ПОВЫШЕНИЕ СТЕПЕНИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ТОПЛИВА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Сравнение энергетической эффективности производства тепла и электричества показывает, что необходимо в первую очередь повышать эффективность производства электричества. Наблюдающиеся трудности при производстве электричества на Жамбылской ГРЭС, работающей в конденсационном режиме, на энергетическом рынке Казахстана и связанной с сжиганием дорогих газа или мазута, представляет собой пример необходимости поиска этих решений. Если бы станция имела возможность поставки тепловой энергии в близлежащий город Жамбыл, что означало бы переход в теплофикационный режим, то её трудности со сбытом электричества остались бы в прошлом. Этот трудный опыт Жамбылской ГРЭС будет весьма востребован в других странах в первую очередь - СНГ.
Повышение степени использования энергии топлива при производстве электричества особенно актуально для Казахстана. В настоящее время около трети всего используемого электричества в Казахстане производится на конденсационных ТЭС, и более того, намечается ввод ещё нескольких блоков на Екибастузской ГРЭС-2 и строительство ГРЭС-3, и возможно, ГРЭС на Балхаше. Так, если, в одном агрегате паросиловой конденсационной ТЭС, совместить основные параметры пара - температуру и давление, используя достигнутые в мире в последние годы, то даже при этом степень преобразования энергии топлива в электричество не достигнет 50%.
Для конденсационных ТЭС, сжигающих природный газ или мазут, в целях повышения количества электричества, получаемого при сжигании единицы топлива используются схемы с комбинированным циклом (парогазовый цикл): газовые турбины (до котла) и паровые турбины (после котла). В этом случае степень использования энергии топлива возрастает до 55%. Но при этом почти половина энергии топлива сбрасывается в водоёмы и градирни! Сброс более 60% энергии топлива в водохранилище или в градирни при производстве электричества на ГРЭС в настоящее время является непозволительной роскошью!
Степень преобразования энергии топлива в тепловую энергию достигает 92% в водогрейных котлах, и практически, она может быть повышена до 96% в котлах, сжигающих природный газ.
Теплоснабжение от ТЭЦ часто называют теплофикацией. При эффективной технике получения горячей воды полнота использования энергии топлива на теплофикационных станциях (ТЭЦ), достигает 70-80%. За такой схемой закрепилось название - когенерация или совместная выработка. В связи с возможностью высоких показателей, в Западной Европе в последние годы заметно возрос интерес к строительству ТЭЦ и развитию теплофикации.
Сравнение эффективности преобразования энергии топлива на конденсационных и теплофикационных ТЭС показывает, что при современных требованиях наиболее перспективными источниками получения электричества становятся ТЭС с когенерацией, а также при её сочетании с комбинированным циклом. Одна такая станция - с комбинированным циклом и работающая в теплофикационном режиме (за этой схемой закрепляется понятие - тригенерация) действует в г.Уральске.
При тригенерации, в основном при сжигании газа, полная степень использования энергии топлива близка к значениям, характерным для ТЭЦ, но возрастает доля производства электричества.
Однако для ТЭЦ с когенерацией или тригенерацияей требуется достаточно близко расположенный потребитель тепла. В условиях рыночной экономики появляется несколько вариантов обеспечения ТЭЦ потребителями тепла.
Один из них - это размещение ТЭЦ вблизи крупных городов. К сожалению, это решение не всегда возможно.
Другим вариантом может быть чисто рыночный подход - предложить будущему потребителю неограниченный диапазон изменения параметров поставляемой тепловой энергии (от «острого» пара до горячей воды) и очень низкую стоимость тепловой энергии (гарантом сохранения этой стоимости может выступить Агентство по регулированию естественных монополий). Для такого потребителя можно предусмотреть и вариант прямой подачи электрической энергии с шин электростанции на шины потребителя. При этом цена электричества у такого потребителя окажется ниже на величину стоимости услуги владельцев ЛЭП, которая во многих случаях выше или сопоставима со стоимостью производства электричества!
Еще одним способом организации производства электричества с высокой полнотой использования энергии топлива должно стать развитие перевода котельных в режим мини-ТЭЦ. В них сжигается примерно 30% всех видов используемого топлива и почти 50% сжигаемого газа! В этом случае, в первую очередь на котельных, сжигающих газ, желательно устанавливать малые газовые турбины, и в результате получаемой энергии окажется больше, чем требуется на собственные нужды котельной. В таких мини-ТЭЦ устанавливаются несколько газовых турбин, что обеспечивает требуемую маневренность по производительности котлов. В результате степень использования энергии топлива для такого производства электричества при тепловом потреблении будет весьма высокой.
Реализация обоих подходов - перевод ГРЭС в режим ТЭЦ и строительство мини- ТЭЦ требует активного участия государства в регулировании степени полноты использования энергии топлива при производстве электричества.