автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Разработка методологии выбора оптимальной стратегии развития энергосистемы с большой долей теплофикационного оборудования и ее практическая реализация в современных экономических условиях

. д б5, о л, д> з - охро/о^

Г-о Л

АО «МОСЭНЕРГО»

правах рукописи

СЕРЕБРЯНИКОВ НЕСТОР ИВАНОВИЧ

я"

РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ СТРАТЕГИИ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ С БОЛЬШОЙ ДОЛЕЙ ТЕПЛОФИКАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

И ЕЁ ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ В СОВРЕМЕННЫХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Специальность: 05.14.14 - Тепловые электрические станции (тепловая часть)

ДИССЕРТАЦИЯ^

в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА-1998

Официальные оппоненты:

Глебов Владимир Петрович, доктор техн. наук, профессор Проценко Валентин Прокофьевич, доктор техн. наук, профессор Костюк Асколъд Глебович, доктор техн. наук, профессор

Ведущая организация:

ОАО «Институт Энергосетъпроект »

Защита состоится 12 февраля 1999 г. в 14 часов в аудитории Б-207 на заседании диссертационного совета Д-053.16.01. в Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу: Москва, ул. Красноказарменная, 17.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Отзывы на диссертацию (в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения) просим выслать по адресу. 111250, Москва, Красноказарменная ул., 14, Ученый совет МЭИ.

Диссертация в виде научного доклада разослана « » января 1999 г.

Ученый секретарь диссертации совета, к.т.н., доцент

РОССИЙСКАЯ государственная

В. Ф. Жидких

библиотека

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

Московская энергосистема — крупнейшее энергообъединение не только в России, но и в мире, полностью покрывающая потребности Москвы и Московской области в электрической и тепловой энергии. Поэтому проблема надежной, бесперебойной и эффективной работы энергосистемы, своевременной организации ремонта оборудования и его замены, осуществления технического перевооружения с использованием новых технологий, разработки оптимальной стратегии ее дальнейшего развития в новых экономических условиях является актуальной задачей, решение которой имеет важное народнохозяйственное значение.

Дополнительные повышенные требования к эффективности работы энергетических объектов и систем предъявляют экономическая реформа и переход к рыночной экономике. С переходом к рыночным отношениям коренным образом меняются условия хозяйствования, вносятся существенные коррективы в условия финансирования, развития и технического перевооружения энергосистем. В новых условиях выбор оптимальной структуры энергетических мощностей при рассмотрении динамики развития энергосистем должен определяться по экономическим критериям, комплексно учитывающим и производственно-технические, и экономические факторы — надежность, мобильность, экологичность, топливо- и ресурсосбережение, затратность. Чрезвычайно актуальной становится проблема разработки новой методологии и экономических критериев эффективности для выбора путей развития энергообъединений и в первую очередь энергосистем, эффективная работа которых оказывает определяющее влияние на народнохозяйственную деятельность всей страны.

Целью работы являлось создание научных, методических и практических основ решения задачи выбора оптимальной стратегии развития энергосистемы на стадии создания проекта и бизнес-плана развития, а также выработка и внедрение мероприятий по повышению экономичности, надежности, маневренности и экологичности тепломеханического оборудования энергосистемы с большой долей теплофикационного оборудования, примером которой является Московская энер-

госистема, и выработка оптимальной стратегии реализации энергетической программы развития Московского региона.

Научная новизна работы состоит в следующем:

— на основе многократной оценки разработана усовершенствованная методика выбора структуры энергогенерирующих мощностей в процессе технического перевооружения и развития энергообъединения, в которой комплексно учитываются все факторы, определяющие энергоэффективность, в том числе: режимы эксплуатации, надежность оборудования, экономические и экологические показатели его работы;

— на базе большого научного задела и практического опыта освоения энергетических ГТУ-агрегатов разработана программа использования газотурбинных и парогазовых технологий при новом строительстве и реконструкции оборудования ТЭС в энергосистеме;

— разработан комплекс мероприятий, направленных на повышение экономичности, надежности и маневренности работы ТЭЦ, а также методические положения по оценке эффективности их внедрения;

— разработаны способы повышения эффективности работы надежной и высокоразвитой системы централизованного теплоснабжения АО «Мосэнерго» как основного фактора, влияющего на снижение удельного расхода топлива;

— предложен комплекс технических, технологических и организационных мероприятий по защите окружающей среды от вредного воздействия энергетических объектов, разработана методология выбора этих мероприятий с учетом экологической эффективности и реальных технико-экономических затрат;

— для обеспечения надежного функционирования, технического перевооружения и дальнейшего развития Московской энергосистемы в современных условиях разработана новая система управления акционерным обществом, предложены различные формы и методы обеспечения финансовой стабильности;

— разработана, научно обоснована и принята к выполнению стратегия развития Московской энергосистемы, на основе которой создана Энергетическая программа развития Московского региона до 2010 года, определяющая пути решения проблем ввода новых мощностей на электростанциях энергосистемы, замены оборудования электростанций, а также развития, реконструкции и технического перевооружения тепловых и электрических сетей.

Практическая ценность работы и реализация ее результатов.

Практическая ценность и значимость полученных в данной работе результатов подтверждаются широким использованием их в АО «Мосэнерго» для обеспечения эффективного, бесперебойного, надежного функционирования энергосистемы, получения максимальной прибыли и достижения финансовой стабильности в современных условиях, для разработки стратегии развития Московской энергосистемы до 2010 года.

Внедрены следующие разработки и результаты многочисленных исследований, выполненные лично автором и в соавторстве с коллективом сотрудников, работающих под его руководством при непосредственном его участии:

— основные методические положения оптимальной стратегии технического перевооружения и развития энергосистемы, в основу которых включены вопросы определения состава, вида электростанций и технологий, типа агрегатов, величины единичной мощности; очередности реконструкции, замены и ввода новых мощностей и разработанная на их базе энергетическая программа развития Московского региона до 2010 года;

— комплекс мероприятий, направленных на снижение удельных расходов топлива в Московской энергосистеме, обеспечивающих непрерывный рост удельной комбинированной выработки электроэнергии на наиболее экономичных блоках Т-250; перевод ЦНД турбин Т-100, Т-50, ПТ-60 в отопительный период на противодавление и ухудшенный вакуум в конденсаторе с целью уменьшения тепловых потерь в конденсаторе; снижение доли конденсационной выработки;

— использование таких способов повышения экономичности, как перевод блока Т-250-240 на «скользящее» регулирование давления свежего пара при его работе на частичных нагрузках; реконструкция проточной части турбин Т-250-240 первой модификации; переключение на летний период тепловых нагрузок котельных на тепловые сети ТЭЦ; опережающий ввод пиковых водогрейных котлов и другие;

— комплекс мероприятий по обеспечению надежного функционирования оборудования и всех систем АО «Мосэнерго», включающий в себя: разработку и внедрение мер, направленных на повышение надежности работы теплофикационных турбин, и прежде всего — турбин Т-250/300-240; реконструкцию систем обогрева фланцев и шпилек и отказ от РОУ для прогрева промежуточного пароперегревателя;

разработки, направленные на повышение надежности работы ЦНД теплофикационных турбин в режимах без пропуска пара в конденсатор;

— технологические мероприятия по ограничению выбросов NOx в атмосферу, такие как: рециркуляция дымовых газов, ступенчатое сжигание топлива, реконструкция топочно-горелочных устройств и др., освоена также технология аммиачно-каталитического восстановления азота из NO на ТЭЦ-27;

— внедрение новых высокоэффективных установок и технологий в области водоподготовки и переработки сточных вод, в их числе: обратно-осмотическая установка — на ТЭЦ-23, электродиализная — на ТЭЦ-25 и испарительная — на ТЭЦ-8; реализованный комплекс мер в области защиты окружающей среды позволил обеспечить эффективную эксплуатацию энергосистемы в условиях жестких экономических ограничений;

— комплекс мероприятий по освоению газотурбинных установок мощностью 100 и 150 МВт на ГРЭС-3 им. Классона, методика расчета и оптимизации ГТУ и ПГУ—ТЭЦ;

— общая концепция и рекомендуемые формы обеспечения финансирования намеченных программ в сложившихся экономических условиях с привлечением отечественных и иностранных инвесторов для различных видов сотрудничества, таких как кредит, долевое участие, лизинг . '

Достоверность и обоснованность результатов работы определяются:

— применением современных методов постановки и проведения экспериментов, обработки их результатов, методов математического моделирования и оптимизации технологических процессов с использованием апробированного математического аппарата;

— положительными результатами от внедрения предложенных методик;

— полнотой исследований работы различных типов агрегатов в широком диапазоне режимов, повторяемостью результатов экспериментальных исследований, проведенных на разных станциях на турбоагрегатах различной мощности и достаточной их сходимостью с результатами, полученными расчетным путем.

Автор защищает

1. Методики:

— выбора оптимальной стратегии развития энергообъединения с большой долей ТЭЦ с учетом факторов надежности, экономичности,

маневренности и экологичности оборудования на основе многокритериальной оценки эффективности инвестиций в новых экономических условиях;

— оценки эффективности внедрения на теплофикационных агрегатах мероприятий по расширению их регулировочного диапазона и повышению маневренности оборудования и станции в целом;

— оценки эффективности внедрения мероприятий по охране окружающей среды от выбросов электростанций и оптимизации технической политики в области защиты окружающей среды;

— определения оптимальной доли реконструкции и замены действующего оборудования с учетом условий финансирования;

2. Способы повышения технико-экономической и экологической эффективности работы оборудования ТЭЦ и энергосистемы в целом:

— комплекс мероприятий, направленных на повышение показателей эффективности производства и распределения электрической и тепловой энергии АО «Мосэнерго»;

— разработанные и освоенные в АО «Мосэнерго» мероприятия по защите окружающей среды на действующих и строящихся энергетических объектах;

— способ обеспечения финансовой стабильности Московской энергосистемы в современных экономических условиях;

3. Перспективы развития Московской энергосистемы:

— обоснование ввода новых мощностей на электростанциях Московского региона;

— комплекс мероприятий по замене оборудования электростанций энергосистемы;

— использование газотурбинных и парогазовых технологий при реконструкции и новом строительстве;

— комплекс мероприятий по развитию, реконструкции и техническому перевооружению тепловых и электрических сетей.

Личный вклад автора заключается:

— в разработке методик выбора оптимальной стратегии развития энергосистем с учетом факторов надежности, экономичности, маневренности и экологических показателей оборудования;

— в разработке и внедрении комплекса мероприятий, направленных на повышение экономичности работы ТЭЦ в целом, на повышение показателей производства, распределения и потребления электрической и тепловой энергии Московской энергосистемы;

— в широком внедрении разработанных в АО «Мосэнерго» и успешно проводимых мероприятий по защите окружающей среды на действующих и строящихся энергетических объектах;

— в широком внедрении передовых достижений науки и техники на предприятиях Московской энергосистемы, направленных на развитие энергосберегающих технологий, мероприятий по организации качественного и своевременного проведения модернизации, реконструкции и замены оборудования;

— в разработке энергетической программы развития Московского региона до 2010 года, в которой научно обоснованы общие подходы к решению проблем по замене оборудования электростанций, вводу новых мощностей, развитию, реконструкции и техническому перевооружению тепловых и электрических сетей;

— в использовании рыночных способов обеспечения финансовой стабильности Московской энергосистемы в современных экономических условиях;

— в руководстве и непосредственном участии в подготовке и выпуске эксплуатационных и руководящих указаний, обеспечивающих надежную работу энергосистемы и деятельность эксплуатационного персонала.

Апробация работы. Основные результаты работы, излагаемые в настоящем научном докладе, были представлены на всесоюзных и республиканских конференциях, съездах и совещаниях, докладах на парламентских слушаниях Государственной Думы РФ, Энергетическом форуме СНГ, съездах энергетиков России, на заседаниях Правительства Москвы, на совещаниях в Минэнерго, Минтопэнерго, РАО «ЕЭС России», многочисленных технических совещаниях в АО «Мосэнерго», на заседаниях ученых советов энергетических факультетов Московского энергетического института (технического университета) и в других организациях и энергетических объединениях.

Ниже изложены сущность и основные результаты выполненных автором исследований по теме диссертации.

Публикации по работе. Основное содержание выполненных исследований, методических, научных и практических разработок изложено в журнальных статьях, нормативных документах, определяющих бесперебойное функционирование Московской энергосистемы, в программах развития ее на текущий момент и ближайшую перспективу, тезисах и многочисленных докладах на международных и отечественных научно-технических конгрессах и конференциях.

'РОССИЙСКАЯ

ГОСУДАРСТВЕННА: БИБЛИОТЕКА

Содержание работы

1. Современное состояние АО «Мосэнерго»

Акционерное общество «Мосэнерго» является вертикально интегрированной электроэнергетической компанией, основная деятельность которой заключается в выработке, передаче и распределении тепловой и электрической энергии с целью надежного и эффективного энергоснабжения Москвы и Московской области. Как региональная энергосистема, АО «Мосэнерго» в своем составе имеет 21 электростанцию с установленной электрической мощностью 14,7 млн кВт и тепловой — 34,2 тыс. Гкал. Доля ТЭЦ в общем балансе мощностей составляет 87 %, что позволяет обеспечить свыше 86 % потребности столицы в тепловой энергии. Особенностью энергосистемы является то, что помимо ТЭЦ в АО «Мосэнерго» входят три крупные КЭС общей мощностью 3300 МВт, ГАЭС проектной мощностью 1200 МВт и газотурбинная электростанция установленной мощностью 500 МВт.

В течение последних десятилетий Московская энергосистема интенсивно наращивала мощности, руководствуясь принципом сбалансированности энергетического потенциала и электропотребления и увеличения доли централизованного теплоснабжения в тепловом балансе Москвы.

Развитие энергетической базы сопровождалось непрерывным улучшением структуры мощности: в 60-е годы введены теплофика-

2

ционные турбоагрегаты на давление 130 кгс/см и конденсационные блоки К-300-240. С начала 70-х годов внедряются крупнейшие в отечественной энергетике теплофикационные блоки Т-250/300-240. В настоящее время число этих блоков достигло 19 единиц. Они составляют базу московской энергетики и дают половину выработки электроэнергии.

В связи с тем, что к настоящему времени самортизировано около половины фондов, наряду с вводом нового оборудования проводится широкая программа технического перевооружения. Закончена реконструкция старых очередей ряда ТЭЦ с заменой относительно мелкого устаревшего оборудования современным, частично восстановлена

работоспособность оборудования на давление 130 кгс/см с модернизацией и заменой узлов, выработавших ресурс.

По сравнению с 1965 годом значительно улучшилась структура сжигаемого топлива. Мазут и твердое топливо замещались газом. Уже к 1980 году на д