БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ трогенератор, обеспечивающий работоспо-

БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ
трогенератор, обеспечивающий работоспособность при отключении сети.
При принятии решения необходимо проводить тщательный анализ поставок
топливных ресурсов. Зачастую принимают
решение поставить котельную на биотопливе, а топлива нет или его транспортируют за
50 км и более. Транспортирование влажного
биотоплива на большие расстояния приводит
к резкому удорожанию стоимости вырабатываемого тепла, нередко превышающей стоимость при использовании каменного угля и
мазута.
Необходимо сказать о состоянии котельных в жилищно-коммунальном хозяйстве – их износ составляет более 80 %. Зачастую работают котлы на угле с ручной подачей
топлива в топку, и КПД таких котлов не превышает 30 %, в домах холодно, выбросы и
тарифы высокие. При эксплуатации такого
оборудования нарушаются абсолютно все
санитарные нормы промышленной безопасности. В зданиях котельных вентиляция отсутствует, выбиты стекла, двери, сквозняки,
дышат кочегары сернистыми соединениями,
что приводит к повышенной смертности этой
группы рабочих. Использование лесного биотоплива в коммунальных котельных может
заметно улучшить экономические и экологические их показатели.
Нужно отметить, что операторы котельных на биотопливе должны аттестовываться после получения обязательного минимума знаний, необходимых для организации
правильной работы. В каждом регионе необходимо создание такого обучающего центра с
программой как минимум на 40 часов.
При разумном отношении к ресурсам,
которыми владеет Человек Земли, жизнь на
планете будет приносить радость, люди будут
согреты, воздух будет чистым, а окружающая
нас природа красива.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НА ТОПЛИВОПОТРЕБЛЕНИЕ
В РЕГИОНЕ ПЕРЕХОДА ОТ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО
ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ К АВТОНОМНОМУ
Р.В. ТРУШАКОВ, асп. каф. ТМПУ МЭИ (ТУ) МГУЛ
В
настоящее время среди промышленных
потребителей все чаще встает вопрос
об отказе от централизованного энергоснабжения и переходе к индивидуальному (децентрализованному)
энергообеспечению.
Целесообразность такого перехода обычно
обосновывается составлением бизнес-плана. При проектировании индивидуальных
источников энергоснабжения не учитывается их влияние на общее топливопотребление
региона.
Одним из способов повышения эффективности потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) является использование вторичных энергетических ресурсов
(ВЭР) в качестве топлива.
На ряде промышленных предприятий
встречается довольно большое количество
неиспользуемых горючих ВЭР, которые часто не используются, а иногда попросту вы-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
[email protected]
брасываются в атмосферу. Использование
вторичных энергетических ресурсов в качестве топлива на энергогенерирующих объектах с частичным или полным замещением
основного топлива дает не только хорошие
предпосылки для повышения энергоэффективности использования ТЭР, но и приводит
к снижению общего топливопотребления в
регионе.
Целью данной работы было создание
методологии определения влияния установки
автономных источников и отказа от централизованного энергоснабжения промышленными предприятиями на общее топливопотребление региона.
Для решения выше обозначенной проблемы были выполнены следующие задачи:
– разработана математическая модель
и алгоритм расчета топливопотребления региона; создан программный продукт;
65
БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ
Рис. 1. Вид структурной схемы математической модели
– проведены расчеты по определению
эффективности применения автономного источника теплоснабжения на промышленном
предприятии при изменении основных факторов, влияющих на технико-экономические
показатели региона в целом;
– проведен анализ полученных результатов.
Моделирование энергетической системы относится к комплексным задачам, а сами
системы – к сложным. При моделировании
сложных систем используются методы системного анализа [1].
Разработанная математическая модель
имеет иерархическую структуру и состоит из
нескольких подмоделей. Ее структурная схема представлена на рис. 1.
Верхний уровень иерархии математической модели – уравнения, определяющие общую потребность региона в топливе.
Второй уровень иерархии – математические
модели энергетических объектов: ТЭЦ, КЭС,
районной котельной, производственной котельной, мини-ТЭЦ.
Эти модели описываются на основе
полуэмпирических методов, в основу которых положены энергетические характеристики [2] основных генерирующих агрегатов.
В общем виде можно описать математическую модель ТЭЦ
66
B = f(Nэл, Qтеп, tн),
(1)
где Nэл – электрическая мощность, МВт;
Qтеп – тепловая мощность, Гкал/ч;
tн – температура наружного воздуха, °С.
На следующем уровне иерархии рассматриваются математические модели определения потерь в системе транспорта энергетических ресурсов (СТЭР):
– тепловой энергии при передаче ее в
тепловых сетях;
– электрической энергии при передаче
ее в электрических сетях.
СТЭР образует система тепловых и
электрических сетей. В результате транспорта энергетических ресурсов по СТЭР появляются потери тепловой Qпот и электрической
Nпот энергий.
В основу этих моделей положены
уравнения, приведенные в [3], [4].
На низшем уровне иерархии определяются теплофизические параметры энергоносителей. Исходными данными для расчетов
являются заданные тепловая и электрическая
нагрузки потребителей.
Выделяем два типа потребителей:
1) промышленный потребитель, для
которого анализируется эффективность применения автономных источников энергоснабжения, потребляющего тепловую Qпотр и электрическую Nпотр нагрузки;
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ
Рис. 2. Зависимость топливопотребления региона от изменения тепловой нагрузки промышленного потребителя
Рис. 3. Зависимость топливопотребления региона от изменения расстояния до централизованного источника
2) прочие потребители ТЭР, имеющиеся в регионе и оказывающие влияние на
технико-экономические показатели централизованных источников энергоснабжения с
энергопотреблением тепловой Qпроч и электрической Nпроч нагрузок.
Математические модели энергетических источников описываются энергетическими характеристиками их основного
оборудования. Топливная потребность энергетических источников зависит от общей тепловой и электрической нагрузок.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
На технико-экономические показатели энергогенерирующих объектов и на СТЭР
оказывают немалое влияние природные факторы.
К таким факторам относятся: климатический пояс региона, географическое расположение потребителей энергетических ресурсов относительно энергогенерирующих
объектов, среднемесячное состояние температур наружного воздуха в течение года,
продолжительность отопительного периода,
климатический пояс и т.п.
67
БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ
Рис. 4. Зависимость топливопотребления региона от изменения тепловой нагрузки промышленного потребителя
Рис. 5. Зависимость топливопотребления региона от изменения расстояния до централизованного источника
По разработанной математической
модели был создан алгоритм расчета влияния установки автономных источников и отказа от централизованного энергоснабжения
промышленными предприятиями на общее
топливопотребление региона и реализован на
языке программирования Delphi 7.0.
Для апробации математической модели были проведены расчеты целесообразности установки на промышленном предприятии
собственной котельной при централизован-
68
ном энергоснабжении промышленного предприятия.
Расчеты проводились при следующих
условиях.
Исследуемое промышленное предприятие находится в Тульской области. На
централизованных
энергогенерирующих
источниках установлены турбоагрегаты
типа Т-50, их энергетические характеристики известны. Тепловая и электрическая нагрузки прочих потребителей были приняты
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ
равными соответственно Qпроч = 40 Гкал/ч и
Nпроч = 40 МВт.
Расчет топливопотребления региона
проводился при среднегодовых значениях
тепловой нагрузки промышленного потребителя в диапазоне 2,5…40 Гкал/ч, и другой
расчет – при изменении расстояния до централизованного источника в диапазоне от 1000
до 15000 м.
Из результатов расчета, представленных на рис. 2, видно, что в рассматриваемых
диапазонах для различных тепловых нагрузок промышленного потребителя, с учетом в
качестве энергетических источников ТЭЦ и
производственной котельной, ТЭЦ выгодна
всегда.
Использование автономных источников теплоснабжения на промышленных предприятиях приводит к перерасходу топлива в
регионе. Так, при изменении тепловой нагрузки промышленного потребителя на каждые 5
Гкал/ч общая потребность в топливе региона
увеличивается на 0,7 тыс. м3/ч.
Такая же картина, представленная на
рис. 3, при расчете того же варианта, но при
изменении расстояния до централизованного
источника. Однако следует отметить, что при
изменении расстояния общая потребность в
топливе региона при установке автономного
источника теплоснабжения практически не
изменяется.
Это верно при условии, что на обоих энергетических источниках используется
один и тот же вид топлива.
Ситуация меняется при использовании ВЭР. Использование ВЭР на собственной
котельной в качестве топлива приводит к существенному снижению расхода органического топлива в регионе в целом, что хорошо
видно на рис. 2 и 3.
При рассмотрении в качестве энергетического источника КЭС, районной котельной и промышленной котельной получаются
следующие результаты, представленные на
рис. 4 и 5.
При использовании на всех энергетических источниках одинакового органи-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010
ческого топлива централизованный способ
энергообеспечения не всегда является энергетически обоснованным. Так, при некотором
удалении предприятия от централизованного
источника (здесь 5 км) использование собственного источника теплоснабжения является энергетически целесообразным. А меньше
– нет. До 5 км (согласно условиям расчета)
централизованное энергоснабжение промышленного предприятия является более целесообразным.
Если же в качестве топлива на собственном источнике теплоснабжения использовать не традиционное органическое топливо, а вторичные энергетические ресурсы, то
потребность региона в органическом традиционном топливе значительно снижается, что
хорошо видно на рис. 4 и 5.
В заключение можно сделать вывод.
Применение автономных источников
энергоснабжения на промышленных предприятиях при отказе от централизованного
энергоснабжения не всегда является эффективным с точки зрения минимального общего
потребления топлива в регионе. Использование ВЭР делает энергетически обоснованным
применение автономных энергетических
установок на промышленных предприятиях
всегда.
Библиографический список
1. Бусленко, В.Н. Автоматизация имитационного
моделирования сложных систем / В.Н. Бусленко.
– М.: Наука, 1977. – 240 с.
2. Рыжкин, В.Я. Тепловые электрические станции:
учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп.
/ В.Я. Рыжкин. – М.: Энергоатомиздат, 1987. –
328 с.
3. Методика определения нормативных значений
показателей функционирования водяных тепловых сетей систем коммунального теплоснабжения. Утверждена приказом Госстроя России от
01.10.2001г., № 225.
4. Министерство промышленности и энергетики РФ. Приказ № 326 от 30 декабря 2008г. «Об
организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по расчету и обоснованию нормативов технологических потерь
электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям».
69