Когенерация для предприятия

Краткий ответ

Когенерацию для предприятия выбирают по фактическому профилю электрической нагрузки, доступности газа и возможности использовать тепло. Подбор только по максимальной электрической мощности недостаточен.

Для предварительного расчёта нужны:

• почасовой или посменный график потребления электроэнергии;
• требуемая мощность и необходимость резерва;
• давление, доступный расход и параметры газа;
• режим работы с внешней сетью;
• тепловая нагрузка и возможность использования тепла;
• требования к сервису и непрерывности энергоснабжения.

В источниках приведены установки от 65 до 1100 кВт непрерывной мощности, однако обозначение модели не всегда совпадает с её непрерывной мощностью. Например, «ГПУ 250» в таблице имеет непрерывную мощность 210 кВт. Экономические показатели из проекта на 8 установок нельзя переносить на другие предприятия без отдельного ТЭО.

Когда предприятию имеет смысл рассматривать когенерацию

Когенерация рассматривается как вариант собственной генерации, если предприятие одновременно оценивает:

• потребность в электрической мощности;
• доступность и стоимость газа;
• возможность полезного использования тепла;
• режим параллельной или автономной работы с сетью;
• требования к резервированию;
• капитальные и эксплуатационные затраты.

Без подтверждённой тепловой нагрузки нельзя оценить именно когенерационный эффект. В инженерном расчёте необходимо сопоставить электрический график с потребностью в тепле по часам и сезонам.

Доступные значения мощности и расхода газа

По данным таблице мощности, в таблице приведены следующие значения:

Маркировка не подтверждает непрерывную мощность. В частности, для ГПУ 250 нельзя писать «250 кВт непрерывной мощности»: в исходной таблице указано 210 кВт.

Часовой расход газа рассчитывают для конкретной мощности и удельного расхода. Для установки с непрерывной мощностью 210 кВт при расходе 0,27 м³/кВт·ч расчётное значение составляет 56,7 м³/ч.

Как проверить газоснабжение

До выбора оборудования необходимо сопоставить требуемый расход газа с возможностями газопровода. В таблице газопроводов приведены справочные данные для стальных и полиэтиленовых труб при различных диапазонах давления:

• низкое давление — до 0,005 МПа;
• среднее давление — до 0,3 МПа;
• высокое давление — до 1,2 МПа;
• справочная плотность газа — 0,68 кг/м³;
• справочная температура — 20 °C, или 293 K;
• в расчётном подходе упоминается метод GERG-91.

Пример из таблицы таблице газопроводов: для стальной трубы 57×3,5 мм при давлении 0,005 МПа указана пропускная способность около 50 м³/ч. Это справочное значение для условий таблицы, а не подтверждение достаточности газопровода для конкретного объекта.

Фактическая пропускная способность зависит от:

• длины газопровода;
• диаметра и материала трубы;
• количества фитингов и арматуры;
• потерь давления;
• параметров газа;
• требований газоснабжающей организации;
• условий подключения конкретного объекта.

Таблица газопроводов не заменяет технические условия и финальное согласование.

Исходные условия

Для предварительного расчёта энергоцентра необходимо собрать следующие данные.

Электрическая нагрузка

• максимальная, минимальная и средняя нагрузка;
• почасовой график потребления;
• сезонные изменения;
• режим работы по дням недели;
• перечень критических потребителей;
• требуемая мощность энергоцентра;
• необходимость резервной мощности;
• допустимые ограничения по выдаче мощности.

Газоснабжение

• наличие газопровода рядом с объектом;
• доступный расход газа;
• давление в точке подключения;
• состав и параметры газа;
• действующие технические условия;
• ограничения по пропускной способности;
• требования поставщика газа к узлу подключения.

Тепловая нагрузка

• перечень потребителей тепла;
• требуемая тепловая мощность;
• минимальная и максимальная нагрузка;
• график потребления по сезонам;
• параметры существующей системы теплоснабжения;
• периоды, когда тепло не используется.

Если тепло не востребовано, проект необходимо оценивать как решение по электрической генерации, а не автоматически как когенерационный проект.

Режим электроснабжения

Нужно определить, будет ли установка работать:

• параллельно с внешней сетью;
• автономно;
• как основной источник;
• как резервный источник;
• с ограничением выдачи мощности в сеть.

Также заранее уточняют требования к переключению, восстановлению питания и резервированию критических потребителей.

Расчётный пример

Ниже приведены два расчётных ориентира из разных сценариев. Они не являются универсальными характеристиками для всех установок.

В проектном сценарии из проектного ТЭО также указаны:

• стоимость проекта — 114 000 000 ₽ с НДС согласно примечанию в таблице;
• тариф электроэнергии — 9,30 ₽/кВт·ч;
• цена газа — 12,75 ₽/м³;
• сервис — 0,30 ₽/кВт·ч;
• прямые затраты на генерацию — 3,615 ₽/кВт·ч;
• разница с тарифом сети — 5,685 ₽/кВт·ч;
• расчётная годовая экономия — 101 436 955 ₽;
• простой расчётный срок окупаемости — 13,486 месяца.

Эти значения относятся только к сценарию из проектного ТЭО: восемь установок по 230 кВт, заданные цены, тарифы, часы работы, обслуживание и финансовые допущения модели. Их нельзя использовать как обещание окупаемости или экономии для другого предприятия.

Как формируется конфигурация энергоцентра

Конфигурацию определяют после сопоставления нагрузки и ограничений объекта. В расчёте проверяют:

1. соответствует ли мощность установки минимальной и максимальной нагрузке;

2. сколько часов оборудование сможет работать в требуемом режиме;

3. нужен ли резерв на случай остановки одной установки;

4. хватает ли пропускной способности газопровода;

5. востребовано ли вырабатываемое тепло;

6. допускает ли электрическая схема параллельную работу с сетью;

7. возможно ли проведение регламентных работ без недопустимого перерыва;

8. требуется ли диспетчеризация и ограничение выдачи мощности.

Несоответствие модельной маркировки и непрерывной мощности необходимо учитывать при подборе. Для финального выбора требуются паспорт выбранного оборудования и проектные данные объекта.

Экономика проекта

Экономический результат зависит от конкретного сценария. В расчёт включают:

• фактическую выработку электроэнергии;
• продолжительность и режим работы;
• тариф или стоимость замещаемой электроэнергии;
• цену и расход газа;
• сервисные затраты;
• капитальные затраты;
• стоимость резервирования;
• стоимость подключения и инженерной инфраструктуры;
• объём полезно используемого тепла;
• ограничения работы с внешней сетью;
• принятые в модели финансовые допущения.

Сценарий проектного ТЭО показывает один набор исходных данных, но не подтверждает универсальную окупаемость. При изменении тарифа, цены газа, загрузки, часов работы или капитальных затрат результат изменится.

Ограничения расчёта

Предварительный расчёт ограничен следующими условиями:

• значения мощности и расхода газа взяты из конкретных таблиц таблице мощности;
• значения пропускной способности газопровода из таблицы газопроводов являются справочными;
• пропускная способность конкретного объекта требует отдельной проверки потерь давления и технических условий;
• тепловая мощность и тепловой баланс предприятия в fact pack не приведены;
• показатели стоимости, тарифа, экономии и окупаемости относятся только к сценарию из проектного ТЭО;
• расчёт проектного ТЭО включает собственные допущения по часам работы, обслуживанию и финансированию;
• паспортные данные выбранной модели не заменяются значениями из сводной таблицы;
• результаты нельзя переносить на другие отрасли, объекты или режимы эксплуатации без нового расчёта;
• проектирование, согласования и финальное ТЭО требуют подтверждённых данных объекта.

Какие данные передать для расчёта ТЭО

Для подготовки ТЭО направьте:

• регион и назначение объекта;
• график электрической нагрузки;
• требуемую и доступную мощность;
• перечень критических потребителей;
• наличие и параметры газа;
• давление и доступный расход в точке подключения;
• данные по тепловой нагрузке;
• предполагаемый режим работы с внешней сетью;
• требования к резервированию;
• ограничения по размещению и сервису;
• применяемые цены электроэнергии и газа.

Если почасовой график нагрузки или данные по газу отсутствуют, сначала потребуется уточнение исходных условий.

Следующий шаг: расчёт ТЭО

Передайте исходные данные объекта для расчёта ТЭО энергоцентра. В ТЭО можно отдельно проверить мощность установок, расход газа, пропускную способность газопровода, режим использования тепла и экономический результат выбранного сценария.