Техніко-економічні показники теплової електростанції

Ефективність роботи ТЕС характеризується різними техніко-економічними показниками. Одні з них оцінюють досконалість теплових процесів, наприклад показники теплової економічності, до яких належать ККД агрегатів, цехів і всієї електростанції загалом, а також витрати теплоти і палива на одиницю виробленої енергії. Інші характеризують умови, у яких працює теплова електростанція, наприклад показники режиму, до яких належать: співвідношення конденсаційного і комбінованого виробництва електроенергії, коефіцієнт використання і кількість годин використання встановленої потужності, показники чисельності персоналу (витрати праці) і вартості спорудження електростанції (капітальні витрати). Найбільш важливими і повними показниками роботи ТЕС є собівартість електроенергії і теплоти.

Теплова економічність КЕС, яка виробляє тільки електроенергію, характеризується ККД станції, який являє собою співвідношення виробленої електроенергії до хімічної енергії (теплоти згорання) витраченого палива

(16.1)

або

(16.2)

де Е_вир і Е_від – відповідно кількість виробленої та відпущеної електроенергії, кВт×год/рік; – теплота згорання палива, кДж/кг; , – відповідно ККД брутто і нетто; В – витрата палива, кг/рік.

Різниця Е_вир – Е_від = Е_в.п являє собою витрату електроенергії на власні потреби станції.

З виразів (16.1) і (16.2) можна отримати співвідношення, щоб визначити витрати палива на вироблену та відпущену електроенергію. Поділивши ці вирази на кількість виробленої енергії Е_вир і на кількість відпущеної енергії Е_від відповідно отримаємо значення питомих витрат умов­ного палива на 1 кВт×год виробленої та відпущеної електроенергії:

Теплову економічність різних КЕС між собою порівнюють за питомою витратою умовного палива на 1 кВт×год виробленої та відпущеної електроенергії, між якими існує така залежність:

де – питома витрата електроенергії на власні потреби КЕС; Е_в.п – витрата електроенергії на власні потреби, кВт×год.

На діючій станції показник теплової економічності визначають витратами палива, кількістю виробленої та відпущеної електроенергії.

Економія палива у процесі комбінованого виробництва на ТЕЦ теплової і електричної енергії порівняно з роздільним визначає економічну ефективність ТЕЦ, отриману за рахунок використання відпрацьованої теплоти паросилового циклу. Щоб обчислити ККД ТЕЦ в цілому, ураховують два питомі ККД, які визначають економічність виробництва електроенергії і теплоти окремо. Основним з них є ККД виробництва електроенергії

(16.3)

де В_е – витрата палива на виробництво електроенергії.

Другий показник економічності ТЕЦ – ККД виробництва теплоти для зовнішнього теплового споживання

(16.4)

де В_т – витрата палива на виробництво теплоти, яку відпускають споживачеві.

Основною умовою цього методу є тотожність ККД ТЕЦ і ККД (нетто) котельного агрегату (парогенератора) у процесі роздільного виробництва теплоти . При цьому всю економію від застосування комбінованого виробництва електроенергії і теплоти відносять до виробництва електроенергії. Таке припущення призводить до того, що ККД виробництва електроенергії комбінованим способом досягає 75–80 % замість 35–40 % на сучасних КЕС.

Розрахунок економічності ТЕЦ за цим методом показує, що підвищення прямо пропорційне підвищенню частки комбінованого вироб­лення електроенергії. Тому ТЕЦ зацікавлена основну кількість теплоти відпускати споживачам з відборів турбіни при параметрах пари, прийнятних для споживача. Відпуск теплоти через РОУ або від водогрійних котлів бажано звести до мінімуму.

Отже, показник економічності ТЕЦ стимулює збільшення комбінованого виробництва електроенергії і теплоти.

За такою методикою порівняння теплової економічності ТЕЦ і розділь­ної установки (КЕС і котельної) зводиться до порівняння їх питомої витрати палива ( і ). Виміряну загальну витрату палива В_ТЕЦ на ТЕЦ розподіляють на виробництво електроенергії В_е і теплоти В_т пропорційно кількості теплоти, витраченої на кожний вид енергії.

Витрати електроенергії і теплоти на власні потреби пов’язані з вироб­ництвом кожного виду енергії. Теплові втрати також розподіляються пропорційно кількості теплоти, віднесеної на кожний вид енергії (електричної і теплової), і включаються в обумовлені витрати палива В_е і В_т відповідно.

Визначаючи витрати палива на відпущену теплову енергію на ТЕЦ, у розрахунок беруть сумарну величину Q_від + , де Q_від – відпущена споживачеві теплова енергія з урахуванням теплоти поверненого конденсату; – сума втрат теплової енергії на ТЕЦ, пов’язаних з втратами:

– у паропроводах відборів турбіни до точок заміру відпущеної теплової енергії у споживача;

– в основних і пікових підігрівниках мережевої води;

– у пароперетворювачах, РОУ та паропроводах, які з ними зв’язані;

– на підготовку і підігрів хімічно очищеної води для поповнення неповерненого конденсату та підживлення теплової мережі;

– у парогенераторах під час продувки системи.

Крім того, до В_т включено частку палива, витрачену на виробництво електроенергії, що виконується для роботи мережевих, підживлювальних та конденсатних насосів для відпуску теплової енергії споживачеві.

Витрату палива на виробництво електроенергії В_е можна визначити за формулою

(16.5)

де – теплота (брутто), вироблена парогенераторами ТЕЦ; – витрата теплоти на власні потреби парогенераторів; – сумарні витрати електроенергії на власні потреби, пов’язані з відпуском теплоти споживачеві.

Використовуючи значення В_е, можна визначити питому втрату палива на 1 кВт×год відпущеної електроенергії і питомий ККД ТЕЦ на відпущення електроенергії:

(16.6)

(16.7)

За відомим значенням В_т = (В_ТЕЦ – В_е) визначають питомий ККД ТЕЦ для виробництва теплоти і питому витрату палива на відпущену теплову енергію:

(16.8)

Собівартість відпущеної з ТЕС електричної енергії є важливим техніко-економічним показником. Вона дорівнює відношенню річних витрат З_рік до річної кількості відпущеної електроенергії :

(16.9)

Річні витрати З_рік складаються з витрат на паливо З_п, на поточні й капітальні ремонти З_к і витрат на зарплату персоналу З_пер:

З_рік = З_п + З_к + З_пер. (16.10)

Паливну складову витрат знаходять за формулою

З_в = В_рікЦ_у.п, (16.11)

де В_рік – річна витрата палива, кг; Ц_у.п – ціна 1 кг умовного палива, грн/кг.

Складову витрат на ремонти визначають зі співвідношення

З_к = р_кк, (16.12)

де р_к – коефіцієнт, що враховує відрахування від капіталовкладень, (р_к= 0,1…0,11); к – розмір капітальних витрат на спорудження КЕС, грн.

Витрати на зарплату персоналові знаходять за формулою

З_пер = 1,4ПсN_вст, (16.13)

де 1,4 – коефіцієнт, що враховує нарахування на зарплату; П – штатний коефіцієнт, осіб/МВт; с – середня річна зарплата, грн/(осіб×рік); N_вст – встановлена електрична потужність агрегатів, МВт.

Урахувавши співвідношення (16.7) – (16.14) і (16.3), з рівняння (16.9) отримаємо

(16.14)

де – коефіцієнт, що враховує, яку частину виробленої енергії витрачено на власні потреби на рік.

Для техніко-економічного порівняння варіантів ТЕС використовують не собівартість, а питомі розрахункові витрати, що враховують ефективність капіталовкладень, яку визначають за формулою

(16.15)

де Е_н – нормативний коефіцієнт ефективності капіталовкладень, прийнятий для енергетики рівним 0,12.

Варіант з мінімальним значенням питомих розрахункових витрат (з) є економічно найвигіднішим. Порівнювані варіанти треба доводити до однакового енергетичного ефекту (однакові потужності, рівні кількості відпущеної електроенергії і теплоти, однакові надійності електро- і теплопостачання).

Для розрахунку собівартості теплової і електричної енергії на ТЕЦ треба розділити річні витрати між цими двома видами продукції. Витрати на паливо поділяють пропорційно розподілу палива на електроенергію і теплоту:

(16.16)

(16.17)

Витрати машинного залу та електроцеху (45 % амортизаційних витрат і 35 % витрат на персонал) цілком відносять на виробництво електроенергії. Загальностанційні питомі витрати (5 % амортизаційних відрахувань, 30 % витрат на зарплату) розподіляють між тепло- і електроенергією пропорційно витратам цехів:

(16.18)

(16.19)

Техніко-економічні показники ТЕС залежать від таких показників надійності устаткування.

1. Коефіцієнт готовності за часом

(16.20)

де t_роб – термін справної роботи, год; t_ав – термін аварійного стану, год. Реально К_гот для парогенераторів становить 0,95…0,97, для парових турбін 0,96…0,98.

2. Коефіцієнт технічного використання за часом

(16.21

де t_рем – термін планових ремонтів, год. Реально К_т.в приблизно становить 0,85…0,9.

Контрольні запитання

1. Призначення й основні типи ТЕС.

2. Типові схеми ТЕС.

3. Особливості технологічної схеми ТЕС, що працює на твердому паливі.

4. Особливості конденсаційних і теплофікаційних ТЕС.

5. Міні-ТЕЦ. Теплофікація і централізоване теплопостачання.

6. Коефіцієнт використання встановленої потужності і кількості годин використання встановленої потужності.

7. Базові та пікові енергоустановки.

8. Техніко-економічні показники ТЕС.

9. Питомі капітальні витрати і показники собівартості виробітку електричної і теплової енергії.