Учебная работа. Когенерация

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Когенерация

Когенерация


основным
элементом комбинированного источника электроэнергии и тепла, в дальнейшем
когенератора (конгенерационной установки, мини-ТЭЦ), является первичный газовый
двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором на валу. При работе
двигатель-генератора утилизируется тепло газовыхлопа, масляного холодильника и
охлаждающей жидкости двигателя. При этом в среднем на 100 кВт электрической
мощности потребитель получает 150-160 кВт тепловой мощности в виде горячей воды
90 С для отопления и горячего водоснабжения.

Таким
образом, когенерация удовлетворяет потребности объекта в электроэнергии и
низкопотенциальном тепле. Главное ее преимущество перед обычными системами
состоит в том, что преобразование энергии здесь происходит с большей
эффективностью, чем достигается существенное сокращение расходов на
Производство единицы энергии.

Основные
условия для успешного применения когенерационной технологии:

1. При
использовании конгенерационной установки (мини-ТЭЦ) в качестве основного
источника энергии, то есть при загрузке 365 дней в году, исключая время на
плановое обслуживание.

2. При
максимальном приближении конгенерационной установки (мини-ТЭЦ) к потребителю
тепла и электроэнергии, в этом случае достигаются минимальные потери при
транспортировке энергии.

3. При
использовании наиболее дешевого первичного топлива — природного газа.

наибольший
эффект применения конгенерационной установки (мини-ТЭЦ) достигается при работе
последнего параллельно с внешней сетью. При этом возможна продажа излишков
электроэнергии, например, в ночное время, а также при прохождении часов
утреннего и вечернего максимумов электрической нагрузки. По такому принципу
работают 90% когенераторов в странах Запада.

Сферы
применения когенерационных установок:

Максимальный
эффект применения когенераторов достигается на следующих городских объектах:

Собственные
нужды котельных (от 50 до 600 кВт). При реновации котельных, а также при новом
строительстве источников тепловой энергии крайне важным является надежность
электроснабжения собственных нужд теплоисточника. Применение газового
когенератора (газопоршневого агрегата) оправдано здесь тем, что он является
надежным независимым источником электроэнергии, а сброс тепловой энергии
когенератора обеспечен в нагрузку теплоисточника.

Больничные
комплексы (от 600 до 5000 кВт). Эти комплексы являются потребителями
электроэнергии и тепла. Наличие в составе больничного комплекса когенератора
дает двойной эффект: снижение расходов на энергообеспечение и повышение
надежности электроснабжения ответственных потребителей больницы — операционного
блока и блока реанимации за счет ввода независимого источника электроэнергии.

Спортивные
сооружения (от 1000 до 9000 кВт). Это, прежде всего, бассейны и аквапарки, где
востребованы и электроэнергия, и тепло. В этом случае конгенерационная
установка (мини-ТЭЦ) покрывает потребности в электроэнергии, а тепло сбрасывает
на поддержание температуры воды. 

Электро- и
теплоснабжение объектов строительства в центре города (от 300 до 5000 кВт). С
этой проблемой встречаются компании, ведущие реновацию старых городских
кварталов. Стоимость подключения реновируемых объектов к инженерным сетям города
в ряде случаев соизмерима с объемом инвестиций в собственный когенерационный
источник, однако в последнем случае собственником источника остается компания,
что приносит ей дополнительную прибыль при эксплуатации жилого комплекса.

Когенерационные
системы классифицируются по типам основного двигателя и генератора:

— паровые
турбины, газовые турбины;

— поршневые
двигатели;


микротурбины.

Наибольшим
преимуществом пользуются поршневые двигатели, работающие на газе. Они
отличаются высокой производительностью, относительно низким объемом начальных
инвестиций, широким выбором моделей по выходной мощности, возможностью работы в
автономном режиме, быстрым запуском, использование различных видов топлива.

Обычный
(традиционный) способ получения электричества и тепла заключается в их
раздельной генерации (электростанция и котельная). При этом значительная часть
энергии первичного топлива не используется. Можно значительно уменьшить общее
потребление топлива путем применения когенерации (совместного производства
электроэнергии и тепла).

Когенерация
есть термодинамическое Производство двух или более форм полезной энергии из
единственного первичного источника энергии.

Две наиболее
используемые формы энергии — механическая и тепловая. Механическая энергия
обычно используется для вращения электрогенератора. Вот почему именно следующее
определение часто используется в литературе (несмотря на свою ограниченность).

Когенерация
есть комбинированное Производство электрической (или механической) и тепловой энергии
из одного и того же первичного источника энергии.

Произведенная
механическая энергия также может использоваться для поддержания работы
вспомогательного оборудования, такого как компрессоры и насосы. Тепловая
энергия может использоваться как для отопления, так и для охлаждения. Холод
производится абсорбционным модулем, который может функционировать благодаря
горячей воде, пару или горячим газам.

При
эксплуатации традиционных (паровых) электростанций, в связи с технологическими
особенностями процесса генерации энергии, большое количество выработанного
тепла сбрасывается в атмосферу через конденсаторы пара, градирни и т.п. Большая
часть этого тепла может быть утилизирована и использована для удовлетворения
тепловых потребностей, это повышает эффективность с 30-50% для электростанции
до 80-90% в системах когенерации. сравнение между когенерацией и раздельным
производством электричества и тепла приводится в таблице 1, основанной на
типичных значениях КПД.

Исследования,
разработки и проекты, реализованные в течение последних 25 лет, привели к
существенному усовершенствованию технологии, которая теперь действительно
является зрелой и надежной. Уровень распространения когенерации в мире
позволяет утверждать, что это наиболее эффективная (из существующих) технология
энергообеспечения для огромной части потенциальных потребителей.

 



Таблица
1

Преимущества
технологии.

технология
когенерации действительно одна из ведущих в мире. Что интересно, она прекрасно
сочетает такие положительные характеристики, которые недавно считались
практически несовместимыми. наиболее важными чертами следует признать
высочайшую эффективность использования топлива, более чем удовлетворительные
экологические параметры, а также автономность систем когенерации.

технология,
которой посвящен данный ресурс, не просто "комбинированное Производство
электрической (или механической) и тепловой энергии", — это уникальная
концепция, сочетающая преимущества когенерации, распределенной энергетики и
оптимизации энергопотребления.

Следует
заметить, что качественная реализация проекта требует наличия специфических
знаний и опыта, иначе значительная часть преимуществ наверняка будет потеряна.
К сожалению, в России очень мало компаний, которые действительно обладают
необходимой информацией и могут грамотно реализовать подобные проекты.

Выгоды от
использования систем когенерации условно делятся на четыре группы, тесно
связанные друг с другом.

Преимущества
надежности.

Когенерация —
фактически идеальная форма обеспечения энергией с точки зрения безопасности
энергоснабжения.

Развитие
современных технологий усиливает зависимость человеческой деятельности от
энергоснабжения во всех областях: и в доме, и на работе, и на отдыхе.
непосредственная зависимость человеческой жизни от бесперебойного
энергоснабжения растет на транспорте (начиная с лифтов и заканчивая системами
обеспечения безопасности на скоростных железнодорожных магистралях) и в
медицине, полагающейся сегодня на сложные и дорогие приборы, а не только на
стетоскоп и ланцет.

Повсеместное
распространение компьютеров только повышает требования к энергоснабжению. Не
только "количество", но и "качество" электроэнергии
становятся критичными для банков, телекоммуникационных или промышленных
компаний. Скачок или сбой напряжения могут повлечь сегодня не просто остановку
или порчу машины, но и потерю информации, восстановление которой иногда
несравнимо сложнее ремонта оборудования.

Требования к
энергоснабжению формулируются просто — надёжность, постоянство. И для многих
становится ясно, что на сегодня единственный путь иметь продукт высшего
качества — произвести его самому. Военные во всём мире знают это давно,
промышленники уже пришли к таким решениям, а семьи и предприятия малого бизнеса
начали осознавать преимущества владения электрогенераторами и тепловыми котлами
только сейчас. Кризис сложившейся монополизированной энергетической
инфраструктуры и начавшаяся либерализация энергетических рынков одновременно и
увеличивают степень неопределённости будущего, и привлекают открывающимися
возможностями для бизнеса. И тот и другой фактор увеличивают спрос потребителей
энергии на собственные генерирующие мощности.

расположение
Энергоцентра в непосредственной близости от потребителя подразумевает то, что
Энергоцентр находится в зоне безопасности конкретного предприятия, и
энергоснабжение зависит только от потребителя.

Распределенные
(автономные) источники энергии, подобные системам когенерации, снижают
уязвимость инфраструктуры энергетики. Станции когенерации, рассеянные по Европе
и Америке, менее уязвимы к естественному и умышленному разрушению, чем крупные
центральные электростанции. Когенерация в основном работает на природном газе и
других "бытовых" видах топлива, то есть не требует экстраординарных
мер по обеспечению топливом.

Когенерация
повышает надежность энергоснабжения сооружений — это существенное преимущество
в условиях меняющегося рынка энергии и высокотехнологичного общества.
Высоконадежное электроснабжение критически важно для большинства компаний, работающих
в информационной, производственной, исследовательской областях, сфере
безопасности и т.д.

Сооружения
подобно информационным центрам требуют "6 девяток" или 99,9999%
вероятности бесперебойной подачи электроэнергии. Распределительные электросети
обеспечивают только 4 девятки или 99,99% вероятности — недостаточная
вероятность для компании, которая теряет миллион долларов в минуту при сбоях
электропитания. Автономная энергетика обеспечивает основное электроснабжение, а
сети используются в качестве резерва.

Когенерация
может гарантировать широко известные "6 девяток" надежности
электроснабжения цифровым системам, также как обеспечить охлаждение
высокотехнологичного оборудования. Компьютерные микросхемы, действующие в
промышленных процессах, сетях связи, Интернет-коммуникациях и финансовых
сделках, могут, при потере питания, сохранять информацию только в течение 8
миллисекунд.

Система
когенерации не представляет желаемой цели для потенциальных террористов, в
отличии от, например, атомной электростанции.

Экономические
преимущества.

Когенерация
предлагает превосходный механизм экономического стимулирования.

Высокие
затраты на энергию могут быть уменьшены в несколько раз.

Например, при
качественной реализации проекта, система когенерации может вырабатывать энергию,
себестоимость которой в 7 раз меньше, чем ее же стоимость у
"АО-энерго".

Уменьшение
доли энергии в себестоимости продукции позволяет существенно увеличить конкурентоспособность
продукта.

Доля энергии
в себестоимости продукта колеблется от 10% до 70%, что в 5-10 раз выше мирового
уровня. В себестоимости продукции химической промышленности на энергию
приходится порядка 70%. В металлургии — до 27%. Темпы роста тарифов на энергию
превышают темпы роста цен на продукцию большинства отраслей хозяйства. Это
явилось одной из важнейших причин увеличения удельного веса затрат на энергию в
себестоимости продукции. Особо следует подчеркнуть, что при уменьшении выпуска
промышленной продукции в 3-4 раза потребление энергии на предприятиях
сократилось всего лишь в 1,5-2 раза. Использование в производстве морально и
физически устаревшего оборудования, объясняемое, прежде всего, отсутствием у
большинства промышленных предприятий средств на его замену или модернизацию,
приводит к нерациональному расходу энергетических ресурсов и лишь усугубляет
ситуацию.

Некачественное
электроснабжение — главный фактор замедления экономического роста. Когенерация
является практически самым оптимальным вариантом обеспечения надежности
снабжения электрической энергией.

Энергозависимая
экономика требует все больше и больше энергии для работы и развития. При
традиционном энергообеспечении возникает множество организационных, финансовых
и технических трудностей при росте мощностей предприятия, поскольку часто
необходимы прокладка новых линий электропередач, строительство новых
трансформаторных подстанций, перекладка теплотрасс и т.д.

В то же
время, когенерация предлагает крайне гибкие и быстрые в плане наращивания
мощностей решения. Наращивание мощностей может осуществляться как малыми, так и
достаточно большими долями. Этим поддерживается точная взаимосвязь между
генерацией и потреблением энергии. Таким образом, обеспечиваются все
энергетические нужды, которые всегда сопровождают экономический рост.

Стоимость
прокладки энергокоммуникаций и подключение к сетям могут вылиться в сумму,
сравнимую или превосходящую стоимость проекта когенерации. Природоохранные
ограничения, стоимость земли и воды, государственное регулирование — есть
тысячи препятствий для энергокомпании, решившей построить новую мощную
электростанцию.

Топливом
является газ, его преимуществом является относительная дешевизна, мобильность и
доступность.

Когенерация
позволяет воздержаться от бесполезных и экономически неэффективных затрат на
средства передачи энергии, к тому же исключаются потери при транспортировке
энергии, так как энергогенерирующее оборудование установлено в непосредственной
близости от потребителя.

Значительное
и быстрое снижение эмиссий вредных веществ приносит существенную пользу не
только в экологическом контексте. Также имеет место моральное и экономическое
удовлетворение подобных усилий: снижение или полное избавление от штрафов,
гранты, налоговые льготы, снятие многих экологических ограничений.

Существует
несметное количество экономических выгод когенерации, к сожалению, часть этого
потенциала остается незамеченной конечными пользователями, промышленностью,
бизнесом и властью или не реализованной компаниями-исполнителями.

Когенерация
оптимизирует потребление природного газа — снижаются затраты на приобретение
газа, требования к газовой инфраструктуре и беспокойство касательно запасов
газа.

Когенерация
снижает потребности в новых линиях электропередач — позволяет избежать
строительства дорогостоящих и опасных высоковольтных линий над частной
собственностью, экологического противоборства. Распределенная энергетика в
будущем могла бы уменьшить капитальные вложения и уменьшить стоимость новой
энергии. С когенерационными системами, расположенными в непосредственной
близости от потребителя, исключаются потери энергии. Величины потерь нынешних
сетей лежат в пределах от 5 до 20% суммарной мощности.

Оборудование
когенерации, утилизация тепла.

Когенерация —
два в одном (автоматический выключатель abb).

каждый, кто
сталкивался с газовыми генераторами электричества, наверняка задумывался о том,
что получаемое тепло можно как-то утилизировать. Эта идея лежит в основе
когенераторных электростанций. Они используют энергию газа для выработки не
только электричества, но и тепловой энергии. В процессе работы когенераторной
установки вырабатывается электричество, пар и горячая вода. Это дает
возможность использовать когенераторные электростанции не только в качестве
генераторов электроэнергии, но и как установки для отопления и горячего
водоснабжения помещений. За счет такой высокой эффективности и роста тарифов
крупных теплоэнергетических компаний когенераторные установки окупаются
довольно быстро. Также стоит подчеркнуть выгодность когенераторных
электростанций в плане капитальных вложений. Крупнейшими производителями
когенераторных установок на сегодняшний день являются: Caterpillar, Deutz AG,
General Electric, GE Jenbacher, Kawasaki, MAN B&W, mitsubishi Heavy
Industries, Ltd., Solar Turbines, Turbomach SA, Wartsila, Waukesha Engine
Division. И глядя на эти названия трудно не согласиться с тем, что
когенерация — следующий шаг в рациональном  энергопотреблении и утилизации
тепла.

Приводы ABB
имеют более высокие технические характеристики, обеспечивают энергосбережение и
удлинение срока службы оборудования — именно то, что заказчики уже традиционно
ожидают от ABB:

ACS 50
Компонентный привод 0,18-0,75кВт

ACS 100
миниатюрный привод 0,12-2,2кВт

ACS 140
Привод машин и механизмов 0,12-2,2кВт

ACS 160
Встроенный привод серии 0,55-2,2кВт

ACS 400
стандартный привод 2,2-37кВт

ACS 550
Стандартный привод 0,75-355кВт

Комбинирование
приводов и двигателей ABB



Список использованных
источников

1. Гительман Л.Д, Ратников Б.Е. Энергетический бизнес. –
М.: Дело, 2006. – 600 с.

2. Основы энергосбережения: Учеб. пособие / М.В.
Самойлов, В.В. Паневчик, А.Н. Ковалев. 2-е изд., стереотип. – Мн.: БГЭУ, 2002.
– 198 с.

3. Стандартизация энергопотребления — основа
энергосбережения / П.П. Безруков, Е.В. Пашков, Ю.А. Церерин, М.Б. Плущевский
//стандарты и качество, 1993.

4. http://www.cogeneration.ru

5. http://www.usestation.ru

Учебная работа. Когенерация