Мазуренко А.С., д-р техн. наук,

Одесский национальный политехнический университет

Широкое распространение распределенных систем энергоснабжения на базе установок когенерации обусловлено неоспоримыми преимуществами когенерационных технологий, основанными не только на экономическом сравнении с раздельной генерацией, но и возможностью создания более гибких систем, использующих разнообразные источники энергии, адаптируемых к изменениям экономических, экологических факторов, структуры энергоресурсов.

Опыт эксплуатации таких систем демонстрирует, что не в полной мере удается реализовать преимущества когенерационных технологий, поскольку существуют ряд ограничений, определяемых:

несоответствием графиков тепловой и электрической нагрузок потребителя соответствующим графикам когенерационной установки;

значительной суточной и сезонной неравномерностью как электрической, так и тепловой нагрузок потребителя;

низкой эксергетической эффективностью системы в целом, вследствие наличия значительной доли низкопотенциальной энергии на выходе системы в виде тепла на отопление и горячее водоснабжение.

Другим направлением развития энергосберегающих технологий является альтернативное теплоснабжение, которое позволяет повысить эффективность и надежность систем теплоснабжения за счет комплексного использования различных возобновляемых источников энергии.

Основными причинами, сдерживающими внедрение систем альтернативного теплоснабжения, являются значительные капитальные затраты, суточная и сезонная неравномерность производства энергии, зависимость от климатических и географических условий, низкий энергетический потенциал источников тепла, и необходимость резервирования мощности за счет традиционных источников энергии, что существенно ухудшает экономические показатели работы систем и ставит их на границу экономической целесообразности.

Решить задачу повышения эфф. когенерационных технологий и конкурентоспособности систем альтернативного теплоснабжения возможно за счет внедрения интегрированных систем энергоснабжения (ИСЭ), сочетающих когенерационные установки малой мощности (до 1-2 МВт) и дополнительные (альтернативные) источники тепла.

Тепло, аккумулированное от альтернативных источников энергии (солнечных, геотермальных, низкопотенциального тепла грунта, сточных вод и т.д.), используется в интегрированных системах для покрытия как суточных, так и сезонных пиковых тепловых нагрузок потребителя. Такое сочетание двух, отличных по природе и энергетическому потенциалу источников энергии, позволяет снять большинство ограничений, присущих каждому из них в отдельности.

Наличие в интегрированных системах двух и более видов энергетической продукции, нескольких, отличных по природе и потенциалу источников энергии, затрудняет анализ их эффективности, требует выбора методов анализа и критериев оценки принимаемых схемных и технологических решений.

В качестве критерия оптимизации (целевой функции) режимов нагрузки ИСЭ предлагается выбрать суммарные эксплуатационные затраты на производство необходимых видов энергетической продукции, приведенные к определенному интервалу времени (часу, суткам).

Экономическая эффективность оптимизации режимов исследуемой ИСЭ оценивалась по относительному значению целевой функции, определяемому отношением оптимального значения целевой функции к суммарным затратам на производство соответствующих видов энергетической продукции в системе при раздельной генерации. Результаты оценки экономической эфф. свидетельствуют, что в целом суммарные суточные затраты на производство соответствующих видов энергетической продукции в системе составляют 40-65 % от затрат на производство таких же видов продукции при раздельной генерации.

Методика оптимизации параметров тепловой схемы интегрированной системы, основанная на эксергоэкономическом анализе, который объединяет эксергетический и экономический анализ, позволяет проанализировать режимы работы энергопреобразующей системы с позиции стоимости.

Оптимизация параметров тепловой схемы выполнена с целью минимизации суммарной стоимости продуктов, вырабатываемых системой (электроэнергии, тепла на ГВС и отопление), с учетом капитальных затрат на создание системы и эксплуатационных издержек.

Выводы

Для интегрированных систем энергоснабжения, характеризующихся наличием нескольких видов энергетической продукции и нескольких, отличных по природе и потенциалу источников энергии, предложена методика комплексной оптимизации и критерии оценки эффективности, используемые для анализа принимаемых схемных и технологических решений.

Исследования эфф. систем, сочетающих когенерационные установки и альтернативные источники тепла, подтвердили принцип. возможность создания более гибких и эффективных систем энергоснабжения, обеспечивающих снижение потерь, неизбежных при преобразовании эксергии топлива в энергетически «малоценные» продукты для коммунальных потребителей.