Постоянное повышение тарифов на энергоносители, экономические последствия пандемии COVID19, активная политика регулятора в области повышения энергоэффективности российской экономики, а вместе с тем, потребность в расширении производства ставят предприятия в сложную экономическую ситуацию: с одной стороны, отказ от развития грозит уменьшением валовой прибыли, снижением конкурентоспособности товара; с другой стороны – любое увеличение установленной мощности, требует дополнительных энергоресурсов, удельный вес которых на единицу продукции растет вслед за объемом производства. Когенерация – единовременное производство тепловой и электрической энергии – является действенным и экономичным инструментом повышения энергоэффективности производства, источником энергетических ресурсов, получаемых, фактически, по себестоимости.

Необходимым условием повышения энергоэффективности промышленного объекта является максимально возможное использование тепловых нагрузок для организации комбинированной выработки электрической и тепловой энергии (когенерации), позволяющей максимально эффективно реализовать потенциал топлива с получением не только теплоты, но и более ценного продукта — электроэнергии. При этом коэффициент использования теплоты топлива (КИТ) может достигать 85 — 90 % и более.

Сравнение типичных значений КПД, представленных на рисунках №1 и №2, позволяют сделать однозначные выводы об эффективности когенерационных установок.

Рисунок №1 «Раздельное производство тепловой и электрической энергии»

Рисунок №2 «Когенерационное производство»

Российская Федерация, по совокупности предпосылок, является одной из наиболее плодотворных стран для активной интеграции когенерационной технологии в работающие энергетические системы. Ключевой особенностью российской энергетической инфраструктуры является большое количество котельных, суммарная мощность которых перевалила за отметку 500 тысяч Гкал/ч. Около 75% всех котельных функционируют на природном газе, именно они являются площадками для внедрения технологии единовременной генерации тепловой и электрической энергии.

На сегодняшний день только половина из существующих газовых котельных могут быть преобразованы в мини-ТЭЦ, поскольку резкое снижение промышленного производства, обусловленное как долгоиграющими экономическими параметрами, так и коронавирусным пике, привело к существенной недогруженности котельных. Кроме того, более 60% основных фондов котельных в значительной степени изношены и требуют незамедлительной замены.

Эффективность преобразования котельной в мини-ТЭЦ во многом определяется оптимальным выбором типа электрогенерирующего оборудования. В настоящее время на рынке представлено большое количество агрегатов разных типов, пригодных для преобразования в мини-ТЭЦ котельных любой мощности: микротурбины, газопоршневые агрегаты (ГПА), газотурбинные (ГТУ) и небольшие парогазовые (ПГУ) установки. Эти установки существенно различаются по КПД и диапазонам единичной мощности. Соответственно выполненные на их основе КГУ будут иметь разное соотношение электрической и тепловой мощности и в общем случае — разные значения КИТ. КПД современных импортных микротурбин составляет 25 — 35 %, ГПА — до 40-45%, небольших ГТУ — 25-30%. Эффективность инвестирования в когенерацию тем выше, чем больше выработка электроэнергии на тепловом потреблении, тем чем выше КПД КГУ по отпуску электроэнергии при высоком значении КИТ.

Представленные типы КГУ существенно различаются по удельным экономическим характеристикам. Данные реализованных проектов свидетельствуют о том, что удельные капиталовложения в мини-ТЭЦ с ГПА ниже, чем в мини-ТЭЦ с ГТУ. Однако эксплуатационные издержки в ГПА, особенно импортные, выше.

В российских социально-экономических реалиях, с учетом тарифной политики и ценовой дисперсии между регионами, инвестиционную привлекательность имеют только проекты по интеграции в существующие энергетические системы газопоршневых агрегатов. Иные альтернативы лишены экономической целесообразности и не сулят промышленному объекту финансовой выгоды в кратко- и среднесрочной перспективе. Во многих регионах России в развитой системой электрификации и избыточными мощностями, генерируемыми на крупных объектах – ТЭЦ, ГРЭС, АЭС – автономная генерация электрической энергии и вовсе выглядит как «экономическое самоубийство».

Исследования позволили выделить основные факторы, влияющие на эффективность преобразования котельных в мини-ТЭЦ с применением КГУ разных типов. Прежде всего надо отметить, что регулирование мощности КГУ по графику электрической нагрузки нерационально с точки зрения эффективности использования топлива. Более эффективным следует считать регулирование мощности КГУ по графику тепловой нагрузки потребителя даже с учетом имеющихся при этом недостатков: снижения годового использования установленной электрической мощности КГУ и рисков, связанных с неопределенностью условий покупки энергосистемой электроэнергии, производимой КГУ в периоды ночных провалов электрической нагрузки.

Для выбора наиболее эффективного варианта мини-ТЭЦ должна проводиться оптимизация коэффициента теплофикации («коэффициента когенерации»), то есть доли тепловой нагрузки мини-ТЭЦ, покрываемой КГУ.

Негативным фактором для когенерации на базе ГТУ является существенная зависимость электрической мощности ГТУ от температуры окружающего воздуха и тепловой нагрузки. Чем ниже среднегодовая температура региона расположения объекта, тем менее эффективно использование когенерационных установок. С другой стороны, в районах крайнего севера и восточной Сибири наблюдается острый дефицит энергоресурсов, обусловленный высокой географической дисперсностью и недостаточным развитием энергогенерирующей и энерготранспортной сети.

Региональные различия цен на природный таз, электрическую и тепловую энергию, заработной платы, а также удельных капиталовложений в КГУ существенно влияют на эффективность преобразования котельных в мини-ТЭЦ по регионам страны.

Газификация российских регионов, в целевых показателях которой отражена необходимость предоставления доступа к газу для всех региональных потребителей, подразумевает различные варианты обеспечения населения и промышленности газом: сжиженный природный газ, сжиженный углеводородный газ, трубопроводный газ (по возможности). Труднодоступные районы РФ, тариф на электроэнергию в которых достигает пиковых для России показателей, несмотря на не вполне благоприятные условия для использования технологии когенерации, остаются достаточно перспективными площадками для активного развития КГУ, их внедрения в существующие энергетические системы.

Для актуальных российских макроэкономических условий получены экспертные оценки потенциальных масштабов развития когенерации в России на базе существующих котельных установленной тепловой мощностью до 100 Гкал/ч. Согласно расчетам электрическая мощность КГУ может составить 41 ГВт, а выработка электроэнергии — 175 млрд кВт. ч ежегодно что превышает 15% современного производства всеми электростанциями России и достигает примерно 50% прогнозируемого прироста спроса на электроэнергию в стране на период до 2030г. При этом ежегодная экономия первичного топлива может составить около 11 млн т (в пересчете на условное топливо).

КГУ имеют преимущества в части сроков сооружения и заблаговременности инвестиций по сравнению с крупными ТЭС. Массовое внедрение КГУ позволит, как отмечалось, улучшить условия прохождения в электроэнергетической системе зимних максимумов электрической нагрузки.

Интеграция технологии когенерации в существующие энергетические системы, посредством реконструкции существующих котельных и установки газопоршневых установок, на сегодняшний день, является экономически целесообразным инструментом повышения энергоэффективности предприятия, его финансовой и энергетической устойчивости. Актуальна такого рода реконструкция лишь для тех производств, которые находятся либо в труднодоступных районах, либо в регионах с высокими тарифными ставками на электроэнергию, слаборазвитыми энергораспределительными сетями и приемлемым размером удельных капиталовложений в КГУ.

ООО «Энергия Плюс» — инжиниринговая компания, оказывающая инжиринговые услуги полного цикла. Приоритетными направлениями деятельности фирмы являются проектирование магистральных газопроводов, систем газопотребления, инженерное сопровождение строительства объектов малой энергетики.

энергияплюс.рф

info@energy-plus.biz

+7 (495) 790-76-97