ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ АВТОНОМНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

Энергетическая эффективность источника энергоснабжения определяется минимальными затратами энергоресурсов при осуществлении технологических процессов, нацеленных на выпуск производимой продукции.

Как неоднократно указывалось, товарными видами производимой продукции в автономных источниках энергоснабжения является электрическая и тепловая энергия, отпускаемая теплопотребителям в виде пара или горячей воды на нужды отопления, вентиляции, ГВС и технологические процессы. Основными необходимыми энергоресурсами для производства данных видов продукции является топливо и электроэнергия, затраченная на собственные нужды источника энергосбережения.

Под энергетической эффективностью источника энергоснабже-

ния понимается полнота полезного использования сжигаемого топлива при производстве тепловой и электрической энергии при минимальных затратах электроэнергии на собственные нужды.

Сопоставление показателей энергоэффективности на стадии выбора варианта источника энергоснабжения позволяет исключить малоэффективные предложения инвестиционных проектов. Для проведения указанного сопоставления вариантов необходимо иметь единый сравнительный показатель (единый критерий энергоэффективности различных источников энергоснабжения).

В качестве такого показателя автор работы [25] предлагает применять величину коэффициента использования теплоты сжигаемого топлива, показывающего, какая часть теплоты, выделенной при его сжигании, преобразована в электрическую и тепловую энергию.

Для источника энергоснабжения, в котором осуществляется выработка как тепловой, так и электрической энергии (ТЭЦ или когенерационная установка), коэффициент использования теплоты сжигаемого топлива определяется по уравнению:

, (9.1)

где - электрическая мощность на клеммах генератора и тепловая энергия, отпущенная теплопотребителю от источника энергоснабжения;

- секундный расход топлива.

Для варианта автономного источника энергоснабжения, вырабатывающего только тепловую энергию (модульная котельная), указанный показатель можно записать в следующем виде:

. (9.2)

Для варианта автономного источника энергоснабжения, в котором осуществляется выработка только электрической энергии (ТЭС), коэффициент использования теплоты топлива определяется по следующему соотношению:

. (9.3)

Если учесть затраты электрической энергии на собственные нужды в источнике энергоснабжения, то полученные соотношения можно представить как соотношения для определения КПД источника энергоснабжения и записать их в следующем виде:

; (9.4)

; (9.5)

, (9.6)

где - электрическая мощность, затраченная на покрытие собственных нужд источника энергоснабжения.

При определении КПД котельной электрическая мощность собственных нужд, забираемая из энергосистемы, суммируется с тепловой энергией сжигаемого топлива и определяет общие энергозатраты в источнике энергоснабжения.

При определении КПД ТЭС и ТЭЦ, когда в источнике энергоснабжения осуществляется собственная выработка электрической энергии, потребление электрической энергии на собственные нужды снижает отпуск электроэнергии в энергосистему. В этом случае электрическая мощность собственных нужд вычитается из электрической мощности на клеммах генератора.

Численные значения лежат в пределах 0,9 – 0,94, что значительно выше значений , значения которых для обычных паротурбинных ТЭС равны 0,35 – 0,4. Для тепловых электрических станций, работающих по парогазовому циклу, . Столь значительная разница в значениях данного показателя объясняется тем, что выработка электрической энергии сопровождается дополнительными потерями энергии в энергогенерирующих установках и конденсаторе.

Сопоставление представленных значений КПД рассматриваемых источников энергоснабжения приводят к выводу о высокой энергоэффективности современных отопительных котельных, вырабатывающих только тепловую энергию.

Аналогичный вывод подтверждается и уравнениями 9.1 и 9.6, из которых следует, что с уменьшением доли выработки электрической энергии и увеличением доли выработки тепловой энергии коэффициент использования теплоты сжигаемого топлива и КПД будут увеличиваться.

Однако полученные результаты не отражают истинную энергоэффективность источника энергоснабжения, так как сравниваются и сопоставляются неравноценные виды энергии, а именно электрическая и тепловая. Как видно по затратам на их выработку, электрическая энергия является более ценным видом энергии. Так для выработки определенного количества электроэнергии на ТЭС расход топлива примерно в два раза превышает расход топлива, необходимый для выработки того же количества тепловой энергии в отопительной котельной.

В связи с изложенным, предлагается ввести в представленные уравнения для определения КПД и сомножители (безразмерные коэффициенты), характеризующие энергоценность различных видов энергии, в частности, коэффициент энергоценности электрической энергии - и коэффициент энергоценности тепловой энергии - .

В этом случае выражения для определения КПД источника энергоснабжения преобразуются в показатели энергоэффективности автономного источника энергоснабжения :

; (9.7)

; (9.8)

. (9.9)

Для упрощения расчетов при проведении экспертных оценок энергоэффективности сравниваемых источников энергоснабжения, целесообразно использовать показатели энергоэффективности без учета электропотребления на собственные нужды. В этом случае зависимости для определения энергоэффективности источника энергоснабжения могут быть получены из соотношений для определения коэффициента использования теплоты топлива:

; (9.10)

; (9.11)

. (9.12)

Вводимые коэффициенты, являясь безразмерными величинами, по существу определяют экономическую составляющую показателей энергоэффективности и могут быть определены как отношения регионального тарифа на указанные виды энергии к себестоимости этих же видов энергии в источнике энергоснабжения:

, (9.13)

где - региональные тарифы электрической и тепловой энергии;

- себестоимость электрической и тепловой энергии, выработанной в автономном источнике энергоснабжения.

При определении коэффициента энергоценности электрической энергии, следует иметь в виду, что цена на отпущенную электрическую энергию от энергоисточника в энергосистему будет несколько ниже, чем цена покупной электроэнергии в сетевой компании.

Можно предположить, что данный метод оценки энергоэффективности создаваемых источников энергоснабжения будет иметь большое значение в будущем, так как согласно Федеральному закону №35 от 26.03.2003 г. «Об электроэнергетике» цены на производимую электроэнергию (а также и на тепловую энергию) будут устанавливаться на базе рыночных механизмов.

Еще раз хотелось бы подчеркнуть, что предложенный метод оценки энергоэффективности сравниваемых источников энергоснабжения не заменяет выполнение технико-экономического раздела проекта, а лишь помогает исключить на стадии предпроектных проработок малоэффективные варианты.

Кроме того, данный метод позволяет просто и убедительно доказать значительные преимущества по энергоэффективности мини-ТЭЦ по сравнению с модульными котельными.