lektsionny_kurs

Таблица 8.2. Основные неэнергетические характеристики топлив.

Вид топлива	Влажность, %		Зольность, %		Жаропроизводительность,°С
Бурый уголь	17	– 20	15	– 35	1300 (Подмосковье)
Каменный			15	– 40	1700 (Кузбас)
уголь
Дрова		40	0,5 – 2		850
Торф		50	2 – 30		850
Сланцы	11	– 23	40	– 60
Газ		_		_	2100
Мазут	3 – 4			0,5	2100

8.4. Понятие условного топлива и топливного эквивалента

Для удобства сравнения запасов энергии в виде различных сортов и видов топлива было введено понятие об условном топливе.

Условное топливо – топливо с калорийностью хорошего угля,

приблизительно равной 7000 ккал/кг или 29,33 МДж/кг.

На Западе чаще используются термины угольный эквивалент (c.e.) и

нефтяной эквивалент (o.e.), для которых справедливы равенства

1тут=1 tce

1 тнэ=1 t.o.e. Qoi=Qнэ=1100 кДж/кг 1 тнэ=1,57 t.с.e 1тут=1,636 тнэ

Соотношение различных энергетических единиц приведено ниже в таблице

8.3..

Таблица 8.3. Соотношение различных энергетических единиц

	1кВт*ч	1кВт*ч	1кВт*ч
1кВт*ч	1	3,6	859,8
1МДж	0,2778	1	238,8
1ккал	0,001163	0,004187	1

Справка 1) Нефть имеет различную плотность. 1 баррель = 159 л, однако,

всилу различной плотности нефти разных сортов (месторождений):

Для Российской Федерации 1т =7,0965 баррель

61

Для Кувейта	1т = 7,23910965 баррель
Для Ирана	1т = 7,43150965 баррель

2) В англоязычных странах (в РФ – в характеристиках некоторых видов импортной техники, например, кондиционеров) используется внесистемная единица British termаl unit – британская термическая единица. Она используется (внося путаницу) и как единица энергии (1BTU≈1050Дж), и как единица мощности: 1BTU≈293,1Вт)

8.5. Энергетический коэффициент

Энергетический коэффициент равен отношению величины калорийности топлива к величине калорийности условного топлива

Величина обратная энергетическому коэффициенту называется

коэффициентом относительной калорийности, который равен
q=
Пример Калорийность бурого	угля составляет	,
калорийность условного топлива	. Тогда энергетический
коэффициент получится равным	.

Поскольку топливо интересует нас не само по себе, а как источник энергии, определим стоимость единицы энергии (в расчете на 1тут),

получаемую из различных видов топлива.

Результаты представлены в табл. 8.4.

Как следует из оценок, несмотря на чрезвычайную дороговизну (на единицу массы) ядерное топлива, всилу чрезвычайно высоких энергетических характеристик, является самым дешевым на сегодня источником тепловой энергии (за исключением альтернативных и отходов).

62

Таблица 8.4. Технико-экономические характеристики топлив

Вид	Калорийность,	Коэффициент	Цена за	Цена за	Рейтинг
топлива	МДж/кг	относительной	тонну	тонну
		калорийности	топлива,	условного
			руб./т	топлива,
				руб./тут
мазут	39,8	1,356	9 100	6 170	(3)
Бурый	16,8	0,573	800	1 396	(2)
уголь
Природный	35,6	1,214	1 690	1 392	(1)
газ
Ядерное	3 460 000	118 000	1 млн.	254,2	(0)
топливо			$/т
Замечания
1) В	долгосрочной	перспективе топливный баланс –			«доля

потребляемых видов топлива в общем потреблении» - будет определяться стоимостью единицы энергии, получаемой из данного вида топлива.

2)Исторически так сложилось, что в РФ цена на природный газ долгое время была меньше цены на уголь (т.н. «газовая пауза»). В связи с ускоренным ростом цен на газ по сравнению с углём, происходит так называемый «угольный ренессанс» (возврат к использованию в качестве топлива угля).

3)При современном уровне развития технологий ядерное топливо –

это самый дешевый источник тепловой энергии, что определяет более низкую топливную составляющую себестоимости, и, в конечном счете, более дешевую электроэнергию АЭС в сравнении с ТЭС. Однако «устройство для сжигания топлива» - реакторная установка - очень дорогое и сложное устройство.

4) Альтернативные источники энергии дают стоимость тепловой энергии равной 0. Но для них очень высока цена преобразователя, например,

для СЭС она составляет (2000 – 3000) $/кВт*ч.

63

Лекция 9. Характеристики топливной экономичности

энергоблоков

9.1. Удельные расходные характеристики

Характеристиками топливной экономичности энергоблоков являются:

 удельный расход топлива брутто бр			и нетто н, выраженный в кг/кВт*ч и
рассчитываемый по формулам
	бр				т
					бр
					э
	т					бр
н
	эн					сн

 удельный расход условного топлива определяется из соотношений

		н бр		ут
		ут		н бр
			э
		ут
	ут	ут ут	э			ут э
С учётом ут	М ж кг, получим

ут

э

э

ут

Единицей измерения величины удельного расхода условного топлива является кгут/кВт*ч.

 удельный расход теплоты рассчитывается по формуле

ккал кг

ут

э

ут				ккал	кВт	ч
		э
				М ж	кВт	ч
ут
		э

64

Задача №10. Определить показатели топливной экономичности (нетто)

для энергоблока с ВВЭР-1000 и для энергоблока ТЭС-800. КПД энергоблока

АЭС и ТЭС принять соответственно 33% и 41%. Коэффициент расхода на

собственные нужды равен 5%.

Решение. Удельный расход условного топлива для энергоблоков АЭС

и ТЭС соответственно равен

н

ут тэс

э тэс

н

ут аэс

э сэс

кг ут

кВт ч кг ут

кВт ч

9.2. Показатели топливной экономичности энергоблоков различных типов

Показатели топливной экономичности энергоблоков электростанций разных типов, тепловых машин и источников электроэнергии приведены в табл.9.1.

Таблица 9.1.

Характеристики топливной экономичности совр. и персп. э/блоков,

тепл. двигателей и источников энергии

	Max. Кпд,	Расх УТ,
Установка	нетто	кг/кВт*ч	Прим.
Энергоблоки
ВВЭР-1000	0,314	0,392
ВВЭР-1500	0,342	0,360
ТЭС-800	0,41	0,300
ПГУ	0,6	0,205
Перспектива
HTGR	0,5	0,246
ТЭ	0,8	0,154
ДВС
УАЗ (бензин, 76 л.с.)	0,274	0,449	280 г/кВт*ч
ЗМЗ-514 (УАЗ, дизель)	0,4	0,308	210г/кВт*ч
КГУ TEDOM, газ, 160 кВт	0,37	0,332	0,3 нм3/кВт*ч
			диам/ход=
Судов дизель (100 об/мин, 100 000 л.с.)	0,5	0,246	0,9/2,6м
Мечта
PPM-2	1,0	0,123
Утопия
PPM-1	>1,0	<0,123

65

9.3. Среднеотраслевой расход условного топлива

Среднеотраслевой расход условного топлива графически представлен на рис.9.1.

Рис. 9.1. Среднеотраслевой удельный расход условного топлива в электроэнергетике СССР и РФ

Как видно из графика, удельный расход непрерывно снижался всилу повышения параметров энергоблоков и планомерного внедрения нового,

более совершенного оборудования, а также в результате оптимизации работы электростанций за счет использования возможностей переброски энергии в рамках Единой энергетической системы (ЕЭС).

9.4. Расчёт топливной составляющей себестоимости электроэнергии через показатели топливной экономичности

Используя выражение для топливной составляющей себестоимости электроэнергии, зная цену топлива и его физический удельный расход можно

66

получить элементарное выражение для топливной составляющей себестоимости электроэнергии:

Воспользовавшись определением энергетического коэффициента ,

получим ещё одну формулу для расчёта топливной составляющей

себестоимости электроэнергии:

т

	э
				ут
				н
	ст	Цт		ут
				э
	Задача №11. Определить топливную составляющую себестоимости
	электроэнергии для бензогенератора	с удельным расходом топлива 0,25

кг/кВт*ч и для КГУ с удельным расходом топлива 0,3 нм3/кВт*ч. Оценить целесообразность автономного энергоснабжения, если стоимость тех же услуг, оказываемых Мосэнерго, составляет 4 руб./кВт*ч.

Решение Определим топливную составляющую себестоимости

электроэнергии для бензогенератора
ст	Цт	н	руб		кг		руб		τ
		т	кВт ч		кВт ч		кВт	ч
Очевидно,	что использование				бензогенератора			экономически

нецелесообразно, так как топливная составляющая себестоимости вырабатываемой им электроэнергии превышает тариф на электроэнергию,

установленный Мосэнерго.

Замечание. В современной практике энергоснабжения все чаще в качестве автономного источника электроэнергии используются т.н.

когенерационные установки (КГУ – фактически, мини-ТЭЦ на базе двигателя внутреннего сгорания).

67

Для примера, топливная составляющая себестоимости электроэнергии для КГУ ТЕДОМ (Чехия) мощность 170кВт (удельный расход газа

0,3нм3/кВт*ч) при стоимости топлива 2 руб./нм3 топливная составляющая себестоимости составляет

Прочие составляющие дают в сумме 0,6 – 0,9 руб./кВт*ч. Таким образом полная себестоимость электроэнергии получается 1,2–1,5

руб./кВт*ч, что составляет примерно треть величины тарифа на электроэнергию, отпускаемую Мосэнерго (более 4 руб/кВт*ч на 2-ю

половину 2012г.).

Очевидно, что КГУ – целесообразная альтернатива услугам Мосэнерго.

Дополнительным стимулом к использованию автономных источников электроэнергии является высокая плата за присоединение (порядка 1000 $/кВт) и исключение затрат на ЛЭП.

68

Лекция 10. Расчёт себестоимости транспортировки

электроэнергии и себестоимости электроэнергии для потребителя

10.1. Себестоимость транспортировки электроэнергии

Рис.10.1. Схема к расчету себестоимости транспортировки электроэнергии от станции до потребителя

Себестоимость транспортировки электроэнергии, как любая другая себестоимость, рассчитывается как отношение затрат к полезному объему

продукции.
В данном случае себестоимость транспортировки ээ	:

лэп

где лэп – потери в линиях электропередач (ЛЭП),

-отпуск энергии потребителю,

-нетто выработка электроэнергии.

Издержки на передачу электроэнергии рассчитываются с учетом

меньшего числа составляющих (специфика рассматриваемого технического объекта – ЛЭП и систем преобразования/трансформации электроэнергии) и

по определению равны

69

где и издержки на реновация и ремонт соответственно.

В свою очередь,

К

К

Тсл

где - коэффициент отчислений на реновацию,

Тсл - срок службы оборудования,

К – капитальные затраты,

К

где - коэффициент отчислений на ремонт оборудования.

С учетом этого, издержки на передачу электроэнергии и себестоимость транспортировки равны

К Тсл

К (Тсл ) лэп

10.2. Экономические и технические характеристики ЛЭП

Данные по нормативным коэффициентам, удельным КЗ в сооружение ЛЭП и предаваемым мощностям приведены в таблицах 10.1 и 10.2..

Таблица 10.1. Нормы отчислений на реновацию, ремонт и

обслуживание ЛЭП

ЛЭП	Арен, %	Тн, лет	Арем, %
ВЛ>35кВ (сталь, бетон)	2,0	50	0,8
КЛ 110-220 кВ, земля	2,0	50	2,5
то же, вода	2,0	50	3,0

70