1598005503-634bb8193a0a063d19abf81fb6d27ecd (811219), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Более правильным является системный подход к экономическим оценкам перспектив пиковой водородной энергетики. При таком подходе следует рассматривать электрогенерирующую систему, состоящуго из базисных, полубазисных и пиковых электростанций. В этом случае стоимость электроэнергии, производимой системой, представляет собой общие затраты, дсленныс на общую выработку электроэнергии всей электрогенерирующсй системой, включающей в себе все виды рассматриваемых электростанций.
В качестве примера расчета технико-экономических показателей всего энергетического комплекса в [481 рассмотрена энергосистема располагаемой электри геской мощностью 10 млн. кВт. Для упрощения расчетов принято, что ночная нагрузка всех АЭС одинакова для всех Пн Вт Вр Чт Лт СВ Вс Рис. 74. Недельная нагрузка энергосистемы с традиниониой структурой злектрогенерирующих установок.
Н баэноиаа МОЩНОСТЬ: ГЧ а — ПОЛУбаЗИСПаа МОЩНОСГЬ; Мд ПН. а а кодад мощносгь Злскгрогснерггруююан сксгсна Показатель агонко-оодгь родная 10 000 1О 000 8О5О (АЭС) 1950 2500 49,60 10в 5550 3060 1390 49,60 10в 47,35 !Ов 2 25 10в 2,29 10в 20 10' 36,08 !ов 12,24 1О" 1 28 !Ов 1,94.!Ов 19,5 1О" 20 1О" 630 !Ов 1,27 13,9 !Ов 5,6 !О" 754 1Ов 1,52 дней недели в течение всего года. Чтобы выяснить, какие преимущества дает вовлечение водорода в сферу производства электроэнергии, были выполнены сравнительные расчеты для двух энергетических комплексов: знергоснстел!ы с традиционной структурой электрогснерирующих мощностей (рис. 74) и энергосистемы, состоящей из АЭС с пиковой водородной надстройкой (рпс.
7.5). Технико-экономические расчеты проводились при следующих исходных данных: замыкающие затраты на топливо (в пересчете на условное): мазут — 47 руб т-', природный газ — 42 руб т-', уголь — 35 руб т-', ядерное топливо — 8 руб т-'1 Пн Вт Ср Чт Ллг ОЕ Вс Рис. 7.5. Недельная нагрузка энергосистемы, состоящей из АЭС с пиковой водородной надстройкой замыкающие затраты на электроэнергию при числе часов использования установленной мощности: ту.,= =6500 ч год ', зе,= 1,2 коп (кВт ч) †', ту т 4000 ч.год ', ,3"о =2,1 коп (кВт.ч) и туся=900 и Год ', и"в= =4,2 коп (кВт ч) — ', удельные капиталовложения в установленную мощность: базисной АЭС вЂ” 250 руб кВт — ', электролизера— 90 руб кВт-', пиковой водородной надстройки— 25 руб кВт-', газохранилища — 0,12 руб м-з; КПД электролизера т),=0,75. Технико-экономические показатели двух сравниваемых злектрогенерируюших систем приведены в табл.
?.5. Анализ данных табл. 7.5 показывает, что расходы топли- 206 ва в двух сравниваемых электрогенерируюших системах мало отличаются друг от друга. Зато в атомно-водородном энергетическом комплексе органическое топливо полностью устранено из сферы производства электроэнергии. При этом приведенные затраты на производство электроэнергии в атомно-водородном энергетическом комплексе снижаются примерно на !5,боло по сравнению с традиционным способом производства электроэнергии. Т а б л и ц а 7.5. Технико-экономические показатели сравниваемых электрогеиерирующих систем Располагаемая Мощность, МВт В том числе: базисная полубззисная пиковая Мощность злектролизера, МВт Годовой отпуск электроэнергии, МВт.ч В том числе: базисной полубазисной пиковой Суммарные капиталовложения, руб. Суммарный расход топлива (в пересчете иа условное топливо), т год-' В том числе: ядерного органического Годовые расчетные затраты, руб год †' удельные приведенные затраты на провззодстзо электроэнергии з системе в целом, коп (кВт ч) †' Таким образом, использование водорода в качестве промежуточного носителя и накопителя энергии в схемах покрытия неравномерностей графика нагрузки может оказаться перспективным.
Следует отлтетить, что в некоторых случаях может оказаться целесообразным для решения этих задач использовать не только водород, но и другие искусственные энергоносители, голучаемые на его основе, например аммиак и метанол. В частности, при использовании метанола в качестве топлива для ГТУ с целью производства пиковой электроэнергии можно осуществить эффективную регене- 207 рацию теплоты с повышением КПД ГТУ 1136), Кроме того, метанол легче и дешевл ровать и хранить.
Поэтому в некоторых сл личин вблизи АЭС производств с больши . ';г=:ч~~ф!':,.'". ч ргй до 40 — 41% е транспортнучаях при нами ресурсагли Рис. 7.6 Электростанция мощностью 4,6 МВт с использованием ЭХГ в Нью.йорке 208 СОз производство метанола как носителя и накопителя энергии может оказаться более целесообразным. Наконец, водород и кислород, производимые из воды за счет энергии АЭС, могут использоваться для первичного и промежуточного перегрева пара, что позволяет использовать на АЭС более экономичные и менее дорогостоящие турбины.
При этом КПД использования водорода может достигать 60 — 75 с7в, а эффективность аккумулирования электроэнергии — 50 в7в. В таких системах водород и кислород могут использоваться в течение всего времени работы ЛЭС, сам реактор работает в базовом режиме, а электролизер — в переменном. Рассматриваются и иные схемы АЭС с использованием водорода для покрытия переменной части графика нагрузки. Во всех случаях вопрос о целесообразности применения той или иной схемы должен решаться путем детального системного анализа с учетом конкретных условий региона, для конкретной структуры электрогенерирующнх и электропотребляющих лющностей и в сравнении с альтернативными, в том числе и «неводородными», вариантами решения тех же задач. В настоящее время активно разрабатывается оборудование для исследования н реализации некоторых схем использования водорода для решения задач электроэнергетики.
В частности, в 1977 г. в СШЛ была создана пилотная установка с ЭХГ мощностью 1 МВт. После этого начались работы по созданию демонстрационной станции с водородно-воздушными ЭХГ для производства пиковой электроэнергии мощностью 4,5 МВт в Нью-Р)арке. Испытания различных систем станции начались в 1981 г., ее пуск загланировап на 1985 г (см. рис.
7,6). К концу 90-х годов нашего столетия предполагается внедрение коммерческих станций такого типа, причем прогнозируемые капитальные затраты на них составляют 350 — 500 долл. США кВт — ' 1в ценах 1982 г.) при полном КПД около 45 %. В ФРГ создан экспериментальный водороднокислородный парогенератор тепловой мощностью 15 МВт с параметрами генерируемого пара 1223 'К и 8 МПа для пилотной пиковой энергоустановки, создание которой запланировано на ближайшие годы.
Использование водорода для транспорта энергии В некоторых зарубежных и отечественных публикациях предлагается использовать трубопроводный транспорт газообразного водорода для передачи больших потоков энергии, Экономические показатели 14 — 12 209 трубопроводного транспорта водо- Р да были рассмотрены в гл. 5, иже приводится сравнение затрат на передачу электроэнергии по ЛЭП с затратами на передачу энергии при трубопроводном транспорте.
Приведенные затраты на пере. дачу электроэнергии по линиям электропередачи переменного тока разной мощности и длины па>казаны на рис. 7.7. Эти затраты включают расходы на саму линию и на концевые устройства. Для переда ш электроэнергии на сверхдальние расстояния (2000 км и более) более эконо.
мичиыми оказываются мощные ли- 517 !ай! Яр 5з() 71)!)ртдкм нии передач постоянного тока. Для линии электропередачи постоянного тока Экибастуз— Центр напряжением 1500 кВ, мощ. постыл 6 млн. кВт па расстояние 2414 км по проекту потери энергии составляют 15%, из них в концевых устройствах в 105ы Капитальные затраты на линии электропередачи превышают капитальные аатраты на трубопроводы для газа, поэтому определенный интерес представляет сравнение дальний магистральный транспорт энергии в виде электро- в виде водорода.
При этом сравнение следует проводить с Д преобразования энергии водорода в электроэнергию на овце магистрали. Такое сравнение приведено на рис. 7.8, Рис. 7.7. Приведенные затраты на передачу электроэнергии по линиям электропередачи переменного тока: 1 ЮМВт; 3 100 МВт; 3 — 000 МВт: 4 — 1000 мВт: 3 зхю мВт: а— 6100 МВт транспорта затрат на энергии и учетом КП приемном к 04 й '- ~~Зс, В рр ч «: Ьр '4ъ ~ ъюр ч р а Рис.
7.8. Затраты на транспорт энергии по линиям электропередачи переменного тока )! —,10' кВт; 2 — 3 1О" кВт; 3 — 5 10' кВт) и по водородопроноду (1 — р(=530 мм, !О' кВт; 2' — р(=!020 мм, 3. !ОакВт; 3' — р( 1420 мм, 6.10Р кВ) 2!О где мощность, передаваемая водородом, определена те сгорания п и КПД „ о низше теплори К Д нреобразоеания теплоты в электроэнергию а) 0,4, характерном для современных ТЭС.
На рис. 7.8 ви р .. дно, что расчетные затраты на магистральный транспорт водорода на большие расстояния при той же передаваемой мощности в 3 — 5 аз — р меньше, чем затраты на транспорт электроэнергии. Следует отметить, что стоимость транспорта энергии в виде задор рода Если ем в виде жидких его соединений (аммиака, метанола и . ). на прнемном конце магистрали водород будет использован для производства электроэнергии с КПД ~~ 500(а, этн стоимости будут близки Вопрос о целесообразности применения того или иного вида транспорта энергии можно решить, только анализируя всю совокупность затрат от первичного энергоисточника до конечного потребителя энергии на приемном конце магистрали.
Многие авторы отмечаю, непота рых случаях транспорт энергии в виде водорода оказывается ют, что в конкурентоспособным с другима методамн. Применение водорода в автономной энергетике с использованием ЭХГ Электрохнмический генератор, часто называемый топливным эле. ментом, является одним из наиболее перспективных устройств для ис. т пользования водорода в автономных энергетических установках. Э екрохимический генератор представляет собой источник тока, в кото, м ром осуществляется прямое преобразование химической энергии топлива в электрическую.
Основными качествами ЭХГ являются: высо- К Д, достигающий 80 (р! продолмрительная непрерывная работа, а . определяемая в основном запасом топлива; способность к значительным и продолжительным перегрузкам без заметного снижения напряб ть жения; умеренные рабочие температуры и давления; бесшумность ао 1 и отсутствие каких-либо вредных выделений в окружающую расреду; возможность использования в качестве окислителя кислорода воздуха [133).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
