Эффективность применения энергетических установок на базе поршневых двигателей в энергетических комплексах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.01, кандидат наук Костин Дмитрий Александрович

• Костин Дмитрий Александрович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Костин Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ научно-технической литературы по вопросу экономической целесообразности применения малых ТЭЦ

1.2 Режимы энергопотребления различных объектов

1.3 Особенности работы энергетической установки с поршневыми ДВС

1.4 Примеры использования мини - ТЭЦ с поршневыми ДВС на различных объектах

1.5 Экономичность энергетических установок в энергетическом комплексе

1.6 Экологическая эффективность применения мини - ТЭЦ

Выводы

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МИНИ - ТЭЦ С ГПА

2.1 Методические положения определения оптимального количества энергетических установок

2.2 Применение дополнительного источника теплоты (ДИТ)

2.3 Разработка эффективной типовой схемы системы охлаждения тепловой

машины на базе поршневых ДВС

2.4 Определение экономической эффективности применения мини - ТЭЦ

Выводы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ГАЗОВОГО ДВИГАТЕЛЯ-ГЕНЕРАТОРА С СИСТЕМОЙ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ

3.1 Описание экспериментальной установки с газовым двигатель-

генератором ГДГ-90

3.2 Исследование закономерностей и построение математических моделей

Выводы

ГЛАВА 4. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МИНИ - ТЭЦ С ГПА ДЛЯ ОБЪЕКТА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЛАСТИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МИНИ-ТЭЦ С ГПА

4.1 Расчет экономического эффекта применения мини-ТЭЦ

4.1.1 Расчет экономического эффекта от мини-ТЭЦ с резервным агрегатом

4.1.2 Расчет экономического эффекта от мини-ТЭЦ при резервировании электрической мощности от сети

4.2 Расчет экономической эффективности по суточному графику энергопотребления электричества

4.3 Расчет экономической эффективности мини-ТЭЦ при работе на биогазе и попутном газе

4.3.1 Расчет экономической эффективности мини-ТЭЦ при работе на биогазе

4.3.2 Расчет экономической эффективности мини-ТЭЦ при работе на попутном

газе

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эффективность применения энергетических установок на базе поршневых двигателей в энергетических комплексах»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время все большую актуальность приобретают проблемы, связанные с производством и транспортировкой энергии. Развитие экономики и прирост населения влечет за собой значительное повышение энергопотребления, как в нашей стране, так и во всем мире. С другой стороны, все чаще встает вопрос об ограниченности и истощении топливных ресурсов, в частности, углеводородного топлива: нефти, угля и газа. В связи с этим, остро возникает вопрос о необходимости их более рационального использования. В сложившихся условиях необходимо находить рациональные и эффективные решения по организации энергоснабжения потребителей.

Перспективным направлением является использование комбинированных систем энергоснабжения на базе малых ТЭЦ (мини-ТЭЦ). Применение мини-ТЭЦ на базе поршневых двигателей для комбинированной выработки электрической и тепловой энергии обеспечивает повышение эффективности энергоснабжения за счет экономии топлива и сокращения потерь при транспортировке энергии.

В то же время, сегодня отсутствуют или требуют уточнения методики оценки эффективности применения когенерационных установок (КУ) на базе газопоршневых агрегатов (ГПА). Большинство из применяемых методик расчета исходят из допущения работы этих энергоустановок (ЭУ) на номинальной мощности без учета переменного характера нагрузки объекта, что приводит к завышению их расчетной экономической эффективности. При этом отсутствуют обоснованные рекомендации по выбору количества ЭУ на объекте и ряд других вопросов, что сдерживает применение КУ на объектах различного назначения.

Работа выполнена в рамках Федерального закона № 261 от 23 ноября

2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» и государственной программы Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года» от 27 декабря

2010 г., а та работ по проблеме 05.В.05 - «Оптимизация систем энерго- и теплоснабжения при применении поршневых энергоустановок» СГТУ имени Гагарина Ю. А.

Объектом исследования является энергетический комплекс с когенерационными установками на базе газопоршневых агрегатов, работающий в системе электро- и теплоснабжения автономного объекта.

Целью исследования является повышение эффективности электро- и теплоснабжения автономных объектов различного назначения с переменными нагрузками при использовании энергетических комплексов с газопоршневыми агрегатами.

Для достижения указанной цели в диссертации решаются следующие основные задачи:

1. Разработка математической модели определения статей теплового баланса газового двигатель-генератора ГДГ-90 с двигателем 6ЧН21/21 для определения величины утилизируемой вторичной теплоты, вырабатываемой когенерационной установкой, в зависимости от ее эксплуатационной электрической мощности.

2. Разработка научно обоснованных рекомендаций по применению энергетического комплекса на базе газопоршневых энергоустановок путем подбора рационального количества агрегатов, повышения эффективности системы охлаждения тепловой машины, обеспечения необходимой надежности энергоснабжения.

3. Разработка методики обоснованного определения мощности дополнительного источника теплоты в структуре энергетического комплекса электро- и теплоснабжения объекта на базе методов математического моделирования и экспериментальных исследований.

4. Проведение технико-экономического обоснования повышения эффективности системы электро- и теплоснабжения различных объектов с применением методики оценки эффективности инвестиционных проектов, учитывающей переменную нагрузку энергетического комплекса с газопоршневыми установками.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1. Определение закономерностей и построение математических моделей зависимостей тепловых потоков, отводимых от двигателя с выхлопными газами, охлаждающей жидкостью, маслом от величины электрической мощности для нового газопоршневого двигателя-генератора ГДГ-90 с двигателем 6ЧН21/21 на основании проведенных экспериментальных исследований, отличающихся структурой моделей с учетом нелинейности закономерностей для повышения точности прогнозирования и учитывающих особенности конструкции конкретных двигателей.

2. Разработка методики обоснования выбора количества используемых двигателей на энергоустановке, обеспечивающей учет изменения нагрузки и требуемого уровня надежности.

3. Анализ экономической эффективности применения малых ТЭЦ с поршневыми двигателями в энергетическом комплексе и построение технико-экономического обоснования, позволяющего учесть реальные или прогнозируемые режимы работы и оценить целесообразность построения мини -ТЭЦ с ГПА на стадии предпроектных работ.

Выносимые на защиту научные положения и научная новизна результатов работы соответствуют п. 3, 5 и 6 паспорта специальности 05.14.01.

Практическая ценность исследования заключается в возможности использования проектными организациями разработанных методических положений для выбора оптимального количества энергоустановок на объекте с переменным характером нагрузки, применения созданных алгоритмов и программных продуктов для определения мощности дополнительного источника теплоты, расчета срока окупаемости когенерационной установки, а также как студентами и аспирантами энергетических специальностей в учебном процессе.

На защиту выносятся

1. Математические модели статей теплового баланса для газового двигателя-генератора ГДГ-90 с двигателем 6ЧН21/21, позволяющие определить зависимость величины утилизируемой вторичной теплоты, вырабатываемой КУ, от ее эксплуатационной электрической мощности.

2. Алгоритм и программа расчета мощности дополнительного источника теплоты в структуре энергетического комплекса электро- и теплоснабжения автономного объекта на базе методов математического моделирования с учетом реальных параметров объектов.

3. Рекомендации по внедрению энергетических комплексов на базе газопоршневых энергоустановок на основе подбора рационального количества агрегатов с учетом необходимой надежности энергоснабжения.

4. Технико-экономическое обоснование повышения эффективности системы электро- и теплоснабжения различных объектов с применением методики оценки эффективности инвестиционных проектов, учитывающей реальные параметры энергетического комплекса с газопоршневыми и когенерационными установками.

Достоверность результатов и выводов обеспечивается использованием методологии системных исследований в энергетике, фундаментальных законов технической термодинамики, теплопередачи и теории надежности систем энергетики, применением широко апробированных методик расчета энергетических установок.

Апробация работы. Основные научные и прикладные результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Теплоэнергетика» СГТУ имени Гагарина Ю. А.; на Международных конференциях: «Современные научно-технические проблемы теплоэнергетики и пути их решения» (Саратов, 2012); XXV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях -ММТТ-25» (Волгоград, 2012); Восьмой Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Энергия-2013» (Иваново, 2013); XXVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-26» (Саратов, 2013); 2-й Международной научной конференции «Поколение будущего: Взгляд молодых ученых - 2013» (Курск, 2013); XXVII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-27» (Саратов, 2014); на Всероссийских

конференциях: Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии, система автоматизированного проектирования и автоматизации» (Балаково, 2012); V Всероссийской научно-технической интернет-конференции «Энергетика. Инновационные направления в энергетике. СЛЬБ-технологии в энергетике» (Пермь, 2012); Всероссийской молодежной конференции «Химическая физика и актуальные проблемы энергетики» (Томск, 2012); IV Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Информационные технологии, системы автоматизированного проектирования и автоматизация» (Балаково, 2012); на Республиканской научно-практической конференции «Современные технологии в электроэнергетике и промышленности» (Таджикистан, 2012).

Публикации. Основные положения и результаты диссертационного исследования опубликованы в 27 печатных работах, из них - 4 публикации в рекомендованных перечнем ВАК РФ изданиях [49, 54, 55, 56]. Получен 1 патент РФ на полезную модель [88] и зарегистрировано 2 программы для ЭВМ [100, 101].

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ научно-технической литературы по вопросу экономической целесообразности применения малых ТЭЦ

В настоящее время опубликовано большое количество научных работ по исследованию как энергетической, так и экономической эффективности энергетических установок. Большое значение имеют труды профессоров Андрющенко А. И., Аминова Р. З., Семенова Б. А., Ларина Е. А., Николаева Ю. Е., Кривова В. Г., Агафонова А. Н. и др. [1, 3-7, 12, 13, 17-19, 31, 32, 33-38, 76-78, 82, 83, 91, 104, 106, 113, 114, 119].

Так, в статье Андрющенко А. И., Семенова Б. А. [3] приводится система показателей для оценки топливной эффективности эксплуатационных режимов ТЭЦ. Приведенные критерии с некоторыми поправками можно использовать и для оценки эффективности малых ТЭЦ, работающих на газопоршневых двигателях.

Об энергетической эффективности когенерационных установок также написано в статье Лешковича В.В. [66]. Здесь оценка дается на основании отношения полученной электрической и тепловой энергии к затраченной первичной энергии топлива. Недостатком этой методики является допущение, что установка работает на номинальной мощности в течение всего периода эксплуатации.

О топливной эффективности комбинированных энергоустановок говорится в статье Тверского А. К., Симонова В. Ф. [109]. Авторами была разработана и систематизирована методика расчета экономии топлива для исследования вариантов комбинирования энергетических установок с процессами и аппаратами химической технологии. В качестве энергоустановок использовались различные газовые турбины. Применение данной методики расчета для других типов двигателей требует дополнительных исследований.

Отдельного внимания заслуживают исследования, проведенные Николаевым Ю. Е. и Сизовым С. В. [82] в рамках диссертационной работы Сизова С. В. по повышению эффективности малых ТЭЦ с газовыми турбинами. В рамках данного исследования была разработана математическая модель расчета характеристик и показателей эффективности малой ТЭЦ с ГТУ, а также методики определения оптимального количества ГТУ малой ТЭЦ при работе по электрическому и тепловому графикам нагрузки. Однако полученные зависимости характерны для установок с газотурбинными двигателями и не могут применяться для расчетов малых ТЭЦ с поршневыми агрегатами из-за их специфики.

О применении малых ТЭЦ на базе газопоршневых двигателей в различных секторах экономики говорится в статье [41], авторами которой были разработаны технические требования и критерии для создания типового ряда отечественных мини-ТЭЦ мощностью 0,5; 1,0; 2,0 и 4,0 МВт. А также разработаны конструкторская документация и проведены стендовые испытания.

В статье [67] приводятся варианты использования малых ТЭЦ для энергоснабжения объектов в условиях чрезвычайных ситуаций.

О методах определения технико-экономических показателей также говорится в статье Петрущенкова В. А. [91] этот метод сводится к определению зависимости срока окупаемости устанавливаемой малой ТЭЦ от ее мощности. И в зависимости от полученных результатов корректируется число используемых модулей установки.

В этих расчетах принимаются определенные допущения. Это заключается в том, что, как и в [66], при расчете нагрузка принимается постоянной, т. е. малая ТЭЦ работает на номинальной мощности весь период эксплуатации. Не учитываются графики потребления энергии автономного объекта, а также возможные неисправности, и как следствие, простои, связанные с ремонтом или профилактическими работами. А это существенно влияет на конечную себестоимость вырабатываемой энергии. И поскольку нагрузка непостоянна, то и

расход топлива и масла будет также различный и составляет основной процент эксплуатационных расходов, что тоже влияет на срок окупаемости установки.

В статье [119] описывается практический опыт применения малых ТЭЦ, хотя иногда этот опыт оказывается и не совсем положительный.

В работе [1] имеется раздел, обосновывающий эффективность применения когенерационных установок в зависимости от эксплуатационных затрат. Эксплуатационные затраты (на топливо, масло, техническое обслуживание) связаны со средней эксплуатационной мощностью энергоустановки и их можно отнести к удельным затратам при эксплуатации. Отсюда можно сделать вывод, который подтверждается и практикой [119]: чем длительней период работы энергоустановки, тем меньше удельные затраты на ее эксплуатацию. Кроме того, здесь также следует учитывать и мощность, на которой работает энергоустановка. Это связано с тем, что на себестоимость электрической энергии будут сказываться и затраты, связанные с ее приобретением, транспортировкой и монтажом. В данном случае получается, что чем выше мощность энергоустановки, тем ниже удельные затраты, связанные с ее приобретением, транспортировкой и монтажом.

Отсюда следует вывод, что средняя эксплуатационная мощность энергоустановки, зависящая от потребителя, является весомым аргументом при оценке экономической эффективности энергоустановки.

Это положение, по аналогии, относится и к системе утилизации вторичной теплоты, что в совокупности с энергоустановкой и является когенерационной установкой.

Из анализа следует, что если когенерационная установка работает с непостоянной мощностью на потребителя (например, в общую энергосистему), то в обязательном порядке необходимо учитывать ее среднюю эксплуатационную мощность при расчете экономической эффективности ее применения на объекте. Тем самым необходимо иметь методику такого расчета и по возможности инструменты быстрой оценки экономической целесообразности применения когенерационной установки на объекте еще на стадии технического предложения.

Различные варианты исполнения и эксплуатации газопоршневых мини-ТЭЦ приводятся и в ряде зарубежных источников [123 - 125].

В работе Мамонова А.М.[70] разрабатываются критерии обоснования применения мини-ТЭЦ в системах энергоснабжения. Автором приводятся технические, экономические и экологические критерии обоснования эффективности применения мини-ТЭЦ. Однако, при оценке экономической эффективности в качестве показателя мощности установки автором выбран годовой максимум активной мощности, что значительно завышает результаты экономических расчетов. Также из рассмотренного автореферата [64] не ясно, учитываются ли автором затраты на ремонт оборудования.

Оценка перспектив применения газопоршневых установок для энергоснабжения различных категорий потребителей дается в работах Бурова В.Д. [12, 13]. Авторами также приводятся критерии и разработана методика выбора типа газопоршневых установок с учетом особенностей различных категорий потребителей. Но применение ГПУ рассматривается авторами лишь для электроснабжения объектов и не учитывается возможность выработки тепловой энергии за счет применения систем утилизации теплоты ДВС ГПУ.

Дубинин В.С. в работе [31] предлагает концепцию «Единой системы газоснабжения и генерации механической, электрической и тепловой энергии» как альтернативу существующей единой электроэнергосистемы. Централизованное энергоснабжение предлагается заменить автономными газопоршневыми энергоустановками. Также автором рассмотрены области рационального применения установок с паропоршневыми (понятие введено автором) и поршневыми ДВС, описан принцип самостабилизации частоты вырабатываемого ими тока. Однако, не ясным остаются вопросы: на каких режимах рассматривалась работа ЭУ - на номинальной или же определялась среднее значение эксплуатационной мощности, а также по каким критериям проводилась оценка эффективности применения поршневых ЭУ.

Во всех рассмотренных работах можно отметить следующее: практически большинство авторов соглашаются, что применение когенерационных установок

является перспективным направлением развития энергетической системы всего мира в целом и нашей страны в частности. Это подтверждается и мировой тенденцией применения мини-ТЭЦ на базе КУ с поршневыми ДВС.

Однако анализ методов расчета и примеров применения газопоршневых мини-ТЭЦ в нашей стране и за рубежом показал, что они построены на основе учета номинальных мощностей, приводящих к завышенным оценкам их эффективности, что показывает актуальность создания методов учета изменения нагрузки при проектировании ЭУ.

1.2 Режимы энергопотребления различных объектов

Для определения мощности создаваемой мини-ТЭЦ, покрывающей потребности объекта в энергии, необходимо в первую очередь проанализировать его энергопотребление. Этот анализ проводится на основании графиков энергопотребления.

По типу потребления электроэнергии различают пять групп: промышленная нагрузка, коммунально-бытовое потребление, электрический транспорт, уличное освещение, сельскохозяйственные нужды. Промышленная нагрузка за счет одно- и двухсменных предприятий снижается в ночное и вечернее время. Коммунально-бытовое потребление значительно в утреннее и вечернее время, вечерний пик более продолжителен. Уличное освещение имеет максимум в ночные часы. Сельскохозяйственные графики потребления достаточно равномерны с сезонным изменением его величины [109].

Типовой график нагрузок получают путем почасового сложения нагрузок всех потребителей для типично зимних и типично летних месяцев.

Зимний график имеет 2 пика (рис. 1.1), летний — 3 (рис. 1.2), что объясняется более длинным световым днем (освещение включается после окончания работы на односменных предприятиях и снижения транспортных перевозок). Летние нагрузки меньше по абсолютной величине.

Рис. 1.1. Пример суммарного графика нагрузок в зимние сутки

Рис. 1.2. Пример суммарного графика нагрузок в летние сутки Для определения годовой потребности в электроэнергии используются годовой график продолжительности нагрузок (рис. 1.3) и годовой график месячных максимумов (рис. 1.4). Продолжительность нагрузки определяют суммированием ее за 210 зимних суток и 155 летних суток. Площадь под кривой годовой продолжительности нагрузок определяет суммарную годовую потребность в электроэнергии [111].

Рис. 1.3. Пример годового графика продолжительности нагрузок

N. кВт

—(——I-1-1-lili-1—I-1-1->

2 4 6 8 10 12

месяцы

Рис. 1.4. Пример годового графика месячных максимумов При проектировании к базовым электростанциям предъявляется, прежде всего, требование высокой тепловой экономичности, что определяет повышенные капитальные вложения. Для ТЭС, работающих относительно небольшое число часов в году (пиковых и полупиковых), основным требованием является высокая маневренность и низкие капитальные вложения, хотя иногда это достигается за счет снижения тепловой экономичности [113].

На основании исследований энергопотребления ряда объектов

Саратовской области были получены следующие графики [82].

а - жилого здания с газовыми плитами; б - жилого здания с бытовыми электрическими плитами; в - универсального магазина; г - столовой; д - поликлиники; е - двухсменной школы

с электрифицированным пищеблоком

Рис. 1.5. Суточные графики электрических нагрузок коммунально-

бытовых потребителей

а - ОАО «Сарэнергомаш»; б - МУПП «Саратовводоканал»; в - ОАО «Рефлектор»; г - ОАО «БАТ-СТФ»; д - ОАО «Сапкон-Нефтемаш»; е - ООО «Газпромтрансгаз Саратов» Рис. 1.6. Суточные графики электрических нагрузок промышленных

потребителей

На рис. 1.6 сплошной линией обозначена зимняя нагрузка, пунктирной -

летняя.

Потребление же тепловой энергии подразделяется на две группы: промышленное и коммунально-бытовое. Промышленное - осуществляется предприятиями, использующими тепловую энергию в технологических процессах для выпуска конечной продукции. Коммунально-бытовое теплопотребление включает нагрузки отопления, вентиляции и горячего водоснабжения (ГВС). Указанные нагрузки могут быть как для промышленных предприятий, так и для жилых, общественных зданий [82].

12 16 20 24 1,ч

Рис. 1.7. Суточный график нагрузки отопления(1), вентиляции (2) и ГВС(3)

Данный анализ позволяет определить необходимое количество теплоты для нужд потребителя, обеспечивая при этом санитарные нормы по температуре в помещении.

Кроме того, следует отметить, что выработка теплоты КУ на базе газопоршневых ДВС зависит от нагрузки на ДВС, которая в свою очередь определяется потреблением электрической мощности объектом.

Из выше перечисленного следует, что также необходимо знать зависимость между величиной вырабатываемой электрической энергии и величиной тепловой энергии, получаемой в результате отвода вторичного тепла от ДВС.

Это позволит определить суммарное количество тепловой энергии, вырабатываемое КУ, и сравнить его с количеством, необходимым для объекта. Тем самым можно определить достаточность или недостаточность тепловой энергии, получаемой от системы утилизации КУ для конкретного объекта и предпринять меры в случае ее недостаточности. Это исследование необходимо проводить с учетом средней эксплуатационной мощности ЭУ.

Таким образом, возникают новые научные задачи исследования эффективности ЭУ, в том числе определение количества теплоты, вырабатываемой КУ, необходимого дополнительного количества теплоты, создание методик расчета энергоустановок при работе с переменными нагрузками.

1.3 Особенности работы энергетической установки с поршневыми

ДВС

Мини-ТЭЦ - электростанция с комбинированным производством электроэнергии и тепла, расположенная в непосредственной близости от конечного потребителя. Типовая блок-схема мини-ТЭЦ представлена на рис. 1.8.

В качестве источника энергии в мини-ТЭЦ используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС): дизельные, газовые и газотурбинные.

Газ - подключение природного газа; Сеть - подключение к электросети; R - обратная линия системы отопления; V - подающая линия системы отопления;1 - модули мини-ТЭЦ; 2 -бак-накопитель в системе отопления; 3 - пиковый котел; 4 - потребитель Рис. 1.8. Схема малой ТЭЦ с газопоршневым двигателем Энергия, выделившаяся при сгорании топлива в ДВС производит механическую работу и теплоту. Механическая работа на валу двигателя используется для выработки электроэнергии генератором электрического тока. Тепло отработавших газов и системы охлаждения двигателя служит для получения горячей воды или пара в системе утилизации.

В настоящее время в сегменте миниэлектростанций, работающих на газе, мощностью 10 - 30 МВт, широко представлены два типа машин: газопоршневые (ГПУ) и газотурбинные (ГТУ) установки. У каждого типа установок есть свои недостатки и достоинства.

Одним из основных вопросов при выборе типа малой ТЭЦ (ГПУ или ГТУ) является вопрос о стоимости энергоустановки. На рисунке 1.9 показана зависимость удельной стоимости установок разных типов от электрической мощности.

800

■{2 600 о о

| 500

и «

2 400 ч

и Й

300

200

1.5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 единичная мощность агрегата, МВт

Рис. 1.9. Удельная стоимость поршневой и турбинной установок Как видно из рисунка, при единичных мощностях менее 3,5 МВт удельная стоимость оборудования у поршневых машин ниже. Здесь нужно заметить, что стоимость оборудования и стоимость станции не одно и то же, особенно в том случае, когда речь идет о подводе газа высокого давления (как требуется для газовых турбин) [32].

Также важным является удельный расход топлива. Удельный расход топлива на выработанный кВтч меньше у газопоршневой установки, причем при любом нагрузочном режиме. Это объясняется тем, что КПД поршневых машин составляет 36... 45%, а газовых турбин - 25... 34% (рис. 1.10) [32].

Рис. 1.10. Удельный расход топлива поршневой и турбинной установками Эксплуатационные затраты на электростанцию с поршневыми машинами ниже, чем на электростанцию с газовыми турбинами. Капитальный ремонт ГПД требует значительно меньше финансовых и людских ресурсов, чем капитальный ремонт ГТД. Однако, эти показатели также зависят от марки и страны производителя. Так, обслуживание ГПД иностранного производства обойдется в разы дороже, чем обслуживание отечественных ГТД.

Сравнение газопоршневых и газотурбинных двигателей по другим немаловажным вопросам установки и эксплуатации приведено в таблице 1.1 [32].

Таблица 1.1 - Сравнительные критерии ГТУ и ГПУ

Показатель Газопоршневой привод (ГПД) Газотурбинный привод (ГТД)

1 2 3

Долговечность без ограничения при соблюдении правил эксплуатации и обслуживания без ограничения при соблюдении правил эксплуатации и обслуживания

Ремонтопригодность ■ ремонт производится на месте ■ ремонт требует меньше времени ■ ремонт производится на специальных заводах ■ затраты времени и денег на транспортировку, центровку и т.д.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Костин Дмитрий Александрович, 2018 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Агафонов, А.Н. Совершенствование характеристик энергетических установок на базе двигателей ЧН 21/21 объектов малой энергетики./ А.Н. Агафонов, А.В. Разуваев - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т.- 2006.- 148 с.

2. Анализ эффективности применения когенерационных установок / Частное научно-производственное предприятие «Фрезия». - URL: http: //www.sinus. org.ua.

3. Андрющенко, А. И. Система показателей для оценки топливной эффективности эксплуатационных режимов ТЭЦ / А. И. Андрющенко, Б. А. Семенов // Промышленная энергетика, 2005, №12, с. 2-7.

4. Андрющенко, А.И. Еще раз о показателях совершенства ТЭЦ / А.И. Андрющенко // Проблемы совершенствования топливно-энергетического комплекса: Сб. науч. тр. Вып.3: Матер. Междунар. науч.-практ. конф., Самара, 2122 апр. 2004 г. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2004. - С.11-16.

5. Андрющенко, А.И. Методика системных термодинамических исследований в теплоэнергетике: Учеб. пособие / Саратов. ГТУ. - Саратов, 1996. -97 с.

6. Андрющенко, А.И. Основы термодинамики циклов теплоэнергетических установок. / А. И. Андрющенко - М.: Высшая школа, 1985. - 319 с.

7. Андрющенко, А.И., Хлебалин Ю.М. Термодинамическая эффективность теплофикации // Изв. вузов. Энергетика. - 1987. - N 4. - С.68-72.

8. Астахов, Н.Л. Коэффициент использования теплоты топлива / Н.Л. Астахов // Энергетик. - 2004. - N 3. - С.29-30.

9. Астахов, Н.Л. О методах распределения расходов топлива ТЭЦ между электроэнергией и теплом / Н.Л. Астахов // Энергетик. - 2002. - N 11. - С.8-10.

10. Бехрендт, Ц. Оценка эффективности использования располагаемой теплоты в судовых энергетических комплексах / Ц. Бехрендт // Пробл. прикл. механики. - 2004. - № 4. - С.46-50.

11. Бригхем, Ю., Гапенски, Л. Финансовый менеджмент: Полный курс. В 2-х т.: Пер. с англ. / Под ред. В.В.Ковалева. - СПб: Экономическая школа, 2001. -238 с.

12. Буров, В.Д. Анализ применения ГПД для энергоснабжения потребителей ЖКХ / В.Д. Буров, В.В. Макаревич, Е.В. Макаревич // Сборник НИР аспирантов и молодых ученых в области энергосбережения в промышленности «ЭВРИКА-2010». Новочеркасск. 2010. С.13-17.

13. Буров, В.Д. Применение критериального метода при выборе газопоршневых установок для энергоснабжения различных категорий потребителей / В.Д. Буров, А.А. Дудолин, В.В. Макаревич, Е. В. Макаревич // Новое в Российской энергетике. №10/ Москва. 2010.- С.12-23.

14. Ведомственный свод правил ВСП 43-02-05/МО РФ: Правила проектирования стационарных электростанций с двигателями внутреннего сгорания объектов военной инфраструктуры. / Сайданов В.О., Путятинский В.А., Агафонов А.Н., Разуваев А.В и др. - М.: Изд-во Минобороны, 2006. - 93 с.

15. Газоподготовка попутного газа для использования в качестве топлива для ГПС/ГТС [Электронный ресурс] - режим доступа: http: //apg.globotek.ru/product/pj erj erabotka-npg/main_03

16. Газопоршневая электростанция (газовый генератор) MWM TCG 2020 V20 (2000 КВТ) - URL: http://www.energo-motors.com/gazoporshnevaya-elektrostanciya-gazovyy-generator-mwm-tcg-2020-v20-2000-kvt

17. Глухарев, В.А. Математическое моделирование процесса и оптимизация параметров энергетического комплекса для сушки зерновых культур / В.А. Глухарев, Д.В. Сивицкий, И.Н. Попов // Научное обозрение. 2016. № 16. С. 56-59.

18. Глухарев, В.А. Определение параметров дизель-генератора мини-ТЭС в автономных системах по условиям устойчивости / В.А. Глухарев, С.Ю. Рыхлов, И.Н. Попов // Научное обозрение. 2015. № 24. С. 163-166.

19. Глухарев, В.А. Сравнительный анализ показателей газопоршневых установок в автономной системе энергоснабжения при использовании различных

топлив / М.В. Новикова, В.А. Глухарев, И.Н. Попов, А.А. Верзилин // Инновационные технологии в строительстве, теплогазоснабжении и энергообеспечении материалы V Международной научно-практической конференции. 2017. С. 134-138.

20. Гордеев, П.А. Развитие электростанций с поршневыми двигателями за рубежом / П.А. Гордеев, Г.В. Яковлев // Электрические станции. - 2001. - № 10. -С. 68-73.

21. Горленко, А.М. Термоэкономический анализ и оптимизация многоцелевых энерготехнологических систем /А.М. Горленко // Пром. энергетика. - 1986. - N 9. - С.2-7.

22. ГОСТ 13109-87. Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 20 с.

23. ГОСТ 18477-79*. Контейнеры универсальные. Типы, основные параметры и размеры. - М.: Изд-во стандартов, 1980. - 8 с.

24. ГОСТ 27.002.-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.- М.: Стандартинформ,2005. - 72 с.

25. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 9 с.

26. ГОСТ Р 50783-95 Электроагрегаты и передвижные электростанции с двигателями внутреннего сгорания. Общие технические требования. М.: Изд-во стандартов, 1996. - 14 с.

27. ГОСТ Р 51249-99 - Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2005. - 37 с.

28. Графики электрических нагрузок [Электронный ресурс] - режим доступа: http://www.eti.su/articles/electrotehnika/electrotehnika_685.html

29. Дизельные и газовые двигатели. Каталог. - СПб.: ЦНИДИ, 2003. - 219

с.

30. Дрейпер, Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. - М.: Диалектика,2007.-912с.

31. Дубинин, В.С. Совершенствование систем энергоснабжения в газифицированных регионах России на базе поршневых технологий: дис. ... канд. тех. наук: 05.14.01 / Дубинин Владимир Сергеевич. - М., 2013. - 242 с.

32. Замоторин, Р.В. Малые теплоэлектроцентрали - поршневые или турбинные / Р.В. Замоторин // Энергосбережение в Саратовской области. 2001. № 2.

33. Ильин, Р.А. Анализ эффективности теплоэнергетических технологий / Р.А. Ильин // Саратов. НЦ РАН, отд. энергетики Поволжья, ЮжНЦ РАН, Лаб. нетрадиц. энергетики при АГТУ. - Астрахань, 2003. - 88 с.

34. Ильин, Р.А. Использование микротурбинных установок в распределенной энергергетике / Р.А. Ильин // Международная научная конференция научно-педагогических работников Астраханского государственного технического университета, посвящённая 85-летию со дня основания вуза (59 НИР) материалы. ФГБОУ ВО «Астраханский государственный технический университет»; Под общей редакцией Н. Т. Берберовой, К. П. Пащенко. 2015. С. 135-136.

35. Ильин, Р.А. Особенности совместной работы судовых двигателей внутреннего сгорания и утилизационных котлов / Р.А. Ильин // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. 2011. № 3. С. 101-105.

36. Ильин, Р.А. Условная экономия топлива при совершенствовании теплоэнергетических технологий / Р.А. Ильин, А.К. Ильин // Проблемы совершенствования топливно-энергетического комплекса: Сб. науч. тр. Вып.3: Матер. Междунар. науч.-практ. конф., Самара, 21-22 апр. 2004 г. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2004. - С.67-71.

37. Ильин, Р.А. Эксергетическая эфффективность отечественных и зарубежных газотурбинных установок / Р.А. Ильин, А.К. Ильин, В.А. Иванов //

Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. 2010. № 1. С. 105-109.

38. Ильин, Р.А., Ильин А.К. Об эффективности мини-ТЭЦ / Р.А. Ильин, А.К. Ильин // Вестн. Воронеж. гос. техн. ун-та. Сер.7. Энергетика. - 2002. - N 2. -С.81-84.

39. Инвестиции: учеб. / С.В. Валдайцев, П.П. Воробьев и др.; под ред. В.В. Ковалева, В.В. Иванова, В.А. Лялина. - М.: ТК Велби, Изд-во Проспект, 2004. -440 с.

40. Комбинированные энергоустановки объектов малой энергетики./ А.Н. Агафонов, В.О. Сайданов, В.Н. Гудзь - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2005. - 262 с.

41. Концепция применения и основные технологические решения создания мини-ТЭЦ на базе газопоршневых двигателей / Лоскутов А.Б., Вагин Е.Б., Солнцев Г.Я., Воеводин А.Г., Соснина Е.Н., Мамонов А.М., Петров А.А. // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева / НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - Нижний Новгород, 2010. № 1 (80), с. 169-174

42. Костин, Д. А. Зависимость срока окупаемости мини-ТЭЦ от ее средней электрической мощности / Д. А. Костин, А. В. Разуваев // Материалы международной научной конференции «Современные научно-технические проблемы теплоэнергетики и пути их решения». - Саратов, 2012. С 329-335.

43. Костин, Д.А. Автоматизация расчета дополнительного источника тепла / Д.А. Костин, А.В. Разуваев, Е.Р. Кожанова // Молодой ученый. - 2013. - № 12 (59). - С. 138-141.

44. Костин, Д.А. Автоматизация расчета срока окупаемости малой ТЭЦ / Д.А. Костин, А.В. Разуваев // Южно-Сибирский научный вестник, № 2(2). - МИП «Политех», 2012. С. 54-58.

45. Костин, Д.А. Автоматизация расчета срока окупаемости малой ТЭЦ / Д.А. Костин, А.В. Разуваев, Е.Р. Кожанова // Молодой ученый №4(63), -«Издательство Молодой ученый», 2014, с. 199-203.

46. Костин, Д.А. Автоматизация расчета эффективности теплоэнергетического комплекса / Д.А. Костин, К.Г. Серебрякова, М.А. Кельплер // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-26: сб. трудов XXVI Междунар. науч. конф.: в 10 т. Т. 9. - Нижний Новгород: Нижегород. гос. тех. унт, 2013. С. 126-129.

47. Костин, Д.А. Газопоршневые мини-ТЭЦ: зависимость срока окупаемости от эксплуатационной мощности установки / Д.А. Костин, А.В. Разуваев, А.В. Сармаев, В.А. Разуваев // Научные труды 12 Межвузовской Российской научной конференции «Векторная энергетика в технических, биологических и социальных системах», - Балаково, 2011. С. 71-74.

48. Костин, Д.А. Зависимость срока окупаемости мини-ТЭЦ от среднеэксплуатационной электрической и тепловой мощности / Д.А. Костин, А.В. Разуваев, А.М. Гужин, В.М. Гребнев // Сборник научных трудов IV Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Информационные технологии, системы автоматизированного проектирования и автоматизация», - Саратов, 2012. С. 156-159.

49. Костин, Д.А. Метод расчета системы утилизации теплоты стационарной энергетической установки. / В.М. Гребнев, А.В. Разуваев, Д.А Костин. // Двигателестроение. - 2013. - № 4. - С. 37-41

50. Костин, Д.А. Оптимизация количества газопоршневых энергоустановок в энергетическом комплексе / Д.А. Костин, А.В. Разуваев // Молодой ученый. — 2015. — №14.2. — С. 68-70.

51. Костин, Д.А. Оптимизация экономической эффективности малых ТЭЦ / Д.А. Костин, А.В. Разуваев // Математические методы в технике и технологиях -ММТТ-25: сб. трудов XXV Междунар. науч. конф.: в 10 т. Т. 10. - Волгоград: Волгогр. гос. техн. ун-т, 2012; Харьков: Национ. техн. ун-т «ХПИ» , 2012. С 88-90.

52. Костин, Д.А. Оптимизация эффективности газопоршневых энергетических установок в энергетическом комплексе / Д.А. Костин, А.В. Разуваев // Проблемы теплоэнергетики: сборник научных трудов по материалам

XII Международной научно-технической конференции. - Саратов, 2014, с. 155164.

53. Костин, Д.А. Особенности работы газопоршневых энергоустановок в энергетическом комплексе / А.В. Разуваев, Д.А. Костин // Молодой ученый. — 2015. — №23.1. — С. 4-5.

54. Костин, Д.А. Оценка экономической эффективности когенерационной установки для ВУЗа / А.В. Разуваев, Д.А. Костин, Э.Ф. Кочеваткина // ВЕСТНИК Саратовского государственного технического университета - № 4 (73) Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, - 2013. - С 115-121

55. Костин, Д.А. Повышение надёжности энергоснабжения автономного объекта / А.В. Разуваев, С.В. Мурин, Д.А Костин. // Энергобезопасность и энергосбережение. - 2013. - № 6. - С. 23-25.

56. Костин, Д.А. Повышение эффективности системы энергоснабжения автономного объекта / А.В. Разуваев, Д.А. Костин // Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета. - 2016. - Том 16. №9. - С. 60-63.

57. Костин, Д.А. Применение тепло-энергетического комплекса / Д.А. Костин, К.Г. Серебрякова, М.А. Кельплер // Материалы Восьмой международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Энергия-2013». В 7 т. Т. 1, Ч. 2 - Иваново: ФГБОУ ВПО Ивановский государственный технический университет им. В. И. Ленина, 2013. С. 160-164.

58. Костин, Д.А. Программное обеспечение для расчета комбинированных энергоустановок / Д.А. Костин, К.Г. Серебрякова, М.А. Кельплер // ЮжноСибирский научный вестник. - 2013. - № 2 (4). - С. 16-19.

59. Костин, Д.А. Программное обеспечение расчета экономической эффективности малой ТЭЦ / Д.А. Костин, А.В. Разуваев // Сборник трудов участников школы молодых ученых и программы УМНИК XXVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях -ММТТ-26» в 2 ч. Часть 2. - Саратов: Сарат. Гос. техн. ун-т, 2013. С. 148-151.

60. Костин, Д.А. Срок окупаемости газопоршневой мини-ТЭЦ / Д.А. Костин, А.В. Разуваев // Сборник тезисов и статей Всероссийской молодежной

конференции «Химическая физика и актуальные проблемы энергетики». Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. С. 150-154.

61. Костин, Д.А. Экономическая эффективность газопоршневых мини -ТЭЦ. / А.В. Разуваев, Д.А. Костин, Е.А. Сармаева // Сборник научных трудов 3 Всероссийской н/т конференции «Информационные технологии, система автоматизированного проектирования и автоматизации» Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2011. С 105-107.

62. Костин, Д.А. Эффективность применения когенерационных установок на базе дизельных двигателей / Д.А. Костин // Материалы Международной молодежной научной конференции «Поколение будущего: Взгляд молодых ученых - 2013» в 6-х томах, Том 6,Юго-Зап. гос. ун-т., Курск, 2013, с. 342-346.

63. Костин, Д.А. Эффективность сооружения малой ТЭЦ как инвестиционного проекта / А.В. Разуваев, Д.А. Костин, Э.Ф. Кочеваткина // Молодой ученый. — 2015. — №14.2. — С. 66-68.

64. Кривов, В.Г. Предложения по созданию комбинированных малых теплоэлектроцентралей на базе поршневых и газотурбинных двигателей с утилизацией теплоты / В.Г. Кривов, А.Н. Агафонов // Двигателестроение. - 1998. - № 2. - С. 3-5.

65. Кузнецов, С.В. Опыт применения поршневых двигателей для комбинированной выработки электрической и тепловой энергии / С.В. Кузнецов // Новости теплоснабжения. - 2002. - № 5. - С. 50-53.

66. Лешкович, В.В. Особенности оценки показателей энергоэффективности когенерационных установок / В.В. Лешкович, Н.Н. Николаев, Ю.Н. Николаев // Энергосбережение, №7. - 2007.

67. Логвиненко, В.В. Варианты энергоснабжения объектов в условиях черезвычайных ситуаций на основе мобильных мини-ТЭЦ / В.В. Логвиненко // Ползуновский вестник - Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, 2004г. №1 2004, с. 296-302

68. Макаревич, Е.В. Разработка методики выбора газопоршневых установок для энергоснабжения потребителей: автореф. дис. ... канд. тех. наук: 05.14.01 / Макаревич Елена Владимировна. - М., 2012. - 21 с.

69. Малая энергетика Севера: проблемы и пути развития/ Иванова И.Ю., Тугузова Т.Ф., Попов С.П., Петров Н.А. - Новосибирск: Наука, 2002. - 188 с.

70. Мамонов, А.М. Разработка технических, экономических и экологических критериев применения систем генерирования электрической энергии малой мощности: автореф. дис. ... канд. тех. наук: 05.14.01 / Мамонов Андрей Михайлович. - Нижний Новгород, 2006 - 18 с.

71. Манагаров, Р.И. Обзор методов расчета ставки дисконтирования. [Электронный ресурс] - режим доступа: http: //www.cfin.ru/finanalysis/math/discount_rate.shtml

72. Маслеева, О.В. Оценка парникового эффекта от мини-тэц с различными двигателями / О.В. Маслеева, А.А. Петров, Г.В. Пачурин // Современные проблемы науки и образования. - 2009. - № 6 - С. 60-61

73. Математическое моделирование и оптимизация развивающихся теплоснабжающих систем. / Сеннова Е.В., Сидлер В.Г. - Новосибирск: Наука, 1987. - 219 с.

74. Мелентьев, Л.А. Методология системных исследований в энергетике. / Л.А. Мелентьев - М.: Наука, 1983 - 455 с.

75. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов, третья редакция, 2008 г. [Электронный ресурс] -режим доступа: http://www.ocenchik.ru/method/investments/1240/

76. Мингалеева, Г.Р. Комплексные решения по созданию объектов малой распределенной генерации в республике Татарстан / О.В. Афанасьева, А.А. Галькеева, Г.Р. Мингалеева // Вестник Казанского технологического университета. 2016. Т. 19. № 24. С. 29-32.

77. Мингалеева, Г.Р. Малая распределённая энергетика на местном твёрдом топливе / Г.Р. Мингалеева, О.В. Афанасьева // Сантехника, отопление, кондиционирование. 2015. № 2 (158). С. 90-94.

78. Мингалеева, Г.Р. Угольные мини-ТЭС с производством побочных продуктов / О.В. Афанасьева, Г.Р. Мингалеева // Сантехника, отопление, кондиционирование. 2013. № 7 (139). С. 64-69.

79. Монахов, В.И. Измерение расхода и количества жидкости, газа и пара. / В.И. Монахов - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1982. - 128 с.

80. Надежность систем энергетики и их оборудования: справочник: В 4 т. -Новосибирск: Наука, 2000. - Т.1. - 350 с.

81. Надежность ТЭС: Учеб. пособие. / Г.В. Ноздренко, В.Г. Томилов, В.В. Зыков, Ю.Л. Пугач - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. - 63 с.

82. Николаев, Ю. Е. Эффективность применения малых ТЭЦ с газовыми турбинами для энергоснабжения промышленных и коммунальных потребителей: учеб. пособие / Ю. Е. Николаев, С. В. Сизов. Саратов: Сарат. Гос. техн. ун-т, 2011. 68 с.

83. Николаев, Ю.Е. Обоснование расчетного коэффициента теплофикации для когенерационных установок систем коммунального энергоснабжения /И.А. Вдовенко, А.Б. Дубинин, Ю.Е. Николаев // Проблемы теплоэнергетики: сб. науч. тр. - Саратов, 2014. - С. 71 -74.

84. Онищенко, В.Я. Анализ и повышение эффективности теплоэлектроцентралей. / В.Я. Онищенко - Саратов: СГТУ, 2000. - 191 с.

85. Основы энергосбережения / под ред. И.Н. Хутской - Минск, «Технология», 1999.

86. Основы энергосбережения: Учеб. пособие / М.В. Самойлов, В.В. Паневчик, А.Н. Ковалев. 2-е изд., стереотип. - Мн.: БГЭУ, 2002. - 198 с.

87. Оценка эффективности инвестиционных проектов. Теория и практика: Учебное пособие. / П. Л. Виленский, В. Н. Лившиц, С. А. Смоляк - М.: Дело, 2002. - 888 с.

88. Патент РФ 139178 МПК F 01 Р 7/16 (2006.01). Система жидкостного охлаждения тепловой машины / Разуваев А.В., Сорокина Л. А., Костин Д.А., Серебрякова К.Г.,Кельплер М.А. - № 2013144495/02; заявл. 03.10.2013; опубл. 10.04.2014

89. Патент РФ 2168642 С1 МПК 7 F 01 Р 7/16, F 02 G 5/04. Система жидкостного охлаждения тепловой машины / Разуваев А.В., Игонин А.М. -Опубл. 10.06.2001, бюл. № 16.

90. Петриченко, Р.М. Системы жидкостного охлаждения быстроходных ДВС. / Р.М. Петриченко, В.К. Аверьянов - Л.: Машиностроение, 1975. - 287 с.

91. Петрущенков В. А. К определению технико-экономических показателей мини-ТЭЦ / В. А. Петрущенков, В. В. Васькин // Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы», №3 март 2008 г.

92. Половко, А.М. Основы теории надежности: практикум. / А.М. Половко, С.В. Гуров - СПб: БХВ - Петербург, 2006. - 560 с.: ил.

93. Разуваев, А.В. Малая энергетика - средство энергосбережения / А.М. Гужин, А.В. Разуваев, В.И. Ерыгин // Энергосбережение. - № 3(5). - 2001. - С. 36-37.

94. Разуваев, А.В. Повышение энергетической безопасности автономного объекта. / А.В. Разуваев // Международная н/т конференция «Современные научно-технические проблемы теплоэнергетики. Пути решения» - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2012. С 197 - 203.

95. Разуваев, А.В. Поршневые двигатели внутреннего сгорания с высокотемпературным охлаждением. / А.В. Разуваев - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2001. - 128 с.

96. Разуваев, А.В. Реализация когенерационных установок на базе газовых электроагрегатов / В.И. Ерыгин, А.В. Разуваев // Новости теплоснабжения. - № 6 (34). - 2003. - С. 21-24.

97. Разуваев, А.В. Ресурсосбережение в машиностроении: учебное пособие / А.В. Разуваев, - Старый Оскол: ТНТ, 2011. - 184 с.

98. Рей, Д. Экономия энергии в промышленности: Справ. пособие для инж.-техн. работников / Пер. с англ. - М.: ЭАИ, 1983. - 208 с.

99. Ример, М.И., Касатов А.Д. Экономическая оценка инвестиций / под общ. ред. М.Римера - СПб.: Питер, 2005. - 480 с.

100. Свидетельство 2014610697 РФ. Расчет дополнительного источника тепла (ДИТ) / Кожанова Е.Р., Костин Д.А., Разуваев А.В., Ткаченко И.М. - № 2013660547; заявл. 18.11.2013; опубл. 20.02.2014

101. Свидетельство 2014610845 РФ. Расчет срока окупаемости малой ТЭЦ / Кожанова Е.Р., Костин Д.А., Разуваев А.В., Меркулова А.О. - № 2013660732; заявл. 21.11.2013; опубл. 20.02.2014

102. Селиверстов, В.И. Утилизация тепла в судовых дизельных установках. / В.И. Селиверстов - Л.: Судостроение, 1973. - 218 с.

103. Соснина, Е.Н. Акустическое воздействие мини-ТЭЦ с газопоршневыми и дизельными двигателями на окружающую среду / Е.Н. Соснина, О.В. Маслеева, Г.В. Пачурин, Д.А. Филатов // Успехи современного естествознания. - 2013 - №4 - С. 126-128.

104. Стрельников, В.А. Выбор источника тепловой энергии для сельских потребителей / Стрельников В.А., Картушин А.Г. // Научное обозрение. 2011. № 2. С. 29-31.

105. Суточные графики нагрузки жилых зданий [Электронный ресурс] -режим доступа: http://electricalschool.info/main/elsnabg/1190-sutochnye-grafiki-nagruzki-zhilykh.html

106. Таймаров, М.А. Тепловая электрическая станция мощностью 50 МВт, работающая на сжигании промышленно-бытовых и древесных отходов / М.А. Таймаров // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2012. № 1 (12). С. 33-37.

107. Твайделл, Дж., Уэйр, А. Возобновляемые источники энергии: Пер. с англ. / Дж. Твайделл, А. Уэйр - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 392 с.

108. Тверской, А.К. Оценка экологического эффекта при комбинировании тепловых двигателей с теплотехнологическими установками / А.К. Тверской // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2013. № 7-8. С. 9399.

109. Тверской, А.К. Оценка экономии топлива при разработке комбинированных энергетических установок с процессами и аппаратами

химической технологии. / А.К. Тверской, В.Ф. Симонов // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. Т. 4. № 1. С. 175-181.

110. Теория двигателей внутреннего сгорания. Под ред. Дьяченко Н.Х. -Л.: Машиностроение, 1974. - 550 с.

111. Тепловое оборудование и тепловые сети / Г. А. Арсеньев и др. М.: Энергоатомиздат, 1988.

112. Теплонасосные установки для отопления и горячего водоснабжения/ Под ред. Г. Хайнриха, Х. Найорка, В. Нестлера. Пер. с нем. - М.: Стройиздат, 1985, 351 с.

113. Теплофикационные установки и их использование. / А.И. Андрющенко, Р.З. Аминов, Ю.М. Хлебалин - М.: Высшая школа, 1989.

114. Титов, А.В. Повышение мощности ГТУ на базе двигателя семейства НК / А.А. Шишин, А.В. Титов, Б.М. Осипов, М.В. Додонов, Е.И. Жильцов // Энергетика Татарстана. 2011. № 4. С. 44-47.

115. Турбокомпрессоры для надува дизелей. / В.Т. Бордуков, П.В. Иванов, Р.С. Дейч, Б.П. Байков - Л.: Машиностроение, 1975. - 200 с.

116. ТЦ «Поволжье», г.Саратов - URL: http: //neuhaus .ru/ru/rabota/proekty/ehnergetika/

117. Урушев, М.В. Теплофизические свойства рабочих тел, теплоносителей и материалов. / М.В. Урушев - Л.: 1976. - 148 с.

118. Штым, А.Н. Методика определения технико-экономических показателей тепловых электростанций на базе использования эксергетического метода / А.Н. Штым, В.Б. Ипатов // Тр. ДВГТУ. - 1999. - N 122. - С.174-182.

119. Щаулов, В. Ю. Об опыте внедрения и эксплуатации газопоршневых мини-ТЭЦ / В.Ю. Щаулов // Малые и средние ТЭЦ. Современные решения НП «Российское теплоснабжение»: матер. конф. - М., 2005. [Электронный ресурс-режим доступа: http://www.rosteplo.ru.

120. Щинников, П.А. Повышение эффективности энергоблоков ТЭЦ / П.А. Щинников, Г.В. Ноздренко, Ф.А. Серант и др. // Ползуновский вестник. - 2004. -№ 1. - С.210-214.

121. Экономия топлива на речном флоте. / Селиверстов В.М., Браславский М.И. - М.: Транспорт, 1983. - 231 с.

122. Юдаев, Б.Н. Теплопередача. / Б.Н. Юдаев - М: Высшая школа, 1981. -

320 с.

123. A Combined Heat and Power System for Buildings driven by Solar Energy and Gas / A.C. Oliveira, C. Afonso, J. Matos, S. Riffat, M. Nguyen and P. Doherty // Applied Thermal Engineering, 2002, vol. 22, Iss. 6, pp. 587-593.

124. Dispatch Strategy and Model for Hybrid Photovoltaic and Combined Heating, Cooling, and Power Systems. / Nosrat, A.; Pearce, J. M. // Applied Energy 88, 2011: 3270-3276.

125. Improved Performance of Hybrid Photovoltaic-Trigeneration Systems Over Photovoltaic-Cogen Systems Including Effects of Battery Storage / Nosrat, A.H.; Swan, L.G.; Pearce, J.M. // Energy 49, 2013: 366-374.

126. Neuer Gesetzesrahmen für die Kraft-Wärme-Kopplung und Erneuerbare Energien. / Martin Altrock u. a. - AGFW Projektgesellschaft mbH, Frankfurt am Main 2009.

127. Praxishandbuch Energiebeschaffung / Wolfgang Zander, Martin Riedel (Hrsg.). - Lose-Blatt-Werk, 2009.

128. The role of micro CHP in a smart energy world [Электронный ресурс] -режим доступа: http://www.ecuity.com/wp-content/uploads/2013/03/The-role-of-micro-CHP-in-a-smart-energy-world.pdf

129. Ulf Jacobshagen, Markus Kachel, Das Kraft-'Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) 2012, 2013, ISBN 978-3-410-23468-5.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Основные технические характеристики когенерационных установок отечественного и зарубежного производства

Таблица 1 -Технические данные когенерационных установок фирмы

Caterpillar

Когенерационная установка CAT-190

Двигатель 03406

Исполнение Стандарт

Максимальная электрическая мощность (кВт) 190

Максимальная тепловая мощность (кВт) 303

Диаметр цилиндра / ход поршня (мм) 137/165

Рабочий объем (л) 14,6

Номинальная частота вращения (об/мин) 1500 (50 Гц)

Топливо природный газ

Расход топлива: природного газа (м /ч) 61,0 (при 100% нагрузке) 48,5 (при 75% нагрузке) 35,0 (при 50% нагрузке)

Электрический КПД (%) 33,9

Тепловой КПД (%) 52,6

Общий КПД (%) 86,5

Габариты: длинахширинахвысота, мм 3800x1800x3415

Масса когенерационной установки (кг) 6770

Когенерационная установка CAT-400

Двигатель 03412

Исполнение Стандарт

Максимальная электрическая мощность (кВт) 395

Максимальная тепловая мощность (кВт) 561

Диаметр цилиндра / ход поршня (мм) 137/152

Рабочий объем (л) 27

Номинальная частота вращения (об/мин) 1500 (50 Гц)

Топливо природный газ

Расход топлива: природного газа (м3/ч) 117 (при 100% нагрузке) 91,1 (при 75% нагрузке) 74,0 (при 50% нагрузке)

Электрический КПД (%) 35,7

Габариты: длинахширинахвысота, мм 4300x2195x3415

Масса когенерационной установки (кг) 10750

Продолжение таблицы 1

Когенерационная установка САТ-770

Двигатель 03512

Исполнение Стандарт

Максимальная электрическая мощность (кВт) 770

Максимальная тепловая мощность (кВт) 1032

Диаметр цилиндра / ход поршня (мм) 170/190

Рабочий объем (л) 51,8

Номинальная частота вращения (об/мин) 1500 (50 Гц)

Топливо природный газ

Расход топлива: природного газа (м3/ч) 219 (при 100% нагрузке) 171 (при 75% нагрузке) 123 (при 50% нагрузке)

Электрический КПД (%) 37,2

Тепловой КПД (%) 49,9

Общий КПД (%) 87,1

Габариты: длинахширинахвысота, мм 5860х2490х4015

Масса когенерационной установки (кг) 23350

Когенерационная установка САТ-1000

Двигатель 03406

Исполнение Стандарт

Номинальная электрическая мощность (кВт) 1030

Максимальная тепловая мощность (кВт) 1395

Диаметр цилиндра / ход поршня (мм) 170/190

Рабочий объем (л) 69,0

Номинальная частота вращения (об/мин) 1500 (50 Гц)

Топливо природный газ

Расход топлива: природного газа (м3/ч) 292 (при 100% нагрузке) 229 (при 75% нагрузке) 162 (при 50% нагрузке)

Электрический КПД (%) 37,4

Тепловой КПД (%) 50,6

Общий КПД (%) 88,0

Габариты: длинахширинахвысота, мм 6550x2490x4015

Масса когенерационной установки (кг) 26200

Таблица 2 - Модельный ряд тепловых электростанций GE Jenbacher

Модель установки Электрическая мощность (кВт) Тепловая мощность (кВт) Вид топлива Габариты контейнера д x ш x в (мм)

Природный

Газопоршневые электростанции GE Jenbacher. Модельный ряд 2 312-330 351-361 газ, попутный газ, пропан, биогаз, газ мусорных свалок, газ сточных вод. 12.200 x 2.500 x 2.600

Природный

Газопоршневые электростанции GE Jenbacher. Модельный ряд 3 526-1064 640-1200 газ, попутный газ, пропан, биогаз, газ мусорных свалок, газ сточных вод 12.200 x 2.500 x 2.600

Природный

Газопоршневые электростанции GE Jenbacher. Модельный ряд 4 1416 1455-1498 газ, попутный газ, пропан, биогаз, газ мусорных свалок, газ сточных вод 12.200 x 3.000 x 2.600

Природный

Газопоршневые электростанции GE Jenbacher. Модельный ряд 6 1820-4034 1808-3683 газ, попутный газ, пропан, биогаз, газ мусорных свалок, газ сточных вод 12.100 x 2.200 x 2.900

Таблица 3 - Основные технические данные установок TEDOM

Тип установки Электр ическая мощно сть (кВт) Теплов ая мощно сть (кВт) КПД Электр ич.(%) КПД Тепло вой (%) КПД Общи й (%) Расход газа (м3/ч) Размеры, мм Масса кг

Cento T80 KON 81 120 35,1 52,2 87,3 24,4 5000x2500x2591x5900 8 265

Cento T100 KON 104 142 36,9 50,5 87,4 29,8 5000x2500x2591x5900 8 265

Cento T120 KON 125 177 36,4 51,7 88,1 36,3 5000x2500x2591x5900 8 265

Cento T160 KON 164 209 37,8 48,2 86,0 45,9 5000x3000x2591x6000 9 285

Cento T180 KON 184 218 39,2 46,4 85,6 49,7 5000x3000x2591x6000 9 285

Cento T200 KON 200 237 39,2 46,4 85,6 54,0 5000x3000x2591x6000 9 285

Quanto D400 KON 400 431 42,1 45,4 87,5 101 11000x3000x3000x8000 21 440

Quanto D580 KON 600 658 41,9 45,9 87,8 152 13000x3000x3000x8000 23 895

Quanto D770 KON 800 862 42,2 45,5 87,7 201 13500x3000x3000x8000 26 895

Таблица 4 - Технические данные газового двигатель-генератора ГДГ 500/1500 производства ОАО «ВДМ»

Номинальная мощность 625 кВА (500 кВт)

Частота вращения коленчатого вала 1500 мин-1

Число цилиндров 6

Диаметр/ ход 21/21 см

Пуск двигателя электрический

Топливо природный газ с низшей теплотой сгорания 31.4^35.6 МДж/м3 (7500^8500 ккал/м3) ГОСТ 51.40-83. Рабочее давление газа 3,0+0.5 кг/см2 . Содержание механических примесей не более 0.003 г/м . Величина частиц не более 40 мкм.

Расход газа на режиме полной мощности при калорийности газа 8000 ккал/м , не более 150 нм3/ч (0.3 нм3/кВтч)

Масло для двигателя М14В2; М14Г2; М14ГЦС ГОСТ 12337-84

Масло для регулятора МС20; МС22; МК22 ГОСТ 21743-76

Удельный расход масла на режиме номинальной мощности 1.44 г/кВтч

Суммарный расход масла (с учетом слива при замене) 1.72 г/кВтч

Тип генератора СГДМ12-42-4

Напряжение 400 В

Номинальный ток статора 1140 А

Частота, число фаз 50 Гц, 3

Назначенный ресурс до 1й переборки/кап. ремонта 7500/40000 ч

Коэффициент мощности 0.8

Масса двигатель - генератора 10000+150 кг

Степень автоматизации по ГОСТ 14228 2

Блок-контейнер

Масса блок - контейнера со смонтированным в нем двигатель - генератором и оборудованием 25000 кг

Железнодорожный габарит по ГОСТ 9238-83 1Т

Категория производства по взрывопожарной и пожарной опасности по ОНТП 24-86 Г

Степень огнестойкости блок - контейнера по ТУ400-28-290-82 Ш-А

Таблица 5 - Технические характеристики газо-поршневого двигатель-генератора ГДГ-90 (ГДГ 500/1000 УХЛ3) производства ОАО «ВДМ»

Номинальная мощность 625 кВА (500 кВт)

Частота вращения коленчатого вала 1000 мин-1

Число и расположение цилиндров 6L

Диаметр/ ход поршня 210/210 мм

Пуск двигателя электрический

природный газ с низшей теплотой сгорания 31.4-35.6 МДж/м3 (7500-8500 ккал/м3) в соотв. с ГОСТ 5542, Рабочее давление газа 2.5

Топливо кг/см2 (0,25 МПа) Содержание механических примесей не более 0.003 г/м3. Величина частиц не более 40 мкм.

Расход газа на режиме полной мощности при калорийности газа 8000 ккал/м , не более 150 нм3/ч (91 кг/ч)

Масло для двигателя М14В2; М14Г2; М14Г2ЦС ГОСТ 12337-84, CC-CD по ADI

Масло для регулятора МС20; MC22; MK22 ГОСТ 21743-76

Удельный расход масла на режиме номинальной мощности 1.44 г/кВт.ч

Суммарный расход масла (с учетом слива при замене) 1.72 г/кВт.ч

Тип генератора Stamford HCI634E2

Напряжение 400 В

Частота, число фаз 50 Гц, 3

Время запуска и приема нагрузки 90 сек.

Время необслуживаемой работы 24 ч

Назначенный ресурс до 1й переборки/кап. ремонта 7500/50000 ч

Полный ресурс 120.000 моточасов, 15 лет

Масса

ГДГ-500/1000 10 000 кг

ЭП400Т-2РН (контейнерное исполнение) 25 200 кг

Численность обслуживающего персонала 2 человека

151

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Патент и свидетельства на программные продукты

Рис. 1. Патент на полезную модель

Рис. 2. Свидетельство на регистрацию программы «Расчет дополнительного

источника тепла (ДИТ)»

Рис. 3. Свидетельство на регистрацию программы «Расчет срока окупаемости

малой ТЭЦ»