Тепловые насосы прямого компримирования. Методы расчета, применения в области техники

В экономическом обосновании ТН большое значение имеет правильно обоснованный выбор альтернативных вариантов теплоснабжения. В общем случае эти варианты надо принимать в соответствии с утвержденной перспективной схемой теплоснабжения города применительно к тем потребителям теплоты, которые предусматривается подключать к ТН.

Если ТН предусматриваются для теплоснабжения конкретного предприятия, альтернативным вариантом служит система теплоснабжения, принятая в проекте этого предприятия.

Наиболее характерные альтернативные варианты для ТН следующие:

· централизованная система теплоснабжения от ТЭЦ;

· централизованная система теплоснабжения от крупных районных котельных;

· локально-централизованная система теплоснабжения от групповых и квартальных котельных;

· децентрализованная система теплоснабжения от индивидуальных отопительных котельных;

· децентрализованная система теплоснабжения от различных местных теплогенераторов.

В экономических обоснованиях необходимо различать случаи, когда ТН вытесняют действующие теплоисточники и когда замещают новые. Необходимо также учитывать недогрузку действующих альтернативных теплоисточников, равно как и различия в надежности теплоснабжения и в воздействии на окружающую среду по всем рассматриваемым вариантам.

В то же время следует понимать, что даже самые совершенные экономические обоснования не гарантируют успеха в практической реализации предлагаемого варианта любого технического решения. Здесь нужен экономический механизм, стимулирующий участников процесса функционирования этого варианта, основанный на справедливом распределении получаемого совокупного эффекта между ними. Отсутствие таких механизмов является одной из важнейших причин, тормозящих применение ТН.

При применении ТН с электроприводом основными участниками процесса теплоснабжения являются:

· непосредственный владелец ТН, вспомогательного оборудования и трубопроводов, т.е. теплонасосной установки (ТНУ);

· поставщик электроэнергии;

· поставщик низкопотенциальной теплоты;

· местная система теплоснабжения (централизованная или децентрализованная), с которой ТНУ технологически связана;

· потребитель, получающий теплоту от ТНУ.

Принципиальная схема прямых и обратных связей в предлагаемом экономическом механизме представлена на рисунке.

Рис. 19

Для количественного выражения этих связей необходимы специальные экономические исследования и разработки. Поэтому здесь остановимся лишь на основных принципиальных моментах построения этих связей для каждого участника процесса теплоснабжения от ТНУ.

Подлежащий распределению полученный при применении ТН совокупный экономический эффект в основном определяется объемом достигаемой экономии топлива по отношению к наиболее реальному альтернативному варианту и напрямую зависит от цены сэкономленного топлива.

При формировании экономического механизма основное внимание следует уделить экономическим связям с электроснабжающей системой - поставщиком электроэнергии для ТНУ. Сейчас эта связь односторонняя и представлена платой за электроэнергию по тарифу. Энергосистема стремится установить для ТНУ тариф на уровне тарифа для других промышленных потребителей. Для системы теплоснабжения с ТН такие тарифы экономически неприемлемы. В результате возникает дискуссия и создается напряженность во взаимоотношениях. Нами предлагается задействовать обратную экономическую связь, при которой определенная доля совокупного экономического эффекта передается энергосистеме, а часть переданного будет возвращаться на ТНУ в виде пониженного тарифа. Остальная его величина будет расходоваться внутри энергосистемы, обеспечивая ее заинтересованность в электроснабжении ТНУ. С передаваемым экономическим эффектом энергосистема будет получать и часть сэкономленного топлива, относя его на счет собственного энергосбережения. Если эту экономию топлива отнести на потребляемую ТН электроэнергию, то нетрудно увидеть, что удельный расход топлива на производство этой электроэнергии будет ниже, чем на электроэнергию, передаваемую другим потребителям. В этом не следует усматривать какого-то нарушения термодинамики энергетического процесса, а лучше заметить то, что система теплоснабжения с ТН создает условия для развития теплофикации иного системного «свойства» вместо обычной сугубо станционной.

Необходимо формировать экономические связи и с поставщиками низкопотенциальной теплоты. Сейчас они отсутствуют, так как потоки этой теплоты, поступающие в ТН, не оплачиваются. Это ведет к снижению надежности системы теплоснабжения с ТН и делает ее менее управляемой. Предлагается определенную часть совокупного экономического эффекта передавать поставщикам низкопотенциальной теплоты в виде платы за потребленную низкопотенциальную энергию. Целесообразно величину этой платы увязать со значением работоспособности низкопотенциального потока, т.е. с его эксергией. Это будет стимулировать поставщиков низкопотенциальной теплоты поддерживать температуру потока на определенном уровне и всячески создавать благоприятные условия для его регулирования. Так же как и в энергосистеме поставщики низкопотенциальной теплоты смогут записывать получаемую часть сэкономленного топлива на свой счет энергосбережения и отражать его в снижении удельных норм энергопотребления на выпускаемую ими продукцию.

Необходимо формировать взаимовыгодные экономические связи с теплоснабжающей системой города в случае, как положительного, так и отрицательного влияния ТНУ. Характер этого влияния подлежит изучению в каждом конкретном случае. Отрицательными можно назвать ущерб от разгрузки городской теплоснабжающей системы и от снижения выработки электроэнергии на тепловом потреблении.

Подлежат тщательной отработке экономические взаимоотношения с потребителями, получающими теплоту от ТНУ. Исходя из условий открытой рыночной конкуренции в теплоснабжении, цена на поставляемую от ТНУ теплоту должна быть не выше, чем в альтернативном варианте теплоснабжения. Это положение необходимо соблюдать даже в случае, если придется на это расходовать некоторую долю полученного экономического эффекта. Потребителям необходимо обеспечить более совершенное регулирование отпуска теплоты по сравнению с традиционными системами теплоснабжения, т.к. при этом совокупный эффект от экономии топлива увеличивается.

Рентабельность работы системы теплоснабжения с ТНУ обуславливается затратами на ее создание и непосредственным образом связана с соотношением тарифов на потребляемую электроэнергию и цены на отпускаемую теплоту. Напрямую от цены сэкономленного топлива зависит и подлежащий распределению совокупный экономический эффект.

Из всего вышесказанного следует, что предлагаемый экономический механизм в состоянии обеспечить приемлемую рентабельность ТНУ, если все перечисленные экономические связи будут оптимальными.

Выполненные в УП «БЕЛНИИПГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВА» разработки показали, что экономически наиболее эффективно применение ТНУ там, где они комплексно интегрированы в инженерную структуру городов и промышленных районов. Поэтому направления и масштабы применения тепловых насосов целесообразно определять уже на стадиях перспективного планирования при разработке генеральных планов городов и районов, проектов территориального зонирования и др. В этом случае наилучшим образом решаются проблемы обеспечения надежности и экологизации теплоснабжения городов, глубокой утилизации теплоты низкопотенциальных ВЭР не только новых, но и действующих объектов. Одновременно с применением ТН возникают новые экономико-структурные изменения в системах теплоснабжения, сокращается материалоемкость систем и эксплуатационные расходы, увеличивается наукоемкая часть постоянных затрат, что соответствует современным тенденциям в теплоснабжении.

Литература

1. Мартынов А.В., Петраков Г.Н. Развитие метода эксергетического анализа теплонасосных установок // Эксергетический метод анализа технических систем и экономия энергетических и материальных ресурсов: Труды V школы-семинара. Запорожье, 1992. С.12- 15.

2. Мартынов А.В., Петраков Г.Н. Повышение эффективности теплового насоса // Вестник МЭИ. Сер. Теплоэнергетика.- М.: Изд-во МЭИ, 1994. № 3. С. 44- 46.

3. Мартыновский B.C. Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов. / Под ред. В.М. Бродянского // М. Энергия. - 1979.- 288с.

4. Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы // М. - Энергоиздат. - 1981.-224с.

Размещено на Allbest.ru