 |
Пример расчета показателей энергоэффективности
|
|
|
|
Требуется сравнить эффективность отопительной котельной, конденсационной ТЭС и теплофикационной ТЭЦ, используя коэффициент энергоэффективности, при одинаковых расходах топлива во всех источниках энергоснабжения.
Исходные данные:
1. Расход топлива 
1,0 кг/с.
2. Теплотворная способность топлива 
33500 кДж/кг.
3. Тариф на тепловую энергию 
900 руб./Гкал.
4. Тариф на электрическую энергию 
3,0 руб./кВт·ч.
Будем считать, что себестоимость тепловой и электрической энергии во всех рассматриваемых источниках будет одинаковой (эти величины приняты по данным аналогичных источников энергоснабжения).
5. Себестоимость электрической энергии 
0,5 руб./кВт·ч.
6. Себестоимость тепловой энергии 
600 руб./Гкал.
Решение:
1. Энергоэффективность автономной отопительной котельной.
Тепловая энергия, отпускаемая из котельной, может быть определена из уравнения теплового баланса котла (примем КПД котла 0,9):
кВт.
Коэффициент энергоценности тепловой энергии:
.
Показатель энергоэффективности отопительной котельной без учета электропотребления на собственные нужды определим по уравнению (9.10):
.
2. Энергоэффективность источника энергоснабжения, вырабатывающего только электрическую энергию (ТЭС).
При принятых значениях тарифов на электроэнергию и ее себестоимости коэффициент энергоценности электрической энергии составит:
.
Определим, какое количество электрической энергии может быть выработано при заданном расходе топлива.
Примем удельный расход топлива 
г/кВт·ч;
кВт.
Показатель энергоэффективности ТЭС без учета электропотребления на собственные нужды определим по уравнению (9.11):
.
3. Энергоэффективность источника энергоснабжения, вырабатывающего одновременно тепловую и электрическую энергию (ТЭЦ).
|
|
|
Условно задаем такой режим работы ТЭЦ, при котором 50 % расхода топлива тратится на выработку электрической энергии и 50 % на выработку тепловой энергии.
При сохранении удельного расхода топлива г/кВт·ч, вырабатывае-
мое количество электроэнергии составит
кВт.
Количество тепловой энергии, отпускаемой от ТЭЦ при принятом КПД котла, составит
кВт.
Показатель энергоэффективности ТЭЦ без учета электропотребления на собственные нужды определим по уравнению (9.12):
.
Сравнение полученных показателей энергоэффективности различных источников энергоснабжения показывает, что производство только тепловой энергии в отопительной котельной является самой невыгодной. При этом показатель энергоэффективности котельной равен 1,35.
Выработка электрической энергии в источнике энергоснабжения (ТЭС) является самым эффективным способом использования теплоты сжигаемого топлива. При этом показатель энергоэффективности источника энергоснабжения возрастает до 2,58, т.е. увеличивается почти в 2 раза.
Показатель энергоэффективности при комбинированной выработке тепловой и электрической энергии занимает промежуточное значение и зависит от доли вырабатываемой электрической энергии, причем с ее возрастанием он увеличивается, достигая своего максимума при минимальной выработке тепловой энергии.
4. Вызывает интерес сравнение коэффициентов использования теплоты сжигаемого топлива с показателями энергоэффективности рассматриваемых источников энергоснабжения. Расчет этих показателей произведем по уравнениям (9.1- 9.3).
;
;
.
На рис.9.1 представлены зависимости коэффициентов 
использования теплоты и показателей энергоэффективности от выработки электрической энергии.
Анализ полученных кривых подтверждает сделанный ранее вывод о том, что сравнивать различные источники энергоснабжения, применяя величины 
нельзя, так как с ростом доли вырабатываемой электрической энергии (наиболее ценного вида энергии) величина снижается.
|
|
|
Рис.9.1. Зависимости , 
от количества вырабатываемой электрической энергии
В то же время зависимости и 
указывают на его рост с увеличением доли выработки электрической энергии.
Расчет показателя энергоэффективности по уравнению (9.7) подтверждает вывод о целесообразности преобразования котельных в мини-ТЭЦ для выработки электрической энергии собственных нужд.
Это следует из того, что коэффициент энергоценности электрической энергии 
, умноженный на мощность электропотребляющих установок собственных нужд, входящих в знаменатель указанного уравнения, в значительной мере снижает энергоэффективность котельной.
Если принять потребность в электроэнергии на собственные нужды 
кВт, то показатель энергоэффективности котельной составит 
.
Таким образом, электропотребление на собственные нужды снижает показатель энергоэффективности с 1,35 до 1,16, т.е. на 14 %. Поэтому установка в котельной турбогенератора или газопоршневого двигателя для производства электрической энергии на собственные нужды повышает энергоэффективность источника на те же 14 %.
Рост показателей энергоэффективности при увеличении выработки электрической энергии в источнике энергоснабжения будет иметь место при значениях 
> 
. Из приведенного сопоставления следует, что строительство чисто отопительных котельных крайне не выгодно.
Разделение энергетической системы страны на генерирующие и сетевые компании и принятая законодательная база обязывают сетевые компании принимать излишки электрической энергии от любого источника энергоснабжения. Такое положение создает все необходимые условия для строительства источников энергоснабжения малой мощности на принципах когенерации.
|
|
|
