РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫБОРА ГАЗОПОРШНЕВЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ Специальность: 05.14.01 - Энергетические системы и комплексы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степеникандидата технических наук Москва

Авторефераты по всем темам >> Авторефераты по техническим специальностям

На правах рукописи

МАКАРЕВИЧ ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫБОРА ГАЗОПОРШНЕВЫХ
УСТАНОВОК ДЛЯ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Специальность: 05.14.01 - Энергетические системы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Москва - 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Национальный исследовательский университет МЭИ на кафедре Тепловых электрических станций.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Буров Валерий Дмитриевич,

зав. каф. Тепловых Электрических Станций

ФГБОУ ВПО Национального исследовательского университета МЭИ

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Богомолова Татьяна Владимировна,

проф. каф. Паровых и газовых турбин им.

А.В. Щегляева ФГБОУ ВПО Национального исследовательского университета МЭИ

кандидат технических наук,

Давыдов Александр Николаевич,

нач. упр. программ модернизации тепловых сетей ОАО Объединение ВНИПИэнергопром

Ведущая организация: Мосэнергопроект,
филиал ОАО ТЭК Мосэнерго

Защита состоится л 17 мая 2012 г. в 16 час. 00 мин. в аудитории Б-205 на заседании диссертационного совета Д 212.157.14 в ФГБОУ ВПО Национальный исследовательский университет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Национальный исследовательский университет МЭИ.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью организации) просим направлять по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, 14, Ученый Совет ФГБОУ ВПО НИУ МЭИ.

Автореферат разослан л __ 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного

совета Д 212.157.14

к.т.н., доцент Зверьков В.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В условиях роста цен на топливо энергетика обращается все к более экономичным технологиям производства электроэнергии. Опыт западных стран показывает, что в рыночных условиях невозможно добиться устойчивого энергоснабжения при существовании энергосистемы с преимущественно мощными энергоустановками. Наравне с большой должна развиваться малая энергетика. Малая энергетика позволяет повысить энергетическую безопасность, диверсифицировать топливно-энергетический баланс государства за счет увеличения использования местных видов топлива, что соответствует современным мировым тенденциям.

Постановлением Правительственной комиссии по высоким технологиям и инновациям (протокол №2 от 1 апреля 2011 г.) утвержден перечень технологических платформ, одной из которых является Малая распределенная энергетика. Актуальность сооружения источников энергии на базе малой распределенной энергетики в России обусловлена наличием громадных территорий, неохваченных Единой Энергетической Системой, а также достаточно суровыми климатическими условиями.

Газопоршневые технологии (ГПУ) являются одной из наиболее востребованных в энергетическом секторе технологий. КПД ГПУ существенно выше, чем у других типов основного энергетического оборудования объектов малой энергетики (микротурбины - до 33% и ГТУ - до 38%). В простом цикле КПД современных мощных искровых ГПУ достигает величины 4749%.

С ростом цены на газ и энергоносители значимость высокоэффективных технологий, к которым, несомненно, относится применение газопоршневого оборудования, будет постоянно повышаться. В целях минимизации влияния субъективных факторов на современном этапе развития рыночных отношений выбор любого технического решения должен осуществляться только после проведения соответствующих технико-экономических расчётов. Таким образом, для рационального выбора ГПУ необходимы индикаторы, характеризующие состояние объекта как в целом, так и его отдельных составляющих, что определяет главную задачу настоящей работы. Такие индикаторы (суммарный бал при ранжировании) - это безразмерные величины, представляющие собой композицию изменяющихся данных, комплексно характеризующих ГПЭС - с технической, с экономической, эксплуатационной и экологической точек зрения, взятых с различными весовыми коэффициентами, изменяющимися в зависимости от категории потребителя. Очевидно, что разработка методики сравнения и выбора ГПУ для энергоснабжения различных категорий потребителей не только вполне востребована, но также имеет значительную практическую ценность.

Цель работы - разработка независимой комплексной технико-экономической методики выбора ГПУ для энергоснабжения различных категорий потребителей.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

Оценить перспективы применения ГПУ в качестве энергообъектов генерации малой энергетики. Выделить наиболее востребованные для автономного распределенного энергоснабжения типы ГПУ. Рассмотреть и классифицировать возможные виды и свойства газового топлива для газопоршневых двигателей (ГПД).
Изучить и проанализировать существующие методы принятия решений; сформулировать основные принципы метода иерархического анализа для выбора ГПУ.
Провести исследование основных технических характеристик ГПУ, их технологических схем и категорий энергопотребителей. Для последующего исследования выбрать наиболее перспективные газопоршневые установки для энергоснабжения четырех различных категорий потребителей (жилищно-коммунальный и промышленный сектор, угле и нефтедобывающие предприятия).
Выполнить расчет годовых технико-экономических показателей работы ГПЭС, обеспечивающих нагрузки этих потребителей.
Адаптировать выбранную методику для ранжирования ГПУ при строительстве ГПЭС для различных категорий потребителей. Согласно разработанной методике провести исследования и сделать анализ целесообразности применения ГПУ для обеспечения электроэнергией потребителей каждой из рассматриваемых категорий.
Разработать методические положения, выделить основные технические критерии ранжирования и провести расчетные исследования по выбору оптимального типа ГПУ для каждой категории потребителей.
Провести финансово-экономический анализ предлагаемых технических решений и проверить точность разработанной методики.

Научная новизна работы:

Проведен комплексный анализ технических, экономических и эксплуатационных характеристик ГПУ, на основе которого отобраны основные критерии для выбора оптимального типа ГПУ для автономного энергоснабжения потребителей;
Разработана методология выбора оптимального типа ГПУ с учетом особенностей каждой из исследуемых категорий потребителей, а также приоритетов в технической и экономической эффективности энергообъекта. Согласно методике была разработана математическая модель на основе широко применяемого программного обеспечения ЭВМ;
Впервые проведены исследования по выбору оптимального типа ГПУ в зависимости от категории потребителя. Составлены рекомендации по выбору ГПУ для первоначального отбора при разработке схем автономных ГПЭС;
Проведена оценка экономической эффективности ГПЭС с учетом особенностей каждой из рассматриваемых категорий потребителей.

Степень достоверности научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением широко используемых методик расчетов элементов тепловых схем ГПЭС, апробированных математических методов моделирования и программного обеспечения, а также хорошей сходимостью результатов с подробным технико-экономическим анализом строительства ГПЭС.

Практическая ценность работы.

Разработанные методики и математические модели позволяют значительно ускорить и упростить выбор оптимального типа ГПУ на стадии тендерного отбора с учетом приоритетов в технической, экономической, эксплуатационной и экологической эффективности. Полученные методики и результаты расчетных исследований могут применяться на предпроектной стадии выбора оборудования ГПЭС. Сформулированные рекомендации по выбору газопоршневого оборудования позволяют подбирать эффективные ГПУ для автономных ГПЭС различных категорий потребителей.
Разработанная методика сравнения и выбора ГПУ для энергоснабжения различных категорий потребителей минимизирует влияние субъективных факторов при сравнении предложений разных поставщиков на подрядных (тендерных) торгах для конкретного объекта и позволяет на стадии предпроектной проработки отсечь заведомо проигрышные варианты.
Результаты работы и разработанные компьютерные модели используются в учебном процессе при подготовке специалистов-энергетиков на кафедре Тепловых электрических станций МЭИ (ТУ).

Апробация работы и публикации.

Результаты работы докладывались VII Международной научно-технической конференции Повышение эффективности производства электроэнергии (2009 г., Новочеркасск), на 16-й Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов Радиоэлектроника, электротехника и энергетика (2010 г., Москва), 17-й Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов Радиоэлектроника, электротехника и энергетика (2011 г., Москва), научном семинаре кафедры ТЭС МЭИ (2011 г., Москва).

По результатам диссертации имеется 8 публикаций, в том числе две публикации в изданиях из перечня, рекомендуемого ВАК.

Структура и объем диссертации.

Работа состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 150 страницах машинописного текста. Список литературы содержит 73 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрены перспективы развития малой распределенной энергетики, показана необходимость и актуальность использования газопоршневых энергоустановок (ГПУ) для создания автономных газопоршневых электростанций (ГПЭС) для снабжения электрической энергией различных категорий потребителей. Сформулированы цели диссертационной работы.

В первой главе проведен анализ основных тенденций и направлений строительства объектов малой энергетики, проанализированы тенденции развития рынка газопоршневого оборудования; систематизированы сведения по видам топлива для ГПУ; выполнен обзор работ по разработке методик выбора ГПУ.

В настоящее время реализуется значительное количество проектов строительства ГПЭС. Все они обязательно проходят стадию тендерного отбора - выбора наиболее оптимального варианта для конкретного объекта. В большинстве случаев такой выбор носит глубоко субъективный характер и осуществляется исходя из конъюнктурных или финансовых показателей, не редко без учета технических особенностей ГПУ и их характеристик. Чаще всего на проводимых конкурсах и тендерных торгах преимущество отдается предложению с минимальной ценой, но это совсем не значит, что закупленное оборудование будет иметь максимальную эффективность. Решения, принятые по такому пути, являются зачастую ошибочными, неэкономичными, приводящими к неоправданному перерасходу средств и трате природных ресурсов. С ростом цены на газ и энергоносители значимость высокоэффективных технологий, к которым, несомненно, относится применение газопоршневого оборудования, будет постоянно повышаться. В целях минимизации влияния субъективных факторов на современном этапе развития рыночных отношений выбор любого технического решения должен осуществляться только после проведения соответствующих технико-экономических расчётов. Таким образом, очевидно, что разработка методики сравнения и выбора ГПУ для энергоснабжения различных категорий потребителей вполне востребована.

Наибольший удельный вес в мировой структуре заказов (см.рис.1) занимают установки единичной мощностью 0,5-1 МВт, на долю которых приходится 58,7 % всех заказов; доля установок мощностью 1,01-2,0 МВт составляет 33,0%, установок мощностью 2,01-3,5 МВт - 5,9%. Однако, на российском рынке в энергетическом секторе наиболее востребованными являются установки мощностью более 1 МВт.

Таким образом, для исследований в работе выбраны чисто газовые генераторные энергетические установки - искровые ГПУ, работающие по циклу Отто, электрической мощностью 1,04,0 МВт. Выделены четыре категории потребителей для исследования, основные характеристики которых представлены в табл.1.

Рис.1. Структура заказов поршневых установок на мировом рынке в 2010 г.

Таблица 1.

Основные характеристики категорий потребителей

Наименование	Тип потребителя	Низшая теплотворная способность, МДж/нм3	Плотность топлива, кг/нм3	Число часов использования установленной мощности *, ч
Категория 1	Коммунально-бытовой сектор (ЖКХ)	33,5	0,68	5500
Категория 2	Промышленный потребитель	33,5	0,68	7000
Категория 3	Нефтяные компании	59,25	1,22	7500
Категория 4	Угледобывающие компании	16,41	1,11	4200

По результатам первой главы обоснована актуальность темы диссертации и сформулированы основные задачи исследования.

Во второй главе изучены и проанализированы существующие методы принятия решений; выделены основные достоинства и недостатки каждого из них. На основе выполненного анализа выбрана базовая методика для разработки методики сравнения и отбора наиболее предпочтительного типа ГПУ для автономного энергоснабжения различных категорий потребителей, основанная на методе анализа иерархий Саати. Определены требования, задачи анализа и критерии сравнения ГПУ, сформулированы основные принципы метода иерархического анализа выбора типа ГПУ.

Разработан способ адаптации метода анализа иерархий для моделирования неструктурированных задач в области малой энергетики, определёны этапы и последовательность сравнения и выбора оптимального типа ГПУ для энергоснабжения потребителей. Для каждой из категорий потребителей выбор типа ГПУ производится из n различных агрегатов и состоит из следующих этапов:

Отбор критериев ранжирования;
Заполнение таблицы характеристик ГПУ по отобранным критериям;
Переход от абсолютных значений характеристик ГПУ к приведенным характеристикам. Для этого по каждому критерию выбирается базовое значение (наилучший показатель работы ГПУ) и рассчитываются отношения 1;
Выбор шкалы суждений. Значимость каждого критерия по отношению к сравниваемому оценивается при помощи следующей 5-балльной шкалы:

1 балл - критерии равноценны;
2 балла - умеренное превосходство;
3 балла - сильное превосходство;
4 балла - очень сильное превосходство;
5 баллов - высшее превосходство
1/5 - 1/2 -баллов - минимальные величины значимости по отношению к сравниваемому параметру.

Опрос экспертов и заполнение треугольной и полнозаполненной матрицы попарных сравнений критериев для каждой из рассматриваемых категорий потребителей электроэнергии;
Вычисление строчных сумм и общей суммы таблицы; определение весов критериев путем деления строчных сумм на общую сумму таблицы;

Матрица попарно сравниваемых характеристик значимости:

	П1	П2	Е	Пi	εi	αi=εi/ε0
П1	1	2	Е	3	ε1	α1
П2		1	Е	4	ε2	α2
			Е
Пi	1/3	1/4	Е	1	εi	αi
					ε0=Σεi

Пi - показатель или значимая характеристика ГПУ

εi - суммарный вес каждого сравниваемого показателя;

α i - коэффициент значимости

Применение линейной свертки для получения интегральной оценки (К) альтернатив:

(1)

В третьей главе проведен анализ особенностей термодинамических циклов, конструктивных особенностей и технических характеристик ГПД. По результатам анализа большого числа различных тепловых и технологических схем ГПД была разработана обобщенная технологическая схема ГПЭС (рис.2), которая была положена в основу исследований и анализа показателей работы ГПЭС.

Рис. 2. Принципиальная технологическая схема ГПЭС

ОхВТк/ОхНТк Цохладитель высоко/низкотемпературного контура; БПК - блок подготовки газа; ОВ Ic,IIс - охладители газовоздушной смеси I и II ступени; THД Ic, IIc - турбонаддув I и II ступени; МН - масляный насос; МО - маслоохладитель; НВТк/ННТк - насос высоко/низкотемпературного контура; ПМ - подогреватель масла; ПОЖ - подогреватель охлаждающей жидкости

Проведенные в работе исследования позволили выявить наиболее значимые критерии и диапазоны изменения их значений, влияющие на выбор типа ГПУ для энергоснабжения отобранных категорий потребителей (см. рис.3) .

Показатели тепловой экономичности ГПЭС для каждой категории рассчитывались по следующим формулам.

Номинальный часовой расход топливного газа (тыс. нм3/ч):

(1)

где - номинальная мощность в станционных условиях, кВт;

- номинальный КПД ГТД в станционных условиях;

- низшая объемная теплота сгорания, кДж/нм3.

Годовая выработка электроэнергии:

(2)

где - годовое время работы ГТЭС для каждой категории, ч.

Годовое потребление топливного газа (тыс.нм3/год):

(3)

Удельный расход условного топлива на единицу вырабатываемой электроэнергии, г/(кВт⋅ч):

Рис.3. Основные критерии выбора ГПУ

, (4)

Разработана иерархическая модель выбора ГПУ, которая позволяет наглядно представить алгоритм выбора оптимального типа ГПУ и связи между уровнями иерархии (см. рис.4).

Рис.4. Иерархия выбора ГПУ

В четвертой главе согласно выбранной цели исследования и принятым граничным условиям, отобраны наиболее перспективные газопоршневые установки для энергоснабжения четырех рассматриваемых категорий потребителей. Для рассматриваемых ГПУ выполнен подбор основных технических характеристик. В соответствии с представленной в главе 3 методикой проведен расчет основных часовых и годовых показателей работы ГПЭС.

Согласно адаптированной автором методике анализа иерархий составлены полнозаполненные матрицы попарных сравнений и проведен выбор оптимальных ГПУ для каждой из рассматриваемых категорий потребителей (для примера, в табл.2 ниже представлена матрица для категории 1).

В процессе исследования установлено, что для потребителей категории 1,2, работающих на природном газе, наиболее важными характеристиками являются КПД, удельная стоимость ГПУ, затраты на техническое обслуживание, а также минимальное негативное воздействие на окружающую среду. Различное влияние оказывает скорость изменения нагрузки. Поскольку единичная мощность потребителей ЖКХ (категория 1) невысокая и нагрузка меняется плавно без скачков, то скорость набора/сброса нагрузки не будет оказывать значительного влияния на выбор типа ГПУ. Для категории 2 эта составляющая имеет более высокий вес, чем для категории 1. Использование ГПУ с высоким КПД позволяет снизить топливную составляющую себестоимости электроэнергии ГПЭС и тем самым избежать повышения тарифа. Установлено, что для энергоснабжения потребителей категории 1 целесообразно использование высокооборотных машин, из которых можно выделить следующие: Waukesha серии APG и Jenbacher серии 320 и 620. Результаты ранжирования представлены на рис.5,6.

Таблица 2.

Полнозаполненная матрица попарных сравнений для категории 1

а	КПД электрический	Скорость нагружения и разгружения	Ресурс до капитального ремонта	Полный ресурс	Удельный сухой вес	Эмиссия NOx	Удельная стоимость ГПУ	Средняя стоимость ТО	εi	αi=εi/ε0
КПД электрический	1,00	5,00	4,00	3,00	4,00	3,00	3,00	4,00	27,00	0,27
Скорость нагружения и разгружения	0,20	1,00	2,00	2,00	3,00	0,20	0,50	0,33	9,23	0,09
Ресурс до капитального ремонта	0,25	0,50	1,00	3,00	2,00	0,25	0,33	0,33	7,67	0,08
Полный ресурс	0,33	0,50	0,33	1,00	2,00	0,33	0,50	0,33	5,33	0,05
Удельный сухой вес	0,25	0,33	0,50	0,50	1,00	0,25	0,25	0,33	3,42	0,03
Удельный выброс NОx (при 5%О2)	0,33	5,00	2,00	2,00	3,00	1,00	0,67	2,00	16,00	0,16
Удельная стоимость ГПУ	0,33	2,00	3,00	2,00	4,00	1,50	1,00	1,50	15,33	0,15
Средняя стоимость ТО	0,25	3,03	4,00	4,00	4,00	0,50	0,67	1,00	17,45	0,17
Сумма	а	а	а	а	а	а	а	а	101,43	1,00

Рис.5. Ранжирование ГПУ для категории 1

Рис.6. Ранжирование ГПУ для категории 2

По разработанной методике было проведено ранжирование установок и для всех остальных рассматриваемых категорий.

Анализ представленных материалов позволил выделить наиболее важные критерии при выборе ГПУ для энергоснабжения потребителей в категории 3:

скорость набора/сброса нагрузки - нефтедобывающее и нефтеперекачивающее оборудование обладает высокой единичной мощностью (буровое - до 1 МВт, магистральные нефтеперекачивающие насосы - 26 МВт, максимально - до 14 МВт), что приводит к значительным скачкам мощности при пусках/остановах;
ресурсные характеристики; весо-габаритные показатели - сложности с логистикой как оборудования, так и доставкой расходных материалов и ЗИПа .

Рис.7. Ранжирование ГПУ для категории 3

Из исследованных вариантов ГПУ наиболее полно отмеченным критериям отвечают высокооборотные ГПУ и установки повышенной оборотности фирмы Waukesha серии ATGL, APG и фирмы Cummins серии 1750 (рис.7).

идером является ГПУ повышенной оборотности (1000 об/мин) типа Waukesha 16 V - AT27GL , ее преимуществами при на ПНГ являются:

Устойчивая работа ГПУ с частотой вращения 1000 об/мин на попутном нефтяном газе, даже с учетом его ухудшения.
Надежная работа ГПУ, за счет большего объема камеры сгорания.
Работа двигателя происходит в менее напряженном режиме, за счет низкого среднеэффективного давления.
Низкие эксплутационных затраты, за счет расширенных интервалов обслуживания (замена масла через 4000 часов, свечей - через 1500).
Высокий ресурс установок - 80 000 часов первый капитальный ремонт, назначенный ресурс 360а000 - 400 000 часов.

Из исследованных вариантов ГПУ при работе на шахтном газе, так же как и ПНГ лучшие показатели по совокупности факторов имеют высокооборотные ГПУ и установки повышенной оборотности фирмы Waukesha серии ATGL, APG и фирмы Cummins (рис.8).

Рис.8. Ранжирование ГПУ для категории 4

На основании проведенного анализа можно выделить наиболее важные критерии при выборе ГПУ для энергоснабжения потребителей в категории 4:

скорость набора/сброса нагрузки - достаточна высокая единичная мощность шахтного угледобывающего и обслуживающего оборудования (конвейеры, проходческие комбайны - до 0,2 МВт, главнее шахтные вентиляторы - до 2 МВт), что приводит к скачкам мощности при пусках/остановах несколько меньшим, чем у нефтяников;
надежность - обеспечивается за счет ресурсных характеристик (полный ресурс и до капитального ремонта) - перерыв в энергоснабжении может привести к катастрофическим последствиям;
экологичность - расположение угледобывающих предприятий вблизи жилых зон делает важной экологическую составляющую.

В пятой главе проведена оценка экономической эффективности строительства ГПЭС на основе актуальных финансово-экономических условий. Проведена оценка стоимости строительства и эксплуатационных затрат в течение выбранного расчетного периода срока службы ГПЭС.

Расчеты выполнены в прогнозных ценах (с учетом инфляции) по Сценарным условиям развития электроэнергетики Российской Федерации на период до 2030 г. Ставка дисконтирования принята на уровне 10%. Налоговое окружение соответствует четвертому кварталу 2011 г. В этих условия были определены основные интегральные показатели эффективности инвестиций для всех рассматриваемых вариантов.

Проведенный финансово экономический анализ показал (см. рис. 9-12), что наиболее привлекательными и финансово-устойчивыми проектами энергоснабжения являются:

для потребителей 1 и 2 категорий от ГПЭС на природном газе наиболее предпочтительны ГПУ серии APG компании Waukesha и ГПУ компании Jenbacher. На экономическую эффективность проектов значительное влияние оказывает техническое совершенство ГПУ, установки с более высоким значением КПД стали лидерами.
для потребителей 3 категории от ГПЭС на ПНГ лучшие показатели у проектов на базе ГПУ типа Waukesha APG3000, 16V-AT27GL и Caterpillar G3516LE. ГПУ прочих производителей значительно отстают. Лидеры обладают оптимальным соотношением весо-габаритных и маневренных характеристик, а также стоимости технического обслуживания.
для потребителей 4 категории от ГПЭС на шахтном газ наиболее приемлемы проекты на базе ГПУ типа Waukesha серии APG и Jenbacher J620GS. Лидеры обладают оптимальным соотношением технических и ценовых и маневренных характеристик.

Анализ полученных результатов указывает, что ГПЭС являются экономически эффективными и конкурентоспособными с другими технологиями производства электроэнергии при электроснабжении различных категорий потребителей, а также подтверждают достоверность разработанной методики.

Рис.9. Сопоставление итогов ранжирования (К) с внутренней нормой доходности для категории 1

Рис.10. Сопоставление итогов ранжирования (К) с внутренней нормой доходности для категории 2

Рис.11. Сопоставление итогов ранжирования (К) с внутренней нормой доходности для категории 3

Рис.12. Сопоставление итогов ранжирования (К) с внутренней нормой доходности для категории 4

ВЫВОДЫ

В работе были оценены перспективы применения газопоршневых установок в качестве автономных источников генерации малой энергетики, проведена классификация ГПУ по мощности и типу используемого топлива, выделены производители ГПУ, наиболее востребованные на российском рынке для автономного энергоснабжения. Проведено исследование характеристик ГПУ, отобранных ГПУ для исследования.
Выполнен анализ возможности применения ГПУ для энергоснабжения различных категорий потребителей. В зависимости от вида топлива ГПЭС, графиков и характера электрических нагрузок были выделены четыре основные категории потребителей, а именно: ЖКХ и промышленности, топливо - природный газ; нефтедобывающие предприятия, топливо - попутный нефтяной газ и предприятия угольной промышленности, топливо - шахтный газ.
В результате анализа большого количества различных тепловых схем действующих и проектируемых ГПЭС разработана обобщенная технологическая схема ГПЭС для автономного энергоснабжения потребителей. На основе этой схемы проведены расчетные исследования ГПЭС и получены данные для расчета годовых показателей работы ГПЭС.
На основании сравнительного анализ методов рационального выбора сложных объектов выбрана базовая методика, а именно метод анализа иерархий Саати, которая была модифицирована с учетом специфики энергетического производства и особенностей каждой из категорий. Разработаны методические основы и алгоритм построения иерархической факторно-критериальной модели.
Проведенные исследования позволили выявить наиболее значимые критерии, влияющие на выбор типа ГПУ с учетом особенностей каждой из рассматриваемых категорий потребителей и приоритетов технической, экономической, эксплуатационной и экологической эффективности энергообъекта, именно: КПД, скорость нагружения/разгружения, оборотистость, полный ресурс, удельные капитальные затраты и затраты на РТО.
Согласно выбранной цели исследования и принятым граничным условиям, отобраны наиболее перспективные газопоршневые установки для энергоснабжения четырех рассматриваемых категорий потребителей. На основе разработанной методики составлены полнозаполненные матрицы попарных сравнений и проведено исследование целесообразности применения ГПУ для энергоснабжения потребителей; даны рекомендации по выбору ГПУ для каждой категории, а именно:

для потребителей ЖКХ предпочтительно применение высокооборотные ГПУ, в остальных категориях в равной мере могут использоваться как высооборотные ГПУ, так и энергоустановки с ГПД повышенной оборотности;
для потребителей категорий 1,2 можно выделить следующие ГПУ: Waukesha серии APG и Jenbacher серии 320 и 620. Данные установки имеют сравнительно высокие КПД, большую скорость нагружения/разгружения при сравнительно невысокой удельной стоимости;
для нефтедобывающих компаний наиболее важными критериями при отборе ГПУ являются скорость набора/сброса нагрузки, а также ресурсные и весо-габаритные показатели. Из исследованных вариантов ГПУ, наиболее полно отмеченным критериям отвечают ГПУ фирмы Waukesha серии ATGL, APG и фирмы Cummins серии 1750.
для угледобывающих компаний были выделены следующие критерии: скорость набора/сброса нагрузки; надежность и экологичность. При работе ГПУ на шахтном газе, так же как и ПНГ лучшие показатели по совокупности факторов имеют высокооборотные ГПУ и установки повышенной оборотности фирмы Waukesha серии ATGL и APG.

Для проверки достоверности полученных результатов выполнен финансово-экономический анализ ГПУ на основе выбранных экономических критериев ранжирования с использованием сертифицированной программы расчета бизнес-планов Project Expert, адаптированной к экономическим расчетам в энергетике, что гарантирует достоверность полученных результатов.
Сравнение результатов ранжирования ГПУ по разработанной автором методике, которая позволяет определить тройку лидеров при выборе ГПУ для энергоснабжения потребителей, подтверждено результатами финансово-экономического анализа и анализа чувствительности полученных показателей к различным факторам.
Разработанная автором методика позволяет свести к минимуму влияние субъективных факторов и выполнить первоначальный отбор оптимальных типов ГПУ для каждой категории потребителей без проведения подробных технических и экономических расчетов.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

Потенциал применения газопоршневых двигателей зарубежных производителей на территории РФ / Буров В.Д., Дудолин А.А., Макаревич В.В., Макаревич Е. В. // Турбины и дизели. Май. Рыбинск. 2009. - С. 30-35.
Анализ применения газопоршневых установок для энергоснабжения различных категорий потребителей / Буров В.Д., Дудолин А.А., Макаревич В.В., Макаревич Е. В. // Материалы VII международной научно-технической конференции Повышение эффективности производства электроэнергии. Новочеркасск. 2009 . С. 58-63.
Анализ ГПЭС для энергообеспечения различных категорий потребителей / Буров В.Д., Дудолин А.А., Макаревич В.В., Макаревич Е. В. // XVI международная научно-техническая конференция Радиоэлектроника, электротехника технической конференции студентов и аспирантов: Тез. докл.: - Москва. 2010. - Т. 3. - C. 204-205.
Применение критериального метода при выборе газопоршневых установок для энергоснабжения различных категорий потребителей / Буров В.Д., Дудолин А.А., Макаревич В.В., Макаревич Е. В. // Новое в Российской энергетике. №10/ Москва. 2010.- С.12-23.
Анализ применения ГПД для энергоснабжения потребителей ЖКХ / Буров В.Д., Макаревич В.В., Макаревич Е. В. // Сборник НИР аспирантов и молодых ученых в области энергосбережения в промышленности ЭВРИКА-2010. Новочеркасск. 2010. С.13-17.
Перспективы строительства объектов малой энергетики на базе ГПУ / Буров В.Д., Дудолин А.А., Макаревич В.В., Макаревич Е. В. // XVII международная научно-техническая конференция Радиоэлектроника, электротехника технической конференции студентов и аспирантов: Тез. докл.: - Москва. 2011. - Т. 3. - C. 183-184.
Разработка метода по выбору газопоршневых энергоустановок / Буров В.Д., Дудолин А.А., Макаревич В.В., Макаревич Е. В. // Энергосбережение и водоподготовка.-2011.-№5 (73).-С. 54-57.
О составе технической части конкурсных заявок в энергетике / Буров В.Д., Дудолин А.А., Макаревич В.В., Макаревич Е. В. // Энергетик.-2011.-№12.-С.30-33.

Подписано к печати Л -

Печ. л. Тираж Заказ

Типография ФГБОУ ВПО Национальный исследовательский университет МЭИ, Красноказарменная, 13.

1 +1 - соответствует максимальному базовому значению; -1 - минимальному.

Авторефераты по всем темам >> Авторефераты по техническим специальностям

Blog