106
I.
В
ВЕДЕНИЕ
Повышение доступности к недорогой и чистой
энергии являются основными драйверами развития
энергетики, обеспечивающей достижение одной из целей
устойчивого
развития
страны [1].
Современные
когенерационные установки, работающие на природном
газе, обеспечивают наилучшие показатели эффективности
использования
углеводородного
топлива
при
производстве тепловой и электрической энергии, и могут
стать средством достижения указанной цели [2,3]. К
примеру, полный КПД (производства электрической и
тепловой энергии) газопоршневых и газотурбинных
установок на мини-ТЭЦ составляет 80-90 %, КПД
крупных ТЭС работающих на ПГУ не достигает и 60 %.
Важным преимуществом мини-ТЭЦ является их
размещение
в
непосредственной
близости
от
энергоприемников
потребителей
тепловой
и
электрической энергии, что позволяет повысить
надежность и снизить потери на передачу энергии. С
ростом доли когенерации уменьшается расход сжигаемого
топлива, что сопровождается снижением выбросов
парниковых газов и других, вредных для окружающей
среды
веществ.
Создание
мини-ТЭЦ
повышает
надежность, экономичность и экологичность систем
энергоснабжения, что ведет к росту их эффективности.
В системе теплоснабжения России с 2005 по 2019 годы
увеличилось количество газовых котельных на 16,8 %,
при снижении средней установленной мощности с 9,6 до
8 Гкал/ч или на 16,7 %, за счет ухода части потребителей
из
централизованных
на
собственные
системы
теплоснабжения. Фактически происходит разукрупнение
и децентрализация источников тепловой энергии, это
меняет структуру систем теплоснабжения. Специалисты
называют этот процесс «котельнизация», что привело к
снижению
«теплофикации»,
т.е.
уменьшению
теплофикационного производства электроэнергии на
ТЭЦ, что ведет к росту расходов топлива [4] и стоимости
электрической энергии, поставляемой на оптовый рынок
электроэнергии и мощности.
В качестве эффективного решения проблемы
«котельнизации»,
предлагается
производить
трансформацию муниципальных отопительных котельных
в многоагрегатные мини-ТЭЦ с использованием
газопоршневых (ГПУ) и газотурбинных (ГТУ) установок,
ограниченных суммарной электрической мощностью не
более 25 МВт [5]. Задача перехода от «котельнизации» к
«теплофикации» основе когенерационных установок
является актуальной для повышения эффективности
использования первичных энергоресурсов [6].
Мини-ТЭЦ является элементом систем тепло- и
электроснабжения, способной выполнять функции единой
теплоснабжающей организации (ЕТО) и выдавать
мощность на розничный рынок электроэнергии и
мощности
(РРЭМ).
Зона
действия
мини-ТЭЦ
определяется границами ЕТО и энергорайона, в состав
которого она включена. Энергорайон - совокупность
объектов энергосистемы, расположенных на части
территории, где потребители получают электроэнергию от
одного центра питания районной ПС.
Для повышения обоснованности принимаемых
решений необходимо выбирать котельные, для которых
трансформация целесообразна. Поэтому целью работы
является повышение энергоэффективности производства
тепловой и электрической энергии. Основной задачей
является: разработка метода искусственного отбора
котельных для трансформации в мини-ТЭЦ.
II.
П
РЕДПОСЫЛКИ И ВАРИАНТЫ ТРАНСФОРМАЦИИ
КОТЕЛЬНЫХ
Основные требования потребителей к системе
электроснабжения это обеспечение надежности и
доступности, т.е. снятие ограничений на подключения
новых потребителей к энергосистеме и снижение
стоимости электрической энергии, в сочетании с ростом
надежности электроснабжения.
Любая
котельная
является
потребителем
электрической энергии первой категории по надежности.
Неудовлетворительный
уровень
надежности
электроснабжения котельной требует либо установки
генераторов для электроснабжения собственных нужд,
либо реконструкции схемы внешнего электроснабжения.
Последнее
является
достаточно
капиталоемким
мероприятием,
требующей
строительства
сетевой
инфраструктуры, иногда замены трансформаторного
оборудования на ПС, оснащением ее различного рода
автоматикой. При этом остается высокой стоимость
электроэнергии, поступающей из централизованной
системы электроснабжения. Поэтому можно наблюдать
появление собственной генерации на котельных, что
становится определенным трендом, в том числе,
закрепленным в Постановлении Правительства РФ от
31.12.2009 N 1221.
Предпосылками, обуславливающим создание мини-
ТЭЦ, являются низкая доступность технологического
присоединения новых потребителей к системам
электроснабжения в дефицитных энергорайонах и
высокая конкурентоспособность мини-ТЭЦ на РРЭМ, что
снижает стоимость энергии для потребителей тепловой и
электрической энергии [7].
Трансформация котельных в мини-ТЭЦ, позволяет
снизить загрузку дефицитных центров питания, к которым
они подключены. Что создает условия для подключения
нагрузки без затрат на реконструкцию и строительство
районной ПС и электрической сети высокого напряжения.
Создание мини-ТЭЦ обеспечивает появление объектов
распределенной энергетики оказывающих позитивное
влияние на свойства региональных энергосистем,
повышая их эффективность. Формирование таких
объектов может происходить по нескольким вариантам:
Вариант 1-Обеспечение электрической энергией
собственных нужд котельной (рис. 1а)
Для повышения надежности электроснабжения и
снижения себестоимости производства тепловой энергии.
Мощность генерации соответствует мощности нагрузки
собственных нужд котельной. Связь с энергосистемой
обеспечивает резервирование и демпфирование колебаний
нагрузки, что повышает надежность производства
тепловой энергии, снижает затраты на покупку
электроэнергии
из
систем
централизованного
электроснабжения. В этом варианте не требуется
реконструкция схемы внешнего электроснабжения
котельной, но необходимо вносить изменения в настройку
существующих устройств РЗиА и дополнять систему
управления новыми средствами автоматики [8].
