Расчет   мощности  теплоэлектроцентрали

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)   возводят вблизи потребителей тепловой и электрической нагрузок. ТЭЦ, с учетом экологических и других ограничений, должна максимально приближена к потребителям тепловой энергии. На рисунке 4 приведены типовые графики нагрузок ТЭЦ [1].

                             Рисунок 4. Зимний (1) и летний (2) графики нагрузок ТЭЦ

                                           а) электрическая нагрузка; б) тепловая нагрузка.

Таким образом, район строительства ТЭЦ, в первую очередь определяется   схемой теплоснабжения района и во вторую очередь  схемой развития энергосистемы (топографическая карта области (Рисунок 2) и населенного пункта). Решения  по размещению объектов электростанции должны учитывать существующую и перспективную (обычно принимается 10 –летний период) жилую и промышленную застройки населенного пункта или микрорайона, что обуславливает также  рост их электрической и тепловой нагрузок. Имея графики тепловой и электрической нагрузок населенного пункта или микрорайона с 10-ей перспективой развития,  можно оценить максимальную тепловую и электрические мощности проектируемой ТЭЦ.  За основу принимается, как правило, тепловая мощность ТЭЦ. Недостающая или избыточная электрическая мощности для электроснабжения пункта или микрорайона могут быть принята или передана в электроэнергетическую систему. Место расположения проектируемой ТЭЦ определяется на топографической карты  населенного пункта или микрорайона, и учетом того, что производственный пар от ТЭЦ может быть передан на расстояние до 10 км, горячая вода для нужд теплофикации до 35 км [1]. При выборе места расположения ТЭЦ следует, по мере возможности, учесть рекомендации, приведенные в нормах технологического проектирования тепловых станций [14].

Выбор площадки для строительства ТЭЦ, а также определение основных характеристик электростанции производится на основании технико-экономического сопоставления конкурирующих вариантов. Площадка для строительства электростанции должна по возможности удовлетворять следующим условиям: грунты, слагающие площадку, должны допускать строительство зданий и сооружений, а также установку тяжелого оборудования без устройства дорогостоящих оснований; уровень грунтовых вод должен быть ниже глубины заложения подвалов зданий и подземных инженерных коммуникаций; при ориентации на прямоточную схему технического водоснабжения площадку следует размещать у водоемов и рек на прибрежных незатапливаемых паводковыми водами территориях с учетом наименьшей высоты подъема охлаждающей воды; компоновка генерального плана стройплощадок должна решаться с учетом подходом железных и автомобильных дорог, выводов линий электропередачи и других коммуникаций по наиболее рациональной схеме в увязке с генсхемой развития района с учетом архитектурных и экологических требований.

Идеальный вариант место расположения ТЭЦ, при соблюдении экологических норм,  это центр тепловых нагрузок населенного пункта и микрорайона.

Вид  используемого топлива для ТЭЦ задается в задании на курсовой проект.

            Таблица 3. Энергетические характеристики различных типов топлива [15]

Для сопоставления различных видов топлива и суммарного учёта его запасов в России принята единица учёта – условное топливо (у.т.), для которого низшая теплота сгорания принята 29,31 ГДж/т (7000 ккал/кг). В зарубежной практике в качестве единицы учёта использовался нефтяной эквивалент (н.э.) с теплотой сгорания 41,868 ГДж/т. Коэффициенты перевода энергетических единиц приведены в таблице 4.

 Таблица 4. Коэффициенты перевода энергетических единиц

На графике (Рисунок 5) показаны доли энергий, которые после преобразования энергии, заключенной в первичном источнике  энергии (Wпэ), выдается от ТЭЦ потребителям  тепловой(Wтэ)  и электрической(Wээ) энергий.

                         Рисунок 5. Энергетическая диаграмма ТЭЦ

Согласно стратегии развития энергетики РФ [16] планируется.

По направлению "Электроэнергетика":

создание газотурбинных установок мощностью 300 - 350 МВт и на их основе высокоэффективных конденсационных парогазовых установок мощностью 500 - 1000 МВт, работающих на природном газе, с коэффициентом полезного действия выше 60 процентов;

создание типовых модульных когенерационных парогазовых установок мощностью 100 и 170 МВт с коэффициентом полезного действия 53 - 55 процентов на теплоэлектроцентралях;

создание экологически чистых угольных конденсационных энергоблоков на суперсверхкритические параметры пара с коэффициентом полезного действия 43 - 46 процентов мощностью 660 - 800 МВт;

создание экологически чистых парогазовых установок мощностью 200 - 600 МВт с газификацией твердого топлива и с коэффициентом полезного действия 50 - 52 процента и парогазовой установки на угольном синтез-газе.

При рассмотрении энергетической эффективности электростанции важнейшим показателем является КПД. Различают электрический, тепловой и общий или суммарный КПД электростанций. Электрический КПД показывает какая часть от энергии, заключенной в первичном источнике энергии электростанции, будет преобразовано в электрическую энергию (Рисунок 5).

                         КПД _ЭЛ = Wээ/Wпэ*100%.                                                          (5)

При производстве электрической энергии часть тепловой энергии утилизируется на теплоснабжение.

                                  КПД _ТЭ = W_ТЭ/Wпэ*100%.                                                               (6)

Сумма электрического КПД и теплового КПД называется общим КПД электростанции

или КПД использования топлива.

Таблица 5. Электрические КПД действующих электростанций

После обоснования тепловой мощности ТЭЦ, с учетом данных приведенных в таблице 5, рисунке 5, приложении 4  и работы [16] оценивается установочная мощность электростанции, как наиболее большая.  К примеру, если тепловая мощность ТЭЦ составляет 20 МВТ при тепловом КПД, равном 45%, а электрическое КПД составляет 40%, то электрическая мощность составит 16МВт  (Рисунок 5).

Данные приведенные в таблице 3 позволяют оценить необходимую массу  топливо-энергетических ресурсов для проектируемой ТЭЦ, что выходит за рамки проекта, но может быть использованы  при выполнении  бакалаврской работы.

3.2. Обоснование и выбор структурной схемы электростанции, схемы ее подключения    к электроэнергетической системе