Отзыв оппонента (Исследование и оптимизация теплонасосных установок в структуре схем ПГУ-ТЭЦ)

отзыв официального оппонента на диссертационную работу Е.Н. Олейниковой на тему «Исследование и оптимизация схем теплонасосных установок в структуре схем ПГУ-ТЭЦ», по специальности 05.14.14. «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук. 1. Актуальность избранной темы. Диссертационная работа работу Е.Н. Олейниковой посвящена исследованию и оптимизации теплонасосных установок в тепловых схемах ПГУ-ТЗЦ для повышения эффективности комбинированной выработки тепловой и электрической энергии.

Ввод в эксплуатацию в последние 10 лет на тепловых электростанциях Российской Федерации значительного количества установок на базе газотурбинных технологий, а именно парогазовых установок различных типов и мощности, а среди них как наиболее распространенных— парогазовых установок с котлами — утилизаторами (ПГУ), позволил существенно повысить эффективность зле ктрогенерации. Технико экономические показатели ПГУ значительно превышают лучшие показатели паросиловых энергоблоков СКД. К.П.Д, брутто ПГУ мощностью 400-420 МВт с ГТУ серии Е мощностью 260-300 МВт составляют 57-59 .% Следует отметить, что большая часть ПГУ, эксплуатирующихся на территории РФ в силу специфики энергопотребления предназначены для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии. Во все времена в энергетике существовала проблема повышения эффективности генерации, в том числе и за счет утилизации низкопотенциального тепла цикла, например, тепла с выпаром деаэратора, с циркуляционной водой после конденсатора паровой турбины.

Использование в схемах теплофикацио нных ПГУ котлами утилизаторами теплонасосных установок за счет дополнительной генерации, в особенности при работе в условиях теплового графика, представляет собой актуальную задачу повышения эффективности использования' ПГУ-ТЭЦ. В этой связи тема диссертационной работы Е.Н. Олейниковой является безусловно актуальной. 2. Степень обоснованности научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации. Обоснованность полученных в диссертации результатов обеспечена применением сертифицированных программных продуктов (программный комплекс ТЬеппойоч~), а также использованием данных действующих парогазовых установок с котлами — утилизаторами ПГУ-110 с известными газовыми турбинами типа ба и Х1ГУ450 с известными газовыми турбинами ГТЭ-1б0.

3. Достоверность и новизна исследования, полученных результатов, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации определяется тем, что все основные выводы из диссертационной работы получены автором для реальных условий эксплуатации в различных энергосистемах Центра, Урала, 1Ога, отличающихся различными графиками несения электрической нагрузки, а также существенно различной загрузкой по теплу. Новизна исследования связана с применением математического моделирования для оптимизации использования ТНУ в схеме ПГУ с котлом — утилизатором, оптимизирован вид рабочего тела ТНУ для различных условий эксплуатации, предложена методика оценки экономической эффективности ПГУ ТЭЦ с ТНУ на основании использования интегральных дисконтированных показателей.

4. Значимость для науки и практики полученных автором результатов заключается в создании и применении для оптимизационных расчетов комплексной математической модели ПГУ ТЭЦ с ТНУ, определение критерия оценки термодинамической эффективности различных схем подключения ТНУ к паровой части цикла ПГУ ТЭЦ. Практическая значимость определяется тем, что все обоснования, выполненные в диссертации применены для ПГУ-110, для условий эксплуатации в различных климатических районах Центра, Урала, Юга РФ. 5. Конкретные рекомендации по использованию результатов и выводов диссертации. Полученные в диссертации результаты и обоснования могут быть использованы при проектировании ПГУ ТЭЦ в условиях совместной работы с ТНУ для наиболее оптимальной утилизации я низкопотенциального тепла, в частности, тепла с циркуляционной водой после конденсатора паровой турбины в схеме ПГУ ТЭЦ.

Показанная возможность увеличения генерации за счет тепла от ТНУ, а также увеличение К.П.Д. установки в целом, дают возможность планировать использование таких установок в пиковых режимах по тепловой нагрузке. 6. Содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 158 страницах машинописного текста, включая 91 рисунок, 25 таблиц.

Во введении представлены основания для постановки задач исследования эффективности использования ТНУ в схемах ПГУ ТЭЦ, показаны возможности повышения эффективности за счет утилизации низкопотенциального тепла. В первой главе на основании анализа проблем, возникающих в процессе развития топливно — энергетического комплекса РФ, выделены задачи энергосбережения, решение которых связано с вводом в эксплуатацию установок с использованием газотурбинных технологий, парогазовых установок, термический К.П.Д. которых существенно выше действующих паросиловых энергоблоков (на 10-20 %). Снижение доли природного газа на ТЭС в ближайшей перспективе требует обращать особое внимание на повышение эффективности эксплуатации ПГУ, и среди них ПГУ ТЭЦ, доля которых в среди действующих установок этого типа весьма высока.

Более детальное рассмотрение структуры генерации электроэнергии и тепла приводит к постановке задачи минимизации топливных издержек на ТЭЦ, которая может быть решена за счет утилизации низкопотенциального тепла в ТНУ. На основании проведенного анализа выполнена постановка задачи исследования применения ТНУ в схемах ПГУ ТЭЦ. Во второй главе представлены методологические основы для выбора и расчета схем ПГУ ТЭЦ с котлами — утилизаторами и ТНУ.

Для дальнейшего математического моделирования и последующего анализа выбрана теплофикационная парогазовая установка мощностью 110 МВт с котлом— утилизатором двух давлений и ГТУ типа бЕА,в которую встраивается ТНУ для использования тепла с циркуляционной водой после конденсатора паровой турбины. Математическое моделирование выполнено с использованием программного комплекса ТЬеппойо~ч, позволяющего выполнить проверку адекватности расчетной модели, путем сравнения результатов расчета с опытными данными.

Показаны особенности построения модели и основные ограничения и допущения при ее построении, Предложена методика расчета тепловых схем ПГУ с котлами — утилизаторами с ТНУ и алгоритм расчета. Выполнен расчет собственно ТНУ с анализом изменения теплофикационной мощности в зависимости от внешних условий. Представлен расчет показателей энергетической эффективности, которые в дальнейшем использованы для оценки эффективности ПГУ ТЭЦ СТНУ.

Представлен подход к анализу эффективности через эксергетический К.П.Д. ТНУ. Предложен новый критерий - суммарный расход топлива по системному эффекту при равном отпуске электрической и тепловой энергии и финансов — экономический критерий оценки эффективности через дисконтируемый период окупаемости. В третьей главе выполнено исследование тепловых схем ПГУ с ТНУ при различных вариантах их подключения.

Выполнен анализ имеющихся на ПГУ ТЭЦ низкопотенциальных источников тепла, и возможности для их использования в схемах ТНУ. Выполнено обоснование схемы подключения ТНУ к существующей установке ~последовательно или параллельно), рассмотрены различные хладоагенты с точки зрения коэффициента преобразования и теплового графика.

Сравнение выполнено для различных климатических зон Центра, Урала и Юга для критериев тепловой эффективности и экономичности установки в виде выработки теплоты ПГУ ТЭЦ с ТНУ, К,П,Д, на выработку электроэнергии, коэффициента использования тепла топлива, удельного расхода условного топлива на выработку электроэнергии. Показаны преимущества и недостатки ТНУ с электроприводом и парокомпрессионной ТНУ. В четвертой главе проедены расчетные исследования оптимизации схем ПГУ ТЭЦ с ТНУ по критерию коэффициента преобразования, показаны преимущества ТНУ с газопоршневым компрессором по отношению к ТНУ с электроприводом.

Рассмотрение эффективности применения ТНУ по условиям маржинальной прибыли показывает, что доход от продажи электроэнергии и тепла от ПГУ ТЭЦ с ТНУ превышает доход от продажи от ПГУ ТЭЦ без ТНУ. Расчетом показана маржинальная прибыль за сутки продажи тепловой и электрической энергии для ПГУ ТЭЦ мощностью 110 МВт с ТНУ, которая почти на 30 % больше чем без ТНУ. В питой главе проведено расчетное обоснование экономической эффективности схемных решений ТНУ на ПГУ ТЭЦ.

Рассчитаны сроки окупаемости на основании расчетов годовых показателей с учетом числа часов работы и отопительного и неотопительного периодов, получены границы окупаемости ПГУ ТЭЦ с ТНУ. Выполнены расчеты технико — экономических показателей ПГУ-110 с ТНУ для различных условий эксплуатации характерных для различных климатических зон Центр, Урал, Юг. Получено что проект зависит от региона то есть от тарифа на тепловую энергию (на Юге выше, чем в Центре) 7.

Область исследования в представленной диссертации Е.Н. Олейниковой соответствует паспорту специальности 05.14.14 Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты». Содержание автореферата полностью соответствует диссертации. Основные результаты работы в полной мере отражены в публикациях автора и автореферате. Следует отметить особую актуальность исследований эффективности использования парогазовых установок и, наиболее распространенных, теплофикационных парогазовых установок с котлами — утилизаторами.