или Энергоёмкость ТЭЦ с применением Эксергии и
Анергии.
Богданов А.Б.,
аналитик теплоэнергетики ОАО «Техносканер», г. Омск
Богданова О.А.,
ведущий инженер ОА «ЛВКП», г. Санкт-Петербург
«Не привозили и не покупали бы мы сейчас
«персоналок» (персональных компьютеров), если бы другой придворной острослов и
иже с ним не остановили на года технологию и методологию вычислительной
техники, утверждая, что КИБЕРГЕНТИКА - лженаука»
Н.П. Бехтерева[1],
2008 г.
И ещё, продолжая эпиграф можно сказать:
Какое бы
снижение энергоёмкости ВВП мы бы имели, какой бы огромный эффект по экономии, до
70% в сравнении с годовым расходом топлива любой, имела бы моя страна,
если бы понятия «эксергия» и «анергия» в своей деятельности начали изучать ещё
со школьных лет.
Тогда:
·
стали
бы развиваться действующие ТЭЦ,
позволяющие за счёт утилизации сбросного тепла паровых турбин поднять КПД
использования топлива с 36÷38%% до 80%;
·
тарифы на
электроэнергию, в т.ч. для возврата инвестиций на строительство вновь
введённых энергомощностей по договорам поставки электрических
мощностей, обеспечили баланс интересов участников энергетического рынка;
·
отработанное
тепло паровых турбин стало доступным для всех потребителей и позволило
минимизировать последствия обратного «перекрестного
субсидирования тепловой энергии за
счёт потребителей электроэнергии»;
·
создали
бы тарифную политику на комплементарную
(неразрывную и взаимодополняющую электрическую и тепловую) энергию и мощность,
отвечающую фактической технологии производства комбинированной энергии на ТЭЦ;
·
отказались
бы от применения усреднённых тарифов в энергетике и перешли на тарифную
политику рыночных стран на основе маржинальных издержек с разницей min/max как 1 к 10÷20;
·
создали
бы привлекательную топливосберегающую тарифную политику для внедрения таких
инвестиционно привлекательных проектов, как:
-
ТЭЦ
и мини-ТЭЦ с высокими параметрами пара;
-
утилизации
тепла с применением тепловых насосов;
-
сезонного
аккумулирования сбросного тепла ТЭЦ с исключением из работы пиковых котельных;
-
использования
до 60% тепла от атомных электростанций;
-
низкотемпературного
отопления;
-
высокотемпературного
дальнего транспорта тепла.
Запрет на
полноправное использование показателей качества ЭНЕРГИИ, состоящей «ЭКСЕРГИИ» и «АНЕРГИИ», в теплоэнергетике
ключевые участники энергетического сектора
не могут снять уже более 65 лет. Начиная с 14 января 1950 г., а
особенно с момента становления советской энергетики, вынуждено играем в
политическую игру под названием «энергосбережение». Играем по правилам,
задаваемыми монопольными бизнес-структурами и регуляторами, вынуждено
приводящим к снижению энергоёмкости ВВП в 2÷3 раза (в западных странах
такие показатели качества имеют первостепенное значение). Играем, ответственных
преобразований со взглядом на 15-50 лет и поэтапными планами не делаем.
Основная причина – нет ответственности энергетических регуляторов, в т.ч. за
конкретные показатели роста.
ЭКСЕРГИЯ
и АНЕРГИЯ – это неразрывные составные части ЭНЕРГИИ, уникальные качественные и
количественные показатели, которые могут и должны восстановить логический смысл
в формировании энергосберегающей политики энергетики. К сожалению, в России,
даже в большинстве теплоэнергетических вузов, бизнес-школах и, тем более, в
обычных школах этих понятий до настоящего времени не знают, и, соответственно,
не применяют в реальной жизни. Как следствие
- огромная, в 2÷3 раза выше западных стран, энергоёмкость
российской энергетики (рис.1).
Рис.
1. Энергоёмкость ВВП России в сравнении с регионами мира
ЭКСЕРГИЯ
– высококачественная, легко превращаемая часть ЭНЕРГИИ, такая, как например электроэнергия, солнечная энергия, энергия органического топлива,
механическая энергия вращения ротора турбины, энергия излучения, потенциальная
энергия водяного потока перед плотиной ГЭС и т.д. Главной особенностью эксергии
является «относительная простота» превращения в другие
виды энергии. ЭКСЕРГИЯ может делать механическую работу (крутить вал турбины,
приводить в движение поезд), передаваться
на сотни и тысячи километров в виде солнечного луча.
АНЕРГИЯ
- это низкокачественная, не превращаемая часть ЭНЕРГИИ, перешедшая в тепло окружающей среды,
такое, как например: тепло отработанного пара турбины ТЭС с температурой 40°С,
энергия водяного потока ниже плотины ГЭС, тепло дымовых газа котлов, тепло
сгоревшей спички, тепло океана, для превращения которой в другие (полезные)
необходимые нам в данный момент виды
энергии требуется затратить дополнительно часть ЭКСЕРГИИ. Каждый из читателей
видел огромные клубы пара из градирен ТЭЦ, видел незамерзающие, даже в сильные
морозы на 40÷60 километров русло реки после крупных гидроэлектростанций.
Все это и есть АНЕРГИЯ в чистом виде! АНЕРГИИ океана бесконечно много, его
малейшее изменение может вызвать шторм, залить водой или завалить снегом
материки, но чтобы, к примеру, вызвать пожар, поджарить шашлычок, как это легко
делает ЭКСЕРГИЯ солнечного луча, ей слаб́о́!
АНЕРГИЯ
отработанного пара турбин ТЭЦ, хотя в ней и содержится 50% сожженного тепла
топлива, уже не может совершать механическую работу – что-то двигать. ЭНЕРГИЯ
подчиняется закону сохранения энергии, но закона сохранения ЭКСЕРГИИ не
существует. В итоге, в замкнутой системе все виды “чистой”, работоспособной, высококачественной
ЭКСЕРГИИ превращаются в низкокачественную неиспользуемую АНЕРГИЮ -
тепло окружающей среды!
Чего не
знают регуляторы Российской энергетики.
Наглядные примеры
ЭНЕРГИЯ=ЭКСЕРГИЯ+АНЕРГИЯ Эн=Эк+Ан
ЭНЕРГИЯ чистой
«электрической энергии», 100%ЭНЕРГИИ = 100%
ЭКСЕРГИИ + 0% АНЕРГИИ
ЭНЕРГИЯ несгоревшего
топлива
100%ЭНЕРГИИ = 100% ЭКСЕРГИИ
+ 0% АНЕРГИИ
ЭНЕРГИЯ
«сгоревшего топлива» для электроэнергии: 100%ЭНЕРГИИ = 35%
ЭКСЕРГИИ + 65% АНЕРГИИ
ЭНЕРГИЯ
отработанного пара турбины с температурой 40°С: 100%ЭНЕРГИИ
= 0% ЭКСЕРГИИ + 100% АНЕРГИИ
ЭНЕРГИЯ
отработанного пара турбины с температурой 80°С: 100%ЭНЕРГИИ
= 33% ЭКСЕРГИИ + 67% АНЕРГИИ
Пример понимания
разницы ЭКСЕРГИИ и АНЕРГИИ при нагреве и при охлаждении металлической болванки.
При теплотехническим
анализе, ЭНЕРГИЯ необходимая для
охлаждения металлической болванки от 0°С до минус -200°С равна
ЭНЕРГИИ, которой требуется для нагрева
болванки от 0°С до +200°С. Но при термодинамическом анализе для того, чтобы охладить болванку с 0°С до
минус 200°С, требуется ЭКСЕРГИИ (первичного топлива) примерно в 3÷4 раза
больше, чем для того, чтобы нагреть от 0°С до 200°С.
Парадокс,
почему?
При теплотехническом равенстве
«ЭНЕРГИИ нагрева» и «ЭНЕРГИИ охлаждения» для охлаждения требуется первичного
топлива в ~3 раза больше, чем при нагреве! Разница в ~3+1=4раза, это: а) тепло
охлаждения компрессоров криогенной установки и б) тепло первичного топлива ГРЭС
в виде АНЕРГИИ компрессора и АНЕРГИИ ТЭЦ, выброшенное в окружающую среду!
Топ-менеджеры энергетики, регуляторы большой энергетики этого и близко не
знают! Этому не учат в школе, да и в теплотехническом институте об этом говорят
вскользь, и только теоретически!
«Железо
не обманешь!» Задача регуляторов энергетики, эффективных собственников
генерирующих мощностей, аналитиков-технологов теплоэнергетики создать такие
экономические, политические, технологические условия, чтобы выполнить
превращение ЭКСЕРГИИ чистого топлива в АНЕРГИЮ окружающей среды с максимальной
экономичностью и минимальными потерями исходного первичного топлива.
Коренная причина
высокой энергоёмкости ВВП, этой беды национального масштаба в российской
энергетике, состоит в том, что советские, а затем и российские экономисты,
регуляторы экономики энергетики еще с 50÷60-х годов прошлого века игнорируют
технологически обоснованную методологию расчета показателей экономики
энергетики, основанную на относительно новых видах составных понятия энергии –
«ЭКСЕРГИИ» и «АНЕРГИИ». И если во времена Госплана СССР с замалчиванием понятия
«ЭКСЕРГИЯ» можно было согласиться, так как от применения теплофикации был
«народнохозяйственный эффект», то во время так называемых «регулируемых
рыночных отношений» это приносит огромный национальный ущерб - до 70% от
годового расхода топлива от котельных, отпускающих тепло для населения.
Вот уже более 15
лет циклом статей «Котельнизация - беда национального масштаба[2]» я пытаюсь довести до регулирующих
органов нашей страны суть этой беды! Но в ответ - формальные отписки, молчание,
а порой и совсем противоположные выводы. Агрессивная политика монополии
федеральной энергетики продавливает свои решения, направленные на искусственное
скрытое
перекрестное субсидирование топливом электроэнергетики за счет населения
сбросного тепла паровых турбин ТЭЦ.
Сообщение Минэнерго РФ
от 2 октября 2015 г.
Законопроект по "альтернативной котельной" будет внесен в Госдуму
Проект федерального закона, предусматривающий изменение законодательства в
сфере теплоснабжения и запускающий в России механизм ценообразования по методу
"альтернативной котельной", будет внесен в
Госдуму РФ в IV квартале 2015 года, сообщили "Интерфаксу" в пресс-службе
Минэнерго РФ, которое разработало документ.
Новый метод тарифообразования
призван стать единственным в отрасли (!!!). Стоимость тепловой энергии
будет определяться на уровне ее производства на так называемой "альтернативной котельной"
- станции, которая могла бы быть построена рядом с потребителем как
альтернатива работающей инфраструктуре. По мнению разработчиков,
новые тарифы должны стимулировать инвестиции в отрасль. Существующая модель в области теплоснабжения требует
перекрестного субсидирования со стороны производителей электроэнергии
и субсидий из бюджетов. Фактические ежегодные субсидии бюджетной системы
в отрасль теплоснабжения (без учета ЖКУ) составляют около 150 млрд
руб., потребность в них - 200 млрд руб., свидетельствуют данные опроса субъектов РФ, который
был проведен Минэнерго в 2015 году
Комментарий Богданова к
позиции Минэнерго.
Неискушенному читателю видится, что правильными
буквами написаны как будто правильные слова, сделаны как будто правильные
выводы, сформулированные как будто правильные и благородные цели общественного
развития нации до 2030-х годов. Все будет хорошо!
Особенно показателен
яркий пример Минэнерго[3] (см. слайд доклада
Минэнерго) о том, что в нашей существующей энергетике на большом количестве ТЭЦ
удельные расходы топлива на тепло ниже
теоретического значения 142,86кг/Гкал!!!.
Рис.
2. Слайд из доклада Минэнерго о необходимости перехода к формированию тарифов
по принципу «альтернативной котельной».
Как заявляет автор слайда Минэнерго, КПД производства тепла на ТЭЦ
104÷110% - это САМООБМАН! Так же он говорит, что КПД в 130÷150%
по эксергетическому методу (Минэкономразвития) ТЭЦ НЕ БУДЕТ!
В чем же дело? Почему такие заявления о
КПД более 100% - это САМООБМАН? Может быть, авторы этого слайда из Минэнерго,
делая такие заявления, несколько погорячились, руководствуются только знаниями
физики школьной программы, а знания технической термодинамики из институтской
программы им просто неведомы? К большому сожалению, это так и есть. Давайте
вернемся к истории этого вопроса.
В 1965 в Варшаве
был опубликован первый в мировой литературе обобщающий труд польских авторов Я.
Шаргут и Р. Петелла «Эксергия[4]»,
посвященный понятию «эксергия» (техническая пригодность энергии) и применению
её в энергетике. В 1968 г. В.М. Бродянский[5] издал
несколько книг по эксергетическому анализу; Янтовский Е.И., Пустовалов Ю.В.,
Левин Л.А. в 1988 г. выпустили
замечательную серию книг[6], а
также появилась великолепная книга[7]
Андрющенко А.И. «О применении эксергии для анализа совершенства и оптимизации
теплоэнергетических установок». Издано очень много книг, но для регуляторам
экономики энергетики эти знания по реальному снижению потерь топлива не нужны.
Отсутствие реальной ответственности за энергоёмкость ВВП страны позволяет им
обходится уровнем школьных знаний.
Появились такие понятия
и описания относительно видов энергии, как «эксергия» и «анергия». Применение
этих понятий находит широкое применение при анализе теплосиловых и холодильных
установок. Они позволяют с достаточной научной строгостью, и вместе с тем
наиболее наглядно определять источники и размеры потерь в установках и находить
пути их усовершенствования.
Круглый год,
зимой и летом самые современные, самые экономичные ГРЭС работают с КПД не выше
38÷40%. Остальные 62÷60% тепла топлива ГРЭС вынуждены выбрасывать в окружающую
среду. При этом все 100% затрат топлива закладываются в цену электроэнергии.
Однако наши отечественные экономисты и регуляторы
«рыночной» тарифной политики в российской энергетике (Минэнерго и
Минэкономразвития), владея только понятиями школьной физики, не понимая
технологии производства комбинированной энергии, поднимают топливную составляющую летнего сбросного тепла от турбин
ТЭЦ при реализации его потребителю до значения 180÷195 кг.у.т/Гкал,
что на 10% выше обычной котельной – 165 кг.у.т/Гкал. Если же к
180÷195 кг.у.т/Гкал добавить еще
10÷12 кг у.т./Гкал на транспорт по тепловым сетям, то кто же
будет покупать это тепло? Какой здравомыслящий инвестор будет вкладывать
средства в теплофикацию и тепловые сети с удельными расходами
198÷215 кг.у.т/Гкал (рис. 5).
В итоге такого
регулирования получается, что комбинированное теплоснабжение от ТЭЦ, как основа
технологического и экономического эффекта «Схем теплоснабжения городов...» не
окупится никогда, будет вечно дотационным! Котельнизация России развивается
с ускорением!
Через 2÷3 года Госдума опять будет
вынуждена корректировать или даже отзывать законопроект об «альтернативной
котельной»!
Рис. 3. Круглый
год, зимой и летом ТЭЦ и ГРЭС вынуждены выбрасывать
через градирни в окружающую среду до 60% энергии сжигаемого топлива
Для того, чтобы
сбросное тепло ТЭЦ всегда находило своего потребителя (не только зимой), надо
чтобы оно имело стоимость по топливной составляющей в 3÷4 раза ниже, чем
от самой лучшей «альтернативной»
котельной, т.е. на уровне 35÷60 кг.у.т/Гкал. А весной, летом и
осенью тепло с температурой 40°С вообще должно продаваться бесплатно - лишь бы
только брали для сезонного аккумулирования тепла в грунте с применением широко
внедряемых за рубежом, но абсолютно недоступных для российской экономики
энергетики абсорбционных тепловых насосов.
Уважаемое
сообщество государственных регуляторов российской энергетики, согласовавшие
законопроект об «альтернативной котельной», о каком перекрестном субсидировании потребителей отработанного
тепла паровых турбин за счет потребителей электроэнергии вы хлопочете в Госдуме Премьеру и Президенту? Выйдите из своих кабинетов, съездите на станции и
посмотрите на градирни, искупайтесь в
водоемах охладителей с температурой
50,1°С (рис. 4), и вы
увидите как задыхается ТЭЦ и ГРЭС от того, что некуда девать «анергию»
сбросного тепла!
Рис 4.
Термограмма сброса тепла ТЭС «анергии» в количестве 45÷50% от
поступаемой энергии топлива в пруд-охладитель с температурой до 50,1°С
Уважаемые регуляторы, единым росчерком пера по всей стране во все времена
вы насаждаете Госдуме принитятие монопольного решения о субсидировании
электроэнергетики за счет потребителей сбросного ТЭЦ. Ваш скрытый внутренний
мотив - «с паршивой овцы хоть шерсти
клок». До принятия методики «альтернативной» котельной вы разрешали в
летний период года завышать топливо на сбросное тепло ТЭЦ и закладывали
непомерно огромный расход топлива на сбосное тепло ТЭЦ на уровне
191÷202 кг.у.т/Гкал! (рис 5). Но и с принятием методики
«альтернативной» котельной вы по-прежнему закладываете абсолютно необъективный
расход топлива якобы самой экономичной «альтернативной» котельной на уровне 160 кг.у.т/Гкал!
На летнее тепло, которое в любом случае надо выбросить в атмосферу или же в водоем,
государсвенный регулятор экономики энергетики устанавливает удельные расходы
топлива (тариф) на уровне 191÷202 кг.у.т /Гкал (рис 5), что в 1,25 раза выше расхода от «альтернативной»
котельной на уровне 160 кг.у.т/гкал
и в 5 раз выше реального значения 40 кг.у.т/Гкал.
Рис 5. Удельный
расход топлива на сбросную тепловую энергию «анергию» ТЭЦ выше, чем тепло от
котельной в 1,25 раза.
Левая рука
регулятора Минэкономразвития и Минэнерго, которая возглавляет департаменты
энергосбережения, отвечающий за энергоёмкость российской энергетики, рисует
программы энергосбережения, но не знает, что делает их правая рука, которая
легким решением тарифной политики по методике «альтернативная котельная» по
всей территории России отменяет второй закон термодинамики, открытый Садди
Карно еще в 1820 году!
Электроэнергию
(эксергию в чистом виде) ТЭЦ невозможно
производить без сброса огромного количества сбросного тепла ТЭЦ (анергии) в
окружающую среду! Надо прекратить субсидировать потребителей эксергии (электроэнергии)
от ТЭЦ с нереально низкими затратам топлива и нереальным КПД 85% вместо
реальных 35÷38%. И, как следствие, прекратить завышать расход топлива на
анергию (сбросное тепло) от паровых турбин с затратам топлива якобы в
165 кг.у.т/Гкал вместо реальных 35÷70 кг.у.т/Гкал.
Для обеспечения адекватного технического анализа и
нормирования с полным исключением скрытого перекрестного субсидирования
топливом электроэнергии за счет сбросной тепловой энергии от паровых турбин
необходимо научится считать расходы топлива для комбинированной энергии ТЭЦ
согласно объективным законам физики. Для чего требуется полностью отказаться от
существующего нормирования удельного расхода топлива на ТЭЦ и применить ряд
давно известных, но пока мало применяемых в нашей стране показателей.
Особо подчеркиваю, что:
·
для раздельного производства конденсационной электрической энергии ТЭЦ, ГРЭС, тепловой
энергии на котельной не требуется
изменения существующих методик расчета топлива с применением УРУТ -
удельного расхода топлива на электроэнергию и на тепловую энергию.
·
для комбинированного производсва электроэнергии (ЭКСЕРГИИ) и тепла (АНЕРГИИ), необходимо
отказаться от традиционных УРУТов и доработать
существующие методики расчета топлива с применением следующих индикаторов и
показателей:
а) эксергия - Эк
и анергия - Ан; б) удельная выработка
электроэнергии на базе теплового потребления - W; с) КПД брутто турбины;
д) КПИТ ТЭЦ; е) характеристика
относительного прироста топлива на прирост тепловой нагрузки ХОПтэ и характеристика относительного
прироста топлива на прирост электроэнергии ХОПээ;
ж) относительная экономия комбинированного производства на ТЭЦ против
раздельного производсва ЭЭ на ГРЭС и ТЭ на котельной; з) класс качества
энергоёмкости тепловой и электрической энергии и т.д.
Одновременное примерение показателей:
-
удельная выработка комбинированной
электроэнергии на тепловом потреблении W;
-
КПД брутто турбины и КПД брутто котла
;
-
КПИТ ТЭЦ;
-
характеристика относительного
прироста (ХОП) топлива на прирост
электрической и на прирост тепловой энергии
отражает все многообразие сочетаний режимов
работы ТЭЦ.
Рассмотрим, как
рассчитать реальные расходы топлива на электроэнергию и тепло отработанного
пара паровых турбин ТЭЦ с применением понятия «эксергия» и «анергия» на примере
расчета показателей самой современной теплофикационной паровой турбины
Т-250/300.
1.
На
основании диаграммы режимов турбины строим графики удельной выработки
электроэнергии на тепловом потреблении в зависимости от электрической мощности
(рис.6), тепловой мощности (рис. 7) при различных температурах сетевой
воды - от 80 до 118°С;
2.
На
основании диаграммы режимов турбины рассчитываем расход тепла на турбину для
всех возможных режимах работы турбины: а) конденсационном; б) чисто
теплофикационном с закрытой поворотной диафрагмой; с) с прикрытой диафрагмой по
электрическому графику;
3.
На
основании расходов тепла на турбину и по КПД
брутто котла из карты режимов котла определяем расход топлива на котлы;
4.
Увеличиваем
расход топлива на котлы на величину расхода электроэнергии на электрические
собственные нужды станции на 7÷12% пропорционально расходу острого пара
на турбину;
5.
Проводим
расчет КПД брутто турбины при
закрытой диафрагме. Убеждаемся в достоверности исходных данных при нагрузках
80÷100%, где КПД брутто турбины
на уровне 94÷96%;
Рис. 6 и 7. Самые главные графики, определяющие
всю экономику производства комбинированной электроэнергии на базе тепловой
нагрузки в зависимости электрической, тепловой нагрузки турбины Т-250/300 и от
температуры сетевой воды
Рис. 8. Универсальный,
всережимный график КПД нетто комбинированного производства ЭЭ+ТЭ ТЭЦ в
сравнении с КПД раздельного производства (Электроэнергия ГРЭС+ Тепло энергия
котельной).
6.
Зная
суммарный расход топлива, тепловую и электрическую нагрузку турбины, определяем
КПД нетто станции (рис. 8) для трех возможных режимах работы турбины: а)
конденсационном; б) чисто теплофикационном с закрытой поворотной диафрагмой; с)
с прикрытой диафрагмой по электрическому графику;
7.
Применяя
«Метод расчета относительного прироста теплофикационной выработки», описанный
А.С. Горшковым[8]
(с. 38÷39) и метод расчета относительных приростов Богданова А.Б.[9], определяем характеристику
относительного прироста топлива ХОП для двух видов энергии: а) на сбросное
тепло (АНЕРГИЮ) при неизменной электрической мощности [кг.у.т/Гкал]
(рис. 9) и на электроэнергию (ЭКСЕРГИЮ) при неизменной тепловой нагрузке
[г у.т./кВтч] (рис. 10).
Рис.9
Характеристика удельного прироста топлива ХОП на прирост тепловой нагрузки
турбины «анергию ТЭЦ» и Рис 10 ХОП на прирост электрической энергии «эксергии
ТЭЦ» Т-250/300 в зависимости от нагрузки турбины и от температуры сетевой воды
°С
8.
График
на рис. 9 четко и однозначно показывает, во сколько раз снижается
потребление первичного топлива на производство тепла (анергию) турбины в
зависимости от температуры сетевой воды потребителям тепла.
·
Так,
при температуре сетевой воды 118°С и тепловой нагрузке 240 Гкал/час расход
топлива на тепло на ТЭЦ составляет 62÷75 кг у.т./Гкал, что в 2,1÷2,6 раза ниже расхода
топлива на «альтернативной» котельной, равной ~160 кг.у.т/Гкал
·
При
температуре сетевой воды 80°С и тепловой нагрузке 160 Гкал/час расход
топлива на изменение тепловой нагрузки снижается еще больше - до уровня
23÷35 кг у.т./Гкал, что в 4,6 ÷ 7раз
ниже «анергии» «альтернативной» котельной, равной ~160кг.ут./Гкал.
Это
и сеть наглядные примеры реального снижения энергоёмкости тепловой энергии
турбин!
9. Но самым наглядным и удивительным
является график экономии топлива при комбинированном производстве чистой
ЭКСЕРГИИ и тепла с добавкой АНЕРГИИ на ТЭЦ в сравнении с раздельным
производством электроэнергии на самой современной ГРЭС с КПД= 38%
(336 г у.т./квтч) и тепла на самой лучшей альтернативной котельной с
КПД нетто =85% (168 кг.у.т/Гкал).
Наглядно
видно, что при неизменном КПИТ=const для
комбинированной энергии (от 78% до 86%) относительная экономия
топлива напрямую зависит от W - удельной выработки электроэнергии на тепловом
потреблении. Так, для пылеугольного блока 240 ата с КПИТ=82%=const при изменении удельной выработки с 0,3 до
0,7 МВт/Гкал/ч происходит рост экономии топлива по сравнению с вариантом
«ГЭС+котельная» с 17,3% до 29,2%.
Такого конкретного однозначного анализа с
существующими методиками УРУТ и, тем более, с методикой «альтернативной котельной»
в принципе достичь невозможно!
10.
Расчетные формулы с применением
ЭКСЕРГИИ и АНЕРГИИ
Баланс топлива на ТЭЦ, ГРЭС - обобщающий индикатор Эн=Эк+Ан (1)
Качество преобразования топлива в энергию:
- обощающий индикатор
через эксергию и анергию W=Эк/Ан (2)
- точный
показатель, как выработка ЭЭ на тепловом потреблении W=Эээ/Qтэ (3)
Для конденсационного режима ВкондНорма= Nконд*0,86/(7*ηкондНорма)
(4)
Для комбинированного режима BкомбинНорма=Qкомб (1+0,86*WНормат)/(7*ηкомбНорма) (5)
Для смешанного режима работы по электрическому графику
ВсмешНорма=Qкомб(1+0,86*WНорма)/(7*ηкомбНорма)+(Nтурб-Q*WНорма)*ХОПНорма (6)
Относительная экономия комбинированного производства Uкомб Норма=(1-Вкомб/(Вгрэс+Вкот)) (7)
Применение понятий
ЭКСЕРГИЯ и АНЕРГИЯ позволяет производить
классификацию качества энергии в зависимости от энергоемкости потребления
первичного топлива (рис 12) которая на
принципиально новом, более высоком качественном уровне позволяет четко и
однозначно обеспечить развитие топливосберегающей политики Российской
энергетики.
1.
Менеджеры энергокомпаний и экономисты
регулирующих органов игнорируют технические законы термодинамики пытаются установить в энергетике
необоснованные методы тарифного регулирования, противоречащие законам физики,
ведущие в итоге к росту энергоёмкости и росту тарифов на тепловую и
электрическую энергию.
2.
ТЭЦ
или ГРЭС предназначена прежде всего для выработки электрической энергии.
Тепловая энергия является вынужденным отходом производства
электрической энергии. При этом КПД самых современных, самых лучших ГРЭС не
выше 37÷40%. Остальные 50÷60% тепла сгоревшего топлива ТЭЦ или
ГРЭС вынуждены
выбрасывать в окружающую среду с помощью градирни или же
водоема-охладителя круглый год с температурой до 40°С.
3.
Топливная
составляющая тепла (анергии) сбросного тепла паровых турбин с температурой 40°С
должна быть нулевой независимо от того, зима это или лето, есть в данный момент
тепловой потребитель тепла или нет – ведь без потребителя это тепло все равно
сбрасывалось бы в окружающую среду. Поэтому все 100% расходов на топливо всегда
должны включаться в тариф на электрическую энергию.
4.
С
ростом температуры сбросной тепловой энергии свыше 40°С вплоть до 120°С
удельный расход топлива на тепло поднимается от 0,0 кг.у.т/Гкал до уровня
70÷90 кг.у./Гкал.
5.
Перекрестного
субсидирования потребителя сбросной тепловой энергии за счет
электрической энергии на ТЭЦ, как излагают регулирующие органы, в принципе быть не может.
6.
Глубинная причина технологической
неэффективности деятельности топ-менеджеров, экономистов, регулирующих органов,
Минэкономразвития, Минэнерго заключается в непонимании технологии производства
электрической и тепловой энергии на ТЭЦ и калькулировании до настоящего времени
затрат по инструкции ~ 1970 года.[10]
Что мы теряем,
игнорируя понятия «эксергия» и «анергия»
и применяя
методику расчета «альтернативная котельная»?
«Альтернативная котельная» - это клон «физического
метода», раковая опухоль топливосбережения страны. Как раковую опухоль трудно
вовремя обнаружить, диагностировать и лечить, так и трудно увидеть степень беды
и безнравственности национального масштаба при переходе к формированию тарифов
с применением метода «альтернативная котельная» при централизованном
теплоснабжении от ТЭЦ.
В следствие
этого, страна теряет инвестиционную
привлекательность от снижения энергоёмкости проектов комбинированного производства электроэнергии и тепла в сравнении
технологией «ГРЭС + котельная» (рис 11) в следующих масштабах:
·
ТЭЦ
с давлением 35 ата и W=0,35 - на 15,0 % меньше расхода годового расхода топлива;
·
ТЭЦ
давлением 90 ата и W=0,45 - на 20,0% меньше расхода годового расхода
топлива;
·
ТЭЦ
давлением 130 ата и W=0,6 - на 25,0% меньше расхода годового расхода
топлива
·
ТЭЦ
давлением 240 ата и W=0,7 - на 29.0% меньше расхода годового расхода
топлива
·
ПГУ
давление газа 55 ата W=1,9 - на 44,7 %
меньше расхода годового расхода топлива
·
АЭС
в конденсационном режиме - на 60% меньше расхода годового расхода ядерного
топлива
·
«альтернативных» котельных - на 70%
меньше расхода от годового расхода топлива котельных, работающих в «базе»-
круглый год, без совместной работы «ТЭЦ
+ пиковой котельной»
«Альтернативная
котельная» - это искусственное, технологически необоснованное занижение затрат
топлива в 2,3 раза при производство электрической энергии в комбинированном
цикле (150 г у.т./квтч вместо реальных 340 г у.т./кВтч) за
счет скрытого перекрестного субсидирования топливом (с
40÷60 кг.у.т/Гкал до 160 кг.у.т/Гкал) потребителей
отработанного тепла ТЭЦ
a.
Метод
тарифообразования «альтернативная
котельная» теоретически может быть допусти́м только на тех ТЭЦ, ГРЭС
и котельных, где нет паровых или газовых турбин, вырабатывающих в
комбинированном цикле электроэнергию одновременно с отпуском тепла потребителю.
То есть только там, где все сбросное тепло паровых турбин не используется для
теплоснабжения потребителей и полностью
сбрасывается в окружающую среду (на градирне или в водоеме).
b.
Тепловая
энергия для тепловых потребителей вырабатывается только в водогрейных котлах или в
энергетических паровых котлах, работающих через редукционно
охладительные установки, без прохождения
пара через паровые турбины ТЭЦ, ГРЭС, котельных.
c.
По
методике «альтернативной котельной»
можно сравнивать эффективность только самих котельные, но, тут нет абсолютно ничего
нового – видимость деятельности!
1.
На конкурентном рынке только тарифы решают все. Метод
«альтернативной котельной» с единым тарифом узаконивают скрытую систему
перекрестного субсидирования топливом на электроэнергию за счет потребителей
сбросного пара паровых турбин.
2.
Недопустимо определять тарифы
на комбинированное тепло ТЭЦ в отрыве от тарифов на комбинированную электроэнергию ТЭЦ!
Разница в топливной составляющей на сбросное тепло паровых турбин ТЭЦ
изменяется от 0,0 тут/Гкал до 90 кг у.т./Гкал. Тем более
абсолютно недопустимо принимать тарифы на тепло от ТЭЦ по методу «альтернативной
котельной» на уровне 155-160 кг у.т./Гкал.
3.
Категорически недопустимо применение метода «альтернативной
котельной» в «Схемах теплоснабжения городов», при расчете экономической
эффективности, доходности, привлекательности инвестиционных топливосберегающих проектов
Российской энергетики
4.
Глубинные
причина системного кризиса в Российской энергетике:
·
исчезла
система анализа маржинальных издержек при производстве, транспорте и реализации
комбинированной энергии ТЭЦ (раньше эту задачу решало калькулирование себестоимости
энергии в энергосистеме)
·
более
90 лет не умеем считать расход топлива на тепло от ТЭЦ.
В советское время Госплан СССР понимал это, но все равно развивал теплофикацию.
После него об этом только пишут красивые лозунги, но с установлением методики «альтернативная
котельная» делают наоборот!
·
Тарифная
политика на комбинированную энергию от ТЭЦ оторвана от технологии производства
энергии на ТЭЦ
·
Показатель
УРУТ на ТЭЦ надо выбросить из
регулирования и заменить на два - понятия W и КПИТ.
·
Коренной
причинной непринятия регулирующими органами страны показателей «эксергия» и
«анергия» является то, что реальное снижение энергоёмкости российской энергетики
и ВВП не является приоритетной задачей Минэнерго РФ. Основной
задачей Минэнерго РФ является привлечение инвестиций в развитие
электроэнергетики любым способом, даже за счет роста энергоёмкости производства
для конечного потребителя.
·
Только
создание нового вида рыночного товара комбинированной (комплементарной электро
+ тепло) энергии ("С1"; "С2" рис. 12) с КПД производства
энергии 78-86% может восстановить здравый смысл в энергетике России, устранить
скрытое перекрестное субсидирование топливом, создать инвестиционно
привлекательные условия как для ТЭЦ
·
Для
реального снижения энергоёмкости российской энергетики, а, как следствие, и
энергоёмкости ВВП, существующее Министерство энергетики должно быть
преобразовано в Министерство Анергии[11] основным показателем
работы которого должно старь реальное снижение энергоемкости Российской
энергетики, на всех этапах производсте, распределении и потреблении.
Немного перефразировав цитату Н.П.
Бехтеревой можно сказать: «…Какой бы
эффективной и топливосберегающей была теплоэлектроэнергетика России, если бы не
было такого затяжного торжества регулируемого формализма и безнравственности,
если бы энергетическую политику формировали на основе трудов ученых от
академической науки (таких как А.И. Андрющенко, В.М. Бродянский[12]
Е.И. Янтовский[13] и т.д.), а формально
дипломированные и остепененные исполнители монополии федеральной
электроэнергетики не игнорировали в своих методиках понятие «ЭКСЕРГИИ» и
«АНЕРГИИ» как научный метод анализа и нормирования экономики энергетики
России».
С уважением к не
безразличному читателю, Александр и Ольга Богдановы
2 ноября 2015 г., г. Омск.
[1] Бехтерева Н. П. Магия мозга и
лабиринты жизни: Дополнительное издание. – М.: АСТ, 2015. – 384 с.
[2] Богданов
А.Б. «Котельнизация России –беда
национального масштаба» сайт www.exergy.narod.ru
[3] Доклад Минэнерго основные принципы распределения
топлива в целях тарифного
регулирования в сфере теплоснабжения.-
М., 2013, http://exergy.narod.ru/minenergo-2013-1.pptx
[4] Шаргут Я., Петела Р. Эксергия:
Перевод с польского. – М., Энергия, 1968, - 280 с.
[5] Бродянский В.М.
Эксергетический метод термодинамического анализа. – М.: Энергия, 1973. - 296 с;
Эксергетические расчеты технических систем:
Справочное пособие под редакцией академика АН УССР Долинского А.А. и д.т.н.
Бродянского В.М. – Киев: Наукова думка, 1991.
[6] Янтовский Е.И.
Потоки энергии и эксергии. – М.: Наука, 1988. – 144 с.; Парокомпрессионные
теплонасосные установки. – М.: Энергоиздат, 1982. - 143с.; Промышленные тепловые
насосы. М.: Энергоиздат, 1989.
[7] Андрющенко А.И.
О применении эксергии для анализа совершенства и оптимизации
теплоэнергетических установок: Изв. вузов. – М.: Энергетика, 1989,
№ 4. – с. 59-64.
[8] Горшков А.С. Технико-экономические
показатели тепловых электростанций. – М.: Энергоатомиздат, 1984, 240 с.
[9] Богданов А.Б. Анализ показателей теплофикационной турбины по относительным приростам
топлива на тепло. М.: Новости теплоснабжения, 2009, №5. -
с. 30-37 http://exergy.narod.ru/nt2009-05.pdf ; 2009, №11,
с. 34-41 http://exergy.narod.ru/nt2009-11.pdf
[10] Анисимова С.П.,
Хузмиева И.К. Ещё раз о проблеме калькулирования себестоимости в
электроэнергетике её последствиях и её решении. – 2014, http://exergy.narod.ru/Anbsimov01.pdf
[11] Богданов
А.Б. Министерство Анергии.
– М.: Энергорынок,
2010, №12, http://exergy.narod.ru/er2010-12.pdf
М.: - Новости теплоснабжения, 2010, №9.
– с. 12÷18,
http://exergy.narod.ru/nt2010-09.pdf
[12] Бродянский
В.М. Письмо в редакцию. – М.: журнал «Теплоэнергетика», 1992, №9,
с. 62-63
[13] Янтовский
Е.И. «Потоки энергии и эксергии» Москва
«Наука» 1988г 144с