Диссертация (1152220), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Государственные пакеты акций межрегиональных распределительныхсетевых компаний (МРСК) переданы ПАО «Россети». Диспетчерское управление единойэнергосистемой России осуществляет системный оператор (ПАО «СО ЕЭС»). ПАО «ИнтерРАО» выполняет роль межстранового оператора экспорта-импорта электроэнергии.К объектам теплоэнергетики также относят объекты генерации, производящиепреимущественно тепловую энергию, и формирующие системы городского и жилищнокоммунального теплоснабжения. Выделяют системы централизованного и индивидуальноготеплоснабжения.95Источником тепла в централизованных системах теплоснабжения являются крупныетепловые станции (районные и квартальные котельные) или ТЭЦ.
В зависимости от типаисточника тепла системы централизованного теплоснабжения разделяются на:системы централизованного теплоснабжения от районной котельной;системы централизованного теплоснабжения от ТЭЦ (теплофикация).Структура производства тепловой энергии по объектам генерации представлена нарисунке 2.6 [42, 165].ТЭЦ37%Котельная63%Рисунок 2.6 – Структура производства тепловой энергии по объектам генерацииИсточник: разработано автором на основании [42, 166]Тепло от источника к потребителю транспортируется по магистральным тепловымсетям. Его носителем являются горячая вода или пар, поступающий на централизованные илииндивидуальные пункты теплоснабжения.Источником тепла в индивидуальных системах теплоснабжения являются малые икрышные котельные. Отсутствие большой протяженности тепловых сетей позволяет добитьсяуменьшения потерь тепла.
Вместе с тем их применение связано с более высокимипервоначальными капитальными затратами и себестоимостью производства тепла, а такжеповышенной нагрузкой на окружающую среду (более высокий уровень выбросов продуктовсгорания топлива чем у крупных источников теплоснабжения) [166, 179, 221].Объекты тепловой генерации принадлежат территориальным генерирующим компаниямили единым тепловым компаниям, в состав которых помимо производственных мощностейтакже входят тепловые сети.96Исходя из приведенного анализа объектов генерации, можно представить структуруосновных производственных мощностей, применяемых для выработки энергетическойпродукции в виде схемы, изображенной на рисунке 2.7.Основные объекты производстваэнергетической продукцииОбъекты теплоэнергетикиОбъекты атомной энергетикиГосударственныерайонныеэлектростанции (ГРЭС)ПроизводствоэлектроэнергииАтомныеэлектростанции (АЭС)Теплофикационныеэлектростанции (ТЭЦ)Производствоэлектроэнергии и теплаОбъекты гидроэнергетикиАтомные станциитеплоснабжения (АСТ)ПроизводствоэлектроэнергииГидроэлектростанции(ГЭС)ПроизводствоэлектроэнергииПроизводствоэлектроэнергии и теплаРайонные тепловыестанции (РТС)Гидроаккумулирующие электростанции(ГАЭС)ПроизводствоэлектроэнергииПроизводство теплаРисунок 2.7 – Основные производственные мощности общеэнергетической системы,используемые для производства энергетической продукцииИсточник: разработано авторомНа территориальном уровне производственные мощности общеэнергетических системпредставлены, в первую очередь, объектами теплоэнергетики.
Технологии производстваэнергетической продукции на данных объектах отличаются видом рабочего тела (пар, газ) ипринципом действия (термодинамическим циклом). В теплоэнергетике распространеныследующие виды технологий [48, 83, 137, 157, 185, 229]:производство на основе парового цикла Ренкина (паротурбинные (силовые) установки(ПТУ));производство на основе газового цикла Брайтона (газотурбинные установки (ГТУ));производство на основе комбинации перечисленных двух циклов (парогазовыеустановки (ПГУ)).Первый вид технологии производства наиболее распространен.
Паротурбинныеустановки в составе паротурбинных тепловых электростанций (ПТЭС) составляют около 85%установленной мощности тепловых электростанций страны. Основным топливом для нихможет являться как природный газ, так и энергетические угли. Это является преимуществом97данной технологии производства, объясняющее ее широкое использование. КПД по выработкеэлектроэнергии паровых ТЭС находится в широком диапазоне от 28 до 40%.Второйвидтехнологиипроизводствареализуетсяврамкахгазотурбинныхэлектростанций (ГТЭС). В основе ГТЭС лежит газотурбинная установка (ГТУ), котораяявляется основным энергетическим оборудованием. ГТУ сильно отличаются как по мощности,так и по уровню эффективности.
Так, газовые турбины мощностью 350 МВт, имеют КПД повыработке электроэнергии около 40%. С другой стороны, маломощные ГТУ, характеризуютсяКПД в диапазоне от 16 до 23% (рисунок 2.8).4540КПД, %3530252015010 00020 00030 00040 00050 000Установленная мощность ГТУ, кВт60 00070 000Рисунок 2.8 – Изменение КПД ГТУ в зависимости от единичной мощности энергоустановкиИсточник: разработано авторомГТЭС слабо представлены в энергосистемах регионов, что связано с их достаточноневысоким КПД, высокими капитальными затратами и требовательностью к топливу (работаютв основном на газообразном топливе).
Крупные ГТЭС конкурентоспособны в сравнении сПТЭС только в нефтегазоносных регионах, где стоимость топлива достаточно низкая.Основным преимуществом ГТЭС является высокая маневренность. Пуск установкиможет быть осуществлен всего за несколько минут, а разгрузка происходить до 80%номинальной мощности без больших потерь в эффективности. Для сравнения ПТУ на газеразгружаются до 60%, на угле – до 40%. Таким образом, ГТЭС малой мощности хорошоподходят в качестве пиковых электростанций, покрывающих максимум графика нагрузки.Строительство более мощных и эффективных ГТЭС подразумевает их использование вполупиковой и базовой части графика нагрузки, где уже работают как АЭС, так и классическиепаротурбинные ТЭС [48, 157, 229, 296].98Третий вид технологии производства реализуется в рамках ТЭС на основе парогазовыхустановок (ПГУ).
Основным топливом для них является природный газ. Применениепарогазового цикла позволяет достичь крайне высоких для ТЭС значений КПД – 55-62%.Высокие показатели эффективности являются основной причиной активного строительствапарогазовых ТЭС и постепенного замещения ими паротурбинных ТЭС, функционирующих наприродном газе.Данные технологии производства также используются и при комбинированнойвыработке энергетической продукции на ТЭЦ. Принципиальным отличием ТЭЦ от ГРЭСявляется то, что на ТЭЦ возможно получение в едином производственном цикле какэлектрической, так и тепловой энергии.
При этом электрическая мощность ТЭЦ являетсяподчиненным параметром требуемой тепловой мощности. Так как в отличие от электроэнергиитепло нельзя передавать на большое расстояние без высоких потерь, то ТЭЦ обычнорасполагаются недалеко от потребителя в городской черте (в 2 км от промышленногопотребителя и 12-14 км от бытового). Этим объясняется отличия во взаимном расположенииТЭЦ и ГРЭС, а также их принадлежности различным группам генерирующих компаний.Еще одной особенностью ТЭЦ является средняя величина единичной мощности, котораясильно уступает электрической мощности ГРЭС (рисунок 2.9).
Так, самой мощнойконденсационной ПТУ, действующей на ТЭС, является турбина К-1200-240, мощность которойравна 1200 МВт. Самой мощной турбоустановкой с теплофикационными отборами являетсяпаровая турбина Т-250/300-240. При этом в структуре установленной мощности тепловыхэлектростанций ТЭЦ составляют 48%, что объясняется большим числом электростанцийданного типа и их высокой значимостью в энергоснабжении территориальных образований.100%90%80%70%ТеплофикационныеПТУ60%50%КонденсационныеПТУ40%30%20%10%0%25-100 МВт50-185 МВт200-300 МВт 300-1200 МВтРисунок 2.9 – Структура мощности действующих энергоблоков ТЭЦ и ГРЭСИсточник: разработано автором на основании [190, 283]99Технологии производства преобразованной энергии на ТЭЦ представлены в таблице 2.1.Таблица 2.1 – Технологии комбинированного производства энергетической продукцииТип ТЭЦПТУ-ТЭЦТип энергоустановкиХарактеристикаТеплофикационныеОсновной энергетический продукт в комбинированном(Т)цикле – тепловая энергия (доля электроэнергии 25%).Производство тепловой энергии предназначеноисключительно для нужд ГВС и отопления.
Самыйраспространенный класс турбоустановок (80%действующих установок)ПромышленноОсновной энергетический продукт в комбинированномтеплофикационныецикле – тепловая энергия. Наличие промышленного и(ПТ)теплофикационного отбора пара позволяет использоватькак для нужд предприятий, так и населенияС противодавлением Основной энергетический продукт в комбинированном(Р)цикле – тепловая энергия. Единый производственныйпроцесс с промышленным потребителем, без которогофункционирование установки технологическинедопустимоГТУ-ТЭЦГазотурбинныеОсновной энергетический продукт в комбинированномцикле – преимущественно тепловая энергия (доляэлектроэнергии достигает 40%).
В основномпредставлены установками малой единичной мощности ипредназначены для автономного энергоснабжениянебольших районовПГУ-ТЭЦ ПарогазовыеОсновной энергетический продукт в комбинированномцикле – преимущественно электроэнергия (доля тепласоставляет 40%). Позволяют преобразовывать теплотутоплива в электроэнергию с более высокимкоэффициентом, чем другие ТЭЦ. Предназначены длянесения городской тепловой нагрузки при необходимостипроизводства дешевой электроэнергии в существенномобъеме для электроснабжения города и его периферии(вынесенной за черту города промышленности)Источник: разработано автором на основании [48, 229, 300]Еще одной отличительной чертой технологии производства энергетической продукциина электростанциях является их различие по технологическому уровню.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
