Методы оптимизации режимов энергетического оборудования

    Одним из возможных способов резервирования турбоагрегатов после проведения комплекса  испытаний и исследований - это  перевод турбогенератора в режим  синхронного компенсатора. При этом генератор остается включенным в  сеть и за счет потребления активной мощности вращается вместе с турбиной с номинальной скоростью.

    Подача  острого пара в турбину прекращается, а в проточную часть турбины  подается охлаждающий пар для  обеспечения и поддержания необходимого температурного состояния. При этом генератор может работать как  компенсирующее устройство (синхронный компенсатор), так и в чисто  двигательном режиме (без реактивной мощности).

      Рисунок 1. Схема дополнительных трубопроводов для перевода турбогенератора 100 МВТ в режим синхронного компенсатора.

      I – острый пар; II – из коллектора третьих отборов; III – от уравнительной линии деаэраторов.

    Для турбин К-100-90 (рисунок 1) в цилиндр высокого давления - ЦВД охлаждающий пар подается в 3-й отбор из общестанционного коллектора 3-х отборов (t=240°С   р=0,4 МПа). Этот пар проходит сначала, XI и ХII ступени ЦВД, а затем через перепускные трубы поступает в цилиндр низкого давления (ПНД) и сбрасывается в конденсатор. Для возможности работы турбины при ухудшенном вакууме (летний период) предусматривается дополнительный трубопровод подачи пара в паровпуск ЦНД из паровой уравнительной линии деаэраторов.

    Во  избежание расхолаживания насадной втулки перед него уплотнения при работе турбогенератора в РД, когда уплотняющий пар (деаэрационный) имеет температуру 130-150°С, а также быстрого её нагрева во время перехода на активную нагрузку, была выполнена схема подвода острого пара в I отсос переднего уплотнения ЦВД и установлена задвижка, связывающая этот отсос с 3-им отбором   ЦВД. Для охлаждения патрубков используется принцип подхвата обратными паровыми потоками из конденсатора в проточную часть воды в виде мелкодисперсной влаги. Для подвода конденсата используется линия рециркуляции с реконструкцией коллектора.

   Рисунок 2. Схема дополнительных трубопроводов для перевода турбогенератора 200 МВТ в режим синхронного компенсатора.

   I – из горячего промперегрева; II – из холодного промперегрева; III – из уравнительной линии деаэраторов; IV – сброс в конденсатор.

    Работа  турбины К-200-130 в моторном режиме (рисунок 2) обеспечивается подводом в проточную часть цилиндров среднего и низкого давления пара от постороннего источника для поддержания необходимого температурного состояния металла цилиндров. С этой целью турбоустановка оборудуется следующими дополнительными трубопроводами:

    а) подводом пара из паропроводов горячего промперегрева соседних работавших блоков в камеры передних концевых уплотнений ЦВД и ЦСД;

    б) подвода пара в IV отбор турбины (ЦСД) из паропроводов холодного промперегрева соседних работающих блоков;

      в) подвода деаэрационного пара в перепускные трубы ЦНД.

    Для охлаждения выхлопных патрубков  цилиндра низкого давления при работе турбины в моторном режиме или  на холостом ходу в конденсаторе турбины смонтированы специальные коллекторы с форсунками с подводом основного конденсата из линии рециркуляции.

    На  основании исследований [1, 2, 3]   надежности и технико-экономических  расчетов установлено, что в условиях пиковых электрических нагрузок тепловых электростанций, РД является наиболее надежным и экономичным способом прохождения ночных провалов суточных графиков нагрузки, обеспечивающим наличие вращающего резерва в энергосистеме.

    Опыт  эксплуатации выявил ряд преимуществ  работы турбогенераторов в РД перед  пуско - остановочным способом резервирования турбогенераторов.

    В частности, большое значение для  эксплуатационного персонала имеет  тот факт, что число переключений при переводе и выводе из режима РД значительно сокращается.

    Режим РД исключает следующие операции:

    а) набор вакуума;

    б) толчок турбины;

    в) набор оборотов;

    г) синхронизацию, включение в сеть и др.

    Это приводит к сокращению времени пуска  (время пуска до номинальной нагрузки для К-100-90 составляют 25-30 минут) и  уменьшению занятости персонала  в самый ответственный период. При этом снижается утомляемость персонала, и практически исключаются ошибочные переключения. Наличие вращающихся резервов в энергообъединении позволяет диспетчерской службе при любой необходимости обеспечить быстрый подъем нагрузки.

    Простота  процесса вывода, прохождения провала  и нагружение при применении РД дают возможность широко применять автоматизацию этого способа резервирования мощности несложными средствами.

    Одним из главных вопросов применения РД является его экономическая целесообразность по сравнению с другими способами  резервирования. 
 
 

    

4. Эффективность применения частотных  регулируемых приводов в системах теплоснабжения

 

    Перевод централизованных систем теплоснабжения на новые технологии регулирования  должен сопровождаться модернизацией  тепловых источников, автоматизацией тепловых пунктов местных абонентских установок, совершенствованием систем транспорта теплоты, что требует определенных капитальных вложений (инвестиций) в системы теплоснабжения.

    Внедрение новых технологий регулирования  тепловой нагрузки в системах теплоснабжения должно осуществляться на основании  технико-экономических расчетов различных энергетических объектов, являющихся составными элементами систем теплоснабжения.

    Для оптимизации параметров систем теплоснабжения в отечественной практике технико-экономических  расчетов широко используется метод  приведенных затрат [4], который в общем виде описывается формулой

    3 = КЕ_н + И ,                                                   (6)

    где К- капитальные вложения, руб.; Е_н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, год^-1; И- ежегодные издержки, руб./год.

    Оптимальное решение при использовании этого  метода определялось минимальным значением  приведенных затрат в реализацию проекта.

    В настоящее время сфера применения этого метода ограничена. Объясняется  это произошедшими в экономике  страны рыночными преобразованиями: сокращением бюджетного финансирования; приватизацией и акционированием собственности; жесткой кредитной и налоговой политикой; изменением структуры финансирования инвестиционной деятельности; привлечением иностранных инвестиций.

      Недостатком метода приведенных затрат в этих условиях является то, что он не позволяет оценить величину дохода, полученного от реализации проекта. Целесообразность применения метода приведенных затрат сохраняется при оптимизации параметров теплофикационных систем, сравнении затрат в альтернативные проекты, определении затрат на реконструкции объектов и систем, а также при обосновании выбора технологических схем. При применении метода приведенных затрат вместо нормативного коэффициента эффективности капитальных затрат Е_н рекомендуется принимать уровень эффективности затрат, приемлемый для инвесторов Е, который в общем случае не должен быть меньше процентной ставки по депозитным вкладам в банках [8].

      В современных экономических условиях оценка привлекательности инвестиционных проектов в энергетике должна производиться с учетом интересов всех участников инвестиционного проекта и может осуществляться при помощи следующих методов: метода определения срока окупаемости; метода чистого дисконтированного дохода; метода внутренней ставки рентабельности; метода расчета совокупных затрат; метода индекса доходности инвестиций [7, 8, 9]. Экономические показатели, рассчитанные с помощью этих методов, отражают эффективность проекта с позиции интересов участвующих в проекте инвесторов. В этом случае в качестве регулятора нормы дисконта вместо коэффициента эффективности капитальных вложений выступают реальные процентные ставки по депозитам и кредитам банков.

      Практика  показывает, что одним из наиболее используемых критериев эффективности инвестиционных проектов является чистый дисконтированный доход, который показывает ожидаемую максимальную доходность проекта из всех предложенных к рассмотрению.

      Метод чистого дисконтированного дохода основан на сопоставлении величины начальных инвестиций с общей суммой дисконтированных денежных поступлений, предполагаемых в течение срока использования инвестиций. Все денежные потоки при этом дисконтируются к расчетному году с помощью коэффициента дисконтирования (ставки дисконта):

      ЧДД=                                              (7)

      где П_t- приток реальных денег в год, К_инв - инвестированный капитал; Т - срок действия проекта; Р - ставка дисконта.

      Если  ЧДД>0, дисконтированный приток денег больше дисконтированного оттока денег за весь расчетный период - вложение денег в проект выгодно.

      При ЧДД=0 доходность инвестиций равна норме дисконта, т.е. дисконтированные притоки денег равны дисконтированным оттокам, в итоге -доходность проекта равна 0.

      В случае ЧДД<0 дисконтированный приток денег превышает отток денег за весь расчетный период, а значит инвестиционный проект невыгоден.

      При сравнении альтернативных проектов предпочтение следует отдавать проекту с большим положительным значением ЧДД.

      Оценим  эффективность внедрения преобразователей частоты методом чистого дисконтного дохода [7, 8, 9].

      По  результатам наблюдений [5, 11] экономия электроэнергии при применении частотных регулируемых приводов достигает 20-60%. Результаты этих наблюдений позволяют сделать технико-экономическую оценку эффективности применения частотных регулируемых приводов.

      Расход  электроэнергии за отопительный период W на привод электродвигателя мощностью N кВт составляет:

      W = Nn,                                                                (8)

      где n - число часов работы преобразователя частоты.

      При расчете чистого дисконтированного  дохода принимаем срок действия проекта 10 лет, а ставку дисконта равной 10%. Расчет выполняем для двух случаев: экономия электроэнергии от применения преобразователей частоты составляет 20% и 60%. Стоимость электроэнергии принята равной 0,79 руб./кВтч. Расчет выполнен в ценах 2001 г. В расчете использовались данные по оборудованию, поставляемому фирмой «Автоматик Apr» (г. Красногорск).

      Расчеты чистого дисконтированного дохода для преобразователей частоты различной мощности сведены в таблице 2. В качестве исходных данных для расчетов принимаем данные таблицы 1.

      Для нахождения величины чистого дисконтированного  дохода использовалась формула (8), которая в случае однократных инвестиций и постоянных денежных поступлений несколько упрощается и принимает вид:

                                                 (9)

      Таблица 1. Сравнительная характеристика расходов сетевой воды при количественном и качественном регулировании тепловой нагрузки*