close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Энергоэффективная автономная энергоустановка нового

код для вставкиСкачать
Энергоэффективная
автономная энергоустановка
нового поколения
Псковский
государственный
политехнический
институт
2
Потребность в вводе
генерирующих мощностей
400
401
300
331
Потребность в
установленной
мощности
258
220
200
220
217
189
100
169
Динамика
существующей
установленной
мощности
0
2006 г.
2010 г.
2015 г.
2020 г.
По материалам ОАО РАО «ЕЭС России»
К 2020 г.
потребность
в вводе новых
генерирующих
мощностей
составит
180 млн. кВт
3
Структура выработки электроэнергии
2006 г.
ТЭС
газ
43%
ТЭС
уголь
23%
АЭС
16%
ГЭС
18%
2020 г.
ТЭС газ
35%
АЭС
20%
ТЭС
уголь
31%
По материалам ОАО РАО «ЕЭС России»
ГЭС
14%
Основные проблемы энергетики
Недостаточная развитость
электрических сетей
Высокие темпы
роста потребления,
превышающие
темпы ввода
генерирующих
мощностей
Недостаточная
надёжность схем
внешнего энергоснабжения крупных
городов и конечных
потребителей
Высокий уровень
удельных расходов
топлива на
производство
электрической и
тепловой энергии
Проблемы
энергетики
Нарастающий
физический износ
действующего
оборудования
Высокий уровень
потерь в
электрических и
тепловых сетях
4
5
Варианты решения проблем
Тепловая
энергия
200 млн. Гкал
Ввод в эксплуатацию
новых генерирующих
станций
за 6-7 лет
90 электростанций
по 2 млн. кВт
Потребность
Электрическая
энергия
180 млн кВт
Развитие автономной
энергетики
Когенерация позволит
получить эффект
использования топлива до
90%
Централизованное и децентрализованное
энергоснабжение
Децентрализованное
энергоснабжение
Централизованное
энергоснабжение
По материалам группы «Living Power»
6
7
Перспективы электроэнергетики в США
Малые автономные
электростанции
Новые
электростанции
$84 млрд.
+
Новые линии
электропередачи
$220 млрд.
Всего
$ 304 млрд
В США
к 2010 г.
понадобится
137 млн. кВт
Новые
электростанции
Новые
автономные
электростанции
$168 млрд
Мнение американского
эксперта по энергетике
Тома Кастена
Из концепции технической политики в
электроэнергетике России на период до 2030 г.
Повышение эффективности
топливоиспользования за счёт увеличения
выработки электроэнергии на тепловом
потреблении и создание в связи с этим
необходимой нормативно-правовой базы,
способствующей ускорению развития
комбинированной выработки
электроэнергии и тепла
Основными принципами в развитии
генерирующих мощностей на период до 2030 г.
являются:
Покрытие тепловых нагрузок преимущественно
источниками, работающими на когенерационном
принципе
Максимально возможное использование
возобновляемых энергоисточников, а также
энергоисточников на местных видах топлива,
особенно для изолированных районов
По материалам ОАО РАО «ЕЭС России»
8
Области применения
автономных энергоустановок
Область
применения
Цель применения
Устойчивое снабжение электрической и
тепловой энергией
Промышленность Уменьшение зависимости от внешних
электрических сетей
Сглаживание пиковых нагрузок
Эффективность применения
Получение дешевой тепловой и
электрической энергии
Снижение себестоимости продукции
Сельское
хозяйство
Надежное снабжение тепловой и
Отсутствие затрат на строительство ЛЭП
электрической энергией
Снижение затрат на энергию в структуре
Использование бросовых ресурсов для
себестоимости продукции
получения тепловой и электрической энергии
Энергетика
Повышение надежности электро- и
теплоснабжения
Дополнительные мощности, снижение
пиковых нагрузок
Резервирование
Ускорение отдачи капиталовложений
Уменьшение затрат на строительство
электросетей и теплосетей
Жилищнокоммунальное
хозяйство
Дополнительные мощности
Снижение пиковых нагрузок
Аварийное снабжение жизненно важных
объектов
Решение проблем утилизации отходов
Повышение устойчивости
функционирования городского хозяйства
Снижение себестоимости тепловой и
электрической энергии
Уменьшение экологических проблем
больших городов
Национальная
оборона и
чрезвычайные
ситуации
Утилизация
попутного газа
Автономное и независимое снабжение
Независимость от внешних электросетей
тепловой и электрической энергией
Мобильность, быстрое развертывание,
Оперативное снабжение энергией мобильных
низкие эксплуатационные затраты
подразделений
Решение проблемы энергоснабжения в
Получение дополнительного источника
условиях недоступности или невозможности
электроэнергии
подключения к сетям
9
Требования к
автономным энергоустановкам
Увеличить эксплуатационный моторесурс
Уменьшить периодичность обслуживания
Повысить топливную эффективность
Уменьшить количество вредных выбросов
Уменьшить выброс тепла в атмосферу
Уменьшить шум и вибрации
Использовать для работы любой вид топлива
10
Сравнение автономных энергоустановок,
представленных на рынке
Энергоустановки
КПД,
%
Уровень
шума,
дБА
Ресурс,
часов
Периодичность
обслуживания,
часов
Бензогенераторы
20 – 30
60 – 80
5 000 – 10 000
200 – 500
25 – 35
80 – 120
10 000 – 25 000
250 – 600
30 – 40
90 – 110
40 000 – 50 000
800 – 1 200
22 – 37
80 – 110
20 000 – 30 000
1 000 – 2 000
30 – 35
70 – 90
50 000 – 60 000
8 000
(1-20 кВт)
Дизельгенераторы
(30-300 кВт)
Газопоршневые
(500-4000 кВт)
Газотурбинные
(2000-10000 кВт)
Микротурбинные
(30-60 кВт)
11
Недостатки автономных тепловых энергоустановок,
представленных на рынке
Невысокая топливная эффективность
Недостаточный ресурс
Невысокие экологические параметры
Низкая приспособляемость к нагрузке
12
13
Автономные энергоустановки
Дизельгенераторы
Газотурбинные
Газопоршневые
Бензогенераторы
С внешним
подводом
тепла
Микротурбинные
Преимущества двигателей
с внешним подводом теплоты
Термический КПД составляет до 60%
Различные виды ископаемого топлива
Альтернативные источники тепловой энергии
Высокий моторесурс
Легкий запуск при низкой температуре
Герметичность
Регулирование мощности давлением и температурой
14
15
Проблемы создания двигателей Стирлинга
Отсутствие математического
описания и методов расчета
1
Высокие давления и
высокие температуры
Требуют частого
обслуживания
5
Особенности
рабочего тела
(гелий, водород)
2
Проблемы
создания
автономных
источников
электроэнергии
на базе двигателей
Стирлинга
4
3
Дорогостоящие
материалы
16
Научно-исследовательская работа
В 2007–2008 годах
Псковский политехнический институт (ППИ)
успешно выполнил НИР
в рамках Федеральной целевой программы
по теме
«Разработка математической модели
протекания термодинамического цикла с
внешним подводом теплоты, позволяющей
создать экологически чистый двигатель
роторно-лопастного типа»
17
Конструктивные схемы двигателей
Поршневые
Роторно-поршневые
Роторно-лопастные
Конструкция роторно-лопастного двигателя
с внешним подводом теплоты (РЛДВПТ)
Охладитель
Модуль 2
Механизм
преобразования
движения
Нагреватель
Цилиндр с
роторами
18
В результате
научно-исследовательской работы
Разработана компоновочная схема
РЛДВПТ, обладающая новизной
конструкций
роторно-лопастной группы
преобразователя движения
Реализован принципиально новый
термодинамический цикл
Разработана методика расчета и
проектирования РЛДВПТ
19
20
Сравнение параметров
двигателей Стирлинга с РЛДВПТ
4S1210
«Дженерал
Моторс»
4L23
«Дженерал
Моторс»
Рядный
«Филипс»
РЛДВПТ
(эксперимент)
(расчет)
(расчет)
(расчет)
280
95
147
300
1500
2100
3000
1500
35
–
–
22,6
Температура нагревателя, С
650
760
700
427
Температура охладителя, С
32
57
40
77
Рабочее тело
H2
H2
He
CO2
Среднее давление, МПа
10,35
10,3
21,6
3,1
Количество цилиндров
4
4
4
2
2270
1510
400
1000
58
15,7
136
150
2270
725
400
500
76
116,4
308
463
8
7,6
2,72
1,66
Параметр
Мощность, кВт
Частота вращения, об/мин
КПД, %
Объем цилиндра, см3
Удельная мощность, Вт/см3
Масса, кг
Объемная мощность, кВт/м3
Удельная масса, кг/кВт
21
Энергоустановка на базе РЛДВПТ
Роторно-лопастная
машина
Электро
генератор
Система
управления
Нагреватель
Охладитель
22
Преимущества
Энергосбережение
Значительная
экономия топлива за
счет оптимальной
работы на
переменную
нагрузку и
использования
тепла для отопления
(когенерация)
Многотопливность
Возможность
использования
широкого спектра
первичных
энергоносителей
(любые
газообразные,
жидкие и твердые
топлива, а также
возобновляемые
источники энергии)
Экологичность
Значительно
меньшие уровни
шума, вибрации и
вредных выбросов
(может быть
установлена в жилой
зоне)
23
Дополнительные преимущества
Затраты
Легкость монтажа и
запуск в работу без
больших
финансовых и
трудовых затрат на
проектные,
монтажные и
строительные работы
Ресурс
Простота в
обслуживании,
малые габариты,
большой
моторесурс, который
значительно
превышает ресурс
лучших российских и
зарубежных
дизельных
генераторов
Безопасность
Возможность
организации
кластерной системы
энергоснабжения
Надежность
системы
управления,
исключение влияния
человеческого
фактора
24
Консорциум для реализации проекта
Организация
Вид работ
Псковский государственный
политехнический институт
Проектирование и разработка роторнолопастного двигателя с внешним подводом
тепла
Институт катализа
им. Г.К. Бореского СО РАН
Каталитические беспламенные горелки,
генераторы синтез-газа
ФГУП «Федеральный ядерный центр»
Теплообменники для нагревателя и
охладителя
Институт машиноведения
им. А.А. Благонравова РАН
Испытания надежности и долговечности
энергоустановки
ФГУП «Исследовательский центр
имени М. В. Келдыша»
Испытания надежности и долговечности
энергоустановки
Санкт-Петербургский научный центр
РАН
Li – ионные аккумуляторы
ОАО «Электропривод», г. Киров
Электрогенераторы
ООО «Газомотор-Р», г. Рыбинск
Система газовой автоматики
25
Вариант реализации
автономного энергоснабжения
К центральной
системе
электроснабжения
Учебный корпус
№3
Типография
Учебный корпус
№2в
К центральной
системе
теплоснабжения
Трансформаторная
подстанция
Учебный корпус
№2б
Столовая
Спорткомплекс
Теплоузел
К центральной
системе
теплоснабжения
Административный
корпус
Учебный корпус
№2а
26
Сравнительный расчет топливного баланса
Сравнительный расчет топливного баланса для
обеспечения электрической и тепловой энергией Псковской
области с использованием автономной энергоустановки
нового поколения
Установочные
мощности
Производство
электроэнергии
Производство
тепла
Потери
Потребление
газа
430
МВт
1480 млн.
кВт·час
–
10–15%
600
млн. м3
Котельные
4076
Гкал/час
–
2700
тыс. Гкал
до 50%
300
млн. м3
Автономные,
на базе
РЛДВПТ
100 шт ×1
МВт =
100 МВт
1620,3
млн.
кВт·час
3800
тыс. Гкал
5–7%
500
млн. м3
Генерирующие
станции
ГРЭС
Псковский государственный
политехнический институт
180000, Россия,
Псков, ул. Л.Толстого, д. 4.
Тел./факс. (8112)- 73-70-18
e-mail: ppi@ppi.psc.ru
180000, Russia,
Pskov, L.Tolstoy st., 4.
Tel./Fax. (8112)-73-70-18
e-mail: ppi@ppi.psc.ru
27
Документ
Категория
Презентации по экономике
Просмотров
176
Размер файла
13 177 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа