий: снижение или полное избавление от штрафов, гранты, налоговые льготы, снятие многих экологических ограничений.
Существует несметное количество экономических выгод когенерации, к сожалению, часть этого потенциала остается незамеченной конечными пользователями, промышленностью, бизнесом и властью или не реализованной компаниями-исполнителями.
Когенерация уменьшает затраты на топливо/энергию – КПД производства энергии из первичного топлива увеличивается в 2-3 раза, потребители сокращают затраты на топливо на две трети и получают возможность эффективного применения утилизируемого тепла (сушка, охлаждение, кондиционирование и т.д.).
Когенерация оптимизирует потребление природного газа – снижаются затраты на приобретение газа, требования к газовой инфраструктуре и беспокойство касательно запасов газа.
Когенерация снижает потребности в новых линиях электропередач – позволяет избежать строительства дорогостоящих и опасных высоковольтных линий над частной собственностью, экологического противоборства. Распределенная энергетика в будущем могла бы уменьшить капитальные вложения и уменьшить стоимость новой энергии. С когенерационными системами, расположенными в непосредственной близости от потребителя, исключаются потери энергии. Величины потерь нынешних сетей лежат в пределах от 5 до 20% суммарной мощности.
Оборудование когенерации, утилизация тепла.
Когенерация – два в одном (автоматический выключатель abb).
Каждый, кто сталкивался с газовыми генераторами электричества, наверняка задумывался о том, что получаемое тепло можно как-то утилизировать. Эта идея лежит в основе когенераторных электростанций. Они используют энергию газа для выработки не только электричества, но и тепловой энергии. В процессе работы когенераторной установки вырабатывается электричество, пар и горячая вода. Это дает возможность использовать когенераторные электростанции не только в качестве генераторов электроэнергии, но и как установки для отопления и горячего водоснабжения помещений. За счет такой высокой эффективности и роста тарифов крупных теплоэнергетических компаний когенераторные установки окупаются довольно быстро. Также стоит подчеркнуть выгодность когенераторных электростанций в плане капитальных вложений. Крупнейшими производителями когенераторных установок на сегодняшний день являются: Caterpillar, Deutz AG, General Electric, GE Jenbacher, Kawasaki, MAN B&W, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., Solar Turbines, Turbomach SA, Wartsila, Waukesha Engine Division. И глядя на эти названия трудно не согласиться с тем, что когенерация – следующий шаг в рациональном энергопотреблении и утилизации тепла.
Приводы ABB имеют более высокие технические характеристики, обеспечивают энергосбережение и удлинение срока службы оборудования – именно то, что заказчики уже традиционно ожидают от ABB:
ACS 50 Компонентный привод 0,18-0,75кВт
ACS 100 Миниатюрный привод 0,12-2,2кВт
ACS 140 Привод машин и механизмов 0,12-2,2кВт
ACS 160 Встроенный привод серии 0,55-2,2кВт
ACS 400 Стандартный привод 2,2-37кВт
ACS 550 Стандартный привод 0,75-355кВт
Комбинирование приводов и двигателей ABB
Список использованных источников
1. Гительман Л.Д, Ратников Б.Е. Энергетический бизнес. – М.: Дело, 2006. – 600 с.
2. Основы энергосбережения: Учеб. пособие / М.В. Самойлов, В.В. Паневчик, А.Н. Ковалев. 2-е изд., стереотип. – Мн.: БГЭУ, 2002. – 198 с.
3. Стандартизация энергопотребления – основа энергосбережения / П.П. Безруков, Е.В. Пашков, Ю.А. Церерин, М.Б. Плущевский //Стандарты и качество, 1993.
4. http://www.cogeneration.ru
5. http://www.usestation.ru
mirznanii.com