IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Стратегическим направлением развития мировой энергетики является внедрение при выработке электроэнергии и тепла парогазовых технологий (ПГУ). Это направление дает возможность существенно повысить КПД конденсационных установок с 38%-40% до 55%-60%. ПГУ особенно актуальны для объектов отечественной электроэнергетики, исчерпавшей свой ресурс на 70 %, а так же принимая во внимание более чем десятилетний провал в энергопотреблении и прогноз увеличения внутреннего потребления энергии. Рост производства электроэнергии нужно рассматривать еще и с точки зрения наращивания экспортного потенциала в качестве важной валютной составляющей совокупного дохода. С этих позиций назрела необходимость создания высокоэффективных отечественных ПГУ. Они позволят значительно снизить удельные расходы топлива на выработку тепла и электроэнергии, сократить эксплуатационные расходы и численность персонала, существенно улучшить экологическую обстановку.

Перспективы развития энергетики в различных странах мира связывают с использованием угля, запасы которого достаточно велики. Угольная составляющая сегодня остается самой большой в мировом энергетическом балансе (рис.1). Однако газотурбинные установки (ГТУ), к чистоте рабочего тела которых предъявляются высокие требования, а с ними и ПГУ используют в качестве топлива в основном природный газ или жидкие дистилляты. Сжигание в них золосодержащих твердых топлив затруднено из-за образования отложений в проточной части газовых турбин, эрозии и коррозии их деталей. Использование таких топлив, возможно, после их газификации. Она осуществляется путем химических превращений содержащегося в угле углерода и водяных паров при высоких температурах с образованием смеси горючих газов (СО, Н₂). Необходимая для протекания реакций теплота выделяется за счет сжигания части угля. Содержащаяся в угле сера переходит в сероводород, который удаляется из генераторного газа с помощью промышленно освоенных и экономически эффективных процессов. В итоге газификации из угля получают чистый горючий газ и теплоту, которая может быть превращена в работу.

В магистерской диссертации проведено исследование эффективности различных схем ПГУ, изучены и проведены сравнения возможных вариантов реализации энергетических установок на основе парогазового цикла, разработана методика расчета и оптимизации ПГУ.

Целью представленного раздела диссертации является обоснование экономической целесообразности реализации проекта по внедрению парогазовых установок и определение вида топлива для минимизации затрат и сокращения срока окупаемости капиталовложений.

Проведем расчет показателей экономической эффективности инвестиционного проекта строительства ПГУ и работе  ее на двух видах топлива (природном газе и угле).

В таблице 1 представлены наименования основных узлов ПГУ и их рыночная стоимость.

Таблица 1. Материальные затраты на приобретение основных узлов ПГУ

№	Элементы установки.	Стоимость с НДС, долл.
	1	2
1	Газотурбинный двигатель (на 1 кВт установленной мощности).	300
2	Котел утилизационный (на 1 кВт установленной мощности).	100
3	Блок топливной и паровой аппаратуры (на 1 кВт установленной мощности).	150
4	Маслосистема.	300000
5	Дополнительные системы ГТД и ПТ.	1500000
6	Химводоподготовка.	2000000

Продолжение таблицы 1

	1	2
7	АСУ и Р.	1000000
8	Дымосос.	300000
9	Редуктор.	400000
10	Турбогенератор.	2500000
11	Паровая турбина.	2000000
12	Реактор газификации угля	2000000

В таблице 2 представлены основные затраты на установку ПГУ.        

Таблица 2. Затраты на установку ПГУ

№	Элементы установки	Стоимость с НДС, в % от материальных затрат.
1	Строительно-монтажные работы.	20
2	Монтаж и наладка.	40
3	Проектно-изыскательные работы.	30

В таблице 3 представлены затраты, связанные с оплатой труда обслуживающего ПГУ персонала.

Таблица 3. Персонал и затраты на оплату труда (в месяц)

Должность	Количество	Зарплата с начислениями, р.
Слесарь аварийного ремонта.	8	40000
Слесарь.	8	35000
Инженер оператор.	8	45000
Оператор реактора газификации	4	45000
Начальник цеха.	1	70000
Начальник смены.	4	60000

Страховые взносы, определяющие величину обязательных платежей в социальные внебюджетные фонды, рассчитывается по действующей ставке (от фонда оплаты труда).

Срок полезного использования основных узлов энергетического оборудования 15 лет. Норма амортизации рассчитывается линейным (пропорциональным) способом начисления амортизации.      

Общая выработка электроэнергии ПГУ в год рассчитывается исходя из мощности установки и эффективного фонда работы оборудования, составляющего 7200 часов в год. Расход и стоимость топлива на установку представлены в таблице 4.

Таблица 4. Расход и стоимость топлива

Вид топлива	Расход	Стоимость
Природный газ	8 м3/с	3  р./м3
Уголь	9 кг/с	4 р./кг

Прочие текущие расходы приняты в размере 200% от фонда оплаты труда. Установленная мощность ПГУ 155 МВт, курс доллара  на 15 января 2012 г 32 руб./1 долл.

Расчет затрат на обеспечение работы ПГУ в год представлен в таблице 5.

Таблица 5. Затраты на обеспечение работы ПГУ в год, млн.р.

Затраты	Вид топлива
	Природный газ	Уголь
На закупку топлива	629,856	933,1
Зарплата работников	15,24	17,4
Отчисления в социальные внебюджетные фонды	5,182	5,916
Амортизационные отчисления	286,8	294,9
Итого текущие затраты	967,53	1286,1

Рассчитанные технико-экономические показатели проектов представлены в таблице 6.

Таблица 6. Технико-экономические показатели проектов

Показатели	Вид топлива
	Природный газ	Уголь
Электрическая мощность установки (ПГУ)	155 МВт
Электрическая мощность ГТУ	110 МВт
Электрический КПД ГТУ	36 %
Параметры генерируемого пара в котле утилизаторе	Р = 11/0,15 МПа t= 540/200 С
Электрический КПД ПГУ	52%	48%
Затраты на приобретение и установку оборудования, млн.р.	4301,6	4423,2
Текущие затраты на обеспечение установки (в год), млн.р.	967,53	1286,1
Цена продаваемой энергии, р./кВт*ч	2
Себестоимость выработки электроэнергии, руб./кВт*ч	0,9	1,2
Чистая текущая стоимость (NPV), млн.р.	2356,6	545,4
Индекс рентабельности (PI)	2,4	1,9
Период окупаемости, год	4	6
Дисконтированный период окупаемости, год	7	12

На рис.2 представлены денежные потоки  по проектам.

Таким образом, показатели эффективности проекта ПГУ на природном газе значительно выше показателей проекта с газификацией угля.

Технико-экономические и эксплуатационные показатели систем газификации и энергетических ПГУ с ними не подтверждены пока российским практическим опытом эксплуатации. Споры об их экономических преимуществах по сравнению с энергетическими установками других типов не могут дать убедительных результатов. Однако, бесспорно то, что с помощью этих технологий можно достичь чрезвычайно высоких КПД при одинаковой, по сравнению с другими энергетическими установками, удельной стоимости капиталовложений. Это оправдывает разработки ПГУ с газификацией угля, на которые за рубежом расходуются огромные средства. Но расчеты и опыт их эксплуатации показывают, что принципиально их экономичность не может быть сравнимой с экономичностью парогазового цикла на природном газе.

Код для цитирования: Скопировать