ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЕ
ПРОИЗВОДСТВА
Статья поступила в редакцию 30.04.15. Ред. рег. № 2251
ENVIRONMENTALLY
CONSCIOUS
FACTORIES
The article has entered in publishing office 30.04.15. Ed. reg. No. 2251
УДК 621.311:620.92 (575.2) (04)
ГИБРИДНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ С КОГЕНЕРАЦИЕЙ В ИЗОЛИРОВАННЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
E.B. Коваленко, М.Г. Тягуное
ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет «МЭИ» РФ 111250, Москва, Красноказарменная ул., д. 14 тел.: (495) 362-75-60, (495) 362-89-38; e-mail: universe@mpei.ac.ru
doi: 10.15518/isjaee. 2015.10-11.015 Заключение совета рецензентов: 06.05.15 Заключение совета экспертов: 20.05.15 Принято к публикации: 03.06.15
В статье рассматриваются вопросы использования гибридных энергетических комплексов (ГЭК) в изолированных энергетических системах, в том числе на примере Тюменской области. Определяется структура энергокомплекса и его оптимизация. Отмечено, что изменение состава ГЭК путем ввода аккумуляторов электрической энергии и тепла, позволяет повысить надежность тепло- и электроснабжения потребителей, а также сократить установленную мощность гарантирующего источника энергоснабжения. Планируется рассмотреть возможность использования в качестве гарантированного источника энергоснабжения генерирующие установки, работающие от местных видов топлива, такие как котельные на твёрдом топливе (пеллеты, щепа).
Ключевые слова: гибридные энергетические комплексы, когенерация, нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, использование накопителей.
HYBRID COGENERATION POWER COMPLEXES IN INSULATED ENERGETIC SYSTEMS
E.V. Kovalenko, M.G. Tyagunov
'National Research University «Moscow Power Engineering Institute»
14 Krasnokazarmennaya St., Moscow, 111250 Russian Federation ph.: (495) 362-75-60, (495) 362-89-38; e-mail: universe@mpei.ac.ru
Referred 6 May 2015 Received in revised form 20 May 2015 Accepted 3 June 2015
The article considers the using of hybrid power complexes in insulated energetic systems of the Tyumen region. Moreover the article determines the power complex structure and its optimization. It is noted that the change in the composition of HES by entering into its structure electric power battery and heat battery can increase the reliability of heat and electricity consumers, and also to reduce the installed capacity of guaranteeing power supply. It is planned to consider the possibility of use a guaranteed source of power generating plants operating on local fuels, such as solid fuel boilers (pellets, wood chips).
Keywords: hybrid power systems, cogeneration, alternative and renewable sources of energy, using of energy battery.
Oülil
167
Коваленко Елена Владимировна Elena V. Kovalenko
Сведения об авторе: магистр, консультант, Министерство энергетики Московской области.
Образование: ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ».
Область научных интересов: нетрадиционные и возобновляемые источники энергии.
Публикации: 4.
Information about the author: MSc, Consultant, Department of Energy Moscow region.
Education: MPEI.
Research area: alternative and renewable sources of energy. Publications: 4.
Сведения об авторе: д-р техн. наук, профессор кафедры «Гидроэнергетика и возобновляемые источники энергии», ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ».
Образование: «Московский
Энергетический Институт» (1970).
Область научных интересов: системный анализ процессов и систем управления энергетическими объектами.
Публикации: более 98, 3 авторских свидетельства.
Information about the author: DSc
(engineering), professor of the "Hydropower and Renewable Energy" department, National Research University MPEI.
Education: Moscow Power Engineering Institute (1970).
Research area: system analysis of processes and management systems of energy facilities.
Publications: more than 98, 3 author's certificates.
aV', - e -
'aV
Михаил Георгиевич Тягунов Mihail G. Tyagunov
Введение
Постановка вопроса
Современные энергетические системы - это две частично связанные системы электроснабжения и теплоснабжения потребителей различных видов энергии.
Каждая из систем обычно рассматривается в отдельности, кроме объектов когенерации. Давно известны достоинства тепловых электроцентралей -когенерационных объектов, предназначенных для работы по графику теплоснабжения и производства электроэнергии в зависимом от теплоснабжения режиме. Известна и аналогичная работа гидроэлектрических станций, играющих роль регуляторов стока реки, объектов водоснабжения сельского хозяйства, населения и промышленности, включая речной транспорт.
Опыт показал эффективность теплоэлектроцентралей, у которых коэффициент использования первичной энергии (энергетического ресурса) существенно выше, чем у аналогичных конденсационных электростанций, ориентированных только на выработку электрической энергии [1, 2].
Учитывая вышеизложенное, важным вопросом является развитие и эксплуатация систем электро- и теплоснабжения. Электрические и тепловые сети имеют разных собственников, их эксплуатацией занимаются различные компании, каждая из которых планирует свою деятельность независимо друг от друга.
Достоинством когенерационных установок считается то, что они относятся к объектам малой энергетики и располагаются в непосредственной близости к потребителям, т.е. имеют сравнительно короткие линии электропередачи и теплотрассы. Однако под когенерационными объектами обычно понимают только тепловые электрические станции [3]: мини-ТЭЦ и котельные, реконструируемые в ТЭЦ. Значительно реже рассматриваются варианты когенерационных установок, которые в качестве основного продукта производят электрическую энергию, а тепло генерируют путем вторичного преобразования электроэнергии (электрические бойлеры и др.). Но именно такой способ когенерации особенно актуален для повышения эффективности использования установок на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), для которых тепловые аккумуляторы системы теплоснабжения являются важным технологическим элементом повышения коэффициента использования установленной мощности (КИУМ). Такие установки называют гибридными энергетическими комплексами.
Гибридный энергетический комплекс (ГЭК) - техническая система, объединяющая в рамках единого технологического процесса генераторы электрической, тепловой и др. видов энергии различных типов, аккумуляторы энергии, средства коммутации и передачи энергии, а также активных потребителей [4].
£ N
Цели и контрольные цифры развития возобновляемой энергетики и систем теплоснабжения России определены Энергетической стратегией до 2030 года. В частности, в ней по направлению «Возобновляемые источники энергии и местные виды топлива» указываются следующие стратегические ориентиры:
- развитие технологий использования ВИЭ, а также многофункциональных энергетических комплексов для автономного энергообеспечения потребителей в районах, не подключенных к сетям централизованного энергоснабжения;
- освоение эффективных технологий сетевого электро- и теплоснабжения на базе ВИЭ;
- отработка технологий комбинированного использования ВИЭ, а также технологий компенсации неравномерности выдачи мощности генерирующими объектами на основе энергии ветра и приливов.
При этом должны быть обеспечены:
- снижение темпов роста антропогенной нагрузки на окружающую среду и противодействие изменению климатическим изменениям при необходимости удовлетворения растущего потребления энергии;
- снижение темпов роста затрат на распределение и транспортировку электрической энергии и топлива и возникающих при этом потерь;
- вовлечение в топливно-энергетический баланс дополнительных топливно-энергетических ресурсов;
- повышение уровня энергетической безопасности и надежности энергоснабжения за счет увеличения уровня его децентрализации.
Для этого планируется довести к 2030 г. выработку электроэнергии с помощью установок на основе ВИЭ до 80-100 млрд кВт-ч.
Стратегическими целями развития теплоснабжения являются:
- кардинальное повышение технического уровня систем теплоснабжения на основе инновационных, высокоэффективных технологий и оборудования;
- сокращение непроизводительных потерь тепла и расходов топлива;
- обеспечение управляемости, надежности, безопасности и экономичности теплоснабжения;
- снижение негативного воздействия на окружающую среду.
Таким образом, можно говорить о совместном решении задач развития электро- и теплоснабжения с использованием ВИЭ, особенно в регионах, не подключенных к системам централизованного энергоснабжения.
Для того чтобы решить поставленные Энергетической стратегией задачи, децентрализованной энергетике России требуются четкие и общие для всей страны термины, регламенты, стандарты, технические условия и законодательные акты, которые при этом не будут идти вразрез с мировой практикой. Необходимо создать типовые, доступные энергокомплексы с оптимальной структурой и параметрами для различных типов потребителей.
Здания для коммунально-бытовых и технологических нужд снабжаются теплом в основном централизованно. Опыт эксплуатации тепловых сетей централизованного теплоснабжения показывает, что тепло иногда не доходит даже до половины потребителей, а эксплуатация и ремонт тепловых сетей с каждым годом обходится всё дороже [5].
В ходе испытаний выявлено 3 повреждения в магистральных и около 30-ти в разводящих сетях. Следует отметить, что некоторые участки в это время отключались, так как заранее было известно, что они не выдержат испытательных нагрузок. Износ тепловых сетей по отдельным муниципальным образованиям и поселениям составляет от 30 до 87 % [6], значит, тепловые сети и центральные муниципальные котельные нуждаются в реконструкции и замене или переводе на децентрализованную схему энергоснабжения с использованием как альтернативных, так и традиционных видов топлива. Например, в Тюменской области, которая располагает значительными запасами неиспользуемых древесных ресурсов (санитарная рубка леса, значительный запас отходов -щепы и опила), уже рассмотрели программу замены устаревших котельных (угольных и мазутных) на работающие на отходах деревообработки [7].
Это п
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.