Конкурентоспособность существующих теплоэлектроцентралей по сравнению с современными источниками раздельного производства электрической энергии и тепла

  • Сергей [Sergey] Сергеевич [S.] Белобородов [Beloborodov]
  • Алексей [Aleksey] Анатольевич [A.] Дудолин [Dudolin]
Ключевые слова: наилучшие доступные технологии, комбинированная выработка, конкурентоспособность, топливная эффективность, энергосистема, электроэнергия

Аннотация

Развитие когенерации признано приоритетным направлением повышения эффективности борьбы с изменением климата. С учётом климатических и географических особенностей это один из основных способов снижения выбросов парниковых газов в Российской Федерации.

Развитие энергетики нашей страны базируется на основе использования наилучших доступных технологий (НДТ). Распоряжением Правительства РФ №398-р от 19 марта 2014 г. определён «комплекс мер, направленных на отказ от использования устаревших и неэффективных технологий, переход на принципы наилучших доступных технологий и внедрение современных технологий».

При принятии стратегических решений о целевой структуре генерирующих мощностей в энергосистеме РФ необходимо обеспечить корректное сравнение эффективности производства электрической и тепловой энергии источников комбинированной выработки и раздельного производства.  При этом следует учитывать одинаковый перечень товаров и услуг, оказываемых источниками электрической и тепловой энергии для одинаковых электрических и тепловых режимов загрузки генерирующего оборудования. Перекрёстное субсидирование искажает показатели конкурентоспособности комбинированной выработки как на оптовом, так и розничном рынках.

В настоящее время для целей формирования государственной статистической отчётности о топливной эффективности производства и отпуска электрической и тепловой энергии применяют физический метод и метод ОРГРЭС. При использовании физического метода теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) проигрывают конкуренцию на рынке тепла, а при использовании метода ОРГРЭС — конкуренцию на рынке электроэнергии. Оба метода нельзя применять в процессах принятия стратегических решений по вопросам формирования структуры генерирующих мощностей для электро- и теплоснабжения потребителей из-за недостаточно корректных результатов.

Работа ТЭЦ в режиме комбинированной выработки протекает в интересах электроэнергетической и теплоэнергетической систем. Конденсационная выработка осуществляется по командам системного оператора в интересах обеспечения электрических режимов в электроэнергетической системе страны.

Разработанная методика разнесения расхода топлива между производством электрической энергии и тепла устраняет перекрёстное субсидирование, искажающее исходную информацию при принятии стратегических решений.

Выполненные расчёты показали, что комбинированная выработка ПТУ–ТЭЦ на базе паровых турбин типа Р, Т и ПТ с учётом обязательных технологических попусков пара в конденсатор имеет лучшие удельные показатели расхода топлива при выработке электрической энергии и тепла по сравнению с современными технологиями раздельного производства при работе в базовой части суточного графика нагрузок. Представленная высокоманевренная ГТУ–ТЭЦ обладает более высоким коэффициентом использования теплоты топлива (КИТТ) по сравнению с современными технологиями раздельного производства при работе в пиковой части суточного графика электрических нагрузок.

Сведения об авторах

Сергей [Sergey] Сергеевич [S.] Белобородов [Beloborodov]

кандидат технических наук, вице-президент НП «Энергоэффективный город», e-mail: enefgorod@gmail.com

Алексей [Aleksey] Анатольевич [A.] Дудолин [Dudolin]

кандидат технических наук, доцент, заместитель заведующего кафедры тепловых электрических станции НИУ «МЭИ», e-mail: DudolinAA@mpei.ru

Литература

1.
Directive 2004/8/EC of the European Parliament and of the Council of 11 February 2004 on the Promotion of Cogeneration Based on a Useful Heat Demand in the Internal Energy Market and Amending Directive 92/42/EEC [Электрон. ресурс] www.eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2004:158:0077:0123:en:PDF (дата обращения 05.10.2020).
2. Growth and Responsibility in the World Economy [Электрон. ресурс] www.wwf.ru/upload/iblock/64c/2007_06_07_gipfeldokument_wirtschaft_engpropertypublicationfile.pdf (дата обращения 05.10.2020).
3. Белобородов С.С. Cнижение эмиссии СО2: развитие когенерации или строительство ВИЭ? // Энергосовет. 2018. № 1(51). С. 16—25.
4. Федеральный закон № 219-ФЗ от 21 июля 2014 г. «О внесении изменений в Федеральный закон «Об охране окружающей среды» и отдельные акты Российской Федерации».
5. Постановление Правительства РФ № 1458 от 23 декабря 2014 г. «О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям».
6. Распоряжение Правительства РФ №398-р от 19 марта 2014 г. «Комплекс мер, направленных на отказ от использования устаревших и неэффективных технологий, переход на принципы наилучших доступных технологий и внедрение современных технологий».
7. ИТС 38—2017. Сжигание топлива на крупных установках в целях производства энергии.
8. Белобородов С.С., Дудолин А.А. Сравнение использования паросиловых и парогазовых технологий для покрытия сезонных максимумов потребления электрической энергии в ЕЭС РФ // Электрические станции. 2017. № 12. С. 20—25.
9. Обновлённый справочник для конвенции 1979 г. «О трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния и её протоколов» [Электрон. ресурс] www.unece.org/fileadmin/DAM/env/lrtap/Publications/ECE_EB.AIR_131_Ru.pdf (дата обращения 05.10.2020).
10. О перспективных технологических направлениях развития теплоэлектроэнергетики и применения современного оборудования в проектах модернизации, строительства новых генерирующих объектов с учетом мирового опыта [Электрон. ресурс] www.soyuzmash.ru/docs/prez/prez-kem-070917-2.pdf (дата обращения 05.10.2020).

11. Протокол совместного заседания Научно-технического совета НП «НТС ЕЭС» и Секции Научного совета РАН по проблемам надёжности и безопасности больших систем энергетики на тему «О целесообразности технического перевооружения отечественных ТЭС с энергоблоками СКД, работающими на природном газе, с использованием перспективных газотурбинных установок» [Электрон. ресурс] www.nts-ees.ru/sites/default/files/2019.12.19_o_celesoobraznosti_tehnicheskogo_perevooruzheniya_otechestvennyh_tes_s_energoblokami_skd_rabotayushchih_na_prirodnom_gaze_s_ispolzovaniem_perspektivnyh_gazoturbinnyh_ustanovok.pdf (дата обращения 05.10.2020).

12. Обзор газовых турбин Siemens класса HL SGT5-9000HL/SGT6-9000HL/SGT5-8000HL [Электрон. ресурс] www.siemens-energy.com/global/en/offerings/power-generation/gas-turbines.html (дата обращения 05.10.2020).

13. Лебедев А.С., Павлов А.Ю. Продуктовая линейка ООО «Сименс технологии газовых турбин». Результаты производства и локализации газотурбинных установок // Фундаментальные проблемы исследований, разработок и реализации научных достижений в области газовых турбин в российской экономике: Материалы LXV научно-техн. сессии по проблемам газовых турбин и парогазовых установок. СПб.: ОАО «ВТИ», 2018. С. 18—21.
14. Березинец П.А. Развитие и совершенствование котлов-утилизаторов для ПГУ // Проблемы эксплуатации котлов-утилизаторов парогазовых установок: Сб. докладов Междунар. науч.-техн. конф. М: ОАО «ВТИ», 2018 г. С. 10—16.
15. Белобородов С.С., Дудолин А.А. Влияние пиковой генерации на долю базовой генерации в Единой энергетической системе Российской Федерации // Новое в Российской электроэнергетике. 2018. № 5. С. 31—39.
16. Белобородов С.С., Дудолин А.А. Анализ конкурентоспособности ТЭЦ на рынке электроэнергии и тепла // Вестник МЭИ. 2018. № 2. С. 21—29.
17. Киселёв Г.П. Варианты расчёта удельных показателей эффективности работы ТЭЦ. М.: Изд-во МЭИ, 2003.
18. Чучуева И.А. Вычислительные методы определения удельных расходов условного топлива ТЭЦ на отпущенную электрическую и тепловую энергию в режиме комбинированной выработки // Наука и образование. 2016. № 2. С. 135—165.
19. Постановление Правительства РФ № 793 от 12 июля 1996 г. «О федеральном (общероссийском) оптовом рынке электрической энергии (мощности)».
20. Постановление Правительства РФ № 529 от 31 августа 2006 г. «О совершенствовании порядка функционирования оптового рынка электрической энергии (мощности)».
21. РД 34.08.552—95. Методические указания по составлению отчета электростанции и акционерного общества энергетики и электрификации о тепловой экономичности оборудования.
22. РД 34.08.552—93. Методические указания по составлению отчета электростанций и акционерного общества энергетики и электрификации о тепловой экономичности оборудования.
23. Белобородов С.С. Обеспечение баланса производства и потребления электроэнергии в энергосистеме Германии в дни с максимальной выработкой ВИЭ // Электрические станции. 2020. № 2. С. 16—22.
---
Для цитирования: Белобородов С.С., Дудолин А.А. Конкурентоспособность существующих теплоэлектроцентралей по сравнению с современными источниками раздельного производства электрической энергии и тепла // Вестник МЭИ. 2021. № 4. С. 11—21. DOI: 10.24160/1993-6982-2021-4-11-21.
#
1. Directive 2004/8/EC of the European Parliament and of the Council of 11 February 2004 on the Promotion of Cogeneration Based on a Useful Heat Demand in the Internal Energy Market and Amending Directive 92/42/EEC [Elektron. Resurs] www.eur-lex.europa.eu/LexUri Serv/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2004:158:0077:0123:en:PDF (Data Obrashcheniya 05.10.2020).
2. Growth and Responsibility in the World Economy [Elektron. Resurs] www.wwf.ru/upload/iblock/64c/2007_06_07_gipfeldokument_wirtschaft_engproper-typublicationfile.pdf (Data Obrashcheniya 05.10.2020).
3. Beloborodov S.S. Cnizhenie Emissii SO2: Razvitie Kogeneratsii ili Stroitel'stvo VIE? Energosovet. 2018;1(51):16—25. (in Russian).
4. Federal'nyy Zakon № 219-FZ ot 21 Iyulya 2014 g. «O Vnesenii Izmeneniy v Federal'nyy Zakon «Ob Okhrane Okruzhayushchey Sredy» i Otdel'nye Akty Rossiyskoy Federatsii». (in Russian).
5. Postanovlenie Pravitel'stva RF № 1458 ot 23 Dekabrya 2014 g. «O Poryadke Opredeleniya Tekhnologii v Kachestve Nailuchshey Dostupnoy Tekhnologii, a Takzhe Razrabotki, Aktualizatsii i Opublikovaniya Informatsionno-tekhnicheskikh Spravochnikov po Nailuchshim Dostupnym Tekhnologiyam». (in Russian).
6. Rasporyazhenie Pravitel'stva RF №398-r ot 19 Marta 2014 g. «Kompleks Mer, Napravlennykh na Otkaz ot Ispol'zovaniya Ustarevshikh i Neeffektivnykh Tekhnologiy, Perekhod na Printsipy Nailuchshikh Dostupnykh Tekhnologiy i Vnedrenie Sovremennykh Tekhnologiy». (in Russian).
7. ITS 38—2017. Szhiganie Topliva na Krupnykh Ustanovkakh v Tselyakh Proizvodstva Energii. (in Russian).
8. Beloborodov S.S., Dudolin A.A. Sravnenie Ispol'zovaniya Parosilovykh i Parogazovykh Tekhnologiy dlya Pokrytiya Sezonnykh Maksimumov Potrebleniya Elektricheskoy Energii v EES RF. Elektricheskie Stantsii. 2017;12:20—25. (in Russian).
9. Obnovlennyy Spravochnik dlya Konventsii 1979 g. «O Transgranichnom Zagryaznenii Vozdukha na Bol'shie Rasstoyaniya i ee Protokolov» [Elektron. Resurs] www.unece.org/fileadmin/DAM/env/lrtap/Publications/ECE_EB.AIR_131_Ru.pdf (Data Obrashcheniya 05.10.2020). (in Russian).
10. O Perspektivnykh Tekhnologicheskikh Napravleniyakh Razvitiya Teploelektroenergetiki i Primeneniya Sovremennogo Oborudovaniya v Proektakh Modernizatsii, Stroitel'stva Novykh Generiruyushchikh Ob′ektov s Uchetom Mirovogo Opyta [Elektron. Resurs] www.soyuzmash.ru/docs/prez/prez-kem-070917-2.pdf (Data Obrashcheniya 05.10.2020). (in Russian).
11. Protokol Sovmestnogo Zasedaniya Nauchno-tekhnicheskogo Soveta NP «NTS EES» i Sektsii Nauchnogo Soveta RAN po Problemam Nadezhnosti i Bezopasnosti Bol'shikh Sistem Energetiki na Temu «O Tselesoobraznosti Tekhnicheskogo Perevooruzheniya Otechestvennykh TES s Energoblokami SKD, Rabotayushchimi na Prirodnom Gaze, s Ispol'zovaniem Perspektivnykh Gazoturbinnykh Ustanovok» [Elektron. Resurs] www.nts-ees.ru/sites/default/files/2019.12.19_o_celesoobraznosti_tehnicheskogo_perevooruzheniya_otechestvennyh_tes_s_energoblokami_skd_rabotayushchih_na_prirodnom_gaze_s_ispolzovaniem_perspektivnyh_gazoturbinnyh_ustanovok.pdf (Data Obrashcheniya 05.10.2020). (in Russian).
12. Obzor Gazovykh Turbin Siemens Klassa HL SGT5-9000HL/SGT6-9000HL/SGT5-8000HL [Elektron. Resurs] www.siemens-energy.com/global/en/offerings/power-generation/gas-turbines.html (Data Obrashcheniya 05.10.2020). (in Russian).
13. Lebedev A.S., Pavlov A.Yu. Produktovaya Lineyka OOO «Simens Tekhnologii Gazovykh Turbin». Rezul'taty Proizvodstva i Lokalizatsii Gazoturbinnykh Ustanovok. Fundamental'nye Problemy Issledovaniy, Razrabotok i Realizatsii Nauchnykh Dostizheniy v Oblasti Gazovykh Turbin v Rossiyskoy Ekonomike: Materialy LXV Nauchno-tekhn. Sessii po Problemam Gazovykh Turbin i Parogazovykh Ustanovok. SPb.: OAO «VTI», 2018:18—21. (in Russian).
14. Berezinets P.A. Razvitie i Sovershenstvovanie Kotlov-utilizatorov dlya PGU. Problemy Ekspluatatsii Kotlov-utilizatorov Parogazovykh Ustanovok: Sb. Dokladov Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf. M: OAO «VTI», 2018 g:10—16. (in Russian).
15. Beloborodov S.S., Dudolin A.A. Vliyanie Pikovoy Generatsii na Dolyu Bazovoy Generatsii v Edinoy Energeticheskoy Sisteme Rossiyskoy Federatsii. Novoe v Rossiyskoy Elektroenergetike. 2018;5:31—39. (in Russian).
16. Beloborodov S.S., Dudolin A.A. Analiz Konkurentosposobnosti TETS na Rynke Elektroenergii i Tepla. Vestnik MEI. 2018;2:21—29. (in Russian).
17. Kiselev G.P. Varianty Rascheta Udel'nykh Pokazateley Effektivnosti Raboty TETS. M.: Izd-vo MEI, 2003. (in Russian).
18. Chuchueva I.A. Vychislitel'nye Metody Opredeleniya Udel'nykh Raskhodov Uslovnogo Topliva TETS na Otpushchennuyu Elektricheskuyu i Teplovuyu Energiyu v Rezhime Kombinirovannoy Vyrabotki. Nauka i Obrazovanie. 2016;2:135—165. (in Russian).
19. Postanovlenie Pravitel'stva RF № 793 ot 12 Iyulya 1996 g. «O Federal'nom (Obshcherossiyskom) Optovom Rynke Elektricheskoy Energii (Moshchnosti)». (in Russian).
20. Postanovlenie Pravitel'stva RF № 529 ot 31 Avgusta 2006 g. «O Sovershenstvovanii Poryadka Funktsionirovaniya Optovogo Rynka Elektricheskoy Energii (Moshchnosti)». (in Russian).
21. RD 34.08.552—95. Metodicheskie Ukazaniya po Sostavleniyu Otcheta Elektrostantsii i Aktsionernogo Obshchestva Energetiki i Elektrifikatsii o Teplovoy Ekonomichnosti Oborudovaniya. (in Russian).
22. RD 34.08.552—93. Metodicheskie Ukazaniya po Sostavleniyu Otcheta Elektrostantsiy i Aktsionernogo Obshchestva Energetiki i Elektrifikatsii o Teplovoy Ekonomichnosti Oborudovaniya. (in Russian).
23. Beloborodov S.S. Obespechenie Balansa Proizvodstva i Potrebleniya Elektroenergii v Energosisteme Germanii v Dni s Maksimal'noy Vyrabotkoy VIE. Elektricheskie Stantsii. 2020;2:16—22. (in Russian).
---
For citation: Beloborodov S.S., Dudolin A.A. Competitiveness of Existing Combined Heat and Power Plants in Comparison with Modern Sources for Separate Generation of Electricity and Heat. Bulletin of MPEI. 2021;4:11—21. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2021-4-11-21.
Опубликован
2020-11-02
Раздел
Энергетические системы и комплексы (05.14.01)