Экономика предприятия электроэнергетики. Учебное пособие

В аналитическом виде данная зависимость может быть записана следующим образом:

,

(4.50)

.

(4.51)

где  — значение мощности, соответствующее излому энергетической характеристики.
Производные энергетические характеристики представлены на рис.4.16.

а) б)
Рис.4.16. Принципиальное представление зависимости удельного расхода(а) и КПД (б) от нагрузки
Зная энергетическую характеристику ТА и энергетическую характеристику КА, можно построить энергетическую характеристику блока.
При этом необходимо учесть расходы на собственные нужды ТА  (). Тогда

.

(4.52)

Более подробно этот вопрос будет рассмотрен далее.
Энергетические характеристики теплофикационных ТА значительно сложнее, чем аналогичные характеристики  конденсационных ТА. Это объясняется тем, что расход тепловой энергии зависит от 2 или даже 3  переменных – электрической нагрузки и величин отборов пара на технологические нужды и на цели теплофикации:

.

(4.53)

Наиболее простой является энергетическая характеристика для турбин с противодавлением (Р). Для ТА этого типа электрическая мощность полностью определяется величиной отпуска тепловой энергии из отборов (рис.4.17).

Рис.4.17. Принципиальное представление энергетической характеристики турбоагрегатов с противодавлением.
Расход тепла на турбину складывается из следующих элементов:

,

(4.54)

где — условная величина расхода тепловой энергии на холостой  ход;
 -расход тепловой энергии, относимый на выработку электро- энергии;
 -отпуск тепловой энергии из противодавления.
В данном случае из трех составляющих наибольший интерес представляет определение расхода тепловой энергии, относимого на выработку электрической энергии  (). Для определения этой составляющей также используем величину относительного прироста расхода тепловой энергии —  (Гкал/(МВт?ч)):

.

(4.55)

Поскольку для этого типа турбин отсутствуют потери в холодный источник (с охлаждающей водой), то величина  будет определяться как:

(4.56)

и ее численное значение составит 0.87?0.88 Гкал/(МВт?ч).
Если сравнить значение величины  со значением величины относительного прироста для конденсационных ТА ( = 1.7?2.2 Гкал/(МВт?ч)), то можно сказать, что при данном методе распределения затрат подведенной энергии между тепловой и электрической энергией ТА с противодавлением намного эффективнее. Это  можно проиллюстрировать посредством определения удельных расходов тепла на выработку электрической энергии. Вспомним, что удельный расход может быть определен по следующему выражению:

.

(4.57)

Для конденсационного ТА при принятых допущениях (величины расхода на холостой ход и  электрической нагрузки)  удельный расход равен
 = 10/50 + 1.87 =2. 1 Гкал/(МВт?ч).
Для ТА типа Р
 = 10/50 +0.87 = 1.07 Гкал/(МВт?ч).
Удельный расход для ТА типа Р в два раза меньше, чем удельный расход для ТА типа К.
Вторым важным параметром является зависимость электрической мощности от отпуска тепловой энергии

(4.58)

которая обычно задается в виде следующего выражения:

,

(4.59)

где  -мощность, развиваемая на тепловом потреблении (мощность по теплофикационному циклу);
— удельная выработка на тепловом потреблении, МВт/Гкал/ч;
 — условная мощность холостого хода.
Величина удельной выработки () будет зависеть от начальных параметров ()и параметров отбираемого пара ():

.

(4.60)

Например, для ТА Р-50-130/13  =0.275 МВт/Гкал/ч,
ТА-4-35/11 = 0.146 МВт/Гкал/ч,
ТА-4-35/3 = 0.282 МВт/Гкал/ч.
Таким образом, энергетическая характеристика ТА типа Р состоит из двух зависимостей. Первая определяет расход тепла на ТА, а вторая определяет величину электрической мощности в зависимости от величины отпуска тепловой энергии:

.	(4.61)
.	(4.62)

Например, для ТА Р-50-130/13 энергетическая характеристика выглядит следующим образом:

,

,

.

Энергетические характеристики ТА с отборами пара и конденсацией можно рассматривать как  сочетание энергетических характеристик конденсационных ТА и ТА с противодавлением. Турбоагрегаты этого типа  могут быть с отборами пара на нужды теплофикации (подогрев сетевой воды), например Т-25-90,а также с отборами пара на технологические нужды и на цели теплофикации, например  ПТ-50-130.
В общем виде  энергетические характеристики  данного вида ТА  могут быть представлены следующим образом:

,	(4.63)
,	(4.64)

где   — мощность на тепловом потреблении (теплофикационная мощность);
 — конденсационная мощность, развиваемая на пропуске пара в конденсатор;
— относительный прирост расхода тепла для теплофикационного режима;
 — то же для конденсационного режима.
Например, энергетическая характеристика для ТА типа Т-25-90
имеет следующие параметры:

,
.

Для турбины ПТ-50-130 имеем следующие параметры энергетической характеристики:

,
.

Возможны и другие способы записи энергетических характеристик теплофикационных ТА.

(4.65)

Данный способ представления энергетической характеристики показывает ту экономию , которая при существующем способе разнесения затрат тепла, имеет место при производстве электроэнергии по теплофикационному циклу.
Энергетическая характеристика ТА Т-25-90 при таком способе записи имеет следующие параметры:

,

где   — суммарная мощность ТА.
Применение характеристик с использованием величины теплофикационной мощности бывает в ряде случаев затруднительно. По этой причине возможно представление энергетической характеристики с использованием весовых значений отпускаемого из отборов пара:

,

(4.66)

где   — относительный прирост расхода тепла на выработку электроэнергии;
 — электрическая мощность;
 — относительный прирост расхода тепла на отпуск 1 т пара на нужды технологии;
 — то же на сетевые подогреватели;
— отпуск пара на соответствующие нужды (технология или теплофикация).
Обычно отпуск тепла из отопительных отборов задается не в весовых величинах, а в тепловых единицах:

.

(4.67)

Построение топливных характеристик

Вспомним, что в начале данного параграфа ставилась проблема оценки потребности в топливе при заданных значениях спроса на энергию. Мы рассмотрели энергетические характеристики КА и ТА. Очевидно, что, произведя их совмещение каким-либо способом, можно получить искомую зависимость

,

(4.68)

которая, во-первых, будет отражать характеристики оборудования в пределах электрической станции, а не энергопредприятия в целом; во-вторых, эту характеристику можно определить как топливную характеристику  сочетания котел-турбина. Причем при некоторых условиях (обезличенный КА) эту характеристику можно считать топливной характеристикой ТА.
Возможны два способа получения топливных характеристик.
Первый способ основан именно на непосредственном совмещении энергетических характеристик ТА и КА, которое выполняется в следующей последовательности:
1. По заданным значениям электрической и тепловой нагрузок определяется расход тепловой энергии на ТА.
2. По энергетической характеристике КА на основании предыдущих расчетов определяется потребность в топливе.
3. Совмещая полученные данные, можно построить топливную характеристику.
Для теплофикационных агрегатов такой способ достаточно трудоемок, так как получается целый набор характеристик — топливная диаграмма.
Второй способ основан на том, что энергетическая характеристика КА в диапазоне рабочих нагрузок представляет собой однолинейную зависимость (рис.4.9). Причем  в рабочей зоне величина относительного прироста расхода топлива в большинстве случаев может быть принята равной величине удельного расхода топлива:

.

(4.69)

Поскольку для котлоагрегатов широко распространены зависимости КПД от нагрузки, то величину удельного расхода (а значит, и относительного прироста) можно оценить, используя значение КПД:

.

(4.70)

Тогда для получения топливной характеристики достаточно энергетическую характеристику ТА умножить на постоянный коэффициент:

(4.71)

Например, необходимо определить параметры топливной характеристики для ТА К-300-240. Его энергетическая характеристика описывается следующим выражением:

.

Приняв КПД КА в диапазоне рабочих нагрузок  при работе на мазуте 90 % ,определим параметры топливной характеристики:

Энергетические характеристики основного  оборудования  АЭС

Энергетические характеристики ТА АЭС по своей структуре совпадают с энергетическими характеристикам конденсационных ТА обычных тепловых станций.

, или	(4.72)
.	(4.73)

Здесь следует только отметить, что  для ТА АЭС больше, чем  для ТА ТЭС, а величина относительного прироста также больше для ТА АЭС.
Из этого следует, что при прочих равных условиях  .
Значительно сложнее дело обстоит с энергетической характеристикой ядерной паропроизводящей установки. Это связано с тем, что топливо загружается в реактор на длительный период и часовой расход является условной величиной. Кроме того, если для обычных станций топливные характеристики строятся в условном топливе, то для АЭС такая характеристика будет несколько искусственной, хотя может быть построена.
Расход ядерного топлива за определенный период ориентировочно рассчитывается по следующему выражению:

,

(4.74)

где   — электрическая мощность;
 — продолжительность периода;
 — коэффициент использования мощности;
— КПД;
 — энерговыработка топлива.
Энергетическую характеристику АЭС можно построить только в условном виде, используя величину КПД для принятия  величины удельного расхода условного топлива:

.

(4.75)

Тогда топливная характеристика АЭС в условном топливе будет аналогична топливной характеристике ТЭС:

.

(4.76)

Энергетические характеристики ГТУ

Энергетическая (скорее топливная) характеристика ГТУ по структуре аналогична топливным характеристикам других энергопроизводящих объектов:

.

(4.77)

Следует отметить, что для ГТУ  параметры характеристики в значительной степени  зависят от температуры наружного воздуха. В общем случае относительные приросты расхода топлива для ГТУ существенно выше значений относительных приростов оборудования других типов  станций. В большинстве случаев потребность в топливе определяется на основе использования показателя КПД в такой последовательности:
1. На основе КПД оценивают величину удельного расхода топлива:

.

(4.78)

2. Зная предполагаемую выработку и величину удельного расхода топлива, определяют общий расход топлива:

,

(4.79)

где  — ожидаемое значение выработки электрической энергии.