УДК 621.31
ЭКОНОМИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ НА ТЭЦ
КузГТУ
Научный руководитель – доцент
В настоящее время одной из важнейших задач генерации является уменьшение затрат энергоресурсов на выработку электроэнергии без уменьшения ее объемов.
В данной статье рассмотрен вариант снижения затрат энергоресурсов за счет оптимальной загрузки генераторов на примере ТЭЦ АО «ЕВРАЗ НТМК».
Теплоэлектроцентраль АО «ЕВРАЗ НТМК» обеспечивает выработку необходимого объема воды и пара для Нижнетагильского металлургического комбината, а также подачу горячей воды в г. Нижний Тагил. Основным видом топлива электростанции является природный газ. Работа ТЭЦ осуществляется по паровому циклу. Особенностью этой станции является ее автономная работа: она снабжает электроэнергией только комбинат и не подключена к единой энергосистеме.
Установленная мощность электростанции составляет 149,9 МВт, что обеспечивает потребности металлургического комбината только на 40 - 45%, остальную необходимую мощность металлургический комбинат получает от энергосистемы.
Выдача электрической мощности осуществляется двумя очередями и 7 турбогенераторами. Первая очередь, с установленной мощностью 92,6 МВт, полностью предназначена для выработки горячей воды и пара в нужном для технологических процессов объеме, поэтому регулирование графика выработки электроэнергии на этой очереди не предусмотрено.
Вторая очередь, мощностью 57,3 МВт, предназначена в основном для выработки электроэнергии, попутным продуктом является горячая вода.
Рациональное распределение нагрузки между работающими агрегатами, обеспечивающее минимальный расход топлива на ТЭЦ, производится на основе метода относительных приростов. Суть данного метода состоит в том, что выбор очередности загрузки генераторов производят исходя из условия экономии первичного энергоресурса. При изменении мощности от Pmin до Pmax происходит её прирост на DP, в то же время происходит прирост расхода топлива на DВ, следовательно, DВ/DP и является относительным приростом.
Таким образом, для получения максимальной энергоэффективности, в первую очередь должны загружаться те генераторы, которые имеют наименьшие относительные приросты топлива, а разгружаться, имеющие наибольшие относительные приросты. В оптимальном распределении нагрузки участвует только вторая очередь, т. к. электрическая нагрузка первой очереди постоянна и определена тепловой нагрузкой электростанции.
Для контрольных суток (22 декабря 2016 г.) были произведены расчеты общего планового объема выработки электроэнергии, который составил 3389,2 МВт∙ч. При этом суточная выработка для первой очереди равна 2222,4 МВт*ч, а для второй очереди – 1166,8 МВт∙ч. Доля покрытия графика выработки электроэнергии для генераторов второй очереди в среднем 34,24%.
Использование метода относительных приростов позволило определить состав генерирующего оборудования с минимальным расходом топлива. Для обеспечения оптимального распределения нагрузки были составлены топливные характеристики для каждого турбогенератора второй очереди (рис. 1). Оказалось, что оптимальное распределение нагрузки должно осуществляться в следующем порядке: 
Разгрузка агрегатов производится в обратной последовательности.
Рис. 1. Топливные характеристики турбогенераторов
Топливные характеристики турбогенераторов имеет линейный характер. Они имеют следующий вид 
, где k – относительное приращение величины топлива на 1 МВт.
На основании проведенных расчетов было получено наиболее оптимальное распределение суммарной нагрузки между генераторами электростанции (рис. 2).
Рис.2. Суточный график нагрузки генераторов второй очереди
Для определения стоимости затраченного топлива на выработку электроэнергии, был рассчитан объем расхода топлива каждым генератором за час.
Данные о расходе газа каждым генератором за сутки представлен на рис. 3.
Рис. 3. Суточный расход каждого генератора
Объем потребления газа при оптимальной загрузке турбогенераторов составил 472 391,24 м3. При неэкономичной загрузке генераторов суточный расход топлива мог достигать 564 882,50 м3. Таким образом, оптимальное распределение нагрузки между генераторами 2-й очереди снизило потребление газа на 92491,25 м3 в сутки. С учетом стоимости газа (4312,66 руб. за 1000 м3) суточная экономия в денежном эквиваленте составила 398883,3 руб. Общую прибыль ТЭЦ невозможно определить из-за отсутствия данных о тепловой составляющей.
На рассматриваемой ТЭЦ наиболее экономичными оказались турбогенераторы ТГ-7 и ТГ-5, поэтому при росте нагрузки, они должны загружаться в первую очередь.
Так же при распределении нагрузки учитывался следующий фактор:
Минимально возможная мощность, выдаваемая станцией - 130,6 МВт, в то время в плановом графике существует заявка на 130 МВт, данное отклонение целесообразней оставить без оплаты, потому что кратковременный вывод неэкономичных агрегатов в резерв экономически не выгоден, из-за технологического процесса, к тому же частые остановы и пуски приводят к накоплению усталостных напряжений и могут привести к отказу отдельных элементов.
Предложенные мероприятия по снижению затрат топлива на выработку электрической энергии оказались весьма эффективными. Суточный расход топлива на работу генераторов 2-й очереди ТЭЦ, имеющей долю выработки 34% от общего объема, сократился на 16 % за счет оптимальной загрузки генераторов без привлечения каких-либо дополнительных средств.
Список литературы
1. Режимы работы и эксплуатация ТЭС и АЭС: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www. studfiles. ru/preview/1122543/
2. Рогалёв, энергетики. / . – Москва. – 2005. – 42 с.
