авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Разработка методологии определения влияния использования собственных энергетических источников промышленных предприятий на общее топливопотребление региона

На правах рукописи

ТРУШАКОВ РОМАН ВЛАДИМИРОВИЧ РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОБСТВЕННЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ НА ОБЩЕЕ ТОПЛИВОПОТРЕБЛЕНИЕ РЕГИОНА Специальность 05.14.01 – Энергетические системы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2010 год 2

Работа выполнена на кафедре «Тепломассообменных процессов и устано вок» Московского энергетического института (технического университета)

Научный консультант: кандидат технических наук, ст. научный сотрудник Корягин Анатолий Викторович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Аракелян Эдик Койрунович кандидат технических наук Малафеев Владимир Анатольевич

Ведущая организация: ОАО «ВНИПИэнергопром»

Защита диссертации состоится « 24 » июня 2010 г. в 14 час. 00 мин. в аудитории Б-205 МЭИ (ТУ) на заседании диссертационного совета Д.212.157. при Московском энергетическом институте (техническом университете) по ад ресу: г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергети ческого института (технического университета).

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью организа ции) просим направлять по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д.14, Ученый совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан « 21 » мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., доцент В.П. Зверьков

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Одной из основных задач промышленной энергетики является разработка мероприятий по энергосбережению и повыше нию эффективности использования топливно-энергетических ресурсов. Боль шое внимание вопросам повышения энергетической эффективности и эконо мии энергетических ресурсов уделяется государственными органами. Так, в но ябре 2009 г. разработан и принят федеральный закон №261-ФЗ «Об энергосбе режении и о повышении энергетической эффективности …», разрабатываются различные отраслевые и региональные программы по энергосбережению.

Целью этих программ является сокращение потребления топливно энергетических ресурсов, в то время как промышленный потребитель акценти рует свое внимание на снижении затрат на приобретение энергетических ресур сов.

Одним из мероприятий, предлагаемых промышленным потребителем для снижения затрат на энергетические ресурсы, является установка собственного энергетического источника на промышленной площадке предприятия. Целесо образность установки собственного источника при отказе от централизованного энергообеспечения обосновывается, как правило, составлением бизнес-плана.

При этом не учитывается изменение топливопотребления в регионе в целом.

Анализ научно-технической литературы показал, что задача определения энергетической целесообразности использования собственных энергетических источников промышленных потребителей при отказе от централизованного энергообеспечения не рассматривается комплексно.

Цель работы. Целью работы является создание методологии выбора ра циональной системы энергоснабжения промышленных предприятий с учетом системного фактора. Для этого поставлены следующие задачи:

1. Разработка методологического подхода к оценке целесообразности использо вания собственного энергетического источника промышленным потребите лем при отказе от централизованного энергообеспечения в масштабе региона.

2. Разработка общей математической модели системы энергоснабжения региона и входящих в него энергетических объектов с применением методов систем ного анализа.

3. Выбор параметра, характеризующего рациональность использования про мышленным потребителем собственного энергетического источника и учи тывающего его влияние на общее топливопотребление в масштабе региона, и разработка метода его расчета.

4. Проведение расчетов для определения влияния различных параметров на вы бор целесообразного способа энергообеспечения промышленного потребите ля.

Научная новизна.

Разработан методологический подход и математическая модель системы энергоснабжения региона, на основе которых можно определить влияние ис пользования собственного энергетического источника промышленным потре бителем при отказе от централизованного энергообеспечения на общее топли вопотребление региона.

В качестве параметра, характеризующего рациональность использования промышленным потребителем собственного энергетического источника в мас штабе региона, предложено эквивалентное расстояние – расстояние от про мышленного потребителя до централизованного источника, на котором топли вопотребление региона при централизованном и децентрализованном энерго обеспечении промышленного потребителя одинаково.

Впервые определено влияние различных параметров, таких как технико экономические показатели работы энергетических источников, климатические условия, удаление промышленного предприятия от централизованного энерге тического источника, на определение целесообразного способа энергообеспе чения отдельного промышленного предприятия при условии минимального то пливопотребления в масштабе региона.

Практическая ценность работы состоит в том, что на основании разра ботанной общей математической модели системы энергоснабжения региона в зависимости от постановки задачи исследования можно синтезировать матема тическую модель системы энергоснабжения конкретного региона и оценить це лесообразность применения собственных энергетических источников для энер гообеспечения промышленных потребителей при условии минимального топ ливопотребления в масштабе региона.



Достоверность и обоснованность результатов обусловлена корректно стью математических подмоделей, в основу которых положены нормативные документы и реальные энергетические характеристики, используемые при экс плуатации основного энергогенерирующего оборудования энергетических ис точников.

Автор защищает:

методологию выбора рациональной системы энергоснабжения промышлен ных предприятий с учетом использования собственных энергетических ис точников;

математическую модель, алгоритм и аналитические зависимости, позво ляющие анализировать и оценивать целесообразность применения централи зованного или децентрализованного способов энергообеспечения отдельно го промышленного потребителя в масштабе региона;

введенный параметр, характеризующий эффективность способа энергоснаб жения промышленного потребителя, - эквивалентное расстояние;

результаты исследования влияния различных факторов на выбор способа энергообеспечения отдельного промышленного потребителя в рассматри ваемом регионе.

Личный вклад автора заключается:

в разработке методологического подхода для выбора рациональной системы энергоснабжения промышленных предприятий с учетом использования соб ственных энергетических источников;

в разработке универсальной математической модели системы энергоснабже ния региона;

во впервые полученном и предложенном к применению параметра, характе ризующего эффективность системы энергоснабжения региона;

в рассмотрении влияния различных факторов на определение целесообраз ного способа энергообеспечения отдельного промышленного предприятия при условии минимального топливопотребления в масштабе региона.

Апробация и публикации. Результаты работы были представлены на Третьей межрегиональной научно-технической конференции студентов и аспи рантов «Информационные технологии, энергетика и экономика», апрель г., Смоленск;

на XII, XIII, XIV и XVI международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов (март 2006 г., март 2007 г., февраль г., март 2010 г.) Москва;

на Международной научно-практической конференции «Биоэнергетика и биотехнологии – эффективное использование отходов лесоза готовок и деревообработки» 14-16 октября 2009 г., Москва;

на ежегодных аспи рантских семинарах кафедры ТМПУ МЭИ (ТУ), апрель 2010 г., Москва.

Основное содержание работы

изложено в семи публикациях, в том числе в одной статье в реферируемом журнале из перечня ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций и списка использованных источников.

Материал изложен на 157 страницах машинописного текста. Работа содер жит 79 рисунков, 59 математических формул и одно приложение. Список ис пользованных источников состоит из 88 наименований.

Содержание работы Во введении раскрыта актуальность темы, дана ее общая характеристика.

В первой главе дается краткое описание состояния систем энергоснаб жения, показывается необходимость повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, внедрения различных отраслевых и регио нальных программ по энергосбережению.

В главе рассматриваются мероприятия, направленные на снижение по требления энергетических ресурсов промышленными потребителями, в том числе установка собственного энергетического источника. Отмечено, что при этом не учитывается влияние изменившейся системы энергоснабжения про мышленного потребителя на общее топливопотребление в регионе. При реше нии вопроса об установке автономного энергетического источника следует применять методы системного анализа, учитывая влияние на потребление топ лива в регионе в целом.

Первая глава завершается определением цели исследования и задач, ко торые должны быть решены для достижения поставленной цели.

Вторая глава диссертационной работы посвящена разработке математи ческой модели системы энергоснабжения региона.





На рисунке 1 приведена принципиальная схема системы энергоснабжения региона.

Рисунок 1 – Принципиальная схема энергоснабжения региона В качестве централизованного энергетического источника рассматрива лись: районная котельная, КЭС и ТЭЦ, в качестве децентрализованного энерге тического источника - промышленная котельная, мини-КЭС и мини-ТЭЦ.

При проведении расчетов использовались следующие заданные величи ны: климатические условия в регионе;

потребляемые тепловая и электрическая нагрузки промышленного потребителя и суммарные тепловая и электрическая нагрузки прочих потребителей;

энергетические характеристики энергогенери рующих объектов.

В качестве критерия эффективности использовался суммарный расход топлива системы энергоснабжения региона.

При разработке математической модели системы энергоснабжения ре гиона приняты следующие условия и ограничения:

- состояние основного оборудования энергогенерирующих объектов со ответствует нормативным энергетическим характеристикам;

- состояние тепловых и электрических сетей соответствуют нормативно му;

- расчеты проводятся по среднегодовым параметрам;

- энергопотребление всех потребителей региона, кроме рассматриваемого промышленного потребителя, задается суммарными тепловой и электрической нагрузками.

На рисунке 2 приведена структура математической модели системы энер госнабжения региона.

Рисунок 2 – Структура математической модели системы энергоснабжения Математическая модель системы энергоснабжения региона имеет иерар хическую структуру.

В основу математической модели положены энергетические характери стики энергогенерирующих объектов, а также основные уравнения термодина мики.

Математические подмодели энергогенерирующих объектов имеют оди наковый выходной параметр – расход топлива.

Математические подмодели ТЭЦ и мини-ТЭЦ.

Математические подмодели ТЭЦ и мини-ТЭЦ имеют одинаковую струк туру.

Расход топлива на ТЭЦ и мини-ТЭЦ зависит от внешних трех основных параметров: вырабатываемая электрическая мощность NТЭЦ, вырабатываемая тепловая мощность QТЭЦ и температура наружного воздуха tН.

Математическая подмодель ТЭЦ и мини-ТЭЦ имеет вид:

к = f (Qк ), бр ) ( q = f N, Q, t, 0 ТН Э, (1) Q = Q + N q, к Т 0Э р бр B =Q Q ТЭЦ,м.ТЭЦ Кн к тр где ВТЭЦ, м.ТЭЦ – расход топлива на ТЭЦ или на мини-ТЭЦ;

кбр – КПД котлоаг регата;

тр – КПД транспорта теплоты;

Qк – тепловая нагрузка котлоагрегата;

qЭ – удельный расход теплоты на выработку электроэнергии;

N0 – вырабатываемая электрическая мощность;

QТ – теплота, отпускаемая на теплофикацию;

Qнр – низшая теплотворная способность топлива.

Математические подмодели КЭС и мини-КЭС.

Математические подмодели КЭС и мини-КЭС имеют одинаковую струк туру.

Расход топлива на электрических станциях конденсационного типа зави сит от двух внешних параметров - электрической мощности NКЭС и температу ры наружного воздуха tН.

Математическая подмодель КЭС и мини-КЭС имеет вид:

к = f (Qк ), бр ) ( q = f N, t, 0H Э. (2) Q = N q, к 0Э р бр B =Q Q КЭС,м.КЭС Кн к тр Математические подмодели районной котельной и промышленной ко тельной.

Расход топлива зависит, в основном, только от одного внешнего парамет ра – тепловой мощности районной QРК и промышленной QПК котельных.

Математическая подмодель районной и промышленной котельных имеет вид:

бр к = f QРК,ПК,. (3) р бр B =Q Q.

РК,ПК РК н к Математическая подмодель центрального теплового пункта.

Математическая подмодель центрального теплового пункта представляет собой зависимость КПД центрального теплового пункта ТО от передаваемой промышленному потребителю тепловой нагрузки Qпотр.

Математическая подмодель центрального теплового пункта имеет вид:

= f Qпотр. (4) ТО Математическая подмодель для расчета потерь тепловой энергии при ее передаче потребителю.

Математическая подмодель имеет вид:

d ) ( год год год Q СЕТИ L = 2 теп.сети с 0.75 t1 + 0.25 t 2 t гр, ТНС 100 QИЗ = qиз L теп.сети,, (5) QПОТ = QТНС + QИЗ где QТНС –потери тепловой энергии с теплоносителем, QИЗ –потери тепловой энергии через теплоизоляционные конструкции трубопроводов тепловой се ти,QПОТ –потери тепловой энергии при транспортировке ее в тепловой сети, – норма среднегодовой утечки теплоносителя;

dСЕТИ – диаметр тепловой сети;

LТЕП.СЕТИ – длина тепловой сети;

– среднегодовая плотность теплоносителя;

с – удельная теплоемкость теплоносителя;

t1год и t2год – среднегодовые значения температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети;

tгргод – среднегодовая температура грунта на глубине заложения трубопро вода тепловой сети;

qиз - удельные часовые тепловые потери трубопровода;

коэффициент местных тепловых потерь.

Математическая подмодель для расчета потерь электроэнергии при ее передаче потребителю.

Математическая подмодель имеет вид:

N = 3 I ном rЛЭП Lэл.сети, H (6) N ПОТ = N Н + N У-П где NН – нагрузочные потери электрической энергии, NУ-П – условно постоянные потери электрической энергии, NПОТ – потери электрической энер гии при ее передаче в электрической сети;

Iном – токовая нагрузка линий элек тропередач (ЛЭП);

rЛЭП – удельное сопротивление ЛЭП.

Параметр, характеризующий общее топливопотребление региона.

Общее топливопотребление региона ВРЕГ определяется как сумма расхо дов топлива всех потребителей, находящихся в рассматриваемом регионе:

= В, (7) РЕГ i В где Вi – потребление топлива i-м топливопотребляющим объектом.

Разработанная математическая модель системы энергоснабжения региона реализована на языке программирования Delphi 7.0.

Третья глава посвящена разработке (описанию) методологии выбора ра циональной системы энергоснабжения промышленных предприятий с учетом возможности использования собственных энергетических источников.

Целесообразность применения собственного источника энергоснабжения зависит от соотношения потерь тепловой и электрической энергий при переда че в тепловой и электрической сетях соответственно и разницы в затратах топ лива на выработку энергетических ресурсов в централизованном и собственном энергетических источниках.

Поскольку потери тепловой и электрической энергий при их транспорти ровке зависят от расстояния до централизованного источника, то целесообразно определять, при каком удалении потребителя от централизованного энергети ческого источника затраты топлива при централизованном и децентрализован ном способах энергообеспечения одинаковы. Это расстояние от промышленно го потребителя до централизованного источника предложено называть эквива лентным расстоянием LЭКВ.

Если расстояние до централизованного энергетического источника боль ше, чем эквивалентное расстояние LЭКВ, то установка собственного источника энергоснабжения рациональна, так как в этом случае суммарные затраты топ лива в регионе при централизованном энергообеспечении больше, чем при ав тономном.

На основе общей математической модели системы энергоснабжения ре гиона синтезированы математические модели следующих вариантов энерго обеспечения отдельного промышленного потребителя:

1) установка собственной промышленной котельной при отказе от цен трализованного теплоснабжения от районной котельной или от ТЭЦ;

2) установка собственной мини-КЭС при отказе от централизованного электроснабжения от КЭС или от ТЭЦ;

3) установка собственной мини-ТЭЦ при отказе от централизованного тепло- и электроснабжения от районной котельной и КЭС соответственно или от ТЭЦ.

Для первого варианта в результате решения универсальной математиче ской модели системы энергоснабжения региона получены следующие аналити ческие выражения.

Выражение для определения суммарного топливопотребления региона при централизованном теплоснабжении промышленного потребителя от рай онной котельной имеет вид:

+Q +Q Q пот N КЭС q КЭС проч потр то B= + (8), Q н к Q н к р 1ц р КЭС где QПРОЧ – тепловая нагрузка прочих потребителей, МВт;

QПОТ – потери теп ловой энергии, МВт;

qКЭС – удельный расход теплоты на выработку электро энергии, кДж/кВт·ч;

NКЭС – электрическая мощность, вырабатываемая на КЭС, МВт;

ТО – КПД теплообменного аппарата, установленного на центральном те пловом пункте;

1цк – КПД котлоагрегата, установленного в районной котель ной;

КЭСк – КПД котлоагрегата, установленного на КЭС.

Выражение для определения суммарного топливопотребления региона при децентрализованном теплоснабжении промышленного потребителя от промышленной котельной имеет вид:

Q Q q N проч КЭС КЭС + потр, B= + (9) 2 н к н к н к Q Q Q р 2ц р КЭС р 2д к где 2ц – КПД котлоагрегата, установленного в районной котельной, при от соединении тепловой нагрузки промышленного потребителя;

2дк – КПД котло агрегата, установленного на промышленной площадке потребителя.

Выражение для определения эквивалентного расстояния получено в виде:

к к 1ц 1 1ц +Q Q потр к проч к 2д ТО 2ц, (10) = L ЭКВ ) d ( а норм сети c a t год + (1 a ) t год t год q + из p х 1 Знаменатель выражения (10) характеризует удельную величину потерь тепловой энергии на единицу длины. При заданных климатических характери стиках местности и температурном графике тепловой сети знаменатель выра жения (10) является постоянной величиной.

Числитель выражения (10) характеризует выработку тепловой энергии в районной котельной.

Если 2дк 1цк· ТО и 2цк 1цк, то эквивалентное расстояние будет при нимать отрицательное значение, что однозначно определяет целесообразность применения децентрализованного способа теплоснабжения.

Для варианта установки собственной промышленной котельной при от казе от централизованного теплоснабжения от ТЭЦ получено аналитическое выражение для определения эквивалентного расстояния, характеризующего це лесообразность применения собственной промышленной котельной, в виде:

к к к 1ц 1ц 1 1ц +Q 1 + N q q Q потр к проч к 1 2ц к 1ц ТО 2д 2ц 2ц = L ЭКВ ) к ( d а 1ц норм сети год год год + (1 a) t q + c a t t + 3 I q q лэп 1ц 2ц к из p 1 2 х 400 2ц (11) Оценивая выражение (11), можно сказать, что полученное выражение от лично от выражения (10). В числителе выражения (11) появилось слагаемое, характеризующее выработку электрической энергии на ТЭЦ.

Для второго варианта для случая отказа промышленным потребителем от централизованного электроснабжения при решении общей математической модели системы энергоснабжения региона получены следующие аналитические выражения, представленные ниже.

Для варианта установки собственной мини-КЭС при отказе от центра лизованного электроснабжения от КЭС, по аналогии с вариантом отказа от централизованного теплоснабжения, получено аналитическое выражение для определения эквивалентного расстояния, характеризующего целесообразность применения собственной мини-КЭС, в виде:

к к 1ц q + N 1ц q N потр q q 1ц 1ц проч 2д к 2ц к 2д 2ц (12).

= L ЭКВ 3 Iном q ЛЭП 1ц Знаменатель выражения (12) представляет собой удельную характеристи ку количества теплоты, необходимого для выработки электрической мощности, теряемой в электрических сетях.

Числитель выражения (12) характеризует выработку электрической мощ ности на КЭС.

q к к и q q к к, то эквивалентное Если q 1ц 2д 1ц 2д 1ц 2ц 1ц 2ц расстояние принимает отрицательное значение и, следовательно, установка собственной мини-КЭС является целесообразной.

Для варианта установки собственной мини-КЭС при отказе от центра лизованного электроснабжения от ТЭЦ получено выражение для определения эквивалентного расстояния в виде:

к к к к Q 1ц 1ц 1ц q + N 1ц q потр 1 + Q 1 + N q q проч потр 2д к проч 2ц к 1ц 1ц к к 2ц 2ц ТО 2д 2ц = L ЭКВ 2 к а норм d сети c p a t год + (1 a ) t год t год 1 1ц + 3 I q + q из х к 1 2 лэп 1ц 2ц (13) Отличительной чертой полученного выражения является то, что в знаме нателе выражения (13) имеется множитель (1- 1цк / 2цк). Если 1цк 2цк, то это приводит к уменьшению эквивалентного расстояния, что сужает область целе сообразности централизованного способа электроснабжения.

Особый интерес представляет вариант, когда на промышленной площадке потребителя имеется промышленная паровая котельная и в ней устанавливается турбоагрегат противодавленческого типа. Поскольку у турбоагрегатов такого типа отсутствуют потери в холодном источнике и, следовательно, удельный расход топлива на выработку электрической энергии у них самый низкий, то установка турбоагрегатов противодавленческого типа всегда целесообразна с энергетической точки зрения.

Для третьего варианта при отказе от централизованного тепло- и элек троснабжения на основе общей математической модели системы энергоснаб жения региона получены следующие аналитические выражения.

Для определения суммарного топливопотребления региона при централи зованном теплоснабжении от районной котельной и электроснабжении от КЭС промышленного потребителя получена зависимость в виде:

+N +N q +Q +Q N Q потр 1ц проч пот проч пот потр то B= +, (14) 1 н РК н КЭС Q Q р 1ц р 1ц РК КЭС где 1ц и 1ц – КПД котлоагрегатов, установленных в районной котельной и в КЭС соответственно.

Для определения суммарного топливопотребления региона при децентра лизованном комбинированном энергообеспечении промышленного потребите ля от мини-ТЭЦ аналитическая зависимость имеет вид:

q +N q Q N Q проч проч 2ц потр потр 2д B= + + (15), 2 н РК Q н КЭС н м.ТЭЦ Q Q р 2ц р 2ц р 2д РК КЭС где 2ц и 2ц – КПД котлоагрегатов, установленных в районной котельной и в КЭС соответственно, при отсоединении тепловой и электрической нагрузок промышленного потребителя;

2дм.ТЭЦ – КПД котлоагрегата, установленного в мини-ТЭЦ.

Поскольку в данном варианте расчета расстояния от промышленного по требителя до районной котельной и до КЭС могут быть различны, то выраже ние, характеризующее эффективность установки собственной мини-ТЭЦ при отказе от централизованного теплоснабжения от районной котельной и элек троснабжения от КЭС, получено в следующем виде:

B = B B. (16) Для варианта установки собственной мини-ТЭЦ при отказе от центра лизованного энергообеспечения от ТЭЦ получено аналитическое выражение для определения эквивалентного расстояния, характеризующего эффективность установки собственной мини-ТЭЦ, в виде:

к к к к 1ц 1 1ц 1ц 1ц +Q 1 + N q q + N q q Q потр к проч к потр 2д к 1ц проч 2ц к 1ц 2д ТО 2ц 2д 2ц = L ЭКВ ) ( d а норм сети год год год c a t + (1 a) t t + 3 I q q + лэп 1ц из p 1 2 х (17) Сравнивая первые два слагаемых полученного выражения (17) с соответ ствующими слагаемыми выражений (10) и (11), можно заметить, что они оди наковы. Следовательно, можно сказать, что установка собственного источника целесообразна, если потери тепла в автономном котлоагрегате меньше потерь тепла при централизованном энергоснабжении. Аналогично, сравнивая вторые два слагаемых полученного выражения (17) с соответствующими слагаемыми (12) и (13), заметим, что они также одинаковы. Можно сказать, что установка собственного энергетического источника целесообразна в том случае, если от ношение удельных расходов теплоты при отсоединении нагрузки больше от ношения КПД котлоагрегатов при соответствующем отсоединении нагрузки.

В четвертой главе проведены расчеты по определению степени влияния различных параметров на целесообразность использования собственных энер гетических источников промышленных потребителей при отказе от централи зованных теплоснабжения от районной котельной и электроснабжения от КЭС.

Расчеты проводились для вариантов энергоснабжения промышленного потре бителя, рассмотренных в предыдущей главе, при принятых условиях для кон кретного региона.

Для первого варианта использования собственной промышленной ко тельной при отказе от централизованного теплоснабжения от районной котель ной при принятых условиях были проведены расчеты по определению степени влияния различных параметров на величину эквивалентного расстояния.

Результаты расчетов определения влияния тепловых нагрузок промыш ленного потребителя и прочих потребителей на эквивалентное расстояние при ведены на рисунках 3 и 4.

Рисунок 4 – Зависимость эквивалентного рас Рисунок 3 – Зависимость эквивалентного стояния от тепловой нагрузки прочих потреби расстояния от тепловой нагрузки телей промышленного потребителя Из графика, приведенного на рисунке 3, видно, что при принятых услови ях расчета увеличение тепловой нагрузки промышленного потребителя приво дит к увеличению эквивалентного расстояния. Так, при увеличении тепловой нагрузки промышленного потребителя от 5 МВт до 40 МВт значение эквива лентного расстояния увеличивается с 65 м до 255 м.

Можно заметить, как видно из рисунка 4, что эквивалентное расстояние не зависит от изменения тепловой нагрузки прочих потребителей. Это объясня ется тем, что, согласно принятым исходным условиям, КПД котлоагрегата цен трализованного энергетического источника не зависит от изменения тепловой нагрузки, то есть 1ц = 2ц.

Для второго варианта при отказе от централизованного электроснабже ния от КЭС были проведены расчеты по определению влияния различных па раметров на эквивалентное расстояние по полученному выражению (12).

На рисунках 5 и 6 приведены результаты расчета определения влияния электрических нагрузок промышленного потребителя и прочих потребителей на эквивалентное расстояние.

Из графика, приведенного на рисунке 5, видно, что при принятых услови ях с увеличением электрической нагрузки промышленного потребителя эквива лентное расстояние уменьшается. Так, при электрической нагрузке прочих по требителей Nпроч = 100 МВт и увеличении электрической нагрузки промышлен ного потребителя от 5 МВт до 20 МВт значение эквивалентного расстояния уменьшается с 488 км до 124 км.

Рисунок 5 – Зависимость эквивалентного Рисунок 6 – Зависимость эквивалентного рас расстояния от электрической нагрузки стояния от электрической нагрузки прочих по промышленного потребителя требителей С увеличением электрической нагрузки прочих потребителей эквива лентное расстояние увеличивается, как можно видеть на рисунке 6. Так, при электрической нагрузке промышленного потребителя 5 МВт и при изменении электрической нагрузки прочих потребителей с 55 МВт по 85 МВт значение эк вивалентного расстояния увеличивается с 429 км до 487 км.

Для третьего варианта при отказе от централизованных теплоснабже ния от районной котельной и электроснабжения от КЭС по полученному выра жению (16) проведены расчеты по определению влияния протяженностей теп ловой и электрической сетей и тепловой и электрической нагрузок промыш ленного потребителя на разницу топливопотребления В.

Рисунок 7 – Зависимость разницы топли- Рисунок 8 – Зависимость разницы топливопот вопотребления в регионе от электрической ребления в регионе от протяженности электри нагрузки промышленного потребителя ческой сети Результаты расчетов определения влияния электрической нагрузки про мышленного потребителя и протяженности электрической сети на разницу топ ливопотребления в регионе приведены на рисунках 7 и 8.

Из графиков, приведенных на рисунках 7 и 8, видно, что при увеличении электрической нагрузки промышленного потребителя и протяженности элек трической сети разница топливопотребления в регионе уменьшается. Так, при значении протяженности электрической сети Lэл.сети = 6 км и увеличении элек трической нагрузки промышленного потребителя от 5 МВт до 40 МВт разница топливопотребления в регионе возрастает на 907 т у.т.

В пятой главе проведены расчеты по определению влияния различных параметров на целесообразность использования собственных энергетических источников промышленных потребителей при отказе от централизованного те пло- и электроснабжения от ТЭЦ. Расчеты проводились для вариантов энерго снабжения промышленного потребителя, рассмотренных в третьей главе, при принятых условиях для конкретного региона.

Для первого варианта использования собственной промышленной ко тельной при отказе от централизованного теплоснабжения от ТЭЦ при приня тых условиях были проведены расчеты по определению степени влияния раз личных параметров на величину эквивалентного расстояния.

На рисунках 9 и 10 приведены результаты расчета влияния тепловых на грузок промышленного потребителя и прочих потребителей на эквивалентное расстояние для варианта отказа от централизованного теплоснабжения от ТЭЦ.

Рисунок 9 – Зависимость эквивалентного Рисунок 10 – Зависимость эквивалентного рас расстояния от тепловой нагрузки промыш- стояния от тепловой нагрузки прочих потреби ленного потребителя телей Из графиков, приведенных на рисунках 9 и 10, видно, что характер зави симостей эквивалентного расстояния от тепловых нагрузок промышленного потребителя и прочих потребителей аналогичен характеру зависимостей, пред ставленных на рисунках 3 и 4 соответственно. Однако следует отметить, что значение эквивалентного расстояния получается примерно на три порядка вы ше, что объясняется тем, что в выражении (11), в отличие от выражения (10), учитывается выработка электрической мощности на ТЭЦ.

По полученному выражению (13) для второго варианта при отказе от централизованного электроснабжения от ТЭЦ проведены расчеты по определе нию влияния различных параметров на эквивалентное расстояние.

Результаты расчетов определения влияния электрических нагрузок про мышленного потребителя и прочих потребителей на эквивалентное расстояние приведены на рисунках 11 и 12.

Рисунок 12 – Зависимость эквивалентного рас Рисунок 11 – Зависимость эквивалентного стояния от электрической нагрузки прочих по расстояния от электрической нагрузки требителей промышленного потребителя Из графиков, представленных на рисунках 11 и 12, видно, что характер зависимости эквивалентного расстояния от электрической нагрузки прочих по требителей при отказе от централизованного электроснабжения от ТЭЦ отли чен от соответствующей зависимости при отказе от централизованного элек троснабжения от КЭС. Следует также отметить, что значение эквивалентного расстояния больше, примерно, в два раза для варианта отказа от централизо ванного электроснабжения от ТЭЦ промышленным потребителем, чем для ва рианта отказа от централизованного электроснабжении от КЭС. Это объясняет ся тем, что в выражении (13), в отличие от выражения (12), учитывается отпус каемая теплота на теплофикацию на ТЭЦ.

Были проведены расчеты для третьего варианта при отказе от центра лизованного комбинированного энергообеспечения от ТЭЦ по определению влияния различных параметров на величину эквивалентного расстояния.

Расчеты проводились в двух вариантах. В первом варианте рассмотрено изменение эквивалентного расстояния при неизменных значениях электриче ских нагрузок прочих потребителей, промышленного потребителя и величины потерь электрической энергии и при постоянных значениях тепловых нагрузок прочих потребителей, промышленного потребителя и величины потерь тепло вой энергии. Во втором варианте, соответственно, наоборот - при неизменных значениях тепловых нагрузок прочих потребителей, промышленного потреби теля и величины потерь тепловой энергии и при постоянных значениях элек трических нагрузок прочих потребителей, промышленного потребителя и вели чины потерь электрической энергии.

На рисунках 13 и 14 приведены результаты первого варианта расчета влияния тепловой нагрузки промышленного потребителя и тепловой нагрузки прочих потребителей на эквивалентное расстояние.

Рисунок 14 – Зависимость эквивалентного рас Рисунок 13 – Зависимость эквивалентного стояния от тепловой нагрузки прочих потреби расстояния от тепловой нагрузки промыш телей ленного потребителя На рисунках 15 и 16 приведены результаты второго варианта расчета оп ределения влияния электрических нагрузок промышленного потребителя и прочих потребителей на эквивалентное расстояние.

Из графика, приведенного на рисунке 15, видно, что при принятых усло виях расчета изменение электрической нагрузки промышленного потребителя в сторону увеличения приводит сначала к увеличению эквивалентного расстоя ния, а затем - к уменьшению.

Рисунок 16 – Зависимость эквивалентного рас Рисунок 15 – Зависимость эквивалентного стояния от электрической нагрузки прочих по расстояния от электрической нагрузки требителей промышленного потребителя Это объясняется особенностью энергетической характеристики источни ков энергоснабжения. Так, при больших значениях вырабатываемой электриче ской энергии в турбоагрегате энергетического источника значение удельного расхода теплоты на выработку электроэнергии практически не изменяется при изменении электрической нагрузки. В свою очередь, увеличение передаваемой электрической нагрузки в ЛЭП приводит к увеличению потерь электрической энергии. И, в соответствии с выражением (17), влияние составляющей потерь электрической энергии начинает превалировать над влиянием составляющей выработки электрической энергии в энергетическом источнике.

Выводы 1. Разработан методологический подход для оценки влияния использова ния собственных энергетических источников промышленных предприятий при отказе от централизованного энергообеспечения на общее топливопотребление с учетом системного фактора.

2. Разработана универсальная математическая модель системы энерго снабжения региона.

3. В качестве параметра, характеризующего эффективность использова ния собственного энергетического источника промышленного потребителя в масштабе региона, предложено эквивалентное расстояние – расстояние от про мышленного потребителя до централизованного источника, на котором расхо ды топлива в регионе при централизованном и децентрализованном энерго обеспечении промышленного потребителя одинаковы.

4. Получены аналитические зависимости для расчета эквивалентного рас стояния, позволяющего определить целесообразность применения централизо ванного или децентрализованного способов энергообеспечения промышленно го потребителя.

5. Проведены расчеты для одного из реально возможных вариантов ис ходных данных по определению степени влияния различных параметров на вы бор рациональной системы энергоснабжения отдельного промышленного по требителя по разработанной методологии.

6. Определён характер влияния различных параметров на эквивалентное расстояние.

7. При принятых условиях результаты расчетов показали:

Установка у потребителя собственной ПК зависит от расстояния от про мышленного потребителя до РК.

Отказ от централизованного теплоснабжения промышленным потребите лем при теплоснабжении от ТЭЦ является энергетически нерациональным все гда.

Отказ от централизованного электроснабжения от КЭС или от ТЭЦ и ус тановка у промышленного потребителя собственного источника электроснаб жения - мини-КЭС не целесообразны.

Отказ от централизованного электроснабжения от КЭС или от ТЭЦ при наличии на промышленной площадке потребителя паровой котельной и уста новке в ней противодавленческого турбоагрегата всегда целесообразен.

Установка мини-ТЭЦ на промышленной площадке потребителя является энергетически оправданной при отказе от централизованного теплоснабжения от РК и от централизованного электроснабжения от КЭС.

Установка мини-ТЭЦ на промышленной площадке потребителя при отка зе от централизованного тепло- и электроснабжения от ТЭЦ зависит от величин потребляемых энергетических ресурсов потребителя и расстояния до ТЭЦ.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Корягин А.В., Трушаков Р.В. Об энергоэффективности систем авто номного энергоснабжения с учетом суммарного топливопотребления региона // Энергосбережение и водоподготовка. 2009. – №6 – С. 28 - 30.

2. Трушаков Р.В. Определение влияния перехода на топливопотребление в ре гионе от централизованного энергоснабжения к автономному // Биоэнерге тика и биотехнологии – эффективное использование отходов лесозаготовок и деревообработки: Тез. докладов. 14 – 16 октября 2009 г. М: ГОУ ВПО МГУЛ, 2009. С.44 – 46.

3. Михайлов В.А., Трушаков Р.В., Лосева И.В. Оценка эффективности исполь зования автономных энергосистем на промышленном предприятии // Третья межрегиональная научно-техническая конференция студентов и аспирантов.

Информационные технологии, энергетика и экономика: Сборник трудов. В 3-х т. – С.: Издательский дом «Универсум» СГУ, 2006. Т.1. - С.163 - 166.

4. Михайлов В.А., Трушаков Р.В. Анализ схем отопительных мини-ТЭЦ для промышленных теплоэнергетических систем // Двенадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Радиоэлектрони ка, электротехника и энергетика: Тез. докл. В 3-х т. Т.2. – М.: МЭИ, 2006. – С. 487 – 488.

5. Михайлов В.А., Трушаков Р.В. Математическая модель анализа нерасчет ных режимов мини-ТЭЦ // Тринадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. В 3-х т. Т.2. – М.: МЭИ, 2007. – С. 509 – 511.

6. Корягин А.В., Трушаков Р.В. Способ определения целесообразности ис пользования автономных источников в конкретной энергосистеме // Четыр надцатая международная научно-техническая конференция студентов и ас пирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. В 3-х т. Т.2. – М.: МЭИ, 2008. – с. 365 – 366.

7. Корягин А.В., Трушаков Р.В. Выбор способа энергообеспечения с учетом топливопотребления региона // Шестнадцатая международная научно техническая конференция студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, элек тротехника и энергетика: Тез. докл. В 3-х т. – М.: МЭИ, 2010. Т.2. – с.456-457.

Подписано в печать Зак. Тир. П.л.

Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д.

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.