Разработка цифровой модели управления производственно-хозяйственной деятельностью ТЭЦ с ТНУ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО СОЗДАНИЮ ПГУ-ТЭЦ С ТНУ 7
1.1 Обзор научной литературы 7
1.2 Энергосбережение в России 10
1.3 Тепловые насосы в теплоснабжении 16
2 СОЗДАНИЕ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ ПГУ-ТЭЦ ТНУ И ПВК 20
2.1 Создание топологической модели 20
2.1.1 Группы основного оборудования 22
2.1.2 Группы вспомогательного оборудования 24
2.2 Сравнение возможности применения в схеме ПГУ-ТЭЦ ТНУ и ПВК для расширения регулировочного диапазона энергоблока 28
2.3 Анализ финансово-экономических критериев оценки эффективности
ПГУ-ТЭЦ с ТНУ 33
3 ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПГУ-ТЭЦ С ТНУ 43
3.1 Описание предприятия 43
3.2 Общий обзор технологических процессов 44
3.3 Расчет экономической эффективности проекта 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 56
ПРИЛОЖЕНИЕ А 60
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 61
ПРИЛОЖЕНИЕ В 62
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 66

Весь текст будет доступен после покупки

Тепловые электрические станции (ТЭС) – основа отечественной энергетики. Основным топливом для ТЭС является природный газ. Структура его потребления к
2030 г. изменится незначительно, при этом доля ТЭС в России на природном газе составит 67 % от ТЭС на органическом топливе. Обеспечивающее наибольшую производительность, использование органического топлива, а также его ограниченные запасы формируют необходимость исследования методов по сокращению его потребления. Исходя из вышесказанного следует, что на ТЭС одной из первостепенных задач является повышение эффективности использования первичных энергоресурсов. В настоящее время существует множество способов, направленных на достижение указанной цели, один из них – использование тепловых насосов непосредственно на ТЭС. Необходимо обратить внимание, что данная мера актуальна как для уже существующих станций, так и для строящихся: паросиловых и парогазовых энергообъектов. Для упомянутых типов станций характерно наличие ряда низкопотенциальных источников теплоты, которые целесообразно утилизировать и полезно использовать для различных нужд: дополнительного отпуска теплоты, собственных нужд станции (потребности в горячей воде и холоде). Кроме того, в отличие от паросиловых теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), на ПГУ-ТЭЦ применение тепловых насосов позволяет иметь дополнительную возможность отпуска теплоты.
Классическим способом увеличения выработки теплоты является установка дополнительных пиковых котлов для обеспечения сезонного либо пикового спроса на тепловую энергию, что в свою очередь приведет к снижению экономичности и увеличению расхода топлива на электростанции. Таким образом, применение теплонасосных установок (ТНУ) является альтернативным вариантом обеспечения требуемой тепловой нагрузки для потребителя.
В настоящее время большинство теплоэлектроцентрацей ведут режим на основе исторически сложившихся практик, неэффективно распределяют нагрузку между оборудованием. Стоит отметить, что также существенное влияние оказывают человеческий фактор при подаче заявок на рынок и нерациональный план-график ремонтов генерирующего оборудования.

Весь текст будет доступен после покупки

1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО СОЗДАНИЮ
ПГУ-ТЭЦ С ТНУ
1.1 Обзор научной литературы
Российская Федерация – страна с высокой степенью природно- и энергоемкости экономики [1]. Это указывает на необходимость последовательного подхода к решению проблем энергосбережения, повышения энергоэффективности оборудования, расширения использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и вторичных энергетических ресурсов (ВЭР). Ожидаемый стабильный рост энергопотребления и ужесточение экологических ограничений требует вовлечения всех имеющихся топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в процесс энергообеспечения потребителей [2]. Одним из основных путей решения ключевых проблем в области повышения эффективности энергоснабжения электростанций Российской Федерации является распространение передового опыта использования альтернативных источников на основе использования низкопотенциальной теплоты (НПТ).
В России, кроме исследований эффективных (экологически приемлемых) рабочих тел, актуальным вопросом является исследование использования в составе ТЭЦ теплонасосных установок (ТНУ) для повышения эффективности работы станций.
Ограниченность источников топлива и постоянно растущие потребности в электроэнергии стимулировали развитие производства электрической и тепловой энергии с помощью ПГУ-ТЭЦ. Это связано с тем, что комбинированное производство электроэнергии и тепла на ПГУ-ТЭЦ более эффективно, чем раздельное производство электроэнергии на КЭС и производство тепла котлами [3]. Благодаря этому за последние 15 лет в Российской Федерации установлено более 40 мощных парогазовых энергоблоков. Процесс производства электрической и тепловой энергии на парогазотурбинных ТЭЦ, являясь технологическим процессом, создает определенное количество вторичных источников тепла [4]. Это позволяет рассмотреть необходимость повышения их эффективности.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Государственный доклад о состоянии энергосбережения и повышении энергетической эффективности в Российской Федерации [Электронный ресурс] // Министерство экономического развития РФ. 2020. 117 с. Режим доступа: https://www.economy.gov.ru/material/file/c3901dba442f8e361d68bc019d7ee83f/Energyefficiency 2020.pdf (дата обращения: 01.12.2022).
2. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 г. [Электронный ресурс] // Министерство энергетики Российской Федерации. 2020. 93 с. Режим доступа: https://minenergo.gov.ru/node/1026 (дата обращения: 01.12.2022).
3. Некрасов С.А. Вопросы формирования альтернативной концепции развития электроэнергетики. Часть 1. От роста мощности энергосистемы к повышению структурной устойчивости электроэнергетики: монография. – М.: ЦЭМИ РАН, 2020. – С. 180.
4. Трещева М.А., Аникина И.Д., Сергеев В.В., Скулкин С.В., Трещев Д.А. Выбор мощности тепловых насосов тепловых электростанций в условиях функционирования рынка электроэнергии // Энергия. - 2021. - С. 14.
5. Макаров А.А. и соавт. Стратегические перспективы электроэнергетики России //Теплоэнергетика. – 2017. – Т. 64. – С. 817-828.
6. Колменар-Сантос А. и соавт. Технологические улучшения энергетической эффективности и устойчивости существующих парогазовых электростанций (ПГУ) // Прикладная энергетика. – 2018. – Т. 223. – С. 30-51.
7. Менделеев Д.И. и соавт. Исследование работы и повышение эффективности парогазовых установок // E3S Web of Conferences. – EDP Sciences, 2019. – Т. 124. – С. 05061.
8. Менделеев Д.И., Марьин Г.Е., Ахметшин А.Р. Повышение эффективности парогазовой установки за счет охлаждения поступающего воздуха с помощью абсорбционной холодильной машины // Серия конференций ИОФ: Материаловедение и инженерия. – Издательство ИОП, 2019. – Т. 643. – №. 1. – С. 012099.
9. Трещёва М.А., Аникина И.Д., Трещёв Д.А. Обоснование мощности теплового насоса, используемого в системе охлаждения конденсатора паровой турбины ПГУ-ТЭЦ // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т. 24. № 1. С. 61-73.
10. Сергеев В., Аникина И., Калмыков К. Использование тепловых насосов для повышения эффективности парогазовых установок //Энергетика. – 2021. – Т. 14. – №. 9. – С. 2685.
11. Алимгазин А.С., Алимгазина С.Г., Жумагулов М.Г. Тепловой насос в новой модульной конфигурации для утилизации низкопотенциальных тепловых выбросов на предприятиях //E3S Web of Conferences. – EDP Sciences, 2020. – Т. 178. – С. 01003.
12. Алимгазин А.С. и соавт. Применение тепловых трансформаторов для утилизации низкотемпературных вторичных энергоресурсов на предприятиях цветной металлургии //E3S Web of Conferences. – EDP Sciences, 2020. – Т. 178. – С. 01017.
13. Чжан Х.С., Чжао Х.Б., Ли З.Л. Анализ эффективности работы угольной электростанции с комбинированным производством тепла и электроэнергии (ТЭЦ) на базе абсорбционных тепловых насосов // Журнал Энергетического института. – 2016. – Т. 89. – №. 1. – С. 70-80.

Весь текст будет доступен после покупки