| |||||
МЕНЮ
| Разработка ресурсосберегающих технологий и режимов на городском электрическом транспортемира уделяется основное внимание. С точки Зрения топливно-энергетического баланса города, при дефиците энергоресурсов и повышении цен на энергоносители, значительная экономия электрической и тепловой энергии может быть достигнута выравниванием суточных графиков нагрузки, т.к. коэффициент минимума нагрузки составляет 0,4 .... 0,5, использованием дифференцированных и многоставочных тарифов на тепло и электроэнергию, которые не должны противоречить социальным и экологическим проблемам. К числу таких мероприятий относятся: маневрирование электрогенерирующими мощностями, аккумулирование электрической и тепловой энергий, приоритетное использование автономной и малой децентрализованной энергетики, электроотопления, применение электротранспорта с аккумуляторами электрической энергии, потребителей энергии в ночное время, повышения автономности системы внутреннего электроснабжения городского электрического транспорта (ГЭТ) и др. Маневрирование в силу специфических особенностей ТЭС и АЭС, крайне затруднено и не эффективно. Недостатком электроэнергии, как энергоносителя, является невозможность аккумулирования в достаточном количестве для выравнивания графиков нагрузки, однако, появившиеся в последнее время современные системы накопителей энергии (НЭ) позволяют частично эту проблему решать, тем более, что по прогнозам к 2010 г. более 10% всей выработанной в мире электроэнергии будет проходить через системы накопления, прежде чем попасть к потребителю. С точки зрения тепло- и электроснабжения потребителей значительный интерес представляет опыт широкомасштабного применения в Германии и США и других развитых странах систем децентрализованного энергоснабжения (СДЭС) на базе автономных и экологически чистых теплоэлектростанций (ТАЭС) с использованием дизель-генераторов, работающих на природном газе, шахтном газе и биогазе. Например на территории бывшей ФРГ около 95% тепловых электростанций являются децентрализованными ТАЭС и работают на газе. Коэффициент использования топлива на этих ТАЭС достигает 90%, т.к. они работают по теплофикационному циклу. Такие ТАЭС строятся для энергоснабжения индустриальных и транспортных объектов, а также для отдельных малых потребителей: больниц, гостиниц, оранжерей, парников, бассейнов, банков, фермерских хозяйств и др. Эксплуатация показала высокую надежность и эффективность ТАЭС. Специалистами Научно-технического предприятия «Конструкторское бюро среднеоборотных двигателей» (НТП КБСД) Государственного предприятия «Завод имени Малышева» (ГП «ЗиМ»), Харьковского государственного политехнического университета (ХГПУ), с участием ИМИСа, НИИ и НПО «Электротяжмаш», ХЭМЗ и др. разработана программа по малой децентрализованной и автономной энергетике, охватывающая также вопросы энергоснабжения ГЭТ и предусматривающая широкое использование: - автономных блочно-модульных дизель-электростанций на базе дизель- генераторов 11ГД100 и 17ГД100Д, работающих на природном газе, биогазе или шахтном газе, мощностью 1000 .... 1600 кВт, созданных на ГП «ЗиМ»; - устройство накопления и хранения электрической энергии для нужд электроснабжения ГЭТ; - устройство накопления и хранения тепловой энергии для нужд теплоснабжения ГЭТ. Преимуществами такой системы децентрализованного энергоснабжения (СДЭС) применительно к ГЭТ являются: - Возможность работ в режиме пиковых установок (эти функции выполняют дизель-генераторы и накопители энергии), в часы покрытия нагрузки. При этом, время запуска и приема нагрузки составляет не более 1...2 мин. В часы «пик» и провалов нагрузки разница в пассажиропотоках составляет, в среднем, 3 раза. Количество подвижного состава на линии в часы «пик» больше, чем в периоды провалов нагрузки, в среднем, в 1,3 раза (т.е. - на 30%). Потребляемая мощность единицы подвижного состава в часы «пик» (за счет увеличения частоты движения и наполняемости вагонов с 5 чел/м2 до 20 чел/м2 возрастает, в среднем, в 1,3 раза (т.е. - 30%). Таким образом, потребление электроэнергии парком подвижного состава городского электротранспорта в часы «пик» увеличивается, в среднем, в 1,3x1,3 = 1,69 = 1,7 раза, т.е. по сравнению с нагрузкой в периоды провалов (будем считать эту нагрузку базисной) «пиковая» нагрузка системы электроснабжения возрастает в 1,7 раза. - Приближение источников энергии к потребителям электро- и тепловой энергий, что сокращает потери, снижает затраты на линий электропередачи (ЛЭП), кабельных тяговых сетей и стоимости энергии, создает условия для рассредоточения резерва и использования малогабаритных тепловых станций. - Рациональность и гибкость системы питания тяговых сетей, позволяющей наиболее легко и просто выводить из нагрузки поврежденный участок и невозможностью превращения местной, локальной аварии в системную, характерную для централизованных систем, а также простотой устройства и экономической целесообразностью. - Экономия топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), т.к. генерирование электроэнергии происходит с более высоким КПД и меньшей стоимостью кВт-ч, чем на существующих электростанциях Государственной энергосистемы Украины (обычно старого поколения), а с учетом совместного производства тепла, электроэнергии и сокращения протяженности ЛЭП экономия ТЭР составляет 25...30%. - Использование накопительной энергии - реверсивных устройств для частичного или полного разделения во времени выработки и потребления энергии, с высоким КПД зарядно-разрядного цикла, быстрым включением в работу совместно с автономными базовыми многоцелевыми установками (дизель- электростанциями) существенно улучшают технико-экономические показатели энергоблоков, способствуют выравниванию графиков нагрузки системы внутреннего энергоснабжения ГЭТ, повышает ее устойчивость, живучесть и надежность функционирования. Посчитано, что использование, например, каких- либо НЭ в общей энергосистеме США в 1990 г, привело бы к экономии капиталовложений на сумму 45 ? 109 дол. (без учета стоимости самих НЭ). - Блочно-модульный принцип обеспечивает простое наращивание мощности, поддерживание постоянного напряжения в контактной сети UKC = 600 В, гибкое реагирование на изменение нагрузки, высокие экономичность и ремонтопригодность. Реализация системы децентрализованного электроснабжения ГЭТ позволит обеспечить бесперебойность и стабильность электро- и теплоснабжения, значительную (до 30%) экономию энергоносителей, существенное сокращение эксплуатационных затрат за счет снятия части нагрузок с тяговых подстанций, снижение вероятностей больших аварий. Структура системы децентрализованного энергоснабжения (СДЭС) ГЭТ имеет базисное энергопитание частью дизель-электростанций и «пиковое» энергопитание резервными дизель электростанциями. Каждая дизель- электростанция представляет собой энергетический модуль (ЭМ). Таким образом, СДЭС представляет собой сеть распределенных источников автономного электропитания - ЭМ, на базе дизель-генераторов, выпускаемых ГП «ЗиМ» с использованием бросового тепла для отопления и горячего водоснабжения. Цель работы - создание системы децентрализованного внутреннего энергоснабжения ГЭТ с высокими техник-экономическими характеристиками по экономичности, живучести, надежности, обеспечивающей снижение себестоимости перевозок, на базе отечественного автономного электрогенерирующего оборудования. Имеющийся научно-технический задел в области малой децентрализованной энергетики научно-технического предприятия «Конструкторское бюро среднеоборотных двигателей» (НТП КБСД) Государственного предприятия «Завод имени Малышева» (ГП «ЗиМ»), Харьковского Государственного Политехнического университета (ХГПУ), НИИ ИНПО «Электротяжмаш» (НИИ и НПО «ЭТМ»), Харьковской государственной академии городского хозяйства» (ХГАГХ), Производственного объединения «Харьковский электромеханический завод» (ПО «ХЭМЗ»), с участием Харьковского завода электротранспорта (ХЗЭТ) и Харьковского Государственного предприятия «Горэлектротранс», а также проведенный комплекс научно-исследовательских, опытно-конструкторских и экспериментальных работ, технико-экономических расчетов подтверждает экономическую целесообразность и техническую возможность создания системы децентрализованного энергоснабжения ГЭТ, обеспечивающее надежное, гарантированное электро- и теплоснабжение ГЭТ, обеспечивающее надежное, гарантированное электро- и теплоснабжение ГЭТ, стабильность напряжения контактной сети, значительную экономию эксплуатационных затрат дефицитных материалов и, в конечном итоге, снижение себестоимости перевозок и повышения эффективности работы ГЭТ. Все разработки и поставки находятся в г. Харькове, при реализации этого проекта будет использоваться технология электро-, энер-го- и транспортного машиностроения Украины, материалы и комплектующие предприятий Украины. Технико-экономический анализ объемов финансирования и сроки исполнения. 1) Разработка исходных технических требований к системе децентрализованного энергоснабжения ГЭТ (СДЭС ГЭТ). Разработка технологического задания на СДЭС ГЭТ. Выбор участка энергоснабжения и разработка технико-экономического обоснования. 10 специалистов высокой квалификации с месячной зарплатой 180 грн. - 6 месяцев. 10,8 тыс. грн. июнь 1999г, 2) Разработка эскизного проекта СДЭС ГЭТ. Разработка рациональной структуры, технические решения, расч. сравнение вариантов. 20 специалистов высокой квалификации с месячной зарплатой 180 грн. - 6 месяцев. 21,60 тыс. грн., декабрь 1999г. 3) Разработка технического проекта СДЭС ГЭТ. Расчеты, принципиальные решения по основным узлам и системам, компоновка энергетического модуля. 25 специалистов с месячной зарплатой 120 грн. - 6 мес. 180 тыс. грн., июнь 1999 г. 4) Разработка рабочей конструкторско-технологической документации на опытный образец энергетического модуля (ЭМ). 20 специалистов с месячной зарплатой 100 грн. - 4 мес. 80 тыс. грн., октябрь 1999 год. 5) Затраты на выплату составляют: Зз.п. = 10,80 + 21,60 + 18,00 + 80,0 = 58,40 тыс. грн. 6) Стоимость научно-технической продукции Цнтп = Зз.п. (1,52 + 1,5 + 0,2 + 1,25) = 5840 ? 4,47 = 261,04 тыс. грн. где: 1,52 - коэффициент учитывающий отчисления в соц. страх, 1,5 - накладные расходы; 0,2 - прибыль; 1,25 - услуги сторонних организаций. 7) Изготовление 2-х опытных образцов энергетического модуля 627,30 тыс. грн., - 6 мес. апрель 2000 год. 8) Стендовые (заводские) доводочные испытания ЭМ (принимаем равной стоимости 1 газо-часа в течение 50 часов) 196 тыс. грн. 4 мес. август 2000 г. 9) Эксплуатационные испытания энергомудулей на выбранном участке энергоснабжения. Моделирование, по результатам испытаний, работы развернутой с ДЭС. Уточнение параметров и структуры СДЭС. Корректировка документации. 330 тыс. крб., 4 мес. декабрь 2001 г. ИТОГО: 940,94 тыс. грн. Распределение средств по годам: 1999г. -144,8 тыс. грн. 2000г. -325,3 тыс. грн. 2001г. -470,8 тыс. грн. ИТОГО: 940,9 тыс. грн. Сроки окупаемости капитальных вложений при создании опытной системы децентрализованной энергоснабжения ГЭТ. Как было показано выше, система децентрализованного энергоснабжения позволяет: оставить под базисной нагрузкой часть дизель-электростанций с включением в нагрузку «пиковых» дизель-электростанций в часы «пик», существенно уменьшить протяженность кабельных сетей и отсасывающих кабелей постоянного токов утечки, обеспечить гарантированное энергоснабжение и стабильность напряжений в контактной сети. Анализ работы ГЭТ (трамваев и троллейбусов) показывает, что «пиковые» нагрузки общей продолжительностью около б часов, определяются колебаниями веса подвижного состава за счет наполняемости, в среднем в 1,3 раза и изменениями его количества на линиях, которое увеличивается также, в среднем, на 30% (ив 1,3 раза). Мощность пиковых нагрузок превосходит мощность провалов, где-то в 1,3 раза. Разница в потреблении электроэнергии парком подвижного состава ГЭТ городского Электротранспорта, как, например, Харьков, взятого за основу для расчетов, в часы «пик» и провалов нагрузки, составляет, в среднем, 1,7 раза. Таким образом, если принять в качестве базисной единицы, нагрузку в период провалов, то общая нагрузка будет составлять 2,7 базисных единицы. По данным ХКП «ГЭТ», условная единица подвижного состава (в парке 462 трамваев и 365 троллейбусов, всего 827 единиц) расходует в месяц 12700 кВт- ч электроэнергии (ЭЭ), при месячной наработке порядка 360 часов, в сутки - 423 и 12 часов. Усредненная условная мощность единицы подвижного состава (ЕПС) будет равна: Рср.уст.ЕПС = (462 – 180 + 365 – 110)/827 = 149,1 кВт; где: 462 и 180 — количество трамваев и суммарная мощность тяговых двигателей секции трамвая, 365 и 110 — аналогично для троллейбуса. Среднеэксплуатационная мощность ЕПС составит: Рср.уст.ЕПС = Wсут.ЕПС / осут. = 423 кВт-ч / 12 ч. = 35,3 кВт где: Wcyт.ЕПС — суточное потребление ЕПС электроэнергии, равное 423 кВт-ч; осут. - суточная наработка ЕПС электроэнергии, равная, в среднем, 12 час. Среднеэксплуатационный коэффициент использования мощности условн. единицы подвижного сотава: Кср.экс. = 35,3 кВт/149,1 = 0,2366, что говорит о низком использовании мощности ЕПС. За сутки единица базисной нагрузки составит: 423 / 2,7 = 156,7 кВт, т.е. в периоды провалов ЕПС расходует в сутки 156,7 кВт-ч, а в часы «пик» 433-156,7 = 266,3 кВт-ч, что и показано на графике, рис. 3.4. А и В - утренние и вечерние часы «пик» Б - базисная нагрузка в периоды повалов [pic] Рис 3.4. За сутки базисная нагрузка парка подвижного состава трамвая, троллейбуса г. Харькова, по данным расхода электроэнергии ХКП «Горэлектротранс», в среднем, составит: Wcyт баз = 156,7 оо 827 единиц = 129590,9 кВт-ч, «пиковая» — Wcyт пик = 266,3 о 827 = 220230,1 кВт-ч. Весь парк ПС ХТТУ в сутки расходует 827 ед. а 423 кВт-ч = 349821 кВт в год 827 ед. о 423: 365 = 127,685 оо 106 кВт-ч. Суммарная средняя «пиковая» мощность будет равна (по данным расхода электроэнергии ХКП «Горэлектротранс»). Рср.пик. = Wcyт. пик /оопик. = 220230,1 кВт-ч. / 6 ч. = 36705 кВт Суммарная средняя базисная мощность (по данным расхода электроэнергии) Рср. баз. = Wcyт. баз./оо6aз = 129590,9 / 6 = 21598,5 кВт-ч Анализ результатов тяговых расчетов с варьированием по скорости 15 км/ч, 20 км/ч, 25 км/ч, 30 км/ч, 35 км/ч при нормальном (5 чел/м2) и максимальном заполнении (10 чел/м2) салона, с идентификацией по средней мощности условной единицы подвижного состава (ЕПС), позволили определить адекватную среднюю скорость на участках между остановками, которая составила 25 .... 27 км/ч, что близко к ходовой скорости, равной 25...30 км/ч. Это дало возможность определить средние мощности трамвая и троллейбуса в периоды провалов нагрузки (номинальное заполнение салонов) с учетом расхода мощности на собственные нужды и отопление подвижного состава, которые составили: | |Трамвай (типа Т-3) |Троллейбус (типа | | | |ЗиУ-9) | |Провалы нагрузки: Рср.ном,кВт |37,6 |26 | |«Пиковые» нагрузки: Рср.макс,кВт |44,1 |28,71 | |Средняя мощность за периоды |40,8 |27,4 | |провалов и «пика» нагрузок: | | | |Рср.трам,кВт | | | Определенная по этим значениям средне-эксплуатационная мощность ЕПС ГЭТ будет: Рср.экспл.ЭПС = (Nтрам. Рср. трам + Nтрол. Рср.трол.) / (трам. + трол) = (462 ? 40,8 + 365 ? 27,4) / 827 = 35 кВт. где: Nтрам и Nтрол - количество трамваев и троллейбусов в парке ПС ХТТУ. Это значение соответствует значению Рср.экспл.ЕПС, определенной по фактическим расходам электроэнергии и равной 35,5 кВт, что указывает на высокую достоверность расчета. Средний эксплуатационный коэффициент использования мощности трамвая Кср.экспл.трам = 40,8/180 = 0,127, троллейбуса Кср.экспл.трол = 27,4 / 110 = 0,249. Суммарная средняя пиковая мощность (исходим из худшего случая, когда весь ПС находится в режиме тяги), определенная по значениям Рср.макс. = (462 ? 44,1 + 365 ? 28,71) / (0,9 ? 0,95) = 36096, что совпадает и с определенной по расходу электроэнергии, мощности, равной 36705 кВт. Это 1,7 единицы базисной мощности, тогда единица базисной мощности составит: 36096,6/1,7 = 21233,3 кВт. Эта же мощность должна быть равной суммарной мощности в период провалов нагрузки, определенная по данным Рср.ном трамвая и троллейбуса, т.е. рср.ном. = (462 ? 37,6 + 365 - 26) / (0,9 ? 0,95 ? 1,4) = 22432,7 , где 1,4 - коэффициент уменьшения количества подвижного состава в период провалов нагрузки. Ошибка в определении этими методами Рср.ном. составляет 5,3%, что удовлетворяет точности укрупненных расчетов. Суммарная установочная мощность парка подвижного состава ХКП «Горэлектротранс» равна: Руст.парка = 462 ? 180 + 365 ? 110 = 123310 кВт. Для определения количества дизель-генераторов, необходимых для покрытия «пиковой» мощности, принимаем для расчета «пиковую» мощность, т.е. мощность в периоды «пика» нагрузок, равной 36096,6 кВт, тогда количество дизель-генераторов при отборе мощности 1500 кВт (с 6% запасом) будет: Пд/г = 36096,6 кВт / 1500 кВт = 24,06 шт. Принимаем 24 шт. Номинальная мощность д/г 17ГД100А составляет 1600 кВт и гарантированный запас мощности будет обеспечен. Годовой средний базисный расход электроэнергии парком ПС будет: W6aз.ср.год = 156,7 кВт-ч ? 365 ? 827 ед. = 47,31 ? 106 кВт-ч Это количество электроэнергии произведут 14,4 дизель-генераторов, работая в сутки по 6 часов с мощностью 1500 кВт. Принимаем для расчета 15 дизель-генераторов. Расход природного газа будет: 15 ? 6 ? 365 ? 450 = 14,783 ? 106 м3/год. Годовой средний «пиковый» расход электроэнергии парком ПС ХТТУ: Wcp.пик.год = 266,3 - 365 - 827 ед. = 80,384 ? 106 кВт-ч Это количество электроэнергии произведут 24 дизель-генераторов, работая в сутки по 6 часов с мощностью 1530 кВт и расходуя при этом Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|