автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Концепция совершенствования схем отпуска тепла от ТЭЦ на основе комплексных энергетических обследований

На правах рукописи

Губнн Владимир Евгеньевич

КОНЦЕПЦИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СХЕМ ОТПУСКА ТЕПЛА ОТ ТЭЦ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ

05.14.14 -Тепловые электрические станции, их энергетические

системы и агрегаты 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

Автореферат д иссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск -2004

Работа выполнена в Томском политехническом университете

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Кузьмин A.B.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Андрюшин A.B.

доктор технических наук, профессор Карауш С.А.

Ведущая организация: ООО «Центр энергоэффективноста ЕЭС» (г. Москва)

Защита состоится «28» декабря 2004 года в Стасов на заседании диссертационного совета К 212.269.04 в Томском политехническом университете по адресу: 634034, г. Томск, пр. Ленина, 30, корпус 4, ауд. 406.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политехнического университета

Автореферат разослан «¿tf» ноября 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета -Г - A.C. Заворин

7 6%

Актуальность работы

Важными направлениями повышения энергетической и экономической эффективности ТЭЦ является совершенствование схем отпуска тепла. В современных изменившихся условиях функционирования систем централизованного теплоснабжения с учетом новых экономических отношений особенно актуальны энергоэффективные технологии, которые позволят повысить конкурентоспособность ТЭЦ на рынке тепловой и электрической энергии. В первую очередь эти задачи должны решаться с учетом реальных балансов и фактических режимов работы системы, определенных на основе энергетического обследования (ЭО). В настоящее время для ТЭЦ появляются новые возможности получения дополнительного эффекта за счет внедрения обоснованных технологических мероприятий Проблема совершенствования технологий производства, транспорта и распределения тепловой энергии вошла в число наиболее актуальных, что отражается в огромном числе публикаций по данной проблеме.

Цель работы

Целью работы является исследование проблемы повышения энергоэффективности системы «источник теплоснабжения (ТЭЦ)- система транспорта тепловой энергии - совокупность теплопотребителей». В соответствии с поставленной целью решаются следующие задачи:

1) разработка методик оценки реальных условий работы ТЭЦ в системах тепло-электроснабжения промышленно-городских агломераций;

2) исследование влияния внешних факторов на показатели работы ТЭЦ;

3) разработка процедуры выбора вариантов совершенствования технологий схем отпуска тепла от ТЭЦ, соответствующих реальным условиям функционирования комплекса.

Научная новизна полученных результатов состоит в следующем

1. Разработана методика ЭО системы «ТЭЦ - система транспорта тепла - совокупность теплопотребителей», основанная на применении комплекса портативных приборов, позволяющую корректно оценить реальный спрос на тепловую энергию.

2. На основе комплексных натурных исследований систем теплоснабжения и их элементов выявлены тенденции:

- изменения в структуре нагрузок систем теплоснабжения как следствие перехода потребительских систем на количественное регулирование;

- снижения эффективности использования теплоносителя в потребительских системах, обусловленного массовой реконструкцией узлов ввода.

3. Получены аналитические зависимости, позволяющие оценить влияние внешних факторов на показатели работы ТЭЦ, без применения сложных эталонных моделей.

4. Разработана универсальная модель анализа вариантов совершенствования схем отпуска тепла от ТЭЦ, новизна которой заключается в:

- использовании оценки реального спроса на тепловую энергию на основе ЭО;

М>С. НАЦИОНАЛЬНАЯ^

- аппроксимации фактических температурных графиков систем теплоснабжения непрерывными функциями;

- определении теплофикационной выработки непосредственным интегрированием аналитических зависимостей.

5. Обоснован вариант совершенствования схем отпуска тепла промышленно-отопительных ТЭЦ с использованием тепловых насосов у потребителя.

Методология исследований

Методология исследований опирается на основные положения системных исследований в энергетике, на методы математического моделирования и методики проведения ЭО объектов энергетики.

Исследование базируется на вычислительном эксперименте с использованием комплекса математических моделей и результатах натурных ЭО систем теплоснабжения и их элементов.

Практическая значимость

1. Внедрение методических положений и рекомендаций в эксплуатационную практику повысит экономическую эффективность действующих систем теплоснабжения, что в свою очередь обеспечит более высокий уровень комфорта у потребителей, а также будет способствовать активной реализации энергоэффекгивной политики в теплоснабжении.

2. Предложена методика, которая может быть использована как эффективный инструмент анализа отклонений реальных энергетических балансов сложных систем теплоснабжения.

3. Проведено аналитическое исследование влияния реальных факторов на показатели работы ТЭЦ.

4. Полученные результаты по определению реального спроса используются на Беловской ГРЭС при наладке схем собственных и хозяйственных нужд для оптимального распределения тепловой энергии.

5. Разработанная на основе комплексных ЭО программа энергосбережения муниципального образования включена в состав областной целевой программы «Обеспечение энергетической эффективности Томской области» для реализации в 2004 -2008 гг.

Достоверность результатов обеспечивается:

- применением апробированных математических моделей и надежных методов вычислений;

- сравнением результатов, полученных различными методами расчета;

- подтверждается большим объемом натурных исследований разнородных объектов.

На защиту выносится

1 Результаты натурных ЭО системы «ТЭЦ - система транспорта тепла - совокупность те-плопотребителей».

2. Методика энергетических обследований системы «ТЭЦ - система транспорта тепла -совокупность теплопотребителей», основанная на применении комплекса

»»Л' /-г!'**-»**

.ц* <м.

портативных приборов, позволяющую корректно оценить реальный спрос на тепловую энергию.

3. Результаты аналитических исследований влияния реальных факторов на показатели работы ТЭЦ.

4. Концепция совершенствования схем отпуска тепла от ТЭЦ на основе комплексного ЭО.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались автором на VII, VIII, IX Всероссийских научно-технических конференциях «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (Томск 2001, 2002, 2003 г.г.); II Семинаре вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике (Томск 2001 г.); Всероссийских совещаниях «Энергосбережение и энергетическая безопасность России» (Томск 2001, 2002, 2003, 2004 г.г.); VIII, IX, X Международная научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии" (Томск 2002, 2003,2004 г.г.); на научных семинарах кафедры атомных и тепловых электрических станций Томского политехнического университета (2000-2004 г.г.).

Предлагаемые модели, методики и подходы использованы при проведении ЭО целого ряда объектов системы «источник тепловой энергии - система транспорта тепловой энергии - совокупность теплопотребителей» различных масштабов

Публикации

По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (145 наименований) и приложений Работа содержит 160 страниц с приложениями, 3 таблицы и 31 рисунок.

Личное участие автора

Постановка задач исследований, обсуждение методики вычислительных экспериментов и принципиальных положений, обсуждение результатов выполнены с участием научного руководителя к.т.н. Кузьмина А.В и соруководителя к т и Косякова С А. Автором разработана методика ЭО системы «ТЭЦ - система транспорта тепла - совокупность теплопотребителей», основанная на применении комплекса портативных приборов; при его непосредственном участии проведены комплексные натурные исследования ряда систем теплоснабжения от ТЭЦ; выведены аналитические зависимости влияния реальных условий работы на показатели ТЭЦ, проведены все вычислительные эксперименты и анализ полученных данных, разработана модель анализа вариантов совершенствования схем отпуска тепла от ТЭЦ.

Основное содержание работы

Во введении излагается обоснование актуальности темы исследования, формулируются основные цели и задачи и намечаются пути их решения.

В первой главе дается анализ современного состояния рассматриваемого вопроса. Рассмотрены основные этапы развития теплофикации, приведен обзор современного состояния энергетики России с выделением основных проблем, рассмотрены особенности систем "ТЭЦ - система транспорта тепловой энергии - совокупность теплопотребителей", приведены возможные направления совершенствования схем отпуска тепла от ТЭЦ.

В современных условиях теплофикация вступает в новый этап своего развития, обусловленный изменившимися экономическими условиями. Поэтому для дальнейшего развития и укрепления конкурентоспособности комбинированной выработки электрической и тепловой энергии необходимо совершенствование схем отпуска тепловой энергии с учетом внешних факторов и условий функционирования сложных теплофикационных систем теплоснабжения.

Доказано, что рассмотренные проблемы для элементов системы "источник (ТЭЦ) -система транспорта тепла - совокупность теплопотребителей" тесно взаимосвязаны, и зачастую нерешаемы в отдельности. Для выбора оптимальной структуры и вариантов усовершенствования схем отпуска тепла от ТЭЦ необходимо комплексное рассмотрение всей системы, с учетом всех особенностей.

В результате проведенного анализа современного состояния энергетики России и широкого рассмотрения целого круга вопросов, сделан вывод о том, что для принятия наиболее выгодных решений при выборе направлений реконструкции и усовершенствования схем отпуска тепловой энергии необходимо проводить полномасштабный анализ всех факторов, влияющих на режимы работы ТЭЦ.

Во второй главе рассматриваются основные положения системных исследований в энергетике и принципы математического моделирования теплоэнергетических установок и систем. Сформулированы основные этапы решения задач моделирования сложных теплоэнергетических систем и установок. При этом математическая модель любой теплоэнергетической установки - система балансовых уравнений, устанавливающих зависимости между параметрами связей. К ним относятся уравнения энергетического, расходного, гидравлического балансов и изменение энтальпии каждого из энергоносителей. Рассмотрены вопросы точности при построении математических моделей теплоэнергетических установок.

Проведен анализ существующих методов выбора приоритетных направлений совершенствования схем отпуска тепла от ТЭЦ.

В третьей главе приводится методология ЭО системы "ТЭЦ - система транспорта тепловой энергии - совокупность теплопотребителей" и ее отдельных элементов, классифицируются научные и методические принципы обследований. Глава базируется на результатах натурных исследований.

Основываясь на опыте проведения ЭО, сделан вывод о том, что, несмотря на бурно развивающийся научно-технический прогресс средств связи и управления, в системах "ТЭЦ - система транспорта тепла - совокупность теплопотребителей" объем измерений для текущего анализа энергоэффективности явно недостаточен.

Поэтому в рамках нового подхода к проведению ЭО предлагаем использовать все возможные потоки для получения наиболее достоверной информации. Схема информаци-

Пертвтиеныа приборы -ТИдеиртмреЮИГ«®. Рис. 1. Информационные потоки при проведении энергетического обследования

Получение достоверной обобщенной информации о работе сложных объектов энергетики сопряжено с большими материальными и временными затратами, поэтому для экспресс-оценки энергоэффективности технологий производства, транспорта и распределения тепловой энергии предлагается использовать систему индикаторов.

Для системы "ТЭЦ - система транспорта тепловой энергии - совокупность теплопо-требителей" подобраны показатели энергоэффективности (индикаторы), с помощью которых можно говорить об эффективности функционирования сложного объекта энергетики.

1. Коэффициент эффективности использования топлива энергообъединения хр (кг/МВтч).

Представляется целесообразным формировать при едином входе (энергии сожженного топлива) единый выход на станциях (энергия отпускаемых со станции потоков). При этом оценивать общее количество отпускаемой энергии (как электрической, так и тепловой) в одних единицах:

_ Д-1000

где Л - фактический расход топлива (т.у.т.);

- отпуск тепловой энергии (МВт); N -

отпуск электрической энергии (МВт).

1 2 3 4 5 в 7 8 9 10 11 12 месяцы

Рис.2. Индикатор Ь^ (кг/МВт ч) для объединения АО "Томскэнерго" за 1998 - 2000гг.

Данный индикатор был использован при энергетическом обследовании АО "Томскэнерго". Результаты расчета представлены в виде диаграммы (рис.2).

2. Коэффициент эффективности использования тепловой энергии в системе "источник тепловой энергии (ТЭЦ) - система транспорта тепла - совокупность теплопотребителей" Цэф : Фпотр

Чзф~~оГ'

где От - количество тепловой энергии отпущенной от источника теплоснабжения, Гкал; бпотр " количество тепловой энергии полученной потребителем, Гкал.

Предлагаемый индикатор был апробирован при проведении ЭО различных систем "источник тепловой энергии -система транспорта тепла - совокупность теплопотребителей".

На рис.3 приведены некоторые

данные по Яэф для централизованных систем теплоснабжения и целой серии систем децентрализованного теплоснабжения.

Учитывая опыт проведения ЭО, можно сделать вывод, что для централизованных источников энергии данный

индикатор эффективности Чзф выше, чем для локальных систем теплоснабже-

Рис.З. Сравнение Ч3ф централизованных и

децентрализованных систем теплоснабжения

3. Для оценки эффективность системы транспорта тепловой энергии применялся индикатор эффективности передачи тепловой энергии <Ртр (Гкал/км).

Фтр

. ЪСТП

тс

где Отп - тепловые потери в системах транспорта тепловой энергии, Гкал; 1ТС - протяженность тепловых сетей в двухтрубном исчислении (км).

Анализ значений фтр (рис. 4) позволил оценить состояние систем транспорта тепловой энергии и сравнить эффективность передачи тепла от различных источников.

<ртр, Гнал/км

Фтр, Гкал/ш

Рис 5. Значение индикатора фтр для различных совокупностей теплопотребителей Беловской ГРЭС

При ЭО сложных централизованных систем теплоснабжения использование индикатора Фтр дает возможность выявить самые неэффективные районы городских агломераций по показателю тепловые потери (рис. 5).

Абсолютные значения индикатора позволяют сравнить эффективность энергопотребления на предприятиях, организациях, учреждениях одной отрасли со сходными производственными процессами. Не менее важен анализ динамики индикатора во времени для одного и того же объекта.

В результате обобщения исследований разработана и предлагается для применения методика ЭО АО-энерго, которая отличается следующим:

- первый этап обследования проводится дистантно, на основе заполнения пакета опросных листов. Листы заполняются по методике, которой обучается персонал обследуемого предприятия;

- в работы по энергетическому обследованию максимально вовлекается персонал энергосистемы и предприятий;

- анализ эффективности использования ТЭР проводится с использованием специальной компьютерной обработки полученных опросных листов на разработанном программном комплексе;

- при выборе рекомендуемых мероприятий повышения энергоэффективности используются разработанные индикаторы, количественно характеризующие возможное изменение эффективности по предприятию в целом;

- итогом обследования является программа энергосбережения предприятия по разработанному макету.

В четвертой главе обосновываются концептуальные, методические и алгоритмические положения методики определения реального спроса на тепловую энергию, основанной на применении портативных приборов.

Проведенные натурные исследования и анализ индикаторов доказал, что важнейшей становится задача построения реального энергетического баланса системы "источник тепловой энергии (ТЭЦ) - система транспорта тепла - теплопотребитель" в целом, а также для отдельных частей этой системы. Не вызывает сомнения, что задача построения баланса востребована, в настоящее время, не только в производственной сфере, но и в социальной и имеет огромный

Рис 4. Значение индикатора Фтр для различных систем теплоснабжения

политический резонанс. Научные методы построения подобных балансов известны, однако существует необходимость в методике и производственных процедурах, обеспечивающих наблюдение за реальными балансами как системы теплоснабжения в целом, так и для отдельных ее частей. Причем результаты наблюдений должны быть доступны для отраслевых органов управления, социальных структур, регулирующих органов, ответственных за соблюдение законов РФ.

В результате натурных исследований были выявлены и доказаны следующие закономерности:

- очень часто количество отпускаемой тепловой энергии не соответствует договорным нагрузкам, а в системе не соблюдается температурный график;

- при этом существенно завышены расходы сетевой воды.

На рис.6 приведено соотношение между суммарной договорной и фактической нагрузкой на примере 70 объектов, подвергшихся инструментальному обследованию.

Приведенные примеры доказывают, что реальная картина теплопотребления зависит от значительного количества факторов различной природы.

Из проведенных расчетов выяснилось, что имеет место несовпадение между фактическим отпуском тепла всеми источниками теплоснабжения одной из крупных систем и предъявляемой к оплате тепловой энергии отраслями промышленности и населением (рис.7).

В сложившейся ситуации можно говорить о несовершенстве действующей системы взаимоотношений между производителями и потребителями тепловой энергии, причем негативные факторы отрицательно сказываются и на функционировании источников тепловой энергии.

Для решения возникшей задачи была разработана: "Методика определения теплового баланса системы "источник тепловой энергии (ТЭЦ) - система транспорта тепла - теплопо-требитель".

Данная методика состоит из двух этапов: дистанционного и инструментального.

Проведение дистанционного этапа осуществляется при наличии прибора учета в начале исследуемой тепломагистрали.

Исходными данными для анализа служат договорные фактические нагрузки всех потребителей, запитанных на данном участке тепловых сетей, и показания приборов учета на данной магистрали.

И Договорная нагрузка, Гкал/ч ■ Фактическая нагрузка, Гкал/ч

Рис.6. Суммарное несоответствие договорной и фактической нагрузок 70 объектов

В Фактическое производство ■ Предъявлено потребителю □ Небаланс

Рис. 7. Фактическое производство и предъявленное потребителю тепло

На тех объектах, где есть приборы учета, сравниваются показания приборов с договорными нагрузками.

Для визуализации результатов сравнения вводится новый индикатор энергтффек-тивности - коэффициент несоответствия (приборный) фактических нагрузок договорным Кприб.

Определяется этот коэффициент для каждого объекта, охваченного учетом по соотношению:

Кприб. п = Оприб. п / Одогов. п , где Оприб. п , Одогов. п - соответственно, тепловая нагрузка объекта по прибору учета и договорная нагрузка, Гкал.

Следующим шагом определяется усредненный коэффициент несоответствия по соотношению:

Кприб. ср = ХКприб. п / п ,

где п - количество объектов, охваченных учетом.

Далее для получения более реальной картины предлагается результаты анализа объектов, охваченных приборами учета, распространить на всю тепломагистраль. Для этого суммарная тепловая нагрузка каждого объекта, не охваченного учетом, домножается на Кприб. ср:

Обу. к = Одогов. к * Кприб. ср , где Обу. к - тепловая нагрузка объекта, не охваченного учетом, с поправкой на несоответствие договорных нагрузок приборным, Гкал.

Для проверки баланса тепломагистрали необходима величина фактических потерь. Фактические потери должны быть предоставлены энергоснабжающей организацией, если иное не предусмотрено дополнительно в договоре с организацией, осуществляющей энергоаудит

Для верификации баланса суммируются показания по всем объектам и добавляется к полученному значению величина фактических потерь; в результате получается фактическая величина нагрузки тепломагистрали:

(}факт. тм1 = ХОприб. п + НОбу. к + Онотерь.

Результатом данного этапа будет сравнение полученной из последнего выражения величины Офакт. тм1 и показаний прибора учета тепловой энергии на границе балансовой принадлежности исследуемого участка тепловых сетей.

В случае большого расхождения рекомендуется переходить ко второму этапу, который может выступать не только в качестве продолжения дистанционного, но и как самостоятельный этап при отсутствии прибора учета в начале исследуемой тепломагистрали.

При этом начало работ будет аналогичным дистанционному.

В отличие от дистанционного инструментальный этап предполагает технологическое участие группы квалифицированных экспертов, обладающей необходимой материально-технической базой для проведения инструментальных замеров с целью определения тепловых нагрузок объектов и тепломагистрали в целом.

Экспертами в зависимости от сложности системы принимается решение об измерении тепловых нагрузок не менее 10% объектов, не охваченных приборным учетом, и проведении замеров в начале исследуемой тепломагистрали.

Далее вводится еще один новый индикатор энергоэффективности - коэффициент несоответствия (инструментальный) фактических нагрузок, полученных в результате замеров, договорным Кинстр.

Для объектов, вошедших в число замеряемых, Кинстр. ш определяется из соотношения:

Кинсгр. т = Озамер. т / (Здогов. т , где Озамер. т и Одогов. т - соответственно, тепловая нагрузка объекта, полученная в результате замера и договорная нагрузка, Гкал.

Определяется усредненный коэффициент несоответствия по соотношению: Кинстр. ср = ХКинстр. ш / т , где т - количество объектов, подвергнутых инструментальным замерам.

После получения этих данных возможен первичный анализ с целью выявления несоответствия договорных нагрузок показаниям приборов учета, несоответствия договорных нагрузок показаниям инструментальных замеров, несоответствия показаний приборов учета инструментальным замерам.

После первичного анализа результаты замеров распространяются, посредством использования Кинстр. ср, на оставшуюся часть объектов, не охваченных учетом'

Обу. % - Одогов. г * Кинстр. ср , где <3бу. г - тепловая нагрузка объекта, не охваченного учетом и инструментальным замером, с поправкой на несоответствие договорных нагрузок инструментально замеренным, Гкал.

В качестве окончательного результата определяется:

Офакт. тм2 = ЗДприб. п + ВДзамер. га + ХОбу. г + Опотерь.

Полученное значение сравнивается с результатом инструментального измерения тепловой нагрузки в начале тепломагистрапи Оннстр. тм.

Данный метод позволяет в максимально сжатые сроки выявить слабые места систем транспорта тепла и разработать рекомендации по повышению энергоэффективности данных систем, оценить реальный спрос на тепловую энергию от ТЭЦ и других источников энергии. При этом максимальный объем работы проводится дистанционно, а сам алгоритм позволяет достигнуть высокой степени автоматизации с применением программных комплексов. Индикаторный принцип дает возможность производить оценку результативности предложенных мероприятий по повышению энергоэффективности систем транспорта гепла.

Разработанная методика предназначена для уточнения и снижения погрешности при использовании возможных потоков информации при проведении энергетического обследования.

В пятой главе проводится исследование влияния внешних факторов на режимы работы оборудования ТЭЦ.

Существуют четыре основных параметра, определяющих режимы работы теплофикационной установки: тепловая нагрузка, расход сетевой воды, температура прямой и обратной сетевой воды Три первых параметра являются управляемыми и поддерживаются на ТЭЦ на заданном уровне. Температура же обратной сетевой воды является неуправляемым параметром и определяется режимом работы всей системы теплоснабжения

Анализ проведен на примере турбоустановки Т-100-130, являющейся широко распространенной в российской энергетике.

Опыт проведения ЭО таких крупных объектов энергетики как АО "Томскэнерго", Беяовская ГРЭС, Красноярская ГРЭС-2, Чебоксарская ТЭЦ показывает, что имеет место завышение температуры обратной сетевой воды по сравнению с нормативом. Происходит это не только вследствие гидравлической разрегулировки, но и из-за внедрения систем автоматического регулирования на индивидуальных тепловых пунктах.

Для оценки влияния выявленных в ходе ЭО отклонений темпера гуры обратной сетевой воды на показатели станции обосновано применение аналитических зависимостей. Для этого в уравнение теплового баланса введена величина, отражающая реальное завышение температуры обратной сетевой воды по сравнению с нормативным температурным графиком AÎqq :

Qt = Ср ■ Слс - Сое + te ОС )) • Ga ■ 1(Г3.

Аппроксимируем данные ЭО

QT = сР ■ (13,3333 -1,6667tHB - Atoc) ■ GCB • 10"3,

для подстановки в уравнение мощности

NT = 0,545 • (QT - 15,1)(10,2РгГ°'и.

Получим зависимость:

jVr = 0,0071 • GCB • ср - 0,009 ■ tHB - 0,0005 • GCB ■ ср ■ Д/ос - 8,003.

В приведенных выражениях: СР- теплоемкость воды, кДж/кг "С;

I ни J пс > 'ос -температура, соответственно, наружного воздуха, прямой и обратной сети, °С; GCB - расход сетевой воды, кг/с; Рт - давление в теплофикационном отборе, МПа; QT - тепловая мощность, МВт.

На основании данной аналитической зависимости построен график зависимости уменьшения теплофикационной мощности турбин (МВт) от повышения температуры обратной сетевой воды Д'дс (°С) при различных значениях расхода сетевой воды Gciï

- Gce=4500 тЛ) -Gc8=4000T/4 -Gcb=3500T/4 -Gcb=3000tA)

1 2 3 4 5 6 7 8 910111213141516 Atoc, oC

Рис 8 График зависимости АЛ''т (МВт) от ^ас (°с) при различных значениях расхода

сетевой воды Ссв (т/час) (т/час) (рис. 8).

-Gcb»4500 т/ч - GcbMOOO Т/Ч -Gcb=3500 т/ч -Gca»3000TA<

AtOC, oC

На примере турбоустановки Т-100-130 определен возможный перерасход топлива АВ (т.у.т./ч), вызванный завышением температуры обратной сети по сравнению с температурным графиком:

(Як -<??■)• АА^

АВ = -

Лкл ''Птп

где , Цт - удельный расход теплоты брутто на выработку электроэнергии соответственно по конденсационному и теплофикационному цик-

Рис.9. График зависимости АВ (т.у.т./ч) от А1Ж (°С) при различных значениях расхода сетевой воды (?св (т/час)

лам, ккал/кВтч; <2я - теплота сгорания условного топлива, ккал/кг (==7000 ккал/кг); Пка ■. Лтп " КПД соответственно котельного цеха брутто и теплового потока (Т]^ = 0,87, ^777 =0,98).

В результате построен график згвисимости перерасхода топлива АВ (т.у.т./ч) от повышения температуры обратной сетевой воды Aíoc (°С) при различных значениях расхода

сетевой воды Ссв (т/час), (рис.9)

Для подтверждения полученных аналитических зависимостей была проведена серия численных экспериментов с использованием эталонных компьютерных моделей. Результаты сравнения данных, полученных при применении предлагаемой аналитической зависимости и в результате численного эксперимента на компьютерной модели, приведены на рис 10 (для турбоустановки типа Т-100-130)

В реальных условиях функционирования систем теплоснабжения увеличение 'ос на станции приходиться компенсировать снижением ¿пс и повышенным расходом сете-

аситт

tii

т

-иг

ш

1 2 3 4 5 в 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

it ОС

-Аналитическая зависимость -Численный эксперимент на ЭВМ

Рис.10. Сравнения результатов аналитического расчета и численного эксперимента

вой воды ^св ■

Для оценки влияния реальных режимов работы системы теплоснабжения на показатели турбоустановки была проведена следующая серия численных экспериментов, которая включала:

серия 1 - номинальный режим

принимался режим работы турбоустановки по температурному графику 150/70 с расходом сетевой воды 3000 т/ч;

серия 2 - 150/70(1+5) - режим с завышением 'ос в каждой точке на 5°С,

серия 3 - 150/70(1+10) ■

режим

с завышением 'ос в каждой точке на 10 "С;

серия 4 - 150(1-5)/700+5) - режим с заниженной температурой прямой сети на 5 "С и повышенной

<0С на 5 °С;

серия 5 - 150(ь5)/70 - режим с заниженной температурой прямой сети

на 5 °С и номинальной t0с.

Температурные графики, соответствующие вышеприведенным се-Рис.11. Температурные графики, соответст- рюш экспериментов, изображены на вующие экспериментальным сериям рис. 11.

По данным численного эксперимента построены графики зависимости мощности и расхода топлива в зависимости от реальных режимов работы системы теплоснабжения (рис.12 и рис.13).

Видно, что повышение 'ос всём рассмотренном интервале температур приводит к снижению мощности и увеличению расхода топлива.

При понижении температуры в подающей линии на ТЭЦ происходит увеличение электрической нагрузки по сравнению с режимом без понижения температуры в подающей линии. Это объясняет поведение станции, когда она вынуждена для сглаживания негативного влияния завышенной температуры обратной сети снижать температуру подающей линии.

Эксперименты подтверждают

и

■ Серия 1 Серия 2

1

Серия 4 ' А Серия 5

--

(м ф .С

-25

Рис. 12. График зависимости электрической мощности от температуры наружного воздуха при различных значениях температуры обратной сети

целесообразность реализации адекватных мероприятий, соответствующих конкретным выявленным отклонениям в режимах отпуска тепла от ТЭЦ.

Таким образом, необходим учет внешних факторов и реального спроса при выборе направлений реконструкции и усовершенствования технологий и схем отпуска тепла на ТЭЦ.

ч

л 1

// Ф Серия 1 —О—Серия 2 ■ Серия 3

/

/) —»—Серия 5

V

1И фС

Рис. 13. График зависимости удельного расхода условного топлива от температуры наружного воздуха при различных значениях температуры обратной сети

Неплохая сходимость результата расчетов на эталонной модели турбо-установки Т-100-130 с результатами, полученными из аналитических зависимостей, позволяет использовать примененный подход для анализа характеристик любого типа турбоустановок.

В шестой главе рассмотрена новая универсальная модель анализа вариантов совершенствования схем отпуска тепла от ТЭЦ.

Схемы отпуска тепловой энергии большинства действующих ТЭЦ создавались во второй половине прошлого века.

С одной стороны эти схемы подвергались модернизации в соответствии с определенными этапами и воззрения-

ми на теплофикацию, а с другой стороны, вид, структура и состав этих схем зависел от других факторов, таких как, конкретные требования по режимам теплоснабжения, возможности предприятия по ремонту и модернизации их элементов. Возникает очень важный вопрос -соответствуют ли они (схемы) изменившимся условиям? Ответ на этот вопрос затрудняется еще тем, что очень часто нет информации об изменении условий.

Рис.14 Схема модели анализа вариантов совершенствования схем отпуска тепла от ТЭЦ

Современные особенности функционирования ' схем отпуска тепла от ТЭЦ и выявленные в результате натурных исследований тенденции были учтены при разработке модели анализа вариантов совершенствования схем отпуска тепла от ТЭЦ (Рис. 14).

Аналитический блок сопоставления новых вариантов с базовым включает в себя следующие подзадачи. 1. Определение реального уровня спроса на основе комплексного энергетического обследования:

Ьп отр = Ф[ЯР,Т,Г,РР\

л

где впотр ~ реальный спрос промыш-

ленно-городской агломерации, $р - состояние оборудования,

Т - температурные условия (фактический температурный график), У - состояние и уровень штатной системы учета, Рр - масштаб проведенных аппаратурных исследований. 2. Климатологический фактор и отнесение показаний реального спроса на отопительный период учитывается аппроксимацией по Россандеру:

е=ел

1-(1-/о)"

!-/

где

'нв

1НВ вн

3. Теплофикационная выработка за отопительный сезон:

*1Х

= рМг.

. Аппроксимация реального температурного графика на основе ЭО вида:

ЛР ( \Л

t = t +а,

\тосУ

5. Для оценки влияния реальных факторов на показатели работы ТЭЦ используются аналитические многофакторные характеристики моделей теплофикационных агрегатов:

Яо = /(вт>Оа,Ь). Основной объем анализа возможных технических решений по совершенствованию схем отпуска тепла от ТЭЦ (рис. 15(0)) проведен по следующим вариантам, которые были актуальны при проведении энергетических обследований электрических станций

1. Включение параллельного сетевого подогревателя и нагрев повышенного количества сетевой воды (рис.15(1))

2. Задействование недогруженного промышленного отбора (рис.15(2))

Данный метод эффективнее первого, т.к. влечет дополнительную выработку электрической энергии

3. Подключение к промышленному отбору противодавленческой турбины (рис. 15(3)). Данный метод дает возможность выработки электрической энергии при реализации

дополнительного подогрева сетевой воды.

Этот вариант предложен в альтернативу часто обсуждаемых на многих электростанциях предложений о приключенных конденсационных турбинах. 4 "ГНУ и низкотемпературное теплоснабжение (рис. 15(4)) 5. ТНУ и противодавленческая турбина на промышленном отборе (рис. 15(5)) Схема, приведенная на рис.15(5) сочетает в себе плюсы 3 и 4 вариантов

-в

^-а—а—

всп нсп

Парил коллектор» сн

-©

всп.

■*гВЗ—В

9

Р всп ч

-е

£3

а-

~1 нсп

—ЕЁ-Г

©

р..

-©

всп I нсп

-^ЕЭ—Ш-

-©

всп нсп

-о

всп нсп

■т-

-©-|ТНУ

Рис. 15. Варианты рассмотренных схем отпуска тепла от ТЭЦ

Для рассматриваемых вариантов была проведена оценка эффективности (на примере турбоустановки ПТ-135/165-130/15). Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1

№ Ожидаемый эффект

1 Дополнительный отпуск тепловой энергии

2 Дополнительный отпуск тепловой энергии до 130МВт, пар до отбора вырабатывает электрическую мощность до 35 МВт в ЧВД с Ьуд=200 г/кВт ч

3 Дополнительный отпуск тепловой энергии до 130МВт, пар до отбора вырабатывает электрическую мощность до 35 МВт в ЧВД с Ьуд=200 г/кВт-ч и в противодавленче-ской турбине до 24 МВт с Ьуд=150 г/кВт-ч

4 Дополнительный отпуск тепловой энергии до 40 МВт в ТНУ, снижение температуры обратной сети, что позволит увеличить электрическую мощность на 5-20 МВт при Ьуд=200 г/кВт-ч в зависимости от температуры обратной сети

5 Дополнительный отпуск тепловой энергии до 130МВт из промышленного отбора и до 40 МВт в ТНУ, пар до отбора вырабатывает электрическую мощность до 35 МВт с Ьуд=200 г/кВт-ч и в противодавленческой турбине до 24 МВт с Ьуд=150 г/кВт-ч, снижение температуры обратной сети, что позволит увеличить электрическую мощность на 5-20 МВт

Приведенный перечень схем не является исчерпывающим и должен формироваться применительно к конкретной системе «ТЭЦ - система транспорта тепла - совокупность те-плопотребителей».

Процесс внедрения энергоэффективкых технологий является чрезвычайно капиталоемким, поэтому во многих случаях энергосбережение у потребителей энергии условиях России необходимо рассматривать наряду с проблемой обновления мощностей у производителей энергии. Иными словами, задача текущего и перспективного энергообеспечения должна решаться комплексно, при условии согласования интересов производителей и потребителей энергии. Необходимо соответствующим образом организовать направление и объем инвестиционных потоков при условии устойчивого развития экономической системы производитель - потребитель энергии.

Основные результаты работы

1. Проведен анализ существующих подходов к обоснованию схемных решений по отпуску тепла от ТЭЦ, который показал необходимость совместного рассмотрения технологии производства, транспорта и распределения тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения.

2. Разработана методика комплексного ЭО системы «ТЭЦ - система транспорта тепла - совокупность теплопотребителей», основанная на применении комплекса портативных приборов. Предложены производственные процедуры, обеспечивающие наблюдение за реальными балансами. Разработаны и внедрены в практику ЭО инструменты энергоаудитора:

- макеты опросных листов;

- программный комплекс для автоматизированной обработки информации на начальном этапе ЭО;

- компьютерная модель теплового баланса объекта теплопотребления.

3. На основе предложенных автором индикаторов для оценки энергоэффективности систем теплоснабжения проведены натурные исследования комплексов «ТЭЦ - система транспорта тепла - совокупность теплопотребителей», их отдельных элементов. В результате выявлены тенденции, определяющих особенности режимов работы схем отпуска гепла от ТЭЦ.

4. Автором обоснованы аналитические зависимости, отражающие влияние внешних факторов на режимы и показатели работы ТЭЦ. Для подтверждения этих зависимостей проведена серия вычислительных экспериментов с использованием эталонных моделей.

5. Проведена классификация возможных технических решений по совершенствованию схем отпуска тепла на ТЭЦ. Предложена универсальная модель анализа вариантов совершенствования схем отпуска тепла от ТЭЦ, основанная на оценке реального спроса на тепловую энергию и аппроксимации фактических температурных графиков непрерывными функциями. Модель использована для анализа целесообразности и оценки ожидаемых эффектов по актуальным вариантам совершенствования схем отпуска тепловой энергии от ТЭЦ.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях

1. Губин В.Е., Косяков С.А., Яворский М.И. О нормировании теплопотребления в муниципальной сфере / Энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России. Всероссийское совещание. Тезисы докладов - Томск: Изд-во 'ТУ Томский ЦНТИ", 2001г. С. 73 - 76.

2. Беспалов В.В., Губин В.Е., Косяков С.А., Ляликов Б.А. О верификации энергетического баланса тепловой сети района / Энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России. Всероссийское совещание. Тезисы докладов. - Томск: Изд-во ТУ Томский ЦНТИ", 2001г. С. 115-118.

3. Губин В.Е., Косяков С.А. Планирование потребительского спроса на тепловую энергию на основе тепловых нагрузок здания, района, города / Восьмая международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии". Сб. статей. - Томск: Изд-во ТПУ, 2002. - С. 83 - 85.

4. Губин В.Е., Косяков С.А. Энергетическое обследование системы теплоснабжения муниципального образования с целью обоснования тарифа на тепловую энергию / Материалы Восьмой Всероссийской научно-технической конференции "Энергетика: экология, надежность, безопасность". - Томск: Изд-во ТПУ, 2002. С. 135 - 138.

5. Губин В.Е., Косяков С.А. Верификация баланса тепловой сети района // Известия Томского политехнического университета, 2002 г., том 305, вып. 2, с. 106-111.

6 Губин В.Е., Косяков С.А. Повышение эффективности работы системы теплоснабжения / Энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России. П1 Всероссийское совещание. Материалы докладов. - Томск: Издательство ЦНТИ, 2002 - С. 63 - 69.

7. Губин В.Е., Косяков С.А. Малоотходные и ресурсосберегающие технологии в энергетике. - Томск: Издательство НТЛ, 2002. - 252 е.: ил.

8. Губин В.Е., Косяков С.А. Энергетические обследования для тепловых электрических станций / IX Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии", г. Томск, 7-11 апреля 2003г. -Томск: Изд-во ТПУ, 2003.-Т.1. - С. 131 -133.

9. Гаврилин А.И., Губин В.Е., Косяков С.А. Программа энергосбережения муниципального образования / Промышленная энергетика, 2003, № 9, С. 12 - 13.

10. Губин В.Е., Косяков С.А. Необходимость прогнозирования спроса при совершенствовании схем отпуска тепловой энергии / Материалы Девятой Всероссийской научно-технической конференции "Энергетика: экология, надежность, безопасность" - Томск. Изд-во ТПУ, 2003.Т.2.-С. 7-10.

11. Губин В Е , Косяков С.А. Определение фактического спроса на тепловую энергию при выборе направлений реконструкции ТЭС / Энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России FV Всероссийское совещание. Материалы докладов. Томск: Издательство ЦНТИ, 2003. - С. 96 -103.

12. Губин В.Е. Банк мероприятий по повышению эффективности ТЭС / X Юбилейная Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов

и молодых ученых "Современные техника и технологии", г. Томск, 29 марта - 2 апреля 2004г. - Томск: Изд-во ТПУ, 2004.-Т.1. - С.16 -18.

13. Губин В.Е., Степаненко Н.И. Применение теплового насоса в схеме тепловой электрической станции / X Юбилейная Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии", г. Томск, 29 марта - 2 апреля 2004г. - Томск: Изд-во ТПУ, 2004.-Т.1, - С. 55 - 56.

14. Губин В.Е., Устюжанин P.A. Необходимость комплексного подхода при выборе вариантов реконструкции тепловых электрических станций / X Юбилейная Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии", г. Томск, 29 марта - 2 апреля 2004г. - Томск: Изд-во ТПУ, 2004.-Т.1. - С. 63 - 64.

15. Губин В.Е., Дидрих A.B., Матвеев A.C. Информационные потоки при проведении энергетического обследования системы "источник тепловой энергии (ТЭЦ) - система транспорта тепла - теплопотребитель" / Энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России. V Всероссийское совещание. Материалы докладов. Томск: Издательство ЦНТИ, 2004. - С. 74 -79.

16. Губин В.Е., Матвеев A.C., Шевелев С.А. Разработка программного комплекса для автоматизированной обработки исходной информации на начальном этапе энергетического обследования / Энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России. V Всероссийское совещание. Материалы докладов. Томск: Издательство ЦНТИ, 2004. - С. 71 -74.

17. Губин В.Е., Матвеев A.C., Кошелев Д.В. Разработка и использование индикаторов при энергетическом обследовании сложных объектов энергетики / Энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России. V Всероссийское совещание. Материалы докладов. Томск: Издательство ЦНТИ, 2004. - С. 62 -70.

18. Губин В.Е., Матвеев A.C., Максимов К.А. Исследование влияния внешних факторов на режимы работы оборудования ТЭЦ / Энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России. V Всероссийское совещание. Материалы докладов. Томск: Издательство ЦНТИ, 2004.-С. 127- 135.

327157

«л,

РНБ Русский фонд

2006-4 768

Подписано в печать 22. П.2004г. Формат 60хМ/)6 Бумага офсетная. Печать пиоска». Усл. печ. л. 1.22. Уч.-шд. 1.1. Тираж 100 экземпляров. Отпечатано ООО "СПБ Графике". Заказ Л 18. Адрес: 634034, г Томск, ул. Усом, 4а-150, т. (382-2) 364-044

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДУЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ

1.1. Этапы научных обоснований масштабов теплофикации в электроэнергетике

1.2. Обзор современного состояния энергетики Российской федерации

1.3. Особенности системы "источник (ТЭЦ) - система транспорта тепла - совокупность теплопотребите

1.4. Направления совершенствования схем отпуска тепловой энергии

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ

МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И УСТАНОВОК

2.1. Система теплоснабжения от ТЭЦ как объект исследований

2.2. Системный подход к исследованию сложных объектов и сущность математического моделирования теплоэнергетических установок и систем

2.3. Методы выбора вариантов совершенствования и оптимизации систем теплоснабжения

2.4. Вопросы точности при построении математических моделей

ГЛАВА 3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОБСЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЭЦ

3.1. Особенности энергетических предприятий как объектов энергетического обследования

3.2. Исходная информация при ЭО. Разработка программного комплекса для автоматизированной обработки исходной информации gg

3.3.1. Информационные потоки при проведении энергетического обследования системы "источник тепловой энергии (ТЭЦ) - система транспорта тепла - теплопотребитель" ^q

3.3.2. Разработка программного комплекса для автоматизированной обработки исходной информации на начальном этапе энергетического обследования -j-j

3.3. Выбор и анализ показателей энергоэффективности. Разработка и использование индикаторов при энергетическом обследовании сложных объектов энергетики

3.4. Научные и методические принципы проведения энергетических обследований энергетических предприятий

3.5. Обобщенный регламент проведения комплексных энергетических обследований

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РЕАЛЬНОГО СПРОСА НА

ТЕПЛОВУЮ ЭНЕРГИЮ

4.1. Методологические аспекты формирования реальных энергетических балансов систем теплоснабжения

4.2. Методика верификации баланса тепломагистрали

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ

НА РЕЖИМЫ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭЦ

ГЛАВА 6. КОМПЛЕКСНАЯ МОДЕЛЬ ВАРИАНТОВ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СХЕМ ОТПУСКА ТЕПЛА ОТ ТЭЦ НА ОСНОВЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБСЛЕДОВАНИЙ

Россия обладает достаточными природными энергетическими ресурсами и имеет развитую энергетику, основы которой закладывались еще в начале века. Последние десятилетия энергетика занимает центральное место в экономической и политической жизни страны. В настоящее время изменились приоритетные направления развития общества и, следовательно, энергетики, что создало ряд проблем, связанных с несоответствием прежнего экономического механизма новым целям.

Характерной особенностью советской энергетики являлись крайне низкие цены на энергоресурсы и энергию, централизованное распределение всех ресурсов, приоритетное обеспечение энергией тяжелой и оборонной промышленности.

В условиях плановой экономики производители энергоресурсов были заинтересованы в экстенсивном развитии производства и в максимальном потреблении, обеспечивающем постоянный дефицит ресурсов. Потребителям не только было важно заключить договор на поставку максимально возможного количества ресурсов, но также их полностью истратить во избежание сокращения выделяемых ресурсов. Государственные властные структуры требовали сокращения потребления для достижения мировых стандартов, но не располагали надежными методиками учета и контроля.

Произошедшие в России изменения экономических отношений потребовали нового подхода к энергопроизводству и энергопотреблению, что, в свою очередь, потребовало коренных реформ в энергетическом секторе.

Резко возросшие цены на топливо, электрическую и тепловую энергию обусловили значительный рост стоимости энергии в себестоимости продукции промышленных предприятий, что привело к необходимости кардинального решения на государственном уровне проблемы повышения эффективности производства, транспорта и потребления энергии.

Моральное и физическое старение энергетического оборудования - естественный процесс. Несмотря на то, что теплоэнергетика является весьма инерционной отраслью промышленности, энергетическое оборудование постоянно усовершенствуется. Это и приводит к моральному старению, иными словами, устаревший объект имеет существенно больший расход топлива на выработку электроэнергии, худшие показатели надежности, меньшую маневренность, чем усовершенствованные энергоблоки.

В свете вышесказанного появляются две возможности:

- продолжение эксплуатации при принятой системе ремонтов и технического обслуживания, постепенно сокращая время его работы, то есть постепенно переводя его из работы в базовой части графика нагрузки сначала в полупиковую, а затем и в пиковую;

- постоянная реновация энергетических объектов, направленная на повышение технико-экономических показателей.

Одним из путей повышения эффективности процессов производства, передачи и потребления тепловой энергии является внедрение современных мероприятий и технологий на всех стадиях энергетического производства.

Объективный отбор эффективных вариантов затрудняется большим количеством намечаемых независимых и альтернативных мероприятий и, соответственно, большим объемом технико-экономических расчетов, требующих значительных затрат времени и денежных средств.

Помимо технологической и экономической оценки предлагаемых инновационных проектов необходимо проводить анализ внешних факторов, влияющих на режимы ТЭЦ.

В данной работе рассмотрены современные условия и режимы работы систем теплоснабжения с источником ТЭЦ.

Целью работы является исследование проблемы повышения энергоэффективности системы «источник теплоснабжения (ТЭЦ)- система транспорта тепловой энергии - совокупность теплопотребителей». В соответствии с поставленной целью решаются следующие задачи:

1. разработка методик оценки реальных условий работы ТЭЦ в системах тепло - электроснабжения промышленно-городских агломераций;

2. исследование влияния внешних факторов на показатели работы ТЭЦ;

3. разработка процедуры выбора вариантов совершенствования технологий схем отпуска тепла от ТЭЦ, соответствующих реальным условиям функционирования комплекса.

Методология исследований опирается на основные положения системных исследований в энергетике, на методы математического моделирования и методики проведения ЭО объектов энергетики.

Исследование базируется на вычислительном эксперименте с использованием комплекса математических моделей и результатах натурных ЭО систем теплоснабжения и их элементов.

Проведены многочисленные натурные обследования и теоретическое исследование проблемы повышения энергоэффективности системы «ТЭЦ -система транспорта тепла - совокупность теплопотребителей». Разработана методика оценки реальных условий работы ТЭЦ в системах тепло-электроснабжения промышленно-городских агломераций.

Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры атомных и тепловых электростанций Томского политехнического университета за помощь в работе, критические замечания и ценные советы.

Особую благодарность автор выражает научному руководителю к.т.н., доценту А.В. Кузьмину и соруководителю к.т.н. С.А. Косякову за помощь и консультации при выполнении теоретической части работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе проведен анализ существующих подходов к обоснованию схемных решений по отпуску тепла от ТЭЦ, который показал необходимость совместного рассмотрения технологии производства, транспорта и распределения тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения.

Разработана методика комплексного ЭО системы «ТЭЦ - система транспорта тепла - совокупность теплопотребителей», основанная на применении комплекса портативных приборов. Предложены производственные процедуры, обеспечивающие наблюдение за реальными балансами. Разработаны и внедрены в практику ЭО инструменты энергоаудитора:

- макеты опросных листов;

- программный комплекс для автоматизированной обработки информации на начальном этапе ЭО;

- компьютерная модель теплового баланса объекта теплопотребления. На основе предложенных автором индикаторов для оценки энергоэффективности систем теплоснабжения проведены натурные исследования комплексов «ТЭЦ - система транспорта тепла - совокупность теплопотребителей», их отдельных элементов. В результате выявлены тенденции, определяющих особенности режимов работы схем отпуска тепла от ТЭЦ:

- изменения в структуре нагрузок систем теплоснабжения как следствие перехода потребительских систем на количественное регулирование;

- снижения эффективности использования теплоносителя в потребительских системах, обусловленного массовой реконструкцией узлов ввода.

Автором обоснованы аналитические зависимости, отражающие влияние внешних факторов на режимы и показатели работы ТЭЦ. Для подтверждения этих зависимостей проведена серия вычислительных экспериментов с использованием эталонных моделей.

Проведена классификация возможных технических решений по совершенствованию схем отпуска тепла на ТЭЦ. Предложена универсальная модель анализа вариантов совершенствования схем отпуска тепла от ТЭЦ, основанная на оценке реального спроса на тепловую энергию и аппроксимации фактических температурных графиков непрерывными функциями. Модель использована для анализа целесообразности и оценки ожидаемых эффектов по актуальным вариантам совершенствования схем отпуска тепловой энергии от ТЭЦ.

Обоснован вариант совершенствования схем отпуска тепла промышлен-но-отопительных ТЭЦ с использованием тепловых насосов у потребителя.

Внедрение методических положений и рекомендаций в эксплуатационную практику повысит экономическую эффективность действующих систем теплоснабжения, что в свою очередь обеспечит более высокий уровень комфорта у потребителей, а также будет способствовать активной реализации энергоэффективной политики в теплоснабжении.

1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. 6-е изд., перераб. - М.: Издательство МЭИ, 1999. - 472 е.: ил.

2. Чистович С.А., Авервянов В.К., Темпель Ю.Я. Автоматизированные системы теплоснабжения и отопления. JL: Стройиздат, 1987. 184 с.

3. Дмитриев В.В. Основные вопросы теплофикации городов. М.: Госнаучтех-издат, 1933.-224 с.

4. Мелентьев JI.A., Штейнгауз Е.О. Экономика энергетики СССР. М. — Л.: Госэнергоиздат, 1959. 396 с.

5. Копьев С.Ф. Теплоснабжение. М.: Госстройиздат, 1953. 360 с.

6. Горшков А.С. Технико-экономические показатели тепловых электростанций. М.: Энергоатомиздат, 1984. 384 с.

7. Андрющенко А.И., Алимов Р.З., Хлебалин Ю.М. Теплофикационные установки и их использование. М.: Высшая школа, 1989. 264 с.

8. В. Ф. Гуторов, С. А. Байбаков, 100 лет развития теплофикации в России // Энергосбережение. 2003. № 5. С. 14 18

9. Мелентьев JI.A. Очерки истории отечественной энергетики. М.: Наука, 1987. -84 с.

10. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. Очерки по истории энергетической техники. М.: Госэнергоиздат, 1955. 96 с.

11. Ершов И.Н., Кузнецов Е.К., Серебрянников Н.И. 50 лет теплофикации Москвы // Теплоэнерегетика. 1978. № 12. С. 4 10.

12. Д.Б. Вольфберг, А.А.Кролин, В.П.Шахин Состояние и перспективы Российской теплофикации (Из доклада, представленного на международном рабочем совещании в Копенгагене (июль 1998 г.) LCombing Heat and Power and District Heating) // www.rosteplo.ru

13. Копьев С.Ф. Развитие систем централизованного теплоснабжения в СССР // Теплоэнергетика. 1976. № 1. С. 41 43.

14. П.А.Хаванов Автономная система теплоснабжения альтернатива или шаг назад //АВОК. 2004. №1. - С. 23 - 29.

15. Технико-экономические основы развития теплофикации в энергосистемах/ Под. ред. Г.Б. Левенталя, Л.А. Мелентьева. -М.: Госэнергоиздат, 1961. -318 с.

16. District Heat in Europe // EuroHeat&Power, 1999. № 7. С. 13 -19.

17. Борисов Е.И., Корытников В.П. Роль теплофикации в энергетике и народном хозяйстве СССР // Теплофикация СССР. М.: Энергия, 1977. - С. 7 -24.

18. Андрющенко А.И. Комбинированные системы энергоснабжения // Теплоэнергетика. 1997. № 5. С. 2 6.

19. Мелентьев Л.А. Теплофикация в энергетическом хозяйстве // Теплоэнергетика. 1974. № И. С. 9- 11.

20. Зингер Н.М., Белевич А.И. Отечественная теплофикация. 75 лет развития // Теплоэнергоэффективные технологии: Информ. бюл. Спб.:ВИТУ. - 1999. - №2. - С. 6 - 11.

21. Федяев А.В., Федяева О.Н. Комплексные проблемы развития теплоснабжающих систем. Новосибирск: Наука, 2000. 256 с.

22. Соколов Е.Я. Современное состояние и основные проблемы теплофикации и центрального теплоснабжения Н Теплоэнергетика. 1988. № 3. С 2 6.

23. Некрасов А.С. Теплоснабжение России: необходима новая стратегия // Теплоэнергоэффективные технологии: Информ. бюл. Спб.: ВИТУ. - 1999. -№2.-С. 20-23.

24. Илькевич З.А., Федяев А.В., Федяева О.Н. Технико-экономические особенности развития теплоснабжающих систем в небольших городах Сибири // Теплоэнергетика. 1999. - №4. - С. 19 - 24.

25. Канакин Н.С., Коган Ю.М. Технико-экономические вопросы электрификации. -М.: Энергоатомиздат, 1996. 192 с.

26. Новая энергетическая политика России / Под ред. Ю.К. Шафраника. М.: Энергоатомидат, 1995. - 512 с.

27. Обзор показателей топливоиспользования тепловых электростанций акционерных обществ энергетики и электрификации России. М.: СПО ОРГРЭС, 1998. - 100 с.

28. Методические указания по составлению отчета электростанции и акционерного общества энергетики и электрификации о тепловой экономичности оборудования: РД 34.08.552-95. М.: СПО ОРГРЭС, 1995. - 124 с.

29. Андрющенко А.И. Основы термодинамических циклов теплоэнергетических установок. М.: Высшая школа, 1968. 266 с.

30. Горшков А.С., Соколов Е.Я. Народнохозяйственная эффективность развития теплофикации в СССР // Теплоэнергетика. 1978.№ 12. С.2 4.

31. Теплофикация СССР / Под. ред. Белинского С .Я. и Громова Н.К. М.: Энергия, 1977. 294 с.

32. Балуев Е.Д. Перспективы развития централизованного теплоснабжения // Теплоэнергетика. 2001. № 11. С. 50 54.

33. Смирнов И.А., Молодюк В.В., Хрилев JT.C. Определение экономической эффективности и областей применения газотурбинных теплофикационных установок средней и малой мощности // Теплоэнерегетика. 1994. № 12. С. 1723.

34. Варнавский B.C., Длугосельский В.И., Грибов В.Б., Барочкин Б.Л. Использование ГТУ в системах централизованного теплоснабжения // Теплоэнергетика. 1990. № 1. С. 63 66.

35. Кутовой Г.П., Рафиков Л.Г., Савин В.И., Хрилев JI.C. Роль природного газа в развитии теплоэнергетики и реконструкции теплового хозяйства в России и стран ближнего зарубежья // Изв. РАН. Энергетика. 1994. № 2. С. 31 -45.

36. Хрилев JT.C. Основные направления и эффективность развития теплофикации // Теплоэнергетика. 1998. - №4. - С. 2 - 12.

37. Громов Н.К. Системы централизованного теплоснабжения. Проблемы качества // Теплоэнергетика, 1988. № 3. С. 6 10.

38. JI.C. Хрилев, M.C. Воробьев, Г.П. Кутовой, Л.Г. Рафиков // Теплоэнергетика. 1994. № 12. С. 2-10.

39. Энергетика России в переходный период: проблемы и научные основы развития и управления. Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1996.-96 с.

40. Дунаевский Н.И. Технико-экономические основы теплофикации. М.: Госэнергоиздат, 1952. - 260 с.

41. Соколов Е.Я. Теплофикация и централизованное теплоснабжение на рубеже 21 века // Теплоэнергетика, 1989. № 9. С. 56 62.

42. Журина В.И. Оценка схем теплоснабжения с учетом рыночных условий // Теплоэнергетика, 1992. № 11. С. 25 30.

43. Аршакян Д.Т. Особенности развития теплофикации в условиях перехода к рыночной экономике // Теплоэнергетика, 1997. № 1. С. 72 77.

44. Введение в энергосбережение / Под. ред. Яворского М.И. Томск: Издательский дом "Курсив", 2001. 220 е.: ил.

45. Андрющенко А.И., Аминов Р.З., Хлебалин Ю.М. Теплофикационные установки и их использование. М.: Высшая школа, 1989. - 256 с.

46. Концепция РАО "ЕЭС России" технической и организационно-экономической политики в области теплофикации. РАО "ЕЭС России", ВТИ, ВНИПИЭнергопром, ОРГРЭС, НИИЭЭ. Т. 1, 2. М., 1997.

47. Ковылянский Я.А. Вопросы развития технологии теплофикации // Промышленная энергетика. 1999. № 8. С. 21 25.

48. Федяев А.В., Федяева О.Н. Прогнозирование развития теплоснабжающих систем промышленно-жилых агломераций // Региональные энергетические программы: методические основы и опыт разработки. — Новосибирск: Наука. Сиб. Отделение, 1995. С.87 - 96.

49. Меренков А.П., Сеннова Е.В., Федяев А.В и др. Современные проблемы преобразования теплового хозяйства России // Изв. РАН. Энергетика. 1996. - № 3. - С. 70-77.

50. Бушуев В.В. Энергоэффективность как направление новой энергетической политики // Энергосбережение. М., 2000. №4. - С. 24-26.

51. Монахов Г.В., Войтинская Ю.А. Моделирование управления режимами тепловых сетей. -М.: Энергоатомиздат, 1995. 224 с: ил.

52. Меренков А.П., Хасилев В.Я. Теория гидравлических цепей. М.: Наука,1985.-196 с.

53. Моисеев Н.Н., Иванов Ю.П., Столяров Е.М. Методы оптимизации. М. .-Наука, 1984.-264 с.

54. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А. Надежность систем энергетики. М.: Наука,1986.-180 с.

55. Чистович С.А. Автоматизация систем теплоснабжения и отопления. М.: Стройиздат, 1964. 160 с.

56. Ионин А.А., Хлыбов Б.М., Братенков Б.Н., Терлецкая Е.Н. Теплоснабжение. М.: Стройиздат, 1982. 184 с.

57. Развитие теплофикации СССР, современное состояние и перспективы / Соколов Е.Я, Борисов Е.И., Корытников В.П., Белинский С.Я. // Сб. докладов 5 Междунар. конф. по централиз. теплоснабжению. М.: Информэнерго. 1982. Вып. 1.-С. 100-115.

58. Громов Н.К. Городские теплофикационные системы. М.: Энергия, 1974. -264 с.

59. Методика экспресс-оценки экономической эффективности энергосберегающих мероприятий на ТЭС. РД 153-34.1-09.321-2002. Москва, СПО ОРГРЭС, 2003г.- 72с.

60. Тумановский А.Г., Резинский В.Ф. Стратегия продления ресурса и технического перевооружения тепловых электрических станций // Теплоэнергетика.- 2001. №6. - С. 13- 18.

61. Макаров А.А., Чупятов В.П. Возможности энергосбережения и пути их реализации // Теплоэнергетика.- 1995. №6. - С. 24 - 28.

62. Аминов Р.З., Доронин М.С., Борисенков А.Э. О совершенствовании взаимодействия производителей и потребителей энергии при соглосовании их интересов. // Теплоэнергетика.- 1999. №4. - С. 36 - 41.

63. Булгаков С.Н., Чистович С.А., Аверьянов В.К. Централизованные или децентрализованные системы теплоснабжения: проблемы выбора // Промышленное и гражданское строительство. 1998. № 3. С. 20 21.

64. Ковылянский Я.А. Основные положения концепции развития теплоснабжения России в новых экономических условиях // Промышленная энергетика. 1997. № 10. С. 16-20.

65. Варнавский B.C., Ковылянский Я.А. Новые направления в области теплоснабжения // Промышленная энергетика. 1997. №10. С. 11-15.

66. Куликов В.В. и др. Концепция газификации и развития децентрализованного теплоснабжения западной части Южного округа г. Томска // Энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России. Материалы докладов Томск: Изд-во ЦНТИ, 2002. - С. 74 - 79.

67. Выбор направлений развития систем теплоснабжения промышленно-жилых агломераций / Под ред. Федяева А.В. СЭИ СО АН СССР. Иркутск, 1990.-352 с.

68. Разработка методики выбора основных направлений развития тепло- и электроснабжающих систем агломераций в увязке с ТЭК района / Под ред. Федяева А.В. СЭИ СО АН СССР. Иркутск, 1993. - 69 с.

69. Федяев А.В., Федяева О.Н. Подход к прогнозированию комплексного развития теплоснабжающих систем промышленно-жилых агломераций // Методы оптимального развития и эффективности использования трубопроводных систем энергетики. Иркутск, 1994. - С. 24 - 25.

70. Хрилев JI.C., Смирнов И.А. Оптимизация систем теплофикации и централизованного теплоснабжения / Под ре. Е.Я.Соколова. М.: Энергия, 1978. - 264 е., ил.

71. Сеннова Е.В., Сидлер В.Г. Математическое моделирование и оптимизация развивающихся теплоснабжающих систем. Новосибирск: Наука, 1987. - 224 с.

72. Зингер Н.М., Монахов Г.В. Оптимизация тепловых режимов систме теплоснабжения с помощью ЭВМ // Пятая Междунар. конф. по централизованному теплоснабжению, Киев, 1982 г. Секция 5, вып.2. М., 1982. - с. 58 -67.

73. Математические модели для оптимизации развития электроэнергетических систем / Под ред. Мелентьева JI.A. Иркутск: СЭИ СО РАН АН СССР, 1971.-70 с.

74. Андрияшев М.М. Гидравлические расчеты водоводов и водопроводных сетей. М., 1964. - 107 с.

75. Голомолзин А.Н., Жарков С.В. Моделирование систем дальнего теплоснабжения // Методы анализа и оптимального синтеза трубопроводных систем. Иркутск: СЭИ СО АН СССР, 19991. - С. 65 - 74.

76. Попырин JI.C. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок. — М.: Энергия, 1978. — 416с., ил.

77. Гамм А.З., Макаров А.А., Санеев Б.Г. Теоретические основы системных исследований в энергетике. Новосибирск: Наука, 1986. - 336 с.

78. Хрилев Л.С. Теплофикационные системы. -М.: Энергоатомиздат, 1988. -272 е., ил.

79. Губин В.Е., Косяков С.А. Малоотходные и ресурсосберегающие технологии: Учебное пособие. Томск, Изд-во ТПУ, 2002, 130 с.

80. Литвак В.В., Силич В.А., Яворский М.И. Региональный вектор энергосбережения. 2-е изд. - Томск: STT, 2001. 342 с.

81. Типовая программа проведения энергетических обследований систем транспорта и распределения тепловой энергии (тепловых сетей). М.: СПО ОРГРЭС, 2000. 46 с.

82. Нормативно-правовая база энергообеспечения и энергосбережения в Томской области 1997-2001 г.г. Сборник документов. Томск. - 2001. 216 с.

83. Губин В.Е., Косяков С.А. Повышение эффективности работы системы теплоснабжения / Энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России. III Всероссийское совещание. Материалы докладов. -Томск: Издательство ЦНТИ, 2002. С. 63 - 69.

84. Данилов Н.И. Энергосбережение: Введение в проблему: Учебное пособие для учащихся общеобразовательных и средних профессиональных учреждений. Екатеринбург: ИД "Сократ", 2001. - 208 е., ил.

85. Борщевский М.З., Герман И.В., Шевчук JI.M. Метод решения некоторых задач перспективного планирования с учетом фактора неопределенности. -Изв. АН СССР, 1982, №6, С. 138 144.

86. Шапиро Д.И. Принятие решений в системах организационного управления: использование расплывчатых категорий. -М.: Энергоатомиздат, 1983. -185 с.

87. Мелентьев JI.A. Системные исследования в энергетике. Изд. 2-е, доп. и перераб. М.: Наука, 1983. - 456 с.

88. Мелентьев JI.A. Оптимизация развития и управления больших систем энергетики. М.: Высшая школа., 1976. - 336 с.

89. Оценивание состояния в электроэнергетике / Под ред. Ю.Н. Руденко. — М.: Наука, 1993.-308 с.

90. РД 34.08.559-96. Методические указания по анализу изменения удельных расходов топлива на электростанциях и в энергообъединениях. -М.: СПО ОРГРЭС, 1997. 28 с.

91. Отчет по НИР: "Энергетическое обследование котельных Бакчарского района" / Научный руководитель Губин В.Е. РЦУЭС Томск., 2002. - 134 с.

92. Отчет по НИР: "Энергетическое обследование котельных Кожевников-ского района" / Научный руководитель Губин В.Е. РЦУЭС Томск., 2003. -113 с.

93. Отчет по НИР: "Участие в энергетическое обследовании объектов ООО "Томсктрансгаз"" / Научный руководитель Губин В.Е. ТПУ Томск., 2004. -254 с.

94. Отчет по НИР: " Проведение энергетического обследования и разработка энергетических характеристик системы транспорта тепловой энергии Беловской ГРЭС " / Научный руководитель Косяков С.А. РЦУЭС Томск., 2002.-180 с.

95. Отчет по НИР: " Разработка рекомендаций по наладке и оптимизации схем собственных и хозяйственных нужд электростанции с целью снижения издержек производства Беловской ГРЭС" / Научный руководитель Косяков С .А. РЦУЭС Томск., 2002. -158 с.

96. Отчет по НИР: "Энергетическое обследование ЗАО "Котельная на Водяной. 2 этап"" / Научный руководитель Губин В.Е. РЦУЭС Томск., 2002. -50 с.

97. Отчет по НИР: "Энергетическое обследование ТОПБ" / Научный руководитель Косяков С.А. РЦУЭС Томск., 2002. -57 с.

98. Губин В.Е., Косяков С.А. Малоотходные и ресурсосберегающие технологии в энергетике. Томск: Издательство HTJI, 2002. - 252 е.: ил.

99. Гаврилин А.И., Губин В.Е., Косяков С.А. Программа энергосбережения муниципального образования / Промышленная энергетика, 2003, № 9, С. 11 -12.

100. Губин В.Е., Косяков С.А. Верификация баланса тепловой сети района // Известия Томского политехнического университета, 2002 г., том 305, вып. 2, с. 106-111.

101. Методические указания по составлению энергетических характеристик для систем транспорта тепловой энергии: РД 153-34.0-20.523-98. Часть III. Методические указания по составлению энергетической характеристики "потери сетевой воды" -М.: СПО ОРГРЭС, 1999.

102. Апарцев М.М. Наладка водяных систем централизованного теплоснабжения: Справочно-методическое пособие. -М.: Энергоатомиздат, 1983.-204 е., ил.

103. Свистунов В.М., Пушняков Н.К. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства: учебник для вузов. СПб.: Политехника, 2001. -423 е.: ил.

104. Отчет о НИР. Энергетическое обследование Школы-интерната № 33 / Научный руководитель Губин В.Е., 2002. 43 с.

105. Шишкин А.В. Определение потерь тепла в сетях централизованного теплоснабжения // Теплоэнергетика. 2003. № 9. С. 68 74.

106. Гиршфельд В.Я., Князев A.M., Куликов В.Е. Режимы работы и эксплуатации ТЭС: Учебник для вузов. М.: Энергия, 1980. - 288 е., ил.

107. Гиршфельд В.Я. Анализ режимов отпуска тепла на отопительной ТЭЦ с учетом неопределенности исходной информации / Теплоэнергетика. 1988. № 8. С. 48 - 52.

108. Типовая нормативная характеристика турбоагрегата Т-100-130. М.: СЦНТИОРГРЭС, 1971.

109. Баринберг Г.Д. Повышение эффективности промышленно отопительных ТЭЦ при снижении или прекращении отпуска технологического пара / Теплоэнергетика. 2000. № 2. - С. 11-16.

110. Смирнов И.А. Определение экономической эффективности реконструкции ТЭЦ / Теплоэнергетика. 1999. № 4. С. 7 - 12.

111. Баранова О.А., Федяев А.В. Реконструкция и развитие теплоснабжающих систем в условиях экологических ограничений на современном этапе // Вестник региональной энергетики. М.: ООО "Издательский дом Страховое Ревю", 2004.- С. 56-74.

112. Иванова Г.М., Ячина С.П., Дегтярев В.Н., Лисин А.П. Теплосчетчики в системе учета отпущенного тепла ТЭЦ / Теплоэнергетика. 2001. № 1. С. 39 -43.

113. Ковезев С.Н., Мансветов В.Л. Расширение возможности использования АСКУЭ в энергосистемах / Электрические станции. 2001. № 10. С. 20 - 29.

114. Долинин И.В., Горожанкин П.А. Опыт разработки и внедрения интегрированной АСУ ТП ТЭЦ-27 АО "Мосэнерго" / Теплоэнергетика. 2001. № 10. -С. 2-6.

115. Шарапов В.И., Ротов П.В., Орлов М.Е. Количественное регулирование нагрузки открытых систем теплоснабжения на ТЭЦ // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2001. № 7-8. С. 31-40.

116. Калугин Б.Ф., Матвеев А.С. К вопросу параллельной работы двух теплофикационных турбоустановок на тепловых электростанциях. Том. политехи, ун-т. Томск, 2002. — 10 е.: ил. Библиогр.: 3 назв. Рус. Деп. в ВИНИТИ 16.10.02. № 1749-В2002.

117. Богомолов Б.В., Буров В.Д., Дорофеев С.Н., Дудко А.П., Маханьков А.К., Седлов А.С., Цанев С.В. Оценка возможности реконструкции ТЭЦ МЭИ с использованием парогазовой технологии // Вестник МЭИ. 1997. -№1. С.9-14.

118. Бруммель Х.Г. Направления и эффективность реконструкции ТЭС / Теплоэнергетика. 1999. № 1. С. 78 - 83.

119. Дьяков А.Ф. Техническое перевооружение действующих ТЭЦ / Теплоэнергетика. 1996. № 7. С. 24 - 29.

120. Проценко В.П., Седлов А.С., Маханьков А.К. Использование теплона-сосных установок в системе АО МОСЭНЕРГО // IX Бенардовские чтения: Тез. докл. науч. конф. 8-10 июня 1999 г. Иваново, 1999. - С. 187-188.

121. Шпильрайн Э.Э. Возможность использования теплового насоса на ТЭЦ/ Теплоэнергетика, 2003, №7. с.54-56.

122. Везиришвили О.Ш., Меладзе Н.В. Энергосберегающие теплонасосные системы тепло- и хладоснабжения. М.: Издательство МЭИ, 1994. - 158 с.