WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 17 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ П.А. КРУГЛИКОВ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЭС И АЭС Санкт-Петербург 2003 УДК 621,311,22+621,311,25:621.039 Кругликов П.А. Технико-экономические основы проектирования ТЭС и АЭС. Письменные лекции СПб, СЗТУ, 2003 - 118 с.

Рассматриваются основные вопросы проектирования и техникоэкономического обоснования вариантов выбора оборудования и параметров энергоблоков ТЭС и АЭС. Приводятся основные критерии выбора и влияние основных параметров и характеристик на целевую функцию оптимизации.

Письменные лекции разработаны на основе Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированных специалистов по специальности Рассмотрено на заседании кафедры теплотехники и теплоэнергетики 2003 г.

Одобрено методической комиссией энергетического факультета 2003 г Рецензенты Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2003 2 Предисловие Учебная дисциплина «Технико-экономические основы проектирования ТЭС и АЭС» является завершающей в цикле специальных дисциплин преподаваемых студентам VI курса по специальности 1005 – «Тепловые электрические станции».

Целью изучения дисциплины является получение навыков в технико- экономической оптимизации, принятии основных решений при определении структуры и параметров электростанции, их тепловой схемы и выбор основного и вспомогательного оборудования. В курсе рассматриваются основные этапы развития электроэнергетики и направления совершенствования техникоэкономических характеристик электростанций. Формулируются основные требования к работе электростанций. Дается понятие о критериях и особенностях технико- экономической оптимизации при проектировании ТЭС и АЭС. Анализируются особенности и эффективность использования теплофикации и её влияние на выбор оборудования ТЭЦ.

Рассматриваются вопросы оптимизации таких важнейших параметрических характеристик электростанции, как начальные и конечные параметры пара параметры промежуточного перегрева, систем регенеративного подогрева питательной воды, а также выбор и оптимизация отдельных элементов тепловой схемы и комплектующего оборудования. Особое внимание уделено вопросам технико-экономических обоснований и выбору проектных решений энергоустановок в условиях перехода к рыночным отношениям. Рассматриваются элементы методологии обоснования решений, действующих в странах с рыночной экономикой.

Изложение материала в рамках рассматриваемой дисциплины базируется на предшествующем изучении студентами таких базовых дисциплин как «Техническая термодинамика», «Тепловые и атомные станции», «Турбины ТЭС и АЭС», «Котельные установки и парогенераторы», «Экономика энергетических предприятий» и др. Данное учебное пособие ставит целью помочь студентам обучающимся заочно усвоить основные принципы технико-экономической оптимизации и выбора проектных решений, применительно к тепловым к атомным электростанциям.

Сделана попытка облегчить решение конкретных задач и расчетов связанных с экономическими оценками, определением эксплуатационных показателей и критериев оптимальности на уровне курсовых и дипломных проектов, а также в дальнейшей инженерной деятельности.

Издание предназначено для студентов энергетических вузов, а также может быть использовано научными и инженерно-техническими работниками энергетических и энергомашиностроительных специальностей.

Лимитированный объем учебного пособия позволил только в самом сжатом объеме дать общие понятия, принципы и навыки для выбора проектных решений. В процессе практического использования пособия будет выявлена необходимость его доработки с целью дальнейшего улучшения и дополнения.

1. Основные тенденции развития энергетики РФ на рубеже XXI века 1.1. Сырьевая база и структура топливоснабжения РФ Россия обладает одним из самых больших в мире запасом топливноэнергетических ресурсов. На ее территории, занимающей примерно 10% суши, имеющей 2,6% населения земли, сосредоточено свыше 38% разведанных запасов газа, 13% нефти, 12% угля и 14% мировых запасов урана. Такой потенциал в сочетании с процессом в развитии энергомашиностроения позволяет осуществить высочайшую энерговооруженность в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и в бытовом потреблении.

До конца 50-х годов доминирующим топливом в СССР оставался уголь. С открытием новых нефтяных и газовых месторождений в Сибири, его доля в структуре производства электроэнергии сокращалась при одновременном росте доли газа и мазута. С 80-х годов идет быстрый рост доли природного газа в топливном балансе страны при одновременном снижении доли угля и особенно мазута. Этому способствовало ужесточение требований охраны окружающей среды, при котором приоритет отдавался газоугольной топливной стратегии, Реализация этой стратегии предполагалась в максимально эффективном использовании природного газа на базе внедрения парогазовых технологий, а также росте использования твердого топлива с применением чистых угольных технологий (циркулирующий кипящий слой, кипящий слой под давлением, газификация угля).

Использование мазута резко при этом снижалось в связи с уменьшением добычи нефти и переходом на технологии её глубокой переработки.

Росту потребления газа способствовала также чернобыльская катастрофа (1986), после которой наступил фактический мораторий на вводы мощностей АЭС.

В середине 90-х годов в структуре топливоснабжения РФ, применительно к ТЭС на органическом топливе, основное место занимал газ, доля которого составляла 59-63%, уголь в пределах 25-28%, мазут в пределах 11-13%, около 0,3% занимал торф.

К началу XXI века ситуация начинает несколько меняться. Отсутствие экономической и финансовой стабилизации в стране не позволило в широких масштабах перейти к прогрессивным и высоко-эффективным энергетическим технологиям, использующим газ и уголь. Одновременно экспортная цена газа в несколько раз превысила цены на внутреннем рынке и вызвала тенденцию к постепенному сокращению поставок газа в энергетику РФ. Намечается тенденция к расширению использования твердого топлива и реконструкции ряда ТЭС с переводом на сжигание угля. Необходимо отметить, что за счет повышения качества проектов и систем безопасности преодолен синдром боязни перед ядерной энергетикой. Начаты работы по завершению сооружения ряда блоков АЭС приостановленных ранее и имеющих высокую степень готовности.

Начиная с 2001 г. предполагается поэтапный ввод в эксплуатацию ряда новых блоков АЭС.

1.2. Основные этапы развития энергетики РФ С 20-х годов XX века началось развитие ТЭС в современном понимании энергопроизводящего объекта. В 1920 г. принимается план ГОЭЛРО, который в значительной степени был выполнен и дал базу для развития промышленности, в том числе и энергомашиностроения. В 50-х годах начинается развитие атомной энергетики ( 1954 г. - пуск первой в мире АЭС в г. Обнинске).

Уже в 1973 г. доля СССР по выработке электроэнергии на ТЭС составляла 16,5% от мировой, по выработке эл. энергии на АЭС более 6%.

В 50-70-е годы идет бурный рост энергетики на органическом топливе:

- пускаются первые блоки мощностью 150 и 200 МВт на параметры Р0=13,МПа и Т0= 565/565°С, - позднее осваиваются блоки 300, 500, 800, 1200 МВт на параметры Р0 = МПа Т0= 545/545°С.

В 1979 г. ЛМЗ изготавливает крупнейший в мире одновальный турбоагрегат на сверхкритические параметры мощностью 1200 МВт для Костромской ГРЭС.

С 1965 по 1985 гг. ежегодный ввод мощностей на электростанциях СССР составлял 10-12 тыс. МВт. В последующие годы началось снижение объемов ввода электромощностей.

В России на конец 1995 г. действовало 55 электростанций мощностью 1000 МВт и более, и 24 мощностью 2000 МВт и более, в том числе ТЭС соответственно - 36 и 13, ГЭС - 13 и 6 и АЭС - 7 и 5. Мощность крупнейшей тепловой электростанции России - Сургутской ГРЭС-2 составляет 4800 МВт. Крупнейшие ГЭС в Poccии: Саяно-Шушенская - 6720 МВт, Красноярская - МВт, Братская - 4500 МВт. Крупнейшие АЭС: Ленинградская, Курская, Балаковская - по 4000 МВт каждая.

На тепловых электростанциях отрасли ( РАО ЕЭС) широко используются крупные энергоблоки мощностью 150-1200 МВт. Общее количество таких энергоблоков в конце 1995 г. составляло 251 с суммарной мощностью более 68000 МВт.

Значительную долю тепловых электростанций составляет ТЭЦ. Доля мощности теплофикационных турбин в конце 1995 г. была порядка 50% общей мощности тепловых электростанций. Производство тепловой энергии в 1995 г.

на электростанциях отрасли составило 615,8 млн. Гкал и уменьшилось по сравнению с 1992 г на 22%.

В таблицах 1.1 и 1.2 приведены основные показатели по количеству и структуре ТЭС входящих в РАО ЕЭС РФ.

Структура установленной мощности отраслевых ТЭС по параметрам пара, млн. кВт / % Таблица 1.1.

Начальное давление 1970 г. 1975 г. 1980 г. 1985 г. 1990 г. 1995 г.

пара, МПа 24 22,0/18,11 37,5/21,88 58,9/29,35 69,9/31,37 42,60/32,6 44,03/33,13 46,8/38,52 64,6/37,70 81,9/40,80 94,8/42,41 64,17/49,0 64,04/49,9 и ниже 52,7/43,37 69,3/40,42 59,5/29,85 58,5/26,22 23,81/18,4 22,55/17,Итого: 121,5/100 171,4/100 200,7/100 223,2/100 130,58/100 130,62/Примечание. Данные до 1990 г. по СССР, с 1990 г. по России.

Количество энергоблоков на ТЭС.

Таблица 1.2.

Мощность энергоблока, 1970 г. 1975 г. 1980 г. 1985 г. 1990 г. 1995 г.

МВт 1200 - - 1 1 1 800 1 4 9 12 12 400-500 1 2 9 15 7 300 69 132 143 154 78 250* - 7 12 22 21 165-215 82 116 144 156 71 180* - - - 7 15 150-160 82 87 88 88 33 Итого: 235 348 406 455 238 *Теплофикационные энергоблоки.

Примечание. Данные до 1990 г. по СССР, с 1990 г. по России.

Длительный период основными направлениями повышения эффективности производства электроэнергии являлись :

- повышение начальных параметров пара и укрупнение единичных мощностей;

- увеличение комбинированного производства тепловой и электрической энергии;

- объединение электростанций в систему на параллельную работу для обеспечения экономичного распределения нагрузок и повышения надежности снабжения потребителей.

Уже в 60-х годах XX века в РФ сложилась определенная структура электростанций, которая ориентировочно может быть классифицирована по следующим типам:

1. по источникам энергии - электростанции на органическом топливе, ядерном горючем, геотермальной, солнечной, ветровой энергии;

2. по виду выдаваемой энергии - конденсационные, теплофикационные;

3. по участию в покрытии графиков электрической нагрузки - базовые (не менее 5000 час использования установленной мощности в году), полупиковые и пиковые;

4. по назначению и форме использования - общего пользования, промышленные (блок - станции), коммунальные, транспортные, передвижные, плавучие, утилизационные, экспериментальные;

5. по технологическому признаку - паротурбинные, газотурбинные, парогазовые, дизельные.

С 90-х годов электростанции стали отличаться и по форме собственности.

До 1991 г. около 90 % всех мощностей электростанций в СССР составляли станции общего использования находившиеся в ведении Минэнерго СССР.

Структура установленных мощностей на электростанциях России приведена на рис. I.I. ( по данным РАО ЕЭС России на 1.01.99).

МВт ГЭС 43715,29,5% КЭС АЭС 21242,ТЭЦ 30,8% ТЭЦ 66342,КЭС 63582,ГТУ 1438,0,7% ГТУ децентр. 9589,4,4% АЭС 9,9% возобнавляемые децентр.

источники 4,5% 20,3% ГЭС блокстанции энергии 14,блокстанции 9712,ВСЕГО 215637,Рис. 1.1. Структура мощностей в РФ В таблице 1.3. приведена динамика структуры установленных мощностей и производства электроэнергии на электростанциях СССР и России (начиная с 1990* г.) Таблица 1.3.

Установленная мощность Производство электроэнергии Годы 1955 37,2 31,2/83,9 6,0/16,1 - 170,2 147,1/86,4 23,1/13,6 - 1960 66,7 51,9/77,8 14,8/22,2 - 292,3 241,4/82,6 50,9/17,4 - 1965 115,0 92,8/80,7 22,2/19,3 - 506,7 425,2/83,9 81,5/16,1 - 1970 166,1 133,8/80,5 31,4/18,9 0,9/0,6 740,9 612,8/82,7 124,4/16,8 3,7/0,1975 217,5 172,3/79,2 40,5/18,6 4,7/2,2 1038,6 892,4/85,9 126,0/12,1 20,2/2,1980 266,7 201,9/75,7 52,3/19,6 12,5/4,7 1293,9 1037,1/80,2 183,9/14,2 72,9/5,1985 315,1 225,3/71,5 61,7/19,6 28,1/8,9 1544,2 1162,3/75,3 214,5/13,9 167,4/10,1990 344,0 241/70 65/19 38/11 1726 1281/74,2 233/13,5 212/12,1990* 213,3 149,7/70,1 43,4/20,4 20,2/9,5 1082,1 797/73,6 166,8/15,4 118,3/10,1995 214,9 149,7/69,7 43,9/20,4 21,3/9,9 860,0 583,2/67,8 177,2/20,6 99,5/11,1999 213,9 149/69,6 43,7/20,4 21,24/9, ГЭС, ГЭС, ТЭС, ТЭС, АЭС, АЭС, млрд.

млрд.

Всего, Всего, кВт·ч/% кВт·ч/% млн. кВт млрд. кВт·ч млн. кВт / % млн. кВт / % млн. кВт / % млрд.

кВт·ч/% С конца 30-х годов в экономике России стали проявляться кризисные тенденции, получившие особенно резкое выражение в начале 90-х годов, в период перехода к рыночным отношениям.

Применительно к энергетике эти явления проявились в следующих факторах:

1. Падение производства электроэнергии в РФ с 1082 млрд. кВт-час в 1990 г. до 860 млрд. кВт-час в 1995 г. Это падение было вызвано резким снижением объемов потребления, особенно в промышленности. Вместе с тем, снижение потребления электроэнергии в стране было неадекватно обвальному падению показателей в производственной сфере.

Бытовое электропотребление даже несколько возросло, кроме того во всех отраслях имеется постоянная составляющая потребления электроэнергии, которая практически не зависит от изменения объемов производства (освещение, вентиляция, насосное хозяйство и т.п).

В итоге падение производства, электроэнергии в I99I-I995 гг. составило ~ 20% при общем спаде промышленного производства ~ 50%.

2. Произошел распад единой энергетической системы СССР, являвшейся уникальным техническим достижением мирового уровня. ЕЭС СССР являлась в конце 80-х годов крупнейшим централизованно управляемым энергообъединением в мире, в состав которого входило 11 объединенных энергосистем ( ОЭС), 9 из которых работали параллельно. Параллельно с ЕЭС СССР работали энергосистемы стран Восточной Европы и Монголии, осуществлялась передача энергия в Финляндию, Норвегию, Турцию, Афганистан.

Протяженность высоковольтных линий (220 кВт и выше) в ЕЭС составляла более 186 тыс. км. Следствием распада ЕЭС являлось снижение надежности энергоснабжения; невозможность энергорезервирования ряда регионов; зависимость энергоснабжения отдельных регионов от других стран; менее рациональные режимы загрузки энергомощностей.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 17 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.