Когенерация или отдельная котельная

Короткий ответ: когенерацию имеет смысл включать в сравнение, если объекту одновременно нужны электроэнергия и полезное тепло, а газоснабжение и электрическая схема позволяют эксплуатировать газопоршневую установку. Отдельная котельная остаётся базовым вариантом, если задача проекта — только теплоснабжение либо использование тепла от ГПУ не подтверждено графиком нагрузки. Универсального выбора нет: для сравнения нужны профиль электропотребления, тепловая нагрузка, параметры газа, условия работы с сетью, требования к резервированию и цены энергоресурсов. Расчётный пример из проектной модели показывает экономику собственной генерации против сетевого тарифа, но не заменяет сравнение с конкретной котельной.

Что сравнивать

Сравнивать следует не «ГПУ против котельной» по паспортной мощности, а две схемы энергоснабжения объекта:

1. Когенерация — газопоршневая установка вырабатывает электроэнергию; полезность схемы зависит от возможности использовать тепло в том же режиме.

2. Отдельная котельная — источник теплоснабжения, который необходимо рассматривать вместе с отдельной схемой электроснабжения объекта.

В fact pack нет данных о составе, стоимости и характеристиках отдельной котельной. Поэтому по приведённым материалам можно определить условия выбора и отдельно показать сценарий ГПУ, но нельзя рассчитать универсальное преимущество одной схемы.

Когда рассматривать когенерацию

Когенерационный вариант требует одновременного подтверждения нескольких условий:

• есть стабильная электрическая нагрузка;
• есть потребитель полезного тепла в периоды работы установки;
• доступен газ с параметрами, соответствующими проекту;
• газопровод обеспечивает требуемый расход с учётом потерь давления;
• определён режим работы с внешней электрической сетью;
• предусмотрены резервирование и сервисная схема.

Наличие тепловой нагрузки само по себе не доказывает эффективность когенерации. Важно сопоставить теплопотребление с графиком работы ГПУ и не допускать ситуации, при которой вырабатываемое тепло не используется.

Когда отдельная котельная может быть базовым вариантом

Отдельную котельную следует включать в расчёт как базовую схему, если:

• основной запрос объекта — теплоснабжение;
• электрическая нагрузка не входит в проект;
• профиль потребления электроэнергии не позволяет загрузить ГПУ;
• использование тепла от ГПУ не подтверждено;
• ограничения газоснабжения или электрической сети не позволяют реализовать когенерацию.

Это не означает автоматического выбора котельной. Для вывода нужны её техническая схема, капитальные затраты, эксплуатационные расходы и сопоставимые данные по электроснабжению.

Мощность и расход газа: почему важна конкретная модель

В таблице таблице мощности модельные обозначения не всегда совпадают с непрерывной электрической мощностью. Например, для ГПУ 250 указана непрерывная мощность 210 кВт, а не 250 кВт. Поэтому при подборе нельзя переносить число из названия модели в расчёт как рабочую мощность без подтверждения паспортом.

Для сценария 210 кВт при расходе 0,27 м³/кВт·ч расчётный часовой расход газа составляет 56,7 м³/ч. Это значение относится к указанному режиму и не является универсальным для всех ГПУ.

Газопровод и проверка пропускной способности

Проверка газоснабжения должна выполняться для фактического расхода выбранной установки. В таблице таблице газопроводов приведены диапазоны давления:

• низкое — до 0,005 МПа;
• среднее — до 0,3 МПа;
• высокое — до 1,2 МПа.

В качестве справочных условий в источнике указаны плотность газа 0,68 кг/м³, температура 20 °C / 293 K и метод учёта сжимаемости GERG-91.

Пример из таблицы таблице газопроводов: стальная труба 57×3,5 мм при давлении 0,005 МПа имеет пропускную способность около 50 м³/ч. Сопоставлять это значение с расходом ГПУ можно только как предварительную проверку: фактическая пропускная способность зависит от длины трубопровода, фасонных частей, потерь давления, параметров газа и требований поставщика газа.

Эта таблица не является техническими условиями и не заменяет окончательное согласование газоснабжения.

Электрическая и тепловая нагрузка

Для выбора схемы необходимо собрать:

• фактическое потребление электроэнергии по часам;
• рабочие, выходные и сезонные режимы;
• минимальную и максимальную электрическую нагрузку;
• требуемую тепловую мощность;
• график теплопотребления;
• наличие потребителя тепла в часы работы ГПУ;
• возможность работы с внешней сетью;
• требуемую резервную мощность.

Номинальная мощность установки не показывает, сколько электроэнергии объект действительно сможет использовать. Если выработка превышает нагрузку, в расчёте должны быть отражены режим работы с сетью и условия реализации излишков, если они предусмотрены проектом.

Расчётный пример

Ниже приведён не универсальный прогноз, а отдельный сценарий из проектной модели из проектного ТЭО. Он показывает расчёт собственной генерации против сетевого тарифа. Экономика отдельной котельной в этой таблице не рассчитана, поскольку в fact pack нет её стоимости, КПД, расхода топлива и эксплуатационных затрат.

Исходные условия

• 8 установок ELEMENT;
• непрерывная мощность одной установки — 230 кВт;
• суммарная мощность центра — 1 840 кВт, или 1,84 МВт;
• расход газа в модели — 0,26 м³/кВт·ч;
• тариф электроэнергии — 9,30 ₽/кВт·ч;
• цена газа — 12,75 ₽/м³;
• сервис — 0,30 ₽/кВт·ч;
• капитальные затраты в модели — 114 000 000 ₽ с НДС.

Расчёт по сценарию из проектного ТЭО

В модели проектного ТЭО также заложены допущения по часам работы, обслуживанию и финансированию. Поэтому приведённые экономические показатели нельзя переносить на другие объекты, модели ГПУ, тарифы или режимы нагрузки.

Отдельное ограничение: в таблице мощности для ярлыка «ГПУ 250» указана непрерывная мощность 210 кВт и расход 0,27 м³/кВт·ч, а в проектного ТЭО рассматривается установка ELEMENT на 230 кВт с расходом 0,26 м³/кВт·ч. Эти значения относятся к разным сценариям и не должны объединяться в один универсальный показатель.

Экономика сравнения

Для сопоставления вариантов на одной базе потребуются:

• капитальные затраты на ГПУ;
• капитальные затраты на котельную и сопутствующие системы;
• цена и расход газа;
• тариф электроэнергии;
• стоимость сервиса;
• часы работы;
• доля фактически используемой электроэнергии;
• объём полезно используемого тепла;
• расходы на резервирование;
• стоимость подключения и инфраструктуры.

Нельзя использовать только расход газа или только разницу между тарифом сети и себестоимостью генерации. Если тепло ГПУ не используется, это должно быть отражено в технической и экономической модели. Если нагрузка объекта ниже установленной мощности, расчёт также должен учитывать фактическую загрузку.

Исходные условия для ТЭО

Для расчёта конкретного объекта нужны:

1. Регион и адрес.

2. Назначение и режим работы объекта.

3. Профиль электрической нагрузки по часам и сезонам.

4. Максимальная, минимальная и средняя электрическая нагрузка.

5. Требуемая тепловая мощность и график теплопотребления.

6. Данные о потребителях тепла в периоды работы ГПУ.

7. Доступность газа и его параметры.

8. Технические условия на газоснабжение, если они получены.

9. Длина и схема газопровода, диаметры и предполагаемое давление.

10. Доступная мощность внешней электрической сети.

11. Требования к параллельной работе с сетью.

12. Требования к резервированию и непрерывности электроснабжения.

13. Ограничения по размещению оборудования.

14. Планируемые часы работы.

15. Действующие тарифы и цены энергоресурсов для расчёта.

Ограничения расчёта

Приведённые данные не позволяют без дополнительных материалов определить:

• окончательную мощность и состав оборудования;
• тепловую мощность когенерационной схемы;
• параметры утилизации тепла;
• пригодность конкретного газопровода;
• технические условия подключения;
• состав резервирования;
• стоимость отдельной котельной;
• итоговую стоимость проекта;
• срок реализации;
• универсальный срок окупаемости;
• фактическую экономию конкретного объекта.

Показатели проектного ТЭО относятся к одной проектной модели. Значения таблице мощности относятся к указанным модельным ярлыкам и непрерывной мощности, а данные таблицы газопроводов — к справочной таблице пропускной способности. Их нельзя распространять на все объекты без отдельного инженерного расчёта.

Отдельное замечание по сценарию майнинга

Источник расчётном сценарии майнинга описывает специальный сценарий Weichai на 210 кВт непрерывной мощности. В одном листе указан интервал обслуживания 750 часов, в другом листе M50 — 500 часов. Этот конфликт требует отдельного уточнения.

Экономика майнинга зависит от даты расчёта, курса BTC, сложности сети, прошивки, охлаждения, тарифов, налогов и комиссий. Данные расчётном сценарии майнинга не используются для сравнения когенерации с отдельной котельной и не переносятся на промышленные или сельскохозяйственные объекты.

Вывод

Когенерацию следует рассматривать, когда объект одновременно потребляет электроэнергию и тепло, а газоснабжение и режим работы с сетью подтверждены техническими данными. Отдельная котельная является необходимым вариантом сравнения для проектов, где основной задачей остаётся теплоснабжение или полезное использование тепла от ГПУ не доказано.

Окончательный выбор возможен только после расчёта по фактическим нагрузкам, параметрам газа, тарифам, режиму эксплуатации и требованиям к резервированию.

Следующий шаг: расчёт ТЭО

Передайте данные по электрической и тепловой нагрузке, газоснабжению, тарифам, режиму работы и резервированию. На их основе можно сопоставить когенерацию и отдельную котельную в рамках расчёта ТЭО.