Тригенерация или когенерация: что выбрать

Коротко: Когенерацию целесообразно рассматривать, если объекту нужна электрическая энергия и есть стабильный спрос на полезное тепло. Тригенерация требует дополнительного подтверждения потребности в холоде и возможности регулярно его использовать. Окончательный выбор делают по профилю нагрузок, параметрам газа, режиму работы с сетью, требованиям к резервированию и результатам технико-экономического расчёта.

Практическая польза материала

Выбор между когенерацией и тригенерацией нельзя делать только по установленной электрической мощности. Для предварительного решения необходимо сопоставить электрическую нагрузку объекта с потребностью в тепле и, если рассматривается тригенерация, — в холоде. В статье приведён порядок такой проверки: какие исходные данные собрать, какие технические условия подтвердить и почему экономический результат требует расчёта для конкретного объекта.

Материал поможет подготовить корректный запрос на ГПУ, избежать сравнения несопоставимых схем и понять, нужен ли предварительный энергоаудит или полноценное ТЭО.

Краткий ответ: тригенерация или когенерация

Когда предварительно рассматривают когенерацию

Когенерационная схема может быть предметом расчёта, если одновременно выполняются следующие условия:

• объекту требуется электрическая мощность;
• имеется потребность в полезном использовании тепла;
• электрическая и тепловая нагрузки имеют подходящий для проекта профиль;
• доступность и параметры газа позволяют рассматривать газопоршневую установку;
• определены требования к резерву и взаимодействию с внешней сетью.

Само наличие тепловой нагрузки ещё не подтверждает эффективность проекта. Необходимо проверить её величину, продолжительность и сезонные изменения.

Когда рассматривают тригенерацию

Тригенерационная схема требует дополнительного анализа потребности в холоде. В расчёте необходимо подтвердить:

• наличие устойчивого спроса на холод;
• требуемую холодопроизводительность;
• график холодопотребления по часам и сезонам;
• возможность использовать тепло для получения холода;
• совместимость предполагаемой схемы с инженерными системами объекта;
• требования к резервированию и непрерывности работы.

Если холод нужен только периодически, а его использование не подтверждено графиком нагрузки, тригенерацию нельзя выбирать автоматически. В такой ситуации требуется сравнить несколько вариантов, включая когенерационную схему и отдельное обеспечение холодоснабжения.

Предварительное правило выбора

Таблица показывает только направление предварительного анализа. Она не заменяет расчёт по объекту.

Кому подходит сравнение схем

Материал предназначен для:

• руководителей предприятий, рассматривающих собственную генерацию;
• технических специалистов и энергетиков;
• собственников коммерческой и промышленной недвижимости;
• проектных и эксплуатационных организаций;
• заказчиков, которым необходимо подготовить исходные данные для предварительного расчёта;
• компаний, выбирающих между схемой с использованием электрической и тепловой энергии и схемой с дополнительным контуром холодоснабжения.

Отрасль, регион, режим работы и состав инженерных систем напрямую влияют на результат. Поэтому одинаковая логика выбора не означает одинаковую конфигурацию оборудования для разных объектов.

Технические условия для выбора

1. Профиль электрической нагрузки

Нужно определить не только требуемую мощность, но и фактический характер потребления:

• минимальную, среднюю и максимальную нагрузку;
• изменение нагрузки по часам;
• сезонные колебания;
• наличие пиковых режимов;
• допустимый уровень покрытия нагрузки собственной генерацией;
• необходимость параллельной работы с сетью;
• требования к резерву.

Данные должны отражать реальную эксплуатацию объекта. Выбор установки только по максимальной нагрузке может привести к несоответствию между установленной мощностью и фактическим режимом работы. Окончательная конфигурация требует расчёта по нагрузочным данным.

2. Тепловая нагрузка

Для когенерационной схемы необходимо подтвердить возможность полезного использования тепла. В исходных данных следует указать:

• назначение тепловой нагрузки;
• требуемые параметры теплоносителя;
• график потребления;
• сезонность;
• наличие базовой и пиковой нагрузки;
• возможность аккумулирования или резервирования;
• существующее теплогенерирующее оборудование.

Если тепло не используется в нужном объёме или в нужное время, фактический режим проекта может отличаться от расчётного. Это необходимо учитывать при определении состава оборудования и экономического результата.

3. Потребность в холоде

Для тригенерации дополнительно требуется изучить холодоснабжение:

• назначение холода;
• требуемую холодопроизводительность;
• температурные параметры;
• продолжительность работы системы;
• суточный и сезонный график;
• существующие источники холода;
• требования к резерву;
• возможность интеграции нового оборудования с инженерными системами объекта.

Без подтверждённого графика холодопотребления невозможно корректно оценить загрузку тригенерационной схемы.

4. Газоснабжение

До выбора конкретной ГПУ необходимо получить и проверить:

• доступность газа на объекте;
• параметры точки подключения;
• технические условия;
• ограничения по подключению;
• требования к газовой инфраструктуре;
• возможность обеспечения требуемого режима работы.

Параметры газа и условия подключения требуют подтверждения по конкретному объекту. При отсутствии технических условий расчёт конфигурации и стоимости будет предварительным.

5. Режим работы с сетью

Нужно заранее определить предполагаемый режим:

• автономная работа;
• параллельная работа с внешней сетью;
• частичное покрытие нагрузки;
• использование сети как резерва;
• требования к переключению и непрерывности электроснабжения.

Конкретная схема зависит от технических условий объекта и требований к электроснабжению. Эти параметры должны быть включены в техническое задание.

6. Резервирование и сервис

При выборе схемы необходимо отдельно проработать:

• требуемый уровень резервирования;
• допустимую продолжительность перерыва;
• необходимость резервного оборудования;
• состав сервисных мероприятий;
• доступность сервисной поддержки;
• требования к запасным частям и эксплуатационному персоналу.

Состав резервирования и сервисная модель определяются после анализа режима работы и требований объекта. Их нельзя корректно зафиксировать без исходных данных.

Инженерная логика сравнения

Когенерация

При анализе когенерационной схемы сопоставляют два основных профиля:

1. потребление электрической энергии;

2. потребление полезного тепла.

Вопрос выбора заключается не только в том, сможет ли установка выработать требуемую электрическую мощность. Нужно определить, будет ли тепло востребовано в том же режиме и в достаточном объёме.

Для предварительного расчёта следует проверить:

• совпадение электрической и тепловой нагрузок по времени;
• сезонные изменения;
• возможность работы при снижении одной из нагрузок;
• необходимость отвода или ограничения полезного тепла;
• влияние резервирования на конфигурацию проекта.

Конкретные электрические и тепловые характеристики должны быть подтверждены по выбранной модели ГПУ и проектным данным.

Тригенерация

В тригенерационной схеме к электрической и тепловой нагрузкам добавляется задача обеспечения холодом. Поэтому возрастает значение согласования графиков:

• электрической нагрузки;
• потребления тепла;
• потребления холода.

Если холодопотребление является устойчивым и может быть интегрировано в общую инженерную схему, тригенерация может стать предметом отдельного ТЭО. Если же холод используется нерегулярно, нужно сравнить тригенерацию с другими вариантами организации холодоснабжения.

Параметры холодильного контура, его состав и связь с ГПУ должны быть определены проектировщиком после проверки исходных данных. В brief отсутствуют сведения о конкретных моделях, холодопроизводительности и схемных решениях.

Что сравнивать на этапе ТЭО

Для сопоставления вариантов рекомендуется рассмотреть:

• установленную электрическую мощность;
• фактическую электрическую загрузку;
• объём полезного использования тепла;
• объём и график использования холода;
• режим работы с внешней сетью;
• требования к резервированию;
• газовую инфраструктуру;
• состав основного и вспомогательного оборудования;
• эксплуатационные и сервисные требования;
• капитальные затраты;
• налоги и иные параметры финансовой модели.

Все технические характеристики, стоимость и финансовые показатели требуют подтверждения или расчёта для конкретного объекта.

Экономическая логика

Экономический результат нельзя переносить с одного объекта на другой. На него влияют:

• тариф электроэнергии;
• цена и параметры газа;
• фактическая электрическая нагрузка;
• тепловая нагрузка и степень использования тепла;
• потребность в холоде;
• режим работы оборудования;
• капитальные затраты;
• сервис;
• резервирование;
• налоги;
• условия параллельной работы с сетью;
• состав строительных и инженерных мероприятий.

Для когенерации ключевым вопросом является полезное использование тепла. Для тригенерации дополнительно необходимо определить, насколько регулярно и полно используется холод. Неиспользуемая часть энергетического потенциала должна быть учтена в расчётной модели.

Что должно быть в финансовом расчёте

Проектную модель следует формировать на основе:

• фактических или подтверждённых расчётных графиков нагрузок;
• стоимости газа для конкретного объекта;
• действующих условий электроснабжения;
• стоимости подключения и инженерной инфраструктуры;
• состава оборудования;
• расходов на сервис и эксплуатацию;
• требований к резервированию;
• налоговых параметров;
• сценариев изменения нагрузки.

Окупаемость, себестоимость выработки и экономию нельзя указывать без расчёта. Универсальные значения для когенерации или тригенерации не применимы ко всем объектам.

Ограничения и риски выбора

Недостаток данных по нагрузке

Если предоставлена только максимальная мощность, невозможно полноценно оценить режим работы ГПУ. Нужны данные по часам и сезонам либо иные подтверждённые сведения о профиле потребления.

Неподтверждённое использование тепла

Наличие теплового потребителя не означает, что всё выработанное тепло будет использовано. Требуется проверить график, параметры и фактическую загрузку тепловой системы.

Нерегулярная потребность в холоде

При непостоянном холодопотреблении тригенерационная схема требует отдельного сравнения с альтернативными вариантами. Без такого расчёта нельзя делать вывод о её экономической целесообразности.

Неопределённые параметры газа

До получения технических условий нельзя окончательно определить возможность подключения, состав газового хозяйства и параметры работы оборудования.

Требования к резервированию

Резервная схема может повлиять на состав оборудования, капитальные затраты и эксплуатационную модель. Требования необходимо зафиксировать до подготовки коммерческого предложения.

Работа с внешней сетью

Режим параллельной работы, частичного покрытия нагрузки или автономной эксплуатации требует отдельной технической проработки. Решение зависит от условий конкретного объекта.

Чек-лист исходных данных

Перед запросом предложения подготовьте:

Данные об объекте

• регион;
• отрасль;
• назначение объекта;
• режим работы;
• количество рабочих часов;
• сезонность.

Электрическая нагрузка

• доступную электрическую мощность;
• фактическое потребление;
• почасовой профиль;
• сезонный профиль;
• максимальную и минимальную нагрузку;
• требования к резерву;
• предполагаемый режим работы с сетью.

Газоснабжение

• наличие газа;
• технические условия;
• параметры точки подключения;
• ограничения по подключению;
• доступный объём и параметры газа — после подтверждения газоснабжающей организации или технических условий.

Теплоснабжение

• текущую тепловую нагрузку;
• назначение тепла;
• график потребления;
• требуемые параметры теплоносителя;
• существующее оборудование;
• возможность интеграции с новой схемой.

Холодоснабжение

• наличие холодопотребления;
• требуемую холодопроизводительность;
• график потребления;
• параметры существующей системы;
• требования к резерву;
• возможность использования тепла в схеме холодоснабжения.

Эксплуатация и сервис

• требования к непрерывности;
• допустимый перерыв;
• необходимый уровень резервирования;
• возможности размещения оборудования;
• требования к сервису;
• наличие эксплуатационного персонала.

Какой вариант выбрать: итоговая логика

Предварительный выбор можно сформулировать так:

• если основная подтверждённая задача — собственная выработка электроэнергии и полезное использование тепла, следует начать с расчёта когенерации;
• если одновременно подтверждены электрическая, тепловая и холодовая нагрузки, можно рассматривать тригенерацию;
• если тепловая или холодовая нагрузка не подтверждена, сначала необходимо собрать данные и выполнить расчёт;
• если газоснабжение или режим работы с сетью не определены, технический выбор будет предварительным;
• если важна непрерывность электроснабжения, схема должна включать отдельную проработку резервирования.

Таким образом, вопрос «тригенерация или когенерация: что выбрать» решается не по названию технологии, а по согласованности нагрузок и техническим условиям конкретного объекта.

Следующий шаг

Если вы рассматриваете ГПУ для конкретного объекта, отправьте:

• регион;
• отрасль;
• требуемую электрическую мощность;
• профиль электрической нагрузки;
• доступность газа;
• наличие тепловой нагрузки;
• наличие и график холодопотребления;
• требования к резервированию;
• предполагаемый режим работы с сетью.

На основе этих данных можно подготовить предварительную структуру расчёта и определить, нужен ли полный энергоаудит и ТЭО.