Нетрадиционные источники энергии при энергоснабжении автономных потребителей

Другие дипломы по предмету

- теплотворная способность дизельного топлива.

Работа расширения в газовой турбине, Дж/кг:

где - адиабатный КПД турбины.

Мощность, вырабатываемая электрогенератором, связанным с ГТУ, Вт:

Температура продуктов сгорания после газовой турбины, К:

После газовой турбины продукты сгорания поступают в регенеративный подогреватель, где охлаждаются до температуры , а затем проходят через котел-утилизатор, который является подогревателем сетевой воды, где охлаждаются до температуры

Количество теплоты, переданное воде отходящими газами, равно:

В качестве резервного источника электроснабжения в схеме предусмотрена дизель-электрическая станция.

Электрическая мощность, вырабатываемая ДЭС, Вт:

Расход топлива на ДЭС в год, кг/год:

где - доля покрытия электрической нагрузки от ветроэлектрической установки;

- количество электроэнергии, которое должно вырабатываться в соответствии с графиком нагрузки;

- КПД дизель-электростанции по выработке электроэнергии.

Тепловая нагрузка, которую должна обеспечивать котельная, равна:

где Qтреб - количество тепловой энергии, необходимое потребителям на отопление и ГВС;

- количество тепловой энергии, получаемой от утилизации в ДЭС, Вт;

- теплота, отданная отходящими газами после регенератора, Вт.

Расход топлива на водогрейной котельной в год, кг/год:

где - годовой отпуск тепловой энергии котельной, Вт;

- КПД котельной установки.

Суммарный расход топлива за год, кг/год:

В результате моделирования были получены следующие результаты.

Изменение тепловой нагрузки в течение года показано на рисунке 6.24.

Изменение электрической нагрузки в течение года показано на рисунке 4.25.

Рис. 6.24 График изменения тепловой нагрузки в течение года

Рис. 6.25 График изменения электрической нагрузки в течение года

Изменение расхода топлива в течение года показано на рисунке 6.26.

Рис. 6.26 График изменения расходов топлива на КА, ДЭС, ГТУ и общего расхода топлива в течение года

Значения расхода топлива, необходимого для покрытия потребностей потребителей в течение года, приведены в таблице 16.

Расход дизельного топлива

Расход топлива, т/годКотельный агрегат261Дизель-электрический агрегат5447ГТУ699Суммарный расход топлива6408

Для того, чтобы оценить эффективность данной схемы, определим экономию топлива по сравнению с традиционной схемой.

Экономия дизельного топлива:

на котельный агрегат:

то есть расход топлива сокращается на 88,5%;

то есть расход топлива сокращается на 26%;

общая экономия топлива:

то есть расход топлива сокращается на 33,5%.

Таким образом, данная схема энергоснабжения позволяет сэкономить 33,5% расходуемого топлива по сравнению с расходом топлива в традиционной схеме энергоснабжения.

Для того, чтобы оценить эффективность утилизации теплоты, определим экономию топлива по сравнению с предыдущей схемой.

Экономия дизельного топлива:

на котельный агрегат:

то есть расход топлива сокращается на 88,5%;

суммарная экономия топлива:

то есть расход топлива сокращается на 88,5%.

Таким образом, данная схема энергоснабжения позволяет сэкономить 88,5% расходуемого топлива по сравнению с расходом топлива в схеме без использования утилизации.

Графическое отображение полученных результатов по расходам дизельного топлива для варианта энергоснабжения на базе ветрокомпрессорной установки, ГТУ, ДЭС и водогрейной котельной с утилизацией теплоты показано на рисунке 6.27.

Рис. 6.27 Расходы дизельного топлива

В работе проведено вычисление расхода топлива, требуемого для удовлетворения потребностей тепло- и электроснабжения поселка городского типа, расположенного в условиях города Владивостока.

Были рассмотрены 6 схем энергоснабжения потребителей:

Øэлектроснабжение от ДЭС и теплоснабжение от водогрейной котельной;

Øэлектроснабжение от ДЭС и теплоснабжение от водогрейной котельной с использованием утилизации теплоты ДЭС;

Øэлектроснабжение от ВЭУ, в качестве резервного источника - ДЭС и теплоснабжение от водогрейной котельной;

Øэлектроснабжение от ВЭУ, в качестве резервного источника - ДЭС и теплоснабжение от водогрейной котельной с использованием утилизационного тепла ДЭС;

Øэлектроснабжение от ветрокомпрессорной установки, в качестве резервного источника - ДЭС и теплоснабжение от водогрейной котельной;

Øэлектроснабжение от ветрокомпрессорной установки, в качестве резервного источника - ДЭС и теплоснабжение от водогрейной котельной с использованием утилизации теплоты.

Данные схемы сравнивались по расходу топлива, необходимого для обеспечения потребителей тепловой и электрической энергией.

В результате выявлено, что наименьшие расходы топлива - в схеме с использованием для производства электрической энергии ВЭУ и ДЭС (в качестве резервного источника) с утилизацией теплоты и водогрейного котлоагрегата для производства тепловой энергии и в схеме тепло- и электроснабжения на базе ветрокомпрессорной установки с бескомпрессорной газовой турбиной с использованием утилизации теплоты. А наименьшая экономия топлива по сравнению с традиционной схемой - в схеме с использованием сжатого воздуха и бескомпрессорной газовой турбиной без утилизации теплоты отходящих газов и теплоты ДЭС.

Предложенные в работе способы получения электрической и тепловой энергии с использованием энергии ветра позволяют сэкономить значительное количество топлива, необходимого для энергоснабжения автономных потребителей. Экономия топлива позволяет не только снизить денежные затраты на производство энергии для труднодоступных районов с ограниченным количеством собственных энергоресурсов, но, что достаточно важно, приводит к уменьшению вредных выбросов, а это в свою очередь ведет к улучшению экологической обстановки в конкретном регионе и в мире в целом.

В таблице 17 приведены значения расходов дизельного топлива на котлоагрегат, дизель-электрический агрегат и общий расход топлива для рассмотренных схем.

Значения расходов дизельного топлива для различных схем

СхемаДЭС+КАДЭС+утил +КАВЭУ+ ДЭС+ КАВЭУ+ ДЭС+утил+ КАВКУ+ДЭС +КАВКУ+ ДЭС+утил+ КАРасход топлива, т/годНа котлоагрегат22778522774502277261На ДЭС736373635782578254475447Суммарный расход964074488059623284246408

Графическое отображение полученных результатов по расходам дизельного топлива для различных вариантов энергоснабжения показано на рисунке 1.

Рис. 1. Сопоставление различных схем тепло- и электроснабжения

ДЭС - дизель-электрическая станция;

ДЭС+утил - ДЭС с утилизацией;

ВЭУ - ветроэлектрическая установка;

ВКУ - ветрокомпрессорная установка.

При выборе конкретного способы энергоснабжения необходима следующая информация:

·климатические параметры региона по температуре и скорости ветра;

·количество жителей населенного пункта;

·существующие системы электро- и теплоснабжения, их характеристики и состояние, виды и расход топлива, а также способы их доставки.

В результате возможно:

·выбрать схему энергоснабжения;

·подобрать оборудование по типам и мощностям;

·рассчитать годовую экономию топлива;

·получить экономическую оценку проекта.

Список литературы

1.СНиП 23.01-99*. Строительная климатология / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2005.

2.СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий/ Госстрой России - М.: ГУП ЦПП, 2000.

.СНиП 31-05-2003. Общественные здания административного назначения

.СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий

.Манюк В.И., Каплинский Я.И., Хиж Э.Б, Манюк А.И., Ильин В.К. «Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей»

.Дж. Твайделл, А. Уэйр «Возобновляемые источники энергии»

7.World Wind Energy Association (WWEA) (Всемирная ассоциация ветроэнергетики)

.«Ветроэнергетика Европы в 2007 году»

9.«Мировая ветроэнергетика в 2007 году»

.«Wind Energy Could Reduce CO2 emissions 10B Tons by 2020» (article) («Ветроэнергетика может снизить выбросы СО2 на 10В тонн к 2020 году»)

13.Энергетический портал. Вопросы производства, сохранения и переработки энергии

14.«Wind Power - clean and reliable» («Энергия ветра - чистая и надежная»)

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎