Оценка экономического эффекта применения источника реактивной

Оценка экономического эффекта применения источника реактивной
мощности на шинах многоагрегатной дизельной электростанции
к.т.н., доцент КРОТКОВ Евгений Александрович
кафедра Автоматизированные электроэнергетические системы Самарский ГТУ
Основным источником питания изолированных электрических систем являются
дизельные
электростанции
(ДЭС),
оснащенные
синхронными
генераторами
с
установленной мощностью 100-160 кВт и напряжением 0,4 кВ. Потребителями таких ДЭС
являются небольшие по мощности предприятия добывающей промышленности со
средневзвешенным коэффициентом мощности в пределах 0,75-0,8. Увеличение реактивной
нагрузки обусловлено неучастием потребителей электроэнергии в компенсации реактивной
мощности. В сложившейся ситуации синхронные генераторы ДЭС являются единственным
средством регулирования реактивной мощности в изолированных ЭС. Покрытие
реактивной мощности потребителей требует увеличения токов возбуждения синхронных
генераторов и приводит к увеличению расхода топлива и числа работающих ДЭГ. В
качестве одного из возможных технических решений, направленных на снижение расхода
топлива ДЭС, может быть предложено применение на шинах ДЭС источника реактивной
мощности. Включение источника реактивной мощности на шины ДЭС позволит разгрузить
синхронные генераторы от части вырабатываемой реактивной мощности. А за счет
действия АРВ синхронного генератора компенсировать переменную часть графика
реактивной мощности. При этом снижаются токи ротора и статора генераторов, появляется
возможность уменьшения числа работающих генераторов ДЭС при заданной выработки
активной мощности, что приведет к снижению расхода топлива. Техническая возможность
применения источника реактивной мощности на шинах электростанции подтверждена на
физической микромодели ЭС с АРВ пропорционального действия генератора в нормальных
режимах в лаборатории кафедры АЭЭС Самарского ГТУ.
Для оценки экономической эффективности рассмотрим ДЭС, состоящую из четырёх
дизель-электрогенераторов
марки
Caterpillar
GEP-150
(взято
качестве
примера),
технические характеристики которого приведены в табл. 1.
Таблица 1. Технические характеристики ДЭГ Caterpillar GEP-150
Тип
Caterpillar GEP-150
Р,
кВт
108
сos φ
0,8
Uном,
кВ
0,4
Расход топлива при загрузке, л/час Частота вращения, 1/мин
100%
75%
50%
31,2
23,4
15,6
1500
В качестве примера рассмотрим график электрической нагрузки, приведенный на рис. 1.
Рис.1. График реактивной нагрузки ДЭС.
Распределение активной и реактивной нагрузки, а также расход топлива при работе ДЭС
по графику, показанному на рис. 1, представлены в табл. 2.
Таблица 2. Суточное потребление топлива ДЭС без ИРМ
Час
Активная
нагрузка,
кВт
Реактивная
нагрузка,
кВАр
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
190,4
184,8
176,4
173,6
170,8
165,2
176,4
210
238
257,6
271,6
280
268,8
249,2
246,4
254,8
266
274,4
280
268,8
257,6
243,6
232,4
215,6
142,800
138,600
132,300
130,200
128,100
123,900
132,300
157,500
178,500
193,200
203,700
210,000
201,600
186,900
184,800
191,100
199,500
205,800
210,000
201,600
193,200
182,700
174,300
161,700
Полная
мощность
нагрузки,
кВА
238,00
231,00
220,50
217,00
213,50
206,50
220,50
262,50
297,50
322,00
339,50
350,00
336,00
311,50
308,00
318,50
332,50
343,00
350,00
336,00
322,00
304,50
290,50
269,50
Доступная
Число
полная
Загруженность
ДЭГ в
мощность
ДЭГ, %
работе
ДЭС, кВА
540
3
58,765
540
3
57,037
540
3
54,444
540
3
53,580
540
3
52,716
540
3
50,988
540
3
54,444
540
3
64,815
540
3
73,457
540
4
59,630
540
4
62,870
540
4
64,815
540
4
62,222
540
4
57,685
540
4
57,037
540
4
58,981
540
4
61,574
540
4
63,519
540
4
64,815
540
4
62,222
540
4
59,630
540
3
75,185
540
3
71,728
540
3
66,543
Суточное потребление топлива, л
Расход
топлива,
л/час
55,004
53,387
50,960
50,151
49,342
47,724
50,960
60,667
68,756
74,418
78,462
80,889
77,653
71,991
71,182
73,609
76,844
79,271
80,889
77,653
74,418
70,373
67,138
62,284
1604,03
В табл. 3 представлены расходные характеристики и распределение нагрузки между
агрегатами ДЭС при постоянно включенном ИРМ.
Таблица 3. Суточное потребление топлива ДЭС с ИРМ
Час
Активная
нагрузка,
кВт
Реактивная
нагрузка,
кВАр
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
190,4
184,8
176,4
173,6
170,8
165,2
176,4
210
238
257,6
271,6
280
268,8
249,2
246,4
254,8
266
274,4
280
268,8
257,6
243,6
232,4
215,6
42,800
38,600
32,300
30,200
28,100
23,900
32,300
57,500
78,500
93,200
103,700
110,000
101,600
86,900
84,800
91,100
99,500
105,800
110,000
101,600
93,200
82,700
74,300
61,700
Полная
мощность
нагрузки,
кВА
195,1512
188,7882
179,3328
176,2073
173,0961
166,9199
179,3328
217,7298
250,6118
273,9416
290,7237
300,8322
287,3604
263,9171
260,584
270,5961
284,0004
294,0901
300,8322
287,3604
273,9416
257,2552
243,9882
224,2549
Доступная
Число
полная
Загруженность
ДЭГ в
мощность
ДЭГ, %
работе
ДЭС, кВА
540
2
72,28
540
2
69,92
540
2
66,42
540
2
65,26
540
2
64,11
540
2
61,82
540
2
66,42
540
3
53,76
540
3
61,88
540
3
67,64
540
3
71,78
540
3
74,28
540
3
70,95
540
3
65,16
540
3
64,34
540
3
66,81
540
3
70,12
540
3
72,61
540
3
74,28
540
3
70,95
540
3
67,64
540
3
63,52
540
3
60,24
540
3
55,37
Суточное потребление топлива, л
Расход
топлива,
л/час
45,10162
43,63106
41,4458
40,72346
40,00443
38,57704
41,4458
50,31977
57,91916
63,31095
67,18947
69,52566
66,41218
60,99418
60,22385
62,53777
65,63566
67,96749
69,52566
66,41218
63,31095
59,45454
56,38839
51,82779
1349,88
Суточная экономия топлива составляет 254 л. При средней стоимости дизельного топлива
30 руб/литр, экономический эффект при работе ДЭС по вышеприведенному графику
нагрузки (рис.1) в течении 200 суток за год составит около 1,5 млн. рублей, а срок
окупаемости проекта составит шесть месяцев (табл. 4).
Таблица 4. Технико-экономические показатели проекта.
Наименование показателей
Структура инвестиций:
п1. Сумма инвестиций
п2. стоимость ИРМ мощностью 100 квар
п3. проектные работы
п4. стоимость доставки
п5. стоимость монтажа
п6. стоимость пусконаладочных работ
Структура себестоимости проекта:
п7. себестоимость эксплуатации ИРМ, в год
п8. издержки на амортизацию ИРМ
п9. издержки на обслуживание и ремонт
Экономические показатели проекта:
п10. экономия топлива за год
п11. годовая прибыль
п12. период окупаемости (месяцы)
Методика расчёта
Значение, руб.
=п2+п3+п4+п5+п6
700 000
300 000
270 000
30 000
60 000
40 000
=п8+п9
30 000
30 000
-
=п10-п7
=(п1/п11)·12
1 500 000
1 470 000
6