close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Анализ проекта комбинированного производства тепла и

код для вставкиСкачать
Анализ проекта
комбинированного производства
тепла и электроэнергии
Учебный курс: анализ проектов, использующих чистую энергию
Электростанция, производящая тепло и электроэнергию
Фото: Warren Gretz, DOE/NREL PIX
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Цели
• Рассмотреть основные аспекты
систем, совместно производящих
тепло и электроэнергию (системы
КПТЭ)
• Проиллюстрировать основные
моменты анализы проектов КПТЭ
• Рассказать о модели RETScreen
®
для проектов КПТЭ
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Что обеспечивают системы,
совместно вырабатывающие тепло и
электроэнергию?
• Электричество
• Тепло
Здания
Жилые комплексы
Промышленные процессы
Электростанция, работающая на биомассе, США
…а также…
• Увеличение
энергоэффективности
• Уменьшение количества
отходов и выбросов
• Уменьшение потерь при
передаче энергии
Фото: Andrew Carlin, Tracy Operators/NREL PIX
• Возможность использовать
районную энергосистему
• Охлаждение
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Обоснование использования
систем КПТЭ
• Традиционное централизованное энергоснабжение неэффективно
Теряется от 1/2 до 2/3 тепловой энергии
Это потерянное тепло можно использовать для промышленных процессов,
отопления пространства и нагрева воды, охлаждения и т.д.
• Электроэнергия
обычно более
ценна, чем
тепло
Возобновляемая биомасса,
геотермальная 1 024
Потери при преобразовании от
термального производства 24 726
Общие затраты
Уголь 17 075
Нефть 3 215
Газ 8 384
Атомная 7 777
Гидро 2 705
первичной
энергии на
Эксплуатация
производителями
собственных
электростанций
963
Потери при передаче
и распределении
1 338
производство
электроэнергии
41 800
Валовое
производство Чистое
электроэнергии производство
15 454
электроэнергии
14 491
Adapted from World Alliance for Decentralized Energy
Электроэнергия,
поставляемая к
потребителям
13 153
Промышленность
5 683
Не промышленность
7 470
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Концепция КПТЭ
• Одновременное производство двух или более видов
•
потребляемой энергии от одного источника
(также называется «Когенерация»)
Использование отработанного тепла от энергопроизводящего
оборудования
Коэффициент использования тепла
(55/70) = 78,6%
Отработавший газ
15 единиц
Общий КПД ((30+55)/100) = 85,0%
Тепло
55 единиц
Парогенераторрекуператор
Тепло +
отработавшие газы
Топливо
100 единиц
70 единиц
Энергосистема
Тепловая
нагрузка
Электроэнергия
30
единиц
Генератор
Силовая
нагрузка
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Описание КПТЭ
Оборудование и технологии
• Охлаждающее оборудование
Компрессоры
Абсорбционные холодильники
Естественное охлаждение
• Нагревательное оборудование
Котел / термостат/ нагревательное
устройство
Регенерация отходящего тепла
Тепловой насос ит.д.
Газовая турбина
Фото: Rolls-Royce plc
• Электросиловое оборудование
Газовая турбина
Газовая турбина с
комбинирвоанным циклом
Паровая турбина
Поршневой двигатель
Топливный элемент и т.д.
Охлаждающее оборудование
Фото : Urban Ziegler, NRCan
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Комбинированное производство тепла
и электроэнергии (продолжение)
Виды топлива
• Органическое топливо
Природный газ
Дизель (мазут №2)
Уголь и т.д.
• Возобновляемые виды
топлива
Древесные отходы
Газ из органических
отходов (ГОО)
Биогаз
С/х побочные продукты
Сухое измельчённое
волокно
Целевые урожаи и т.д.
• Геотермальная энергия
• Водород и т.д.
Биомасса для КПТЭ
Фото: Warren Gretz, DOE/NREL
Геотермальный гейзер
Фото: Joel Renner, DOE/ NREL PIX
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Комбинированное производство тепла
и электроэнергии (продолжение)
Применение
•
•
•
•
Одиночные здания
КПТЭ в Ратуше г.Киченер
Коммерция и промышленность
Несколько зданий
Районные энергосистемы
(например, жилые комплексы)
• Промышленные процессы
Фото: Urban Ziegler, NRCan
Система КПТЭ с использованием биогаза для
центрального отопления, Швеция
Микро-турбина в теплице
Фото: Urban Ziegler, NRCan
Фото: Urban Ziegler, NRCan
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Районные энергосистемы
• Тепло от энергосистемы можно распределять в различные
соседние здания для отопления и охлаждения
Изолированные стальные трубы находятся под землей на глубине
0,6 – 0,8 м
• Преимущества по сравнению с автономным
энергоснабжением:
Районный отопительный
трубопровод
Районная станция
Более высокая эффективность
Контроль выбросов в
одном месте
Безопасность
Комфорт
Удобство в эксплуатации
Фото: SweHeat
• Первоначальные затраты обычно выше
Фото: SweHeat
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Стоимость системы КПТЭ
• Затраты значительно
•
варьируются
Первоначальные
затраты
Оборудование для
выработки электроэнергии
Нагревательное
оборудование
Охлаждающее
оборудование
Электрическая разводка
Подъездные пути
Прокладка районного
трубопровода
Вид энергооборудования RETScreen Стандартные затраты на установку ($/кВт)
Поршневой двигатель
-
Газовая турбина
-
Установка с комбинированным циклом
-
Паровая турбина
-
Геотермальная система
-
Топливный элемент
-
Ветровая турбина
-
Гидравлическая турбина
-
Фотоэлектрический модуль
-
Примечание: типовые затраты на установку приведены в канадских долларах на 1 января
2005 г. Примерный курс обмена был равен 1 кан. $ = 0,81 $США, 1 кан. $ = 0,62 Евро
• Периодические затраты
Топливо
Эксплуатация и
обслуживание
Замена и ремонт
оборудования
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Обсуждение проекта КПТЭ
• Надежная, долгосрочная поставка топлива
• Следует контролировать капитальные затраты
• Нужен «потребитель» как для тепла, так и для электроэнергии
Надо обсуждать продажу электроэнергии в сеть, если она не потребляется
вся на месте
• Обычно станция рассчитана на базовую тепловую нагрузку (т.е.
Минимальная тепловая нагрузка при нормальных условиях
эксплуатации)
Количество произведенного тепла обычно равно 100% - 200% от количества
электроэнергии
Тепло можно использовать для охлаждения с помощью абсорбционных
холодильников
• Риск, связанный с неуверенностью относительно будущей
разницы в ценах на электроэнергию/ природный газ
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Пример: Канада
Одиночные здания
• Зданиям необходимо отопление,
охлаждение и надежное
энергоснабжение
Больницы, школы, коммерческие здания,
сельскохозяйственные здания и т.д.
Больница, Онтарио, Канада
Фото: GE Jenbacher
Паровой котел – утилизатор
Поршневой двигатель
Фото: GE Jenbacher
Отработанного тепла
Фото: GE Jenbacher
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Пример: Швеция и США
Группа зданий
• Группы зданий обслуживаются центральной станцией
отопления/охлаждения
Университеты, торговые комплексы, жилые комплексы, больницы,
промышленные комплекс и т.д.
Районная энергосистема
Турбина, используемая в Массачусетском
Районная станция
технологическом институте, Кембридж, США
Фото: SweHeat
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Пример: Бразилия
Промышленный процесс
• Предприятия с большой, постоянной
потребностью в нагревании или охлаждении
являются хорошими кандидатами для
комбинированного производства тепла и
электроэнергии
Сухое измельченное волокно для
выработки тепла на мельнице, Бразилия
Топливо
Камера
сгорания
Компрессор
Газовая
турбина
Воздух
Сжигание в воздуховоде
Силовая
нагрузка
Генератор
Фото: Ralph Overend/ NREL Pix
Отработанный газ
парогенераторрекуператор
• Также применяется
Пар
Паровая
турбина
Подача воды
Порт
экстракции
Генератор
Порт
обратного
давления
Тепловая Тепловая
нагрузка нагрузка
Конденсатор
Силовая
нагрузка
на предприятиях,
имеющих отходы
производства,
которые затем можно
использовать для
производства тепла и
электроэнергии
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Пример: Канада и Швеция
Газ из органических отходов
• При разложении отходов на
свалках образуется метан
• Его можно использовать в
качестве топлива для
охлаждения, нагревания
или в энергетических
проектах
Цикл сбора газа из
органических
отходов
трубопроводная
система для
улавливания БГ
производство
пара
процесс
Компрессор
фильтр
охлаждающее
сушильное производство
Устройство электроэнергии
факел
Фото: Gaz Metropolitan
Система КПТЭ с использованием биогаза
для центрального отопления, Швеция
Фото: Urban Ziegler, NRCan
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Модель RETScreen для проекта
®
КПТЭ
• Анализ по всему миру: производства электроэнергии, затрат за
срок службы и уменьшения выбросов парниковых газов
Охлаждение, нагревание, электроэнергия и их комбинации
Газовые или паровые турбины,
поршневые двигатели, топливные
элементы, котлы, компрессоры и т.д.
Различные виды топлива от
органических до биомассы и
геотермального
Различные стратегии эксплуатации
Механизм расчетов для
органического газа
Районные энергосистемы
• Также включает:
Разные языки, переключатель по
блокам и инструменты пользователя
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
®
Модель RETScreen
для проекта КПТЭ
Топливо
Система
отопления
проектов
Только охлаждение
Только производство
Регенерированное
тепло
электроэнергии
Только охлаждение
Комбинированное производство
Тепловая
нагрузка
Тепло
• Возможности для разных видов
Тепло
Система
охлаждения
Холод
Нагрузка
охлаждения
тепла и электроэнергии
Комбинированное производство
Электроэнергия
холода и электроэнергии
Комбинированное производство
тепла и холода
Топливо
Энергосист
ема
Электроэнергия
Электриче
ская
нагрузка
Комбинированное производство
холода, тепла и электроэнергии
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
®
Модель RETScreen для проекта КПТЭ
Нагрузка (кВт)
Системы нагрева
Пиковая
тепловая
нагрузка
Полупиковая
тепловая нагрузка
Базовая тепловая
нагрузка
Янв. Февр.
Март
Апр. Май
Июнь
Июль Авг. Сент.
Окт.
Ноя.
Дек.
Месяцы
Тепло
Электричество
Холод
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
®
Модель RETScreen для проекта КПТЭ
Нагрузка (кВт)
Системы охлаждения
Пиковая
нагрузка
охлаждения
Базовая нагрузка охлаждения
Янв. Февр.
Март
Апр. Май
Июнь
Июль Авг. Сент.
Окт.
Ноя.
Дек.
Месяцы
Тепло
Электричество
Холод
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
®
Модель RETScreen для проекта КПТЭ
Нагрузка (кВт)
Системы энергоснабжения
Пиковая электрическая нагрузка
Полупиковая электрическая
нагрузка
Базовая электрическая
нагрузка
Янв. Февр.
Март
Апр. Май
Июнь
Июль Авг. Сент.
Окт.
Ноя.
Дек.
Месяцы
Тепло
Электричество
Холод
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
RETScreen
®
Расчет энергии в проектах КПТЭ
Оцените нагрузку и
потребление:
• проект отопления;
• Проект по охлаждению
• Энергетический проект
Определите характеристики
оборудования
Рассчитайте объем поставляемой
энергии и соответствующий
объем потребляемого топлива
СМ. Электронный учебник
Анализ энергетических проектов:
разработки и примеры RETScreen®
Глава по анализу проектов комбинированного производства
тепла и энергии
Упрощенная блок-схема энергетической
модели КПТЭ
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Пример оценки модели
®
RETScreen для проектов КПТЭ
• Общая оценка независимым консультантом (компания FVB Energy Inc.) и
•
различными бета-тестировщиками от промышленных предприятий,
коммунальных служб, правительства и научных сообществ
Сравнивается с несколькими другими моделями и/или измерянными
данными, с отличными результатами (например, расчет
производительности паровой турбины сравнивается с программным
обеспечением GateCycle компании GE, моделирующим энергетические
процессы)
Сравнение технических характеристик паровых турбин
№ запуска
Входной поток,
P, T
КФ/ч/psia/F
Выходящий поток
P, T
КФ/ч/psia/F
Извлекаемый
поток,
P, T
Кф/ч/psia/F
КПД
GateCycle:
Выходная
мощность
МВт
RETScreen:
Выходная
мощность КПТЭ
МВт
1
50/1000/750
40/14/210
10/60/293
80%
3 896
3 883
2
50/1000/545
50/60/293
0
80%
2 396
2 404
3
50/450/457
50/60/293
0
80%
1 805
1 827
4
50/450/457
50/14,7/212
0
81%
2 913
2 915
Кфунтов/ч = 1 000 ф/ч
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Выводы
• Системы КПТЭ эффективно используют тепло,
которое в противном случае бы терялось
• RETScreen рассчитывает кривые спроса и нагрузки,
поставляемую энергию и потребление топлива для
различных комбинаций систем отопления,
охлаждения и/или энергосистем, используя
минимальное количество входных данных
• RETScreen обеспечивает значительную экономию
затрат на этапе предварительного анализа
экономической целесообразности проекта
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Вопросы?
Модуль анализа проектов комбинированного производства тепла и
электроэнергии
®
Курс RETScreen International по анализу проектов, использующих чистую
энергию
За более подробной информацией обращайтесь на Интернет-сайт RETScreen
www.retscreen.net
© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2005.
Документ
Категория
Презентации
Просмотров
25
Размер файла
1 242 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа