Эффективность применения на тепловых электрических станциях детандер-генераторных технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эффективность применения на тепловых электрических станциях детандер-генераторных технологий

Затраты на транспортировку природного газа в нашей стране составляют 8-10% от стоимости всего добываемого газа. [1] Одним из основных энергосберегающих мероприятий в этой области является использование энергии избыточного давления природного газа на газоперекачивающих станциях (ГПС), а так же при его распределении на газорегуляторных станциях (ГРС) и на газораспределительных пунктах (ГРП) потребителей. Использование для этой цели детандер-генераторных агрегатов нашло широкое применение за рубежом. [2]

Наша страна является одной из основных газодобывающих стран и обладает большим потенциалом использования энергии избыточного давления природного газа для выработки электричества. По оценкам специалистов на территории РФ существует около 600 объектов - ГРС и ГРП, располагающих условиями для строительства и эксплуатации турбодетандерных агрегатов, которые могут выработать до 15 млрд. кВт*ч энергии в год. [2]

В открытой печати часто встречаются утверждения, что детандер-генераторная технология экологически чистая, не требует сжигания топлива, а вырабатываемая электрическая энергия является фактически «бестопливной», «зеленой». [3] Однако даже при отсутствии специального подогрева природного газа до или после его расширения в детандере использование ДГА приведет к перерасходу топлива в энергетических котлах станции. Это связано с тем, что такой способ снижения давления природного газа, в отличие от дросселирования, влечет за собой существенное снижение его энтальпии и, соответственно, температуры (до -80ч(-50)?С). Поэтому большинство реализованных проектов внедрения ДГА на ТЭЦ предусматривают тот или иной способ подогрева природного газа до или после поступления в детандер.

На ТЭЦ имеется возможность использовать в качестве источника тепла вторичные энергоресурсы (ВЭР), такие как уходящие газы котлов, воду из циркуляционного контура «градирня-конденсатор» и т.д. Использование ВЭР для подогрева природного газа при условии, что подаваемый в котел природный газ будет иметь энтальпию не ниже той, которой располагает природный газ после дросселирования, действительно позволяет считать данную технологию бестопливной. Это важно учитывать для оценки эффективности ДГА, как альтернативе дросселированию, а так же при выборе источника тепла и схемного решения для подогрева природного газа.

На сегодняшний день разработано большое количество схем подогрева природного газа как перед, так и после его расширения в детандере. В качестве греющей среды используются различные виды теплоносителей. Однако, на практике таким теплоносителем, как правило, является вода, нагретая паром из отборов турбин работающих на ТЭС. Такой способ подогрева является одним из наиболее легко осуществимых на станции [4].

В работах [4,5] было показано, что эффективность ДГА в данной схеме в значительной степени зависит от режима работы станции: летнего или зимнего. При работе ТЭС в летнем (конденсационном) режиме отборы турбин не загружены, и подогрев природного газа осуществляется паром за счет увеличения его подачи из отборов турбин. В зимнем режиме ТЭЦ работает по тепловому графику с максимальным расходом пара из отборов турбин при работе пиковых водогрейных котлов (ПВК).

При расчете экономии топлива для зимнего режима работы ТЭС полагалось, что подогрев газа по-прежнему осуществляется паром из отборов турбин, при этом, отборы полностью загружены и необходимый подогрев сетевой воды происходит с помощью ПВК. В данном случае, можно считать, что использование тепла из отборов пара для подогрева газа не влияет на показатели работы паровой турбины, поэтому экономия топлива в схеме для зимнего режима рассчитывается с учетом дополнительно затрачиваемого топлива в ПВК.

Как было показано в работе [6] эксергетический коэффициент эффективности данной схемы для зимнего и летнего режима отличаются в 1,4-1,6 раза. Таким образом, при расчете экономической эффективности использования ДГА на ТЭС необходимо учитывать эти обстоятельства, которые могут существенно повлиять на технико-экономические показатели.

В настоящей статье рассматривается экономическая эффективность применения ДГА на ТЭС в общем случае, в которой подогрев природного газа осуществляется в соответствии со схемой, описанной выше. Следует отметить, что другие схемные решения, использующие в качестве источника тепла ВЭР, имеющиеся на ТЭС, могут являться более предпочтительными, ввиду отсутствия топливных затрат. Однако их реализация связана с более существенными капитальными затратами.

Для проведения расчетов была выбрана установка ДГА-12 (производства ОАО «Калужский турбинный завод»), с номинальной мощностью 12 МВт. Данная установка по своим техническим характеристикам подходит для работы на многих ТЭС нашей страны.

Расчетный период реализации проекта составил 41 год, из которых 40 лет это ресурс работы ДГА-12, заявленный заводом изготовителем. Дата начала инвестиционного проекта 01.01.2009 г.

Расчет экономической эффективности можно проводить в базисных, прогнозных и расчетных ценах. На стадии технико-экономического обоснования (ТЭО) инвестиционного проекта обязательным является расчет экономической эффективности в прогнозных и расчетных ценах, которые позволяют учесть неравномерный рост стоимости затрат и результатов проекта. Расчетные цены используются для вычисления интегральных показателей эффективности, если текущие значения затрат и результатов выражаются в прогнозных ценах. Это обеспечивает сравнимость результатов, полученных при различных уровнях инфляции. [7]

Один из способов определения расчетной ставки дисконтирования это кумулятивный метод:

(1)

где Е_б.с. - безрисковая ставка дисконтирования, ?Е_р - сумма надбавок за риск таких как: страновый риск, риски, связанные с функционированием данного проекта, поправки на низкую ликвидность предприятия и инвестиционный менеджмент, и т.д. Уровень риска определяется многими факторами, поэтому для уточнения оценок поправок на риск необходимо проводить специальные экономические исследования по конкретному объекту. Согласно [8] для данного проекта, связанного с инвестициями в новые мощности ?Е_р=6% .

Учитывая продолжительный период реализации проекта и сложившуюся ситуацию на мировом финансовом рынке, весьма сложно строить прогнозы изменения ставки дисконтирования и учитывать влияние инфляции за весь жизненный цикл проекта.

В связи с этим было рассмотрено 3 варианта проведения расчета экономической эффективности проекта:

1) Расчет в базисных ценах, то есть ценах, сложившихся на 2009 год, с использованием реальной, т.е. отчищенной от инфляции ставки дисконтирования Е_р. По формуле Фишера для темпа инфляции > 5%:

(2)

где р - темп инфляции за 2009 год равный 8,8%. [9]

В качестве безрисковой ставки дисконтирования принята ставка рефинансирования ЦБ РФ на начало 2009 (13%) года с учетом премии банка (4%) [9]:

Тогда расчетная ставка дисконтирования по формуле 1:

а реальная ставка дисконтирования по формуле 2:

2) Расчет в прогнозных ценах. В качестве безрисковой ставки дисконтирования принимался темп роста тарифов на электрическую энергию T^ээ [10]:

, (3)

где T^ээ_t и T^ээ_t-1 - тарифы на электроэнергию соответственно текущего года t и предыдущего.

3) Расчет в прогнозных ценах. В качестве безрисковой ставки дисконтирования принята ставка рефинансирования ЦБ РФ на начало 2009 года с учетом премии банка. Расчетная ставка дисконтирования по формуле 1:

Полные инвестиционные издержки за период строительства составили 62, 7 млн. руб. и включали следующие статьи:

- подготовка территории строительства;

- основные объекты строительства;

- приобретение ДГА-12;

- НИОКР;

- приобретение подогревателя газа;

- объекты энергетического хозяйства: теплотехническая часть; (приобретение, монтаж и тепловая изоляция технологического оборудования) и электротехническая часть;

- объекты транспортного хозяйства и связи;

- наружные сети и сооружения водоснабжения, канализации, теплоснабжения и газоснабжения;

- благоустройство и озеленение территории;

- земля;

- временные здания и сооружения;

- прочие затраты;

- содержание дирекции (технический надзор);

- подготовка эксплуатационных кадров;

- проектные и изыскательские работы;

- резерв средств на непредвиденные затраты и работы.

Годовая смета затрат для расчета производственных издержек группировалась по следующим экономическим элементам:

- материальные затраты;

- оплата труда;

- отчисления на социальные нужды;

- прочие издержки, включающие платежи за землю, за предельно-допустимые выбросы загрязняющих веществ, отчисления на проведение ремонтов оборудования и строительных конструкций;

- амортизационные отчисления;

- финансовые издержки.

В качестве отпускной цены на электрическую энергию, вырабатываемую ДГА-12 и поставляемую на оптовый рынок электроэнергии от генерирующих компаний ОАО «МОСЭНЕРГО», был принят средневзвешенный тариф за 2009 год. [11]

В ходе проведения расчетов для каждого варианта была рассчитана себестоимость отпускаемой электроэнергии, а так же были рассчитаны интегральные дисконтированные показатели экономической эффективности проектов. Результаты этих расчетов приведены в таблице 1. На рисунке 1 представлены полученные зависимости ЧДД для каждого из вариантов расчета.

Полученные результаты расчетов показали, что рассмотренные варианты имеют положительные показатели экономической эффективности проекта, так как для каждого варианта ЧДД>0, индекс доходности >1, внутренняя норма доходности значительно превышает норму доходности, принятую в расчетах, а также дисконтированный срок окупаемости имеет вполне приемлемые значения (менее трех лет). Следовательно, проект внедрения ДГА на ТЭЦ при проведении расчетов и в базисных и в прогнозных ценах эффективен.

Так же был произведен анализ чувствительности показателей экономической эффективности предприятия к:

· снижению тарифов на электроэнергию на 10%

· увеличению инвестиционных затрат на 20%

Проведенные исследования факторов экономического риска позволяют отметить достаточную устойчивость основных показателей, характеризующих эффективность проекта: чистого дисконтированного дохода, внутренней нормы доходности, индекса доходности, срока окупаемости и пр.

Во всем исследованном диапазоне возможного (не катастрофического) изменения параметров внешней среды эти показатели остаются в пределах, обеспечивающих эффективность проекта.

Рассматриваемые инвестиционные проекты оказались наиболее чувствительными к снижению тарифов на электроэнергию.

Рисунок 1. ЧДД проекта для рассматриваемых вариантов расчета.

Таблица 1 Результаты расчетов интегральных дисконтированных показателей экономической эффективности проекта

газоперекачивающий энергосберегающий турбодетандерный

Список литературы

1. Электроэнергетика России 2030: Целевое видение/ Под общей редакцией Б.Ф. Вайнзихера.- М.: Альпина Бизнес Букс, 2008.- 360 с.

2. Степанец А.А. Энергосберегающие турбодетандерные установки. М.: Недра, 1999 г.

3. Clean electricity: Do expansion turbines hold the key? / Daniel Meyer // Cryostar Magazine. -2004. - №2.

4. Жигулина Е.В., Хромченков В.Г., Калинин Н.В. / Эффективность подогрева природного газа при использовании детандер-генераторных агрегатов на тепловых электрических станциях. /Научно-технический журнал «Новости теплоснабжения».- 2010.- №2(114). С. 34-38.

5. Жигулина Е.В., Хромченков В.Г., Калинин Н.В. / Использование пара для подогрева природного газа при применении детандер-генераторных агрегатов на тепловых электрических станциях. // Научно-технический журнал «Энергосбережение и водоподготовка» . -2010 г - №2(64).

6. Жигулина Е.В., Калинин Н.В., Хромченков В.Г., Яворовский Ю.В./ Термодинамический анализ схем применения детандер-генераторных агрегатов на тепловых электрических станциях// Надежность и безопасность энергетики. 2009. №3(6). C. 48-53.

7. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (утв. Минэкономики РФ, Минфином РФ, Госстроем РФ 21.06.1999.

8. Яковлева И.Н. / Как рассчитать ставку дисконтирования и риски для производственного предприятия. // Справочник экономиста. 2008. -№9.

9. http://ru.wikipedia.org - сайт свободной энциклопедии «Википедия».

10. http://www.e-apbe.ru - официальный сайт «Агентства по прогнозированию балансов в электроэнергетике».

11. http://www.mosenergosbyt.ru - официальный сайт ОАО «Мосэнергосбыт».

Размещено на Allbest.ru