ТЭЦ-26
ТЭЦ-26 является одной из самых крупных тепловых электростанций Москвы, расположенной в ее Южном административном округе (район Бирюлево Западное). Предприятие является филиалом региональной генерирующей компании ОАО «Мосэнерго».
Электростанция обеспечивает тепловой энергией свыше 2 млн. человек, проживающих и работающих на территории районов: Чертаново, Ясенево, Коломенское, Бирюлево и Марьино.
В настоящее время электрическая мощность электростанции равна 1,84 ГВт, а тепловая мощность – 4,212 тыс. Гкал/ч. Вырабатываемая теплоэлектроцентралью мощность выдается в энергосистему Москвы через ОРУ напряжением 220 и 500 кВ.
Котловые агрегаты ТЭЦ могут работать как на природном газе, так и на мазуте.
Основное оборудование электростанции включает в себя 7 энергетических котлов (2хТГМ-96Б, 3хТГМП-314П, 2хТГМП-344А), 11 водогрейных котлов (9хПТВМ-180-150, 2хКВГМ-180), 8 турбоагрегатов (2хПТ-80/100-130/13, 5хТ-250/300-240, 1xGT26 Alstom) и 9 генераторов (2хТВФ-120-2, 5хТВВ-320-2 ЛЭО и 2xTopair Alstom).
История строительства теплоэлектроцентрали № 26 города Москвы берет свое начало в 1970-80-ых годах, когда в столице наблюдался бурный рост промышленности и интенсивное строительство жилых массивов, в результате которых возникла потребность в дополнительной выработке тепло- и электроэнергии.
Пуск первого водогрейного котла ПТВМ-180 ТЭЦ был произведен 30-го марта 1979-го года. Станция строилась в 2 очереди: 1-ая была введена в промышленную эксплуатацию в период с 1979-го по 1985-ый годы, а 2-ая – с 1986-го по 1998-ый годы.
Проектной мощности ТЭЦ-26 Москвы достигла в октябре 1998-го года. В 2009-ом году на станции были произведены работы по реконструкции турбины ПТ-80/100-130/13 энергоблока № 1, после чего установленную мощность электростанции стала равна 1.42 ГВт.
В 2011-ом году был принят в эксплуатацию новый энергетический блок на основе парогазовой технологии (ПГУ-420). Электрическая мощность блока № 8 равна 420 МВт, тепловая – 265 Гкал/ч, а КПД в конденсационном режиме – 59%. После пуска этого блока, который осуществлялся французским концерном «Alstom», суммарная мощность теплоэлектроцентрали достигла современного значения.
Энергетики предлагают изменить Водный кодекс, отменив запрет на проектирование прямоточных систем охлаждения при проектировании ТЭС и АЭС
/ 4
12 декабря Комитет Государственной Думы по энергетике под председательством Павла Завального
Завальный
Павел Николаевич
Депутат Государственной Думы избран по избирательному округу № 222 (Ханты-Мансийский – Ханты-Мансийский автономный округ — Югра)
провел «круглый стол» на тему: «О возможности применения прямоточных систем водоснабжения, используемых в целях охлаждения при проектировании ТЭС и АЭС».
В обсуждении приняли участие представители Министерства энергетики, Министерства природных ресурсов и экологии, Министерства строительства и ЖКХ, Ростехнадзора России, энергетических компаний.
В ходе заседания отмечалось, что энергетическая отрасль России является крупнейшим водопользователем в стране, при этом около 40% действующих тепловых электростанций (ТЭС) имеют прямоточную систему охлаждения.
Применение прямоточной системы охлаждения, по убеждению энергетиков, позволяет снизить безвозвратные потери воды, предотвратить увеличенный сброс загрязняющих веществ, уменьшить негативное воздействие на окружающую среду. Кроме того, повышается энергетическая и экономическая эффективность работы ТЭС за счет меньшей стоимости гидротехнических сооружений, снижения расхода топлива на выработку электроэнергии и повышения КПД оборудования.
Несмотря на преимущества использования прямоточной системы водоснабжения для охлаждения, в соответствии со статьей 60 Водного кодекса России проектирование прямоточных систем технического водоснабжения не допускается. Причиной появления данного запрета стало ртутное загрязнение Братского и Усть-Илимского водохранилищ Братским ЦБК, горнообогатительным комбинатом и предприятиями химической промышленности.
Среди отрицательных последствий запрета для отрасли на проектирование прямоточных систем технического водоснабжения представители энергокомпаний перечисляли снижение экономичности работы и даже уровня экологической безопасности строящихся электростанций, рост инвестиционных затрат на строительство новых энергетических объектов, риски снижения конкурентоспособности разрабатываемых в соответствии с российским законодательством проектов строительства АЭС для стран, где такого запрета нет.
По мнению экспертов, назрел вопрос внесения поправок в Водный кодекс, которые подготовило Минэнерго России, в части отмены запрета на проектирование прямоточных систем охлаждения для энергетической отрасли.
Эксперты-экологи, напротив, выступали против повсеместного внедрения прямоточных систем, говорили о проблемах с водозаборами на Ангаре, на Дону и Волге, понижении уровня воды в озере Байкал и других водоемах, о негативном экологическом воздействии на рыб в водоемах и превышении объема зеленых водорослей при поступлении более теплой воды. Предлагали энергетикам заняться модернизацией страны, а не лоббированием интересов отрасли.
Экологи и энергетики согласились с аргументами Павла Завального
Завальный
Павел Николаевич
Депутат Государственной Думы избран по избирательному округу № 222 (Ханты-Мансийский – Ханты-Мансийский автономный округ — Югра)
, что «запрет должен быть на экологически вредные выбросы, а не на технологии, которые должны учитывать здравый смысл при размещении объектов энергетики».
Экологи настаивали, что только при открытии данных отчетов Росатома с грифом «для служебного пользования» по экологическому воздействию АЭС, они готовы будут обсуждать изменение Водного кодекса, предлагали энергетикам изменить энергосервисные контракты по аналогии с внедренными ими системами ДПМ, говорили, что безудержное использование воды приведет к недостатку водных ресурсов, настаивали на сохранении воды как стратегически важного ресурса.
Чем отличаются блочные и неблочные (с поперечными связями) тепловые схемы ТЭС? Каковы их достоинства и недостатки? Как выбирается структура тепловой схемы электростанции?
⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 14Следующая ⇒
По своей структуре тепловые схемы ТЭС могут быть двух типов:
— блочными, когда все основное и вспомогательное оборудование каждой турбоустановки ТЭС не имеет технологических связей с другими турбоустановками, т.е. каждая турбина имеет снабжение паром только от своих котлов; если за турбиной закреплен единственный котел, то такой энергоблок называется моноблоком, если два котла, то дубль-блоком;
— неблочными, что означает совместное снабжение паром группы турбин от группы общих котлов через общую магистраль пара; линии питательной воды этих котлов тоже соединяются; неблочную схему также называют схемой с поперечными связями.
Основные достоинства блочной схемы:
— блочные ТЭС дешевле неблочных, так как уменьшается количество трубопроводов и арматуры;
— облегчается управление энергоблоком и его автоматизация; работа блока не влияет на соседние блоки;
— ТЭС с блочной схемой удобнее расширять, прежде всего турбоустановками более высоких параметров.
Главным достоинством электростанции с неблочной схемой является то, что требования к ней по надежности меньше, причем здесь может иметься «скрытый» резерв пара.
Одним из наиболее важных обстоятельств, которые учитываются при выборе структуры тепловой схемы, является наличие или отсутствие промежуточного перегрева пара. Схемы с промперегревом должны быть блочными, так как неблочная схема в этом случае была бы слишком усложнена.
Следовательно, на ГРЭС с начальным давлением пара 130 атм, а также на ГРЭС и ТЭЦ со сверхкритическими параметрами (240 атм) должна применяться только блочная схема.
Для ТЭЦ с давлением острого пара не более 130 атм характерны неблочные схемы, но в зависимости от состава и назначения оборудования возможно сочетание на одной ТЭЦ обеих тепловых схем одновременно.
На АЭС используются только блочные схемы — как из-за наличия промперегрева пара, так и по соображениям безопасности реакторной установки.
Ответы.
№9
Промежуточный перегрев пара осуществляется с целью предотвращения недопустимой конечной влажности пара и повышения внутреннего относительного КПД тех отсеков турбины, которые расположены после промперегрева. На ГРЭС (т.е. на КЭС с циклом перегретого пара) возможны два способа промперегрева — газовый в газоходах котла и паровой острым паром. На АЭС используется только паровой промперегрев начальным паром (возможен также вариант с использованием для промперегрева и начального пара, и пара из первого отбора турбины). Турбины ТЭЦ не имеют промперегрева, за исключением:
— агрегатов сверхкритического давления Т-250-240, где промперегрев необходим для уменьшения конечной влажности пара;
— турбин Т-180/210-130, выполненных на базе К-200-130; здесь основной целью промперегрева является увеличение КПД и мощности турбоустановки.
Одноступенчатый промперегрев дает увеличение термического КПД цикла Ренкина примерно на 4,5-7%. Вторая ступень промперегрева обеспечивает дополнительное повышение этого КПД еще на 1,5-2,5%, и ее появление может быть оправданным только при использовании на ТЭС дорогостоящего топлива или большой установленной мощности электростанции и высокой загрузке электрогенерирующего оборудования
Оптимальное значение давления промперегрева Pппопт определяется в результате технико-экономического анализа и при одноступенчатом промперегреве может составлять 15-20% от P о, при двухступенчатом – 25-30% для первой ступени и 6-9% от Pо для второй.
Оптимальное давление промперегрева на ТЭЦ выше, чем на КЭС. Для теплофикационного потока пара это очевидно, поскольку он расширяется не до конечного давления, а положительное влияние промперегрева на термический КПД цикла Ренкина возрастает с увеличением Pпп (рис. 14). Следовательно, и для всего потока пара оптимальное значение Pпп для теплофикационной турбоустановки выше, чем для конденсационной.
Турбоустановки имеющие промперегрев: К-300-240, К-500-240, К-800-240, К-1000-240, К-1200-240, Т-250-240, и Т-180/210-130. ( для увелечение кпд К-200-130, но не у всех). Остальные не имеют промперегрева: Т-100-130, ПТ-60-130, ПТ-80-130, Т-175-130, Р-40, Р-50, Р-100.
Читайте также:
Как ТЭЦ ТГК-16 повышают уровень конкурентоспособности — Реальное время
Фото: АО «ТГК-16»Для повышения энергоэффективности энергетического комплекса в январе прошлого года правительство РФ одобрило программу модернизации теплоэлектростанций, затронувшей почти 40 ГВт мощности. Один из показателей энергоэффективности — удельный расход условного топлива электростанций. Он определяет, сколько топлива теплоэлектроцентраль потребляет для отпуска одного киловатт-часа электроэнергии. Именно по нему можно сказать, конкурентоспособна ли станция на оптовом рынке электроэнергии (ОРЭ). Поэтому энергокомпании заинтересованы в снижении этого показателя.
Положительную динамику в области энергоэффективности демонстрирует генерация Татарстана. По данным Минпромторга РТ, удельный расход условного топлива в республике в 2019 году снизился на 9% к уровню 2018 года. Наиболее эффективно сработали несколько ТЭЦ.
Один из лучших показателей удельного расхода условного топлива у Казанской ТЭЦ-3 компании «ТГК-16». Здесь к вопросам модернизации и эффективности мощностей подходят со всей ответственностью.
Специалисты ТГК-16 провели анализ динамики удельного расхода условного топлива на отпуск электроэнергии по станции и в целом по энергетике РФВ 2013 году в ТГК-16 стартовала комплексная программа модернизации ТЭЦ-3 — самой крупной станции Казани. Специалисты компании провели анализ динамики удельного расхода условного топлива на отпуск электроэнергии по станции и в целом по энергетике РФ. По расчетам ТГК-16, при текущей динамике снижения удельных расходов топлива в энергетике России, КТЭЦ-3 могла стать неконкурентоспособной уже к 2016 году. И это несмотря на то, что у станции по сравнению с другими казанскими ТЭЦ оставался достаточно приличный объем отпуска тепла потребителям в комбинированном цикле.
Модернизация должна была обеспечить конкурентоспособность электростанции на оптовом рынке электроэнергии и одновременно не допустить неприемлемого для потребителей увеличения тарифов на тепло.
Результаты модернизации КТЭЦ-3 показали правильность и своевременность принятых решений — средний расход по станции в 2019 году составил 218,1 г/кВт·ч. В то время как средний показатель удельного расхода топлива по стране находится на уровне 306,2 г/кВт·ч.
По сравнению со средним показателем удельного расхода топлива в энергетике РФ разница составляет 28,8% в пользу КТЭЦ-3. За 9 месяцев 2020 года средний условный расход топлива по КТЭЦ-3 также показывает положительную динамику к снижению. Такие показатели эффективности использования топлива обеспечат конкурентоспособность электростанции на рынке электроэнергии как минимум на ближайшие 20 лет.
Снизить энергодефицитМодернизация тепловой схемы Казанской ТЭЦ-3 началась с замены устаревшей паровой турбины на приключенную с внедрением двух турбин малой мощности для привода питательных насосов в целях снижения потребления электроэнергии на собственные нужды станции. В результате снизился расход электроэнергии на собственные нужды, станция получила дополнительную выработку электроэнергии, загрузка турбины была оптимизирована. На станции создалось стабильное и плавное регулирование давления питательной воды, повысилась надежность производственного процесса, а казанцы были обеспечены дополнительным резервом мощности горячей воды.
Запуск энергоблока мощностью 405,6 МВт повысил надежное энергоснабжение как промышленных предприятий, так и населения КазаниВвод в эксплуатацию в 2017 году энергоблока ГТУ на Казанской ТЭЦ-3 стал знаковым энергосберегающим решением и завершающим этапом модернизации станции. Запуск энергоблока мощностью 405,6 МВт повысил надежное энергоснабжение как промышленных предприятий, так и населения Казани. Особенно это относилось к потребителям первой категории надежности электроснабжения — промышленным предприятиям, таким как ПАО «Казаньоргсинтез».
Кроме того, эксплуатация ГТУ сняла имеющийся в Казани энергодефицит. Установка увеличила выработку электрической энергии как минимум в два раза на базе текущего теплопотребления. Она не только сохраняет, но и увеличивает выработку тепла, сохраняя при этом приемлемые тарифы на теплоэнергию для промышленных потребителей и населения. Также установка снизила удельные расходы топлива на выработку электрической энергии станцией. В качестве бонуса компания получила позитивный экологический эффект: турбина снизила валовые и удельные выбросы в атмосферу.
Установка находится под постоянным сопровождением инженерного центра General Electric, работающего в круглосуточном режимеТурбина GE 9HA.01 обладает большой эксплуатационной гибкостью, которая достигается передовыми цифровыми системами управления. Установку можно быстро запустить и перейти на частичную нагрузку, сохранив высокие показатели эффективности.
— Значительную роль при выборе такого типа газовой турбины сыграл ее высокий КПД, достигнутый особой конструкцией. Кроме того, 9HA.01 отличается низким уровнем выбросов вредных окислов азота. Специалисты ТГК-16 вложили много сил в строительство ГТУ. Отрадно, что установка находится под постоянным сопровождением инженерного центра General Electric, работающего в круглосуточном режиме. И даже во время закрытия границ весной этого года зарубежные партнеры смогли в рамках сервисного договора принять участие в инспекции газовой турбины, — отметил генеральный директор АО «ТГК-16» Эдуард Галеев.
Комплексный подходТехнологические и экологические проблемы на станциях ТГК-16 решают комплексно. Энергетики совместно с нефтехимиками реализовали комплексную программу по повышению надежности электроснабжения Нижнекамского промышленного узла, обеспечившую безаварийную работу опасных производств, что позволяет предотвращать аварийные и залповые выбросы загрязняющих веществ. На Нижнекамской ТЭЦ (ПТК-1) реконструировали схему подачи топливного газа на котлы станции от комплекса глубокой переработки тяжелых остатков (КГПТО) АО «ТАИФ-НК».
Сжигание топливного газа КГПТО на энергетических котлах Нижнекамской ТЭЦ (ПТК-1) позволило полезно использовать газ нефтеперерабатывающей компании в технологическом цикле станции. Таким образом уменьшился сброс горючих газов на факельные установки КГПТО, что сократило негативное влияние промышленности на окружающую среду в Нижнекамском районе, а рентабельность нефтепереработки повысилась.
Защита водных ресурсов от загрязненияРабота ТЭЦ также связана с использованием водных ресурсов. В различных теплообменных устройствах для конденсации отработавшего пара и в других процессах применяют огромное количество воды. Чтобы сократить негативное воздействие на водную среду, на Казанской ТЭЦ-3 запустили в работу очистные сооружения ливнево-талового и промышленного стоков. Новая система очистки позволяет эффективно очищать сточные воды предприятия от взвешенных веществ и нефтепродуктов.
— Во время интенсивного технологического развития недопустимо ухудшение качества воды. Поэтому снижение техногенного воздействия на окружающую среду, сохранение водных ресурсов выходят на первый план для социально ответственных компаний, а для ТГК-16 это является одним из приоритетных направлений, — сказал генеральный директор АО «ТГК-16» Эдуард Галеев.
На электростанции используется химически подготовленная вода. Она применяется для восполнения объемов питательной воды, используемой для производства пара в энергетических котлах. Вода для подпитки тепловой сети в системе теплоснабжения также проходит химическую обработку. В 2018 году в одном из химических цехов Нижнекамской ТЭЦ-1 установили высокоскоростные осветлители, а также элементы цепочки обессоливания.
Комбинированный метод очистки позволил готовить воду при минимуме производственных площадей, что особенно актуально в условиях действующего производстваПроцессы дозирования химических реагентов осветлителей и механических фильтров автоматизировали. С внедрением этого проекта станция получила возможность выработки дополнительно 400 т/ч химобессоленной воды высокого качества на всех этапах.
Таким образом, увеличилась надежность работы всей водоподготовительной установки. ТГК-16 первая в энергетике Татарстана в технологической схеме использовала компактные высокоскоростные осветители конструкции ВТИ производства АО «НПК Медиана Фильтр».
Комбинированный метод очистки позволил готовить воду при минимуме производственных площадей, что особенно актуально в условиях действующего производства. Комбинированные технологии с применением мембранных методов очистки воды в водоподготовительных установках увеличили производство химически обессоленной воды на 200 т/ч. В результате станция получила экологический и экономический эффект: снизились объемы сбросов с большой концентрацией загрязняющих веществ и затраты на выработку обессоленной воды.
Новые проекты модернизацииЧтобы продолжить обновление мощностей, ТГК-16 участвует в масштабной программе модернизации ТЭЦ — конкурсном отборе проектов модернизации тепловой генерации (КОМмод). В 2019 году ТГК-16 получила право на модернизацию 265 МВт мощности генерирующего оборудования Нижнекамской ТЭЦ-1, то есть в объеме 3,1 процента от рыночной квоты на модернизированную мощность в рамках КОМмод на 2025 год.
Также в дополнение к обновлению паросиловых установок Нижнекамской ТЭЦ-1 ТГК-16 проведет модернизацию паровой турбины Казанской ТЭЦ-3 (50 МВт).
Энергетики не собираются останавливаться на достигнутом. В начале декабря стало известно, что проект ТГК-16 прошел предварительный отбор в рамках КОМмод на 2026 год. Заявка компании стала единственной из Татарстана в числе отобранных проектов.
Согласно предварительным результатам, энергетики получили право модернизации 100 МВт с заменой турбины и ее вспомогательного оборудования на Нижнекамской ТЭЦ-1. Это наибольшая квота среди согласованных заявок по первой ценовой зоне.
В течение месяца «Системный оператор ЕЭС» будет проверять достоверность указанных участниками технических параметров проектов, после чего правительство РФ утвердит окончательный перечень проектов КОМмод-2026.
Партнерский материал
Екатерина Харитонова, фото Рината Назметдинова
ПромышленностьЭнергетика ТатарстанГазовые двигатели MWM / Газмоторсервис
Расположенная в г. Маннхайм компания, с конца 2013 г. именуемая Caterpillar Energy Solutions GmbH, более 140 лет занимается разработкой и оптимизацией известного под маркой MWM оборудования (мини ТЭЦ или газопоршневые электростанции), работающего на природном газе и специальных газах, что привело к следующим инновациям:
- Газопоршневые двигатели MWM обладают высокими механическими (а следовательно и электрическими) КПД, что приводит к низкому удельному расходу природного газа на КВтч произведенной электроэнергии.
- Газопоршневые двигатели MWM обладают высокой удельной электрической мощностью на единицу веса, что сокращает затраты на строительство здания.
- Высокие ресурсные показатели например для агрегата MWM TCG2032: периодичность ТО через 4000 рч, капитальный ремонт через 80000 рч.
- Для работы всех газовых двигателей MWM достаточно низкого давления газа 20−200 мбар, что исключает необходимость в газокомпрессорном оборудовании.
- Применение технологии сжигания обедненной смеси значительно сокращает содержание вредных веществ в выхлопе.
- Устойчивая работа без ограничений в диапазоне 50−100% мощности с постоянным низким содержанием вредных веществ в выхлопе.
- Высокая степень унификации (одинаковые головки блока цилиндров, свечи зажигания, датчики и т.д.) позволяет устанавливать рядом агрегаты разной мощности при едином складе запчастей.
- Газопоршневые мини ТЭС MWM комплектуются высококачественным вспомогательным оборудованием (сделано в Европе), что повышает надежность в целом.
- Все агрегаты MWM могут быть поставлены в контейнерном или модульном исполнении, что дает надежность, мобильность, быстроту ввода в эксплуатацию.
- Система управления TEM EVO, а также вспомогательное электротехническое оборудование дают возможность работы как в автономном режиме, так и параллельно с внешней сетью, в режиме прямой и обратной синхронизации, с нулевыми перетоками электроэнергии в сеть.
- Гарантийный срок на агрегаты MWM составляет 24 месяца с даты ввода в эксплуатацию или 30 месяцев с даты поставки каждого агрегата, в зависимости от того какой период наступает первым.
Преимущества работы с ООО «Газмоторсервис»
- Изначально являясь компанией, специализирующейся на сервисном обслуживании газопоршневых и дизельных агрегатов, наши клиенты могут быть уверены, что мы обеспечим качественное и своевременное сервисное обслуживание реализуемых нами проектов на базе газопоршневых агрегатов с минимальным временем реакции.
- Опыт наших сотрудников и наличие заводской и проектной документации по более чем 50−ти проектам на базе газопоршневых агрегатов в РФ позволяет нам предотвратить ошибки в проектировании и монтаже, стоимость которых на этих этапах очень высока.
- Являясь независимой компанией, мы совершенно четко представляем преимущества и недостатки каждого мотора, которые являются основой энергоблока. Мы предлагаем не просто газопоршневые агрегаты, мы предлагаем решения на базе газопоршневых агрегатов, позволяющие нашим клиентам стабильно получать электроэнергию и тепло по себестоимости.
- Сервисные специалисты ООО «Газмоторсервис» прошли соответствующее обучение на заводе-изготовителе в Мангейме и правомочны осуществлять сервисное обслуживание агрегатов MWM.
- Комплексное решение: ООО «Газмоторсервис» решает весь комплекс задач, связанных с поставкой и дальнейшим сопровождением агрегатов MWM, работающего на различных типах газа. Мы предлагаем нашим заказчикам не только современное генерирующее оборудование от ведущего производителя, но и весь спектр услуг по выбору, монтажу и техническому обслуживанию газопоршневых установок.
-
Поставка запчастей, масла и антифриза: Компания «Газмоторсервис» обеспечивает поставку полного перечня запасных частей и расходных материалов для газопоршневых двигателей и когенерационных установок MWM и DEUTZ Power Systems.
Получить консультацию по предлагаемым нами услугам, оборудованию, а также наличие на складе или наши возможности по поставке запасных частей на заказ Вы можете обратившись к нам по телефону +7 (495) 669−32−90, электронной почте [email protected] или с помощью формы обратной связи.
Малые и микросистемы комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
Контактные данные авторов
Серия публикаций Woodhead по энергетике
Предисловие
Часть I. Введение в малые и микросистемы комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
Глава 1: Обзор малых и микросистем комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
Резюме:
1.1 Введение в когенерацию – краткая история
1.2 Типы технологий и потенциальные области применения
1.3 Повышение энергоэффективности
1.4 Экономические выгоды и сокращение выбросов
1.5 Подключение к сети
1.6 Барьеры для комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
1.7 Будущие тенденции
Глава 2. Технико-экономическая оценка энергосистемы (ТЭЦ)
Резюме:
2.1 Введение
2.2 Экономика комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
2.3 Техноэкономические аспекты производства электроэнергии на месте
2.4 Специальная методология моделирования
2.5 Практический пример: микрокомбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
2.6 Будущие тенденции
2.7 Источники дополнительной информации и рекомендаций
Глава 3: Термодинамика, анализ производительности и численное моделирование малых и микрокомбинированных электростанций теплоэлектростанции (ТЭЦ)
Реферат:
3.1 Введение
3.2 Типы комбинированных теплоэлектростанций (ТЭЦ)
3.3 Термодинамика когенерации
3.4 Анализ эффективности когенерационных циклов
3.5 Теория теплообменников
3.6 Рабочий пример
3.7 Численное моделирование комбинированного цикла производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
3.8 Анализ расчетной модели комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) система
3.9 Практический пример: производительность системы малой комбинированной теплоэлектростанции (ТЭЦ), работающей на биогазе, на очистных сооружениях
3.10 Источники дополнительной информации и рекомендаций
Глава 4: Интеграция малых и микро комбинированных теплоэлектростанций (ТЭЦ ) систем в распределенные энергетические системы
Реферат:
4.1 Распределенные энергоресурсы (РЭР)
4.2 Стоимость распределенной генерации
4.3 Условия прибыльной децентрализованной генерации
4.4 Оценка «полной ценности» подключения к сети
4.5 Рекомендации операторам системы распределения (DSO) и регулирующим органам
4.6 Благодарность
Глава 5: Топливо из биомассы для малых и микросистем комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ): ресурсы, преобразование и применение
Резюме:
5.1 Введение
5.2 Характеристика твердого топлива из биомассы
5.3 Технологии преобразования биомассы
5.4 Текущее развитие малых и микромасштабных технологий комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) на биомассе
5.5 Выводы
Системы и технологии малых и микрокомбинированных теплоэлектростанций (ТЭЦ)
Глава 6: Системы внутреннего сгорания и поршневые двигатели для малых и микрокомбинированных теплоэлектроцентралей (ТЭЦ)
Abstract:
6.1 Введение
6.2 Типы, свойства и конструкция двигателя
6.3 Рабочие характеристики и производительность двигателя
6.4 Установка и практические аспекты
6.5 Серийно доступные агрегаты
6.6 Выводы
Глава 7: Микротурбина (ТЭЦ) приложения
Резюме:
7.1 Введение
7.2 Цикличность
7.3 Типы и свойства компонентов микротурбин
7.4 Эксплуатация
7.5 Производители и области применения
7.6 Будущие тенденции
7.7 Источники дополнительной информации и рекомендаций
8.2 Определение двигателя Стирлинга
8.3 Почему двигатели Стирлинга подходят для микрокомбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
8.4 Цикл Стирлинга
8.5 Типы двигателей Стирлинга
8.6 Разработка двигателей Стирлинга для приложений микрокомбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
8.7 Проектирование микрокомбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) и системная интеграция
8.8 Применение и будущие тенденции
8.9 Источники дальнейшего информация и консультации
Глава 9: Системы регенерации отработанного тепла/отработанного топлива на основе органического цикла Ренкина (ORC) для малой комбинированной выработки тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
Резюме:
9.1 Введение
9.2 Принцип процесса с органическим циклом Ренкина (ORC)
9.3 Типичные источники тепла и рабочие диапазоны для систем с органическим циклом Ренкина (ORC)
9.4 Преимущества и недостатки процесса с органическим циклом Ренкина (ORC) по сравнению с системы на водной основе
9.5 Выбор рабочей жидкости для систем с органическим циклом Ренкина (ORC)
9.6 Альтернативы технологическим системам
9.7 Предыстория и краткое изложение коммерческой разработки и эксплуатации
9.8 Эффективность и типичные затраты для существующих установок с органическим циклом Ренкина (ORC)
Глава 10. Системы топливных элементов для малых и микро комбинированных установок по производству тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
Резюме:
10.1 Введение
10.2 Основы работы, типы и свойства топливных элементов
10.3 Системы топливных элементов
10.4 Условия эксплуатации и производительность
10.5 Коммерческое развитие и будущие тенденции
10.6 Источники дополнительной информации и рекомендаций
применение тепловой и электрической энергии (ТЭЦ)
Abstract:
11.1 ВВЕДЕНИЕ
11.2 Введение в мелкомасштабное тригенерацию
11.3 Типы систем охлаждения и их применения
11.4 Открытые сорбционные циклы: осушитель осушителя
11.5 Закрытые циклы сорбции: поглощение и адсорбционные тепловые насосы
11.6 Peam Ejector Cycle
11.7 Показатели эффективности и результативности отдельных компонентов
11.8 Показатели производительности и эффективности в масштабе всей системы
11.9 Преимущества и ограничения охлаждения с активацией тепла
11.10 Будущие тенденции
11.11 Источники дополнительной информации и рекомендаций
11.14 Приложение 1: Номенклатура и сокращения
11.15 Приложение 2: Примечания к терминологии
Глава 12. Аккумулирование энергии для малых и микрокомбинированных теплоэлектроцентралей (ТЭЦ3)
Abstract:
12.1 Введение
12.2 Типы систем накопления энергии (ES)
12.3 Применение накопителей электроэнергии
12.4 Применение для систем комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
12.5 Применение сетевых услуг и связь с комбинированным производством тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
12.6 Электрические транспортные средства
12.7 Крупномасштабное и мелкомасштабное хранение – концептуальное планирование
12.8 Разработка и применение аккумулирования тепла
12.9 Будущие тенденции
12.10 Источники дополнительной информации и рекомендаций
Часть III: Применение малых и микросистем комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
Глава 13: Системы комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) для жилых и малых коммерческих зданий
Аннотация:
13.1 Введение
13.2 Основные вопросы и требования к энергии
13.3 Типы систем для жилых и малых коммерческих зданий
13.4 Бытовые применения микрокомбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
13.5 Малые коммерческие здания и другие потенциальные применения
13.6 Преимущества и ограничения
13.7 Будущие тенденции
13.8 Источники дополнительной информации и рекомендаций
Глава 14: Аспекты централизованного и коммунального теплоснабжения систем комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
Резюме:
14.1 Введение
14.2 С чего начать
14.3 Источники тепла
14.4 Вопросы прокладки трубопроводов и рекомендации по проектированию
14.5 Система управления и потребители
14.8 Будущие тенденции
14.9 Источники дополнительной информации и рекомендаций
Глава 15: Малые комбинированные теплоэлектростанции (ТЭЦ) для коммерческих зданий и учреждений
Резюме:
15.1 Введение
15.2 Основные вопросы и требования к энергии
15.3 Использование малой теплоэлектростанции (ТЭЦ) в коммерческих зданиях и учреждениях
15.4 Технология малой комбинированной выработки тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
15.5 Применение малой комбинированной технологии производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) в зданиях
15.6 Анализ производительности и оптимизация
15.7 Достоинства и недостатки маломасштабного комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
15.8 Будущие тенденции
15.9 Источники дополнительной информации и рекомендаций
Глава 16: Малые и микрокомбинированные теплоэлектростанции (ТЭЦ) для пищевой промышленности и производства напитков
Резюме:
16.1 Введение
16.2 Пищевая промышленность и энергетика требования – примеры для конкретных предприятий пищевой промышленности и производства напитков
16.3 Интеграция тепловой и электрической энергии на предприятиях пищевой промышленности
16.4 Типы малых и микрокомбинированных теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), подходящих для пищевой промышленности
16.5 Установленные технологии комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) для пищевой промышленности
16.6 Высокоэффективные технологии на теоретическом и демонстрационном этапах
16.7 Интеграция возобновляемых источников энергии и отходов с энергетическими потребностями пищевой промышленности
16.8 Потенциальные области применения
16.9 Будущие тенденции
16.10 Источники дополнительной информации и рекомендаций
Глава 17: Малые и микрокомбинированные теплоэлектростанции (ТЭЦ) на основе биомассы: применение и статус в Соединенном Королевстве
Резюме:
17.1 Энергетическая политика и цели Великобритании
17.2 Возобновляемые источники энергии и комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ) в Великобритании
17.3 Технические проблемы для маломасштабных систем комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) на биомассе
17.4 Капитальные затраты на комбинированное маломасштабное производство биомассы теплоэлектростанции (ТЭЦ)
17.5 Выводы
Глава 18: Малые и микрокомбинированные теплоэлектростанции (ТЭЦ) на основе тепловых двигателей для бытового применения: моделирование развертывания микро-ТЭЦ
Аннотация:
18.1 Введение
18.2 Первичные двигатели, используемые в микро- и малых теплоэлектроцентралях (ТЭЦ)
18.3 Разработка продукции на рынке микро- и малых теплоэлектроцентралей (ТЭЦ)
18.4 Обзор метода оценки экономических и экологические выгоды от внедрения технологии микрокомбинированного производства тепла и электроэнергии (MCHP) в зданиях
18,5 Моделирование потребности в тепле
18,6 Потребность в электроэнергии
18,7 Картирование производительности
18.8 Экономический и экологический анализ
Послесловие
Алфавитный указатель
Модернизация газовой турбины с регенератором тепла – численный анализ преимуществ и недостатков – STUME Journals
- 1 Инженерный факультет Университета Риеки, Хорватия
Аннотация
В статье представлен анализ промышленной газовой турбины и ее модернизация с регенератором тепла.На основе данных о работе газовой турбины теплоэлектростанции (базовый процесс) исследованы преимущества и недостатки внедрения теплового регенератора в газотурбинный процесс. Эффективность регенератора варьировалась от 75% до 95%. Регенератор тепла обеспечивает снижение расхода топлива ГТУ до 0,621 кг/с при одновременном повышении КПД процесса ГТУ до 10,52%. Основными недостатками внедрения теплового регенератора являются снижение совокупной и полезной мощности турбины, а также уменьшение совокупного количества тепла, выделяемого в процессе.
Ключевые слова
Ссылки
- Ибрагим Т.К., Басрави Ф., Авад О.И., Абдулла А.Н., Наджафи Г., Мамат Р., Хагос Ф.Ю.: Тепловые характеристики газотурбинной электростанции на основе эксергетического анализа, Прикладная теплотехника 115, п. 977-985, 2017. (doi:10.1016/j.applthermaleng.2017.01.032)
- Чайбахш А., Амирхани С.: Имитационная модель переходного режима газовых турбин большой мощности, Прикладная теплотехника 132, с.115-127, 2018. (doi:10.1016/j.applthermaleng.2017.12.077)
- Котович, Й., Бженчек, М.: Анализ повышения эффективности современной электростанции комбинированного цикла: тематические исследования, Энергетика 153, с. 90-99, 2018. (doi:10.1016/j.energy.2018.04.030)
- Йору, Ю., Каракоц, Т. Х., Хепбасли, А.: Динамический энергетический и эксергетический анализ промышленной когенерационной системы, Международный журнал энергетических исследований 34, с. 345–356, 2010. (doi:10.1002/er.1561)
- Амери, М., Мохаммадзаде, М.: Термодинамическая, термоэкономическая и оценка жизненного цикла новой интегрированной солнечной электростанции с комбинированным циклом (ISCC), Технологии и оценки устойчивой энергетики 27, с. 192–205, 2018. (doi:10.1016/j.seta.2018.04.011)
- Дабван, Ю. Н., Мокхаймер, Э. М. А.: Оптимальная интеграция линейного отражателя Френеля с газотурбинной когенерационной электростанцией, Преобразование энергии и управление 148, с. 830–843, 2017 г.(doi:10.1016/j.enconman.2017.06.057)
- Канг, К., Девил, Р., Дегрев, Дж., Байенс, Дж., Чжан, Х.: Энергетический анализ солнечной электростанции комбинированного цикла с суспензией частиц, Преобразование энергии и управление 163, с. 292 303, 2018 г. (doi:10.1016/j.enconman.2018.02.067)
- Адибхатла, С., Каушик, С. К.: Энергетический, эксергический и экономический (3E) анализ интегрированной солнечной электростанции комбинированного цикла с прямым производством пара, Технологии и оценки устойчивой энергетики 20, с.88–97, 2017. (doi:10.1016/j.seta.2017.01.002)
- Ценгель Ю., Болес М.: Термодинамика и инженерный подход, Восьмое издание, McGraw-Hill Education, 2015.
- Моран М., Шапиро Х., Боэттнер, Д. Д., Бейли, М. Б.: Основы инженерной термодинамики, седьмое издание, John Wiley and Sons, Inc., 2011.
- Балли, О., Арас, Х., Хепбасли, А.: Эксергетическая оценка эффективности системы комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) в Турции, Международный журнал энергетических исследований 31, с.849–866, 2007 г. (doi: 10.1002 / er.1270)
- Бек, Д.С., Уилсон, Д.Г.: Регенераторы газовых турбин, первое издание, Chapman & Hall, International Thomson Publishing, 1996.
Полный текст статьи
Скачать PDF
Микротурбины для распределенной энергетики
Дэвид Ремик
Игорь Татаринцев
Педро Альварес Урена
МИКРОТУРБИНЫ
Приставка «микро-», как известно, означает «маленький».Где слово «турбина» определяется как «устройство, преобразующее поток жидкости (воздуха, пара, воды или горячих газов) в механическое движение для выработки электроэнергии (1)». Из этого следует, что микротурбина — это просто небольшое устройство, которое преобразует поток жидкости в механическое движение для процессов выработки электроэнергии, но насколько точно это определение? Согласно одному источнику, микротурбины можно определить следующим образом: «Микротурбины — это небольшие генераторы электроэнергии, которые сжигают газообразное и жидкое топливо для создания высокоскоростного вращения, которое вращает электрический генератор… в диапазоне размеров… доступны от 30 до 400 киловатт (кВт) (2 ).Но насколько «маленький» в случае с микротурбинами? Из рисунка 1 видно, что система MicroTurbine по размерам примерно равна бытовому холодильнику; имейте в виду, что это вся теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), а не только сама турбина. На рис. 2 показаны лопасти паровой турбины для промышленного энергоснабжения, разница в размерах по сравнению с микротурбиной на рис. 1 просто поразительна.
Как упоминалось ранее, микротурбинные установки обычно используются в комбинированных теплоэлектростанциях (ТЭЦ).Что касается аспекта производства тепла, «в приложениях ТЭЦ отходящее тепло от микротурбины используется для производства горячей воды, для обогрева помещений здания, для привода оборудования абсорбционного охлаждения или адсорбционного осушения, а также для обеспечения других потребностей в тепловой энергии в здании или в промышленном процессе. ». Что касается выработки электроэнергии, микротурбины, см. рис. 3, работают на тех же термодинамических принципах, что и цикл Брайтона, как и их аналоги газовых турбин 2 . Топливо, используемое в системе MicroTurbine, обычно включает природный газ, высокосернистый газ, бензин, керосин, дизельное топливо/дистиллятное печное топливо, а в некоторых случаях регенерации используются отработанные газы, которые ранее выбрасывались в окружающую среду 2 .
Рисунок 3: Схема микротурбины
«Основными компонентами микротурбины являются компрессор, турбогенератор и рекуператор (2)». Компрессор увеличивает давление воздуха, который затем проходит через рекуператор в камеру сгорания, где он перегревается и, наконец, подается на турбину. Турбина снабжает компрессор энергией, а турбина также вращает генератор, вырабатывающий электричество. Выхлопной продукт, выходящий из турбины, затем проходит через рекуператор, где отбирается дополнительное тепло для использования в процессе предварительного нагрева воздуха, поступающего в камеру сгорания; это уменьшает количество топлива, которое необходимо добавить в камеру сгорания.Наконец, оставшиеся продукты выхлопа можно использовать для производства тепла в системах ТЭЦ, нагревая воздух и/или воду для ОВКВ или горячего водоснабжения.
Преимущества и недостатки
Основными преимуществами микротурбин являются небольшое количество движущихся частей, компактные системы, хороший КПД при выработке энергии, низкий уровень выбросов, возможность использования различных видов топлива (включая отработанное топливо), низкие инвестиционные затраты и низкие затраты на техническое обслуживание. 5,10
Недостатками микротурбин являются высокие рабочие обороты (90 000–120 000 об/мин), низкая эффективность использования топлива и электроэнергии, а также снижение выходной мощности и эффективности при более высоких температурах окружающей среды. 5
Примеры
Микротурбинымогут работать непрерывно или по запросу, а также быть подключенными к сети или автономными. Они могут работать индивидуально или в сборе и на различных видах топлива: дизельное топливо, пропан, керосин, факельный газ, биогаз, природный газ низкого или высокого давления и другие. Другими приложениями могут быть комбинированные теплоэлектростанции (ТЭЦ) и микросети. 6,10
Микротурбины предназначены для телекоммуникационных компаний, розничных услуг, финансовых услуг, финансовых услуг, офисных зданий, ресторанов и других коммерческих услуг.Микротурбины также используются в операциях по добыче ресурсов, таких как месторождения нефти и газа. 10
«Надежная работа важна, поскольку эти места могут быть удалены от сети, и даже если они обслуживаются сетью, могут возникать дорогостоящие простои из-за отключения электроэнергии из-за погодных условий, пожара или животных». (БиоТурбина, 2007)
Рисунок 4: Распределенная генерация микротурбин IR MT70 (11)
На рис. 5 и 6 показаны две разные микротурбины Capston.Размер микротурбины C30 составляет 30 кВт, а размер C60/C65 — 60 кВт и 65 кВт.
Рисунок 7: Рекорд 28,6 в снегопад. Установка работала на полную мощность во время шторма. (3)
Рис. 8: Микротурбина на жидком топливе мощностью 30 кВт на АВЭК с топливным баком и фильтром в сборе. (3)
Окружающая среда и стоимость
Текущее состояние крупномасштабного производства энергии в значительной степени зависит от экологически неблагоприятных производств. Энергия, поставляемая как в дома, так и в крупные промышленные здания, поступает из этих источников.Было бы здорово, если бы домохозяйства и другие пользователи со спросом менее 1 МВт были подключены к небольшой и более эффективной системе производства электроэнергии? Микротурбины предлагают такую возможность.
С экологической точки зрения эта технология производит меньше выбросов и позволяет использовать отработанное топливо. Идея использования отработанного топлива привлекательна тем, что позволяет извлекать энергию из источника, который обычно уходит в атмосферу в виде парникового газа.
Рисунок 9: Операции на полигоне (эк.Европа.eu)
Одним из таких отходов является биогаз, которого много на свалках. По мере сжатия материала содержание кислорода падает до нуля, и микроорганизмы начинают разрушать органические соединения на свалке. 4 При таком процессе выделяются метан и двуокись углерода, называемые биогазом, поскольку они производятся естественным путем. Свалки в мире имеют огромные размеры, а производимый ими метан составляет 10% всех мировых выбросов метана, так что недостатка в этом топливе для микротурбин нет. 7 Уровень выбросов ниже, чем у обычных двигателей. Например, микротурбина производства Capstone производит выбросы NOx и несгоревшего метана по 3 ppmV при 15% O 2 . 10
Помимо использования биогаза, микротурбины предлагают менее навязчивую альтернативу окружающей среде, в которой расположено общественное или офисное здание. Эта небольшая площадь позволяет формировать сообщества в отдаленных местах и сохранять природную среду.
Текущая стоимость энергии растет, и микротурбины дают экономическое преимущество. Стоимость электроэнергии, продаваемой коммунальными предприятиями, зависит от спроса, что делает часы пик более дорогими. Микротурбина производит электроэнергию по более низкой цене, а ее использование во время пикового спроса может еще больше снизить расходы на коммунальные услуги. Это приводит к снижению общего расхода энергии. 9
Помимо стоимости в долларах существует еще одна стоимость: у энергии есть стоимость надежности.Бесперебойное электроснабжение очень важно в таких местах, как больницы и атомные электростанции. Кроме того, перерывы приводят к потере производительности и производительности, что может стоить больших денег. Кроме того, отключение электричества нарушает нашу повседневную жизнь, что стало очевидным во время крупного отключения электроэнергии на северо-востоке в 2003 году. Сообщество или офисный комплекс, использующий микротурбины, повышает свою энергетическую безопасность и надежность электроснабжения. В случае отключения электроэнергии может быть обеспечено достаточное количество энергии для поддержания основных операций. 9
Рисунок 10: Отключение электроэнергии в 2003 году заставило тысячи жителей Нью-Йорка идти домой пешком. (Exitmundi.nl/Seinforma)
Эта технология развивается быстро и по правильным причинам. Возможность иметь источник энергии, который сократит счета за электроэнергию, обеспечит меньше выбросов и обеспечит большую энергетическую безопасность, весьма привлекательна. Рост теперь зависит от более широкого признания микротурбин в этой стране, и более экологичные сообщества завтрашнего дня станут реальностью.
Библиография
3. «Распределенная генерация — микротурбина». Презентация на конференции Energy for Rural Alaska. Брент Петри. Сентябрь 2002 г. Университет Аляски в Фэрбенксе. 6 августа 2007 г. http://www.uaf.edu/aetdl/> 1 декабря 2007 г. 5. Рейт, Чарльз. «Конкурентное преимущество энергоэффективности». Центр энергетических исследований. Университет штата Луизиана.
Ревиста ЭСПАКИОС | Том. 36 (Nº 07) Año 2015
Espacios. Том. 36 (Nº 07) Año 2015. Pág. 13
Хосе де СОУЗА 1; Леандро ПЕЛЕГРИНИ 1; Серхио Дейтос БИТТЕНКУРТ 1; Пауло МАРИОТ 1, Франсиэле ВЕШЕНФЕЛЬДЕР 1; Лирио ШЕФФЕР 1
Контенидо
1.Введение
2. Возобновляемые технологии микрогенерации
3. Когенерация
4. Когенерационные технологии для жилых помещений
5. Торговое оборудование
6. Перспективы
7. Заключение
Ссылки
АННОТАЦИЯ: |
RESUMO: |
1. Введение
В развивающихся странах на долю биомассы приходится примерно 35% или более первичной энергии. Постоянно растущий глобальный спрос на энергию требует дальнейшего увеличения использования энергии биомассы для распределенного производства электроэнергии и отопления жилых помещений как в развивающихся, так и в развитых странах.Системы ТЭЦ, работающие на биомассе, или микро-ТЭЦ могут эффективно преобразовывать химическую энергию биомассы в электричество и тепло. Энергия биомассы имеет преимущество непрерывности по сравнению с прерывистостью солнечной энергии и энергии ветра. За последнее десятилетие большое внимание уделялось системам ТЭЦ на биомассе. [1]
Концепция комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) или когенерации известна давно. Из-за растущего экологического сознания ему снова уделяется больше внимания.Большое количество энергии в мире используется для отопления зданий. Большинство зданий в Западной Европе отапливаются системой центрального отопления, использующей природный газ или мазутную печь. Следующим шагом может быть замена этих печей на когенерационные установки, которые не только обеспечивают здание теплом, но и электроэнергией. В настоящий момент на рынке появляются новые технологии, имеющие многообещающую перспективу на ближайшее время, обеспечивающие ТЭЦ для небольших зданий, как домов, так и малогабаритных квартир. [2]
Внедрение распределенных децентрализованных систем производства энергии могло бы внести значительный вклад в диверсификацию и надежность энергоснабжения, повысить эффективность системы и предполагаемое сокращение выбросов различных загрязняющих газов.Микро-ТЭЦ в настоящее время находится на стадии демонстрации в ряде стран и находится на пороге выхода на коммерческий рынок. [3] Микро-ТЭЦ охватывает все системы производства электроэнергии менее 35 кВт. Эти системы варьируются от домов на одну семью до небольших офисных зданий. В типичной системе микро-ТЭЦ электроэнергия вырабатывается на месте за счет сжигания источника топлива в электроустановке. В настоящее время существуют три основных препятствия для проникновения на рынок: стоимость, потребность в трансформации рынка и развитие необходимой базы навыков обслуживания.[4]
2. Возобновляемые технологии микрогенерации
На рисунке 1 ниже представлены три основные группы технологий микрогенерации из возобновляемых источников, особенно для комбинированного производства тепла и электроэнергии, которые обсуждаются в этой статье.
Рисунок 1 – Технологии микрогенерации. [10]
Использование систем микро-ТЭЦ имеет много преимуществ, а также недостатков.Системы микро-ТЭЦ повышают эффективность использования топлива. Приблизительно 85% энергии, подаваемой в систему, используется либо для выработки электроэнергии, либо для обогрева и охлаждения. Одним из основных недостатков систем микро-ТЭЦ является высокая начальная стоимость оборудования, входящего в состав систем. Еще одним преимуществом систем микро-ТЭЦ по сравнению с традиционными центральными электростанциями является разница в затратах на электроэнергию. [4]
3. Когенерация
Это одновременное и последовательное производство двух видов энергии из одного топлива, как показано на диаграмме рисунка 2.Наиболее распространенным процессом является производство электроэнергии и тепловой энергии (тепла или холода) за счет использования таких видов топлива, как природный газ, биомасса, дизельное топливо и другие. Когенерация во всем мире рассматривается как основной вариант значительного энергосбережения. В странах Европы также наблюдается рост потенциального использования этих систем в жилом секторе, а в азиатских странах — в сферах промышленности и торговли. Существует большое количество когенерационных систем и оборудования, подходящих для жилых и коммерческих помещений.[5]
Рисунок 2 – Схема системы когенерации. [5]
4. Когенерационные технологии для жилых помещений
Технологии когенерации для жилых, коммерческих и институциональных применений можно классифицировать в соответствии с их основным двигателем и источником получения энергии. Помимо систем когенерации на основе поршневых двигателей и микротурбин для жилых, коммерческих и институциональных применений, технологиями, которые, скорее всего, будут успешными в долгосрочной перспективе, являются системы когенерации на основе топливных элементов и системы когенерации с двигателем Стирлинга из-за их потенциала для достижения высокой эффективности и низкого уровня выбросов. как это показано в таблице 1.[6], [16]
Таблица 1 – Различные технологии, связанные с производством электроэнергии и/или тепла. [16]
Важным фактором, определяющим эффективность микро-ТЭЦ, является углеродоемкость национального электроснабжения. Приборы микро-ТЭЦ потребляют больше топлива, чем конденсационные котлы; выгода от микро-ТЭЦ исходит от вырабатываемой электроэнергии. Очень важно, чтобы блоки были правильно подобраны и установлены в оптимальном месте с правильной системой управления.[7]
Малая ТЭЦ, работающая на биомассе, идеально подходит для использования на фермах и в других крупных жилых зданиях в качестве децентрализованной энергетической стратегии. Однако для этого требуется надежная логистическая цепочка для распределения биомассы (пеллеты, щепа, брикеты). Если это так, то большинство систем ТЭЦ на рынке даже работают на ископаемом топливе, обычно на газе и нефти, что не соответствует амбициям института в области устойчивой энергетики. [8]
Существует пять основных категорий микро-ТЭЦ, как показано ниже.За исключением топливных элементов, все они используют двигатель для привода генератора и, таким образом, производят электричество.
4.1 Системы на базе двигателя Стирлинга
Двигатели Стирлинга представляют собой двигатели внешнего сгорания, используемые в гораздо меньшей части микро-ТЭЦ. В настоящее время они выводятся на внутренний рынок в качестве замены газовым котлам. Он может работать на нефти, газе или даже на твердом топливе (биомасса), хотя только газ в настоящее время приближается к позиции массового рынка.[7] Есть некоторые преимущества двигателя внутреннего сгорания: непрерывное внешнее сгорание, высокая термодинамическая эффективность, снижение шума, длительный интервал технического обслуживания. [12].
Двигатели Стирлингаимеют более высокое отношение выработки тепла к мощности, чем топливные элементы, и поэтому они более применимы к большим жилищам с более высокими тепловыми нагрузками, чтобы одновременно удовлетворять спрос на электроэнергию. Топливные элементы, с другой стороны, в настоящее время больше подходят для небольших жилищ с более низкими, чем в среднем, потребностями в отоплении.[14]
Эта технология еще не до конца разработана и широко не используется; тем не менее, он имеет хороший потенциал благодаря своей способности достигать высокой эффективности, топливной гибкости, низкого уровня выбросов и хороших характеристик при частичной нагрузке. В отличие от поршневых двигателей внутреннего сгорания, подача тепла осуществляется из внешних источников, что позволяет использовать широкий спектр источников энергии, включая возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия или биомасса. Двигатели Стирлинга имеют низкий износ, работают тише и плавнее, чем поршневые двигатели внутреннего сгорания.[6], [15]
4.2 Системы на основе двигателей внутреннего сгорания — IC
Эти системы в основном используются во многих приложениях, таких как школы, гостиницы, больницы и промышленные здания. Однако для бытового использования доступность подходящего двигателя внутреннего сгорания очень мала из-за шума и вибрации. [14], [12] Поршневые двигатели внутреннего сгорания подходят для маломасштабных когенерационных установок благодаря их надежной и хорошо зарекомендовавшей себя технологии.Тем не менее, они нуждаются в регулярном техническом обслуживании и ремонте для обеспечения доступности. Они доступны в широком диапазоне размеров от десятков киловатт до более чем 10 МВт и могут работать на самых разных видах топлива с отличной доступностью, что делает их подходящими для многочисленных применений когенерации. [6]
В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) топливо сжигается (контролируемый взрыв) непосредственно внутри цилиндра двигателя или сосуда с выделением тепла и газа в качестве побочного продукта.Типичным примером такого типа технологии является конденсационный котел. Недостатком этой технологии является то, что она выбрасывает больше загрязняющих веществ и имеет более короткие сроки обслуживания. [15]
4.3 Органическая микро-ТЭЦ с циклом Ренкина
Некоторые двигатели с органическим циклом Ренкина (ORC) довольно малы и легки, с теоретическим чистым электрическим КПД до 17%. Некоторые агрегаты также могут изменять свою мощность в зависимости от потребности в отоплении [17].
4.4 Когенерационные установки на основе микротурбин
Микротурбинные системы представляют собой уменьшенные версии турбин внутреннего сгорания, которые обеспечивают приемлемый электрический КПД около 30%, возможность работы на нескольких видах топлива, низкий уровень выбросов и возможность рекуперации тепла, а также требуют минимального обслуживания. Для приложений когенерации может быть достигнута общая эффективность 80% и выше. Продолжаются исследования систем мощностью менее 25 кВт, например. 1 и 10 кВт, которые подойдут для одноквартирных жилых домов.Микротурбины имеют ряд преимуществ по сравнению с когенерационными системами с поршневым двигателем внутреннего сгорания. К ним относятся компактный размер, малый вес, небольшое количество движущихся частей и низкий уровень шума. Кроме того, системы когенерации на основе микротурбин имеют высококачественное отработанное тепло, низкие требования к техническому обслуживанию и низкую вибрацию. Однако в более низких диапазонах мощности поршневые двигатели внутреннего сгорания имеют более высокий КПД. Помимо использования природного газа, могут использоваться другие виды топлива, такие как дизельное топливо, свалочный газ, этанол, промышленные отходящие газы и другие жидкости и газы на биологической основе.[6]
4.5 Системы микро-ТЭЦ на топливных элементах
Микро-ТЭЦ на топливных элементах, также известные как домашние топливные элементы, все еще представляют собой технологию, находящуюся на ранних стадиях разработки, и, возможно, через много лет она станет коммерчески доступной во всем мире. Топливные элементы преобразуют водород и кислород непосредственно в электричество с помощью электрохимического процесса. Он предлагает очень низкий уровень выбросов, высокую эффективность и очень низкий уровень шума. При этом тепло вырабатывается как побочный продукт электрохимического процесса, а вода также вырабатывается как побочный продукт.В настоящее время в этот процесс вкладывается много средств и исследований, и предполагается, что примерно через десять лет он сможет конкурировать в коммерческом масштабе. [13]
Топливные элементы генерируют энергию значительно более эффективно, чем ИС и FPSE. Например, котел на основе двигателя имеет отношение тепла к мощности 1,5: 1, тогда как котел ТЭЦ на топливных элементах имеет отношение 1: 1. Это связано с тем, что ТЭЦ на топливных элементах преобразуют химическую энергию непосредственно в электрический ток, максимально повышая эффективность [15].Топливные элементы перспективны в области микро-ТЭЦ из-за их потенциала для высокой выработки электроэнергии. Современные конструкции топливных элементов сложны и требуют тщательного контроля при запуске. Текущие прототипы также имеют тенденцию быть большими, но ожидается, что будущие модели будут меньше. [7]
5. Торговое оборудование s
Микро-ТЭЦ рассматривается как потенциальная замена стандартным бытовым газовым котлам. Baxi Ecogen Микро-ТЭЦ – это первый широко доступный настенный бытовой котел микро-ТЭЦ в Великобритании.Baxi Ecogen представляет собой тип микро-ТЭЦ с двигателем Стирлинга. В этом типе двигателя сконцентрированы современные технологии. [13]
Глобальные продажи блоков микро-ТЭЦ все еще находятся на начальной стадии ландшафта производства электроэнергии. В настоящее время лидером является Япония, при этом на автомобили Honda ECOWILL ® и Yanmar Genelight ® приходится большая часть продаж. На немецкий рынок приходится чуть менее одной пятой мировых продаж, при этом SenerTec и Power Plus Technologies являются основными компаниями, работающими в этой стране [7].Baxi Ecogen ® , показанная ниже, является одной из ТЭЦ первого поколения FPSE (свободнопоршневой двигатель Стирлинга), доступных на рынке. [15]
Рисунок 3. Бытовой ТЭЦ-котел Baxi Ecogen® , Великобритания: выработка тепла и электроэнергии. [7]
6. Перспективы
Путем объединения системы когенерации (двигатель, электрогенератор и система рекуперации тепла) с абсорбционным холодильником, использующим отработанное тепло, получается система с тремя поколениями , способная производить электричество, нагревать и охлаждать (для кондиционирования воздуха) ) в то же время.Таким образом, к преимуществам комбинированного производства тепла и электричества можно добавить производство холода с самоочевидным увеличением энергосбережения. Чтобы когенерация обеспечивала наибольшую экономию энергии, важно, чтобы производимое тепло и/или холод почти полностью использовалось пользователями, а излишки электроэнергии продавались в национальную сеть по выгодным ценам. [9]
Кроме того, существует гибридная энергетическая модель, состоящая из следующих четырех основных частей: процесс когенерации, в котором используется устойчивая двигательная установка; термический процесс; фотоэлектрический солнечный процесс; и электрический процесс, в котором реализована экологически чистая система, направленная на снижение энергопотребления, затрат и выбросов.[11]
7. Заключение
Важность использования биомассы в качестве источника энергии имеет важное значение для производства энергии. Наиболее важным способом эффективного увеличения производства энергии является использование микротурбин. Например, с помощью этой технологии можно достичь общей эффективности 80%.
Концепция комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) или когенерации может применяться во многих случаях преобразования биомассы. Система микро-ТЭЦ имеет преимущества перед другими ресурсами.Он предлагает лучшее использование энергии. Системы и технологии применения когенерации перспективны в области возобновляемой энергетики. Меньшее количество энергии, вырабатываемой в разных точках, очень важно для максимизации дохода.
Максимальное использование энергии — разумный способ расходовать энергию. Уже существуют коммерческие альтернативы, которые можно применять при производстве возобновляемой энергии. Таким образом, для разработки этой технологии необходимо привезти ее в Бразилию из-за огромного количества доступной биомассы.
Каталожные номера
1 . QIU, Гоцюань и др. Ал. Экспериментальное исследование микро-ТЭЦ на основе ORC, работающей на биомассе, для бытового применения. Топливо 2012; 96: 374–382.
2. DE PAEPE, M. и др. Системы микро-ТЭЦ для жилых помещений. Преобразование энергии и управление. 2006 г.; 47: 3435–3446.
3. ФАБЕР, Альберт. Изучение внутренней микрокогенерации в Нидерландах: модель спроса на основе агентов для распространения технологий.Энергетическая политика. 2010 г.; 38: 2763–2775.
4. МОРАН А., МАГО П. Дж.; ЧАМРА Л. М. Термоэкономическое моделирование микро-ТЭЦ (микроохлаждение, нагрев и электроэнергия) для небольших коммерческих приложений. Междунар. Дж. Энергия Res . 2008 г.; 32: 808–823.
5. Рамос, Эдуардо Феррейра. Проанализируйте систему, основанную на использовании микротурбины и природного газа. Dissertação де местрадо. PUC-Рио. 2007. 174 стр.
6. ОНОВВИОНА Х.И.; УГУРСАЛ, В.I. Жилые когенерационные системы: обзор современных технологий. Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, 2006 г.; 10: 389–431.
7. КОСПП. http://www.cospp.com/articles/print/volume-10/issue-3/features/micro-chp-comes-to-north-america-devices-include-gas-fired-generat ors-from-honda .html. По состоянию на 6 июля 2012 г.
8. Биопакт. Новости. http://news.mongabay.com/bioenergy/2006/11/engineers-developing-biomass-fired.html. По состоянию на 6 июля 2012 г.
9. ОБЕСПЕЧЕНИЕ. Практическое руководство по энергосбережению и повышению эффективности зданий. http://www.enforce-een.eu/wp/eng/wp-content/uploads/2012/02/ENFORCE-practical-guide-English-.pdf. По состоянию на 7 июля 2012 г.
10. Потенциал микрогенерации: изучение и анализ. www.berr.gov.uk/files/file27558.pdf. Проверено 18-24 июля 2012 г.
11. ГАЛЬВАО, Дж. Р. и др. др. Когенерационное снабжение биоэнергией для устойчивой системы управления гостиничным зданием.Технология переработки топлива 2011; 92: 284–289.
12. D’ACCADIA, M. Dentice et al. Микрокомбинированное производство тепла и электроэнергии в жилых и небольших коммерческих помещениях. Прикладная теплотехника 2003; 23: 1247–1259.
13.