После получения необходимых документов: формы заявки и презентации проекта - наши специалисты постараются в кратчайшие сроки рассмотреть Ваше обращение, а эксперты предложат оптимальные варианты финансирования.
ESFC совместно со своими партнерами предлагает финансирование и самые современные решения в области проектирования ТЭС, энергетических объектов в России и других странах мира.
Тепловая электростанция, работающая на ископаемом топливе, представляет собой объект по производству электрической энергии путем трансформации химической энергии ископаемого топлива, такого как каменный уголь, бурый уголь, нефть, мазут или природный газ.
Сегодня ТЭС на ископаемом топливе остаются наиболее широко используемыми энергетическими объектами.
Несмотря на протесты экологических организаций и тенденцию к переходу на возобновляемые источники энергии, они продолжают обеспечивать значительную долю энергетических потребностей мировой экономики.
Установленные и проектируемые мощности ТЭС в мире по состоянию на 2019 год:
| Регион мира | Установленная мощность, МВт | Строящаяся мощность, МВт | Проектируемая мощность, МВт |
| Китай | 992433 | 99710 | 105996 |
| Индия | 228901 | 36698 | 29327 |
| Другие страны Азии | 192795 | 46961 | 86991 |
| США | 175212 | 0 | 0 |
| Латинская Америка | 6624 | 770 | 1725 |
| Евросоюз | 47574 | 4890 | 2700 |
| Другие страны Европы | 45827 | 1815 | 38155 |
| Бывший СССР | 55052 | 756 | 5395 |
| Африка и Ближний Восток | 40737 | 7972 | 24560 |
| Австралия и Океания | 5487 | 0 | 2980 |
Данные получены от Global Energy Monitor.
История тепловой энергетики началась в XIX столетии, когда впервые начали использовать паровые двигатели в паре с простейшими генераторами постоянного тока.
Первые установки были технически несовершенными, а их мощности в несколько киловатт хватало только для уличного освещения и работы простейших электрических машин той эпохи.
В результате более чем 100 лет технического прогресса инженеры научились проектировать энергоблоки, мощность которых превышает 1000 МВт, а коэффициент полезного действия превышает 60%. Несмотря на существенные изменения конструкции основного оборудования, принцип работы ТЭС остался практически неизменным.
Учитывая незрелость зеленой энергетики, тепловая энергия ископаемого топлива продолжит играть важную роль как минимум в течение ближайших 20-30 лет. По этой причине услуги в области проектирования тепловых электростанций остаются востребованными не только среди частных инвесторов, но и среди крупных государственных заказчиков.
Разумеется, в настоящее время на первый план выходят проблемы повышения энергоэффективности и экологической безопасности ТЭС, которые должны соответствовать современным нормам.
Внедрение современных многоконтурных контроллеров способствовало более эффективному управлению рабочими параметрами тепловых электростанций, такими как давление в котле, уровень воды, температура пара и др. Инновационные технологии позволяют достигать более эффективной, безопасной работы оборудования с постоянными параметрами, однако каждый год мы видим все новые требования к эксплуатации ТЭС.
В настоящее время мы наблюдаем две тенденции, влияющие на развитие теплоэнергетики.
Во-первых, быстрая децентрализация энергетики требует повышать качество генерируемой электроэнергии, что приводит к постепенному усложнению конструкции электростанций, их основного и вспомогательного оборудования.
Во-вторых, распространение возобновляемых источников энергии увеличивает циклические изменения нагрузки на электросеть, поскольку солнечные фотоэлектрические станции и ветровые электростанции в значительной мере зависят от погодных условий. Следовательно, современные ТЭС должны оперативно и гладко реагировать на колебания спроса в течение коротких периодов времени, гарантируя стабильность энергоснабжения.
Инженеры обладают достаточным практическим опытом и знаниями в области проектирования энергетических объектов, чтоб предусмотреть высокоэффективную, стабильную и надежную работу вашей электростанции еще на этапе чертежей.
Мы также готовы оказать вам консультативную помощь на любом этапе реализации проекта.
Проектирование тепловой электростанции
Традиционные тепловые электростанции, работающие на различных видах ископаемого топлива, могут использовать твердое топливо (каменный уголь или бурый уголь), жидкое топливо (мазут, получаемый при переработке нефти), а также природный газ.Генерируемая электроэнергия возникает в результате преобразования химической энергии топлива через стадию механической энергии вращающейся турбины. Водяной пар, образующийся в котле, обеспечивает работу паровых турбин путем вращения вала.
Современные ТЭС могут использовать газовые турбины в парогазовом цикле.
Конкретные технологические решения, которые лежат в основе той или другой электростанции, зависят от типа и качества используемого топлива, а также от ряда других требований проекта.
Близость к угольному месторождению, нефтеперерабатывающему заводу или промышленной группе — вот некоторые из определяющих факторов выбора места, где эти электростанции могут быть расположены.
Тепловые электростанции обычного цикла
Электростанции конденсационного или обычного цикла — это те тепловые электростанции, которые используют энергию угля, нефти (мазута) или природного газа для выработки электрической энергии.Они считаются самыми дешевыми электростанциями, поэтому их использование очень широко распространено в экономически развитых и развивающихся странах, несмотря на критику из-за их высокого воздействия на окружающую среду.
Принцип работы электростанций такого типа одинаков независимо от вида топлива, с небольшими различиями в плане предварительной обработки топлива перед его сжиганием и конструкции некоторых компонентов оборудования (таких как горелки в котле).
Принцип действия конвенционных теплоэлектростанций заключается в следующем.
В начале предварительно обработанное топливо подается в котел, где оно сжигается. Образующееся в результате тепло используется для нагревания воды и преобразования ее в пар при очень высоком давлении. Пар подается на паровую турбину и заставляет ее вращаться (движение лопастей турбины), что через электрогенератор переменного тока позволяет преобразовывать механическую энергию в электрическую по принципу электромагнитной индукции.
Затем отработанный пар поступает в конденсатор, который отвечает за охлаждение и его последующее превращение в воду низкого давления. Наконец, вода низкого давления и температуры, которая поступает из конденсатора, направляется в котел (обычно с помощью насоса), где снова запускается термодинамический цикл.
КПД таких установок редко превышает 40%.
Проектирование конвенционных ТЭС сегодня практически не востребовано, поскольку данная технология является малоэффективной.
Газотурбинные тепловые электростанции
Идея газовой турбины в последнее время приобрела практическое значение.На протяжении десятилетий эта технология смогла развиться до полной зрелости, достигнув очень высокого показателя коэффициента полезного действия. Современная схема газовой турбины основана на достижениях, которые были достигнуты в проектировании авиационных двигателей.
Эту систему также называют открытым циклом.
Атмосферный воздух сначала сжимают в компрессоре, чтобы повысить давление. Этот воздух под высоким давлением направляется в камеру сгорания, где он смешивается с топливом и горит. Горячие газы, поступающие из камеры, направляются в газовую турбину, которая при вращении позволяет вырабатывать электроэнергию, выделяя отходы в виде выхлопных газов (горячие газы, которые возвращаются в атмосферу).
Поскольку воздух, отводимый для запуска цикла, отличается от горячего газа, возвращаемого в атмосферу, цикл называется открытым.
Существенным преимуществом газотурбинных электростанций является производство тепла в больших объемах, которое можно реализовывать промышленным и бытовым потребителям для получения дополнительной прибыли.
ГТЭС широко используются в районах с дешевыми источниками углеводородного сырья, особенно в удаленных районах с высокой стоимостью крупномасштабного капитального строительства обычных ТЭС.
Растущая доступность запасов газа стимулировала привлекательную эволюцию цен.
Газовые турбины часто используют в сочетании с паровыми турбинами в тепловых электростанциях с комбинированным циклом, главным образом по экономическим и экологическим причинам. Электростанции с комбинированным циклом позволяют использовать тепловую энергию, содержащуюся в выхлопных газах, выделяющихся при очень высоких температурах, которая в противном случае рассеивалась бы в атмосфере.
Компрессор сжимает воздух до давления 30 атмосфер.
Газ или аэрозольное жидкое топливо сжигается в камере сгорания так же, как в топке котла, непрерывно и при постоянном давлении. Таким образом, резко увеличивается работоспособность воздуха по отношению к абсолютным температурам до и после сгорания. Газовая турбина способна генерировать значительную энергию, при этом избыточная полезная мощность передается генератору.
Производительность газотурбинного оборудования зависит от температуры сгорания, которая ограничивается тепловым напряжением лопаток турбины. По этой причине строительство современных газовых турбин напрямую связано с разработкой устойчивых материалов.
Как мы указали, в компрессоре воздух сжимается до давления сгорания, а затем используется в камере для сжигания топлива (газа или жидкости). Часть воздуха при этом используется для охлаждения и контроля температурной стабильности. Газы, образующиеся при сгорании топлива, распределяются по всей периферии первого ряда лопаток и распространяются по всей турбине.
Обычно эта первая ступень называется турбиной высокого давления.
Следующая ступень, называемая силовой турбиной, приводит в действие электрический генератор. Данная конструкция способна достигать полной мощности в течение нескольких минут. Технологические инновации, реализованные в структуре материалов и конструкции компонентов, за последние годы позволили в значительной степени поднять КПД и тепловую мощность газотурбинных тепловых электростанций.
Сегодня инженеры стремятся достичь максимальной эффективности данного оборудования за счет использования высококачественного топлива и снижения загрязнения до минимально возможного уровня.
Здесь широко применяется опыт, полученный в разработке авиационных турбинных двигателей, в дополнение к опыту разработки сверхмощных турбин.
Также была реализована концепция горелок с несколькими кольцами, а также возможности сжигания различного топлива (газообразное, жидкое), включая низкокачественные жидкости, такие как сырая нефть и ее побочные продукты. Двухтопливная система обеспечивает быстрое переключение под нагрузкой с одного топлива на другое автоматически или полуавтоматически. Это не характерно для самых современных турбин, которые требуют высококачественного топлива, чтобы ограничить воздействие на лопасти турбины.
Большинство современных турбин имеют температуру газов на выходе из камеры сгорания около 1200 ° C. Материал лопаток турбин настолько легирован, что их вряд ли можно считать сталью. Компоненты сплавов включают Ni, Cr, Mo, Mn, Va, Ta, Ti и Nb, однако в настоящее время используются и современные керамические материалы.
Стремительная приватизация сектора электроснабжения и открытие рынка электроэнергии во многих странах стали двигателем важных технологических преобразований.
В настоящее время газовые турбины и другие прогрессивные технологии становятся доминирующими на рынке производства электроэнергии.
Тепловые электростанции комбинированного цикла
Это одна из наиболее многообещающих технологий, доступных сегодня для производства электроэнергии, которая является самой экономичной, безопасной для окружающей среды и эффективной с точки зрения использования любого экономически доступного ископаемого топлива (природного газа, угля или нефти).Тепловая электростанция с комбинированным циклом трансформирует тепловую энергию топлива в электричество посредством двух термодинамических циклов Брайтона и Ренкина.
На этих электростанциях выработка электроэнергии производится путем совместного использования паровой турбины и газовой турбины. Вместо того, чтобы просто использовать термодинамический цикл Ренкина в паровой турбине, мы также используем газовую турбину, которая работает посредством термодинамического цикла Брайтона. Это способствует еще большей эффективности, меньшим выбросам CO2, меньшему расходу охлаждающей воды, большей гибкости работы (способность работать при полной нагрузке или при колебаниях нагрузки) по сравнению с конвенционным циклом.
Для достижения вышеизложенного используется принцип электростанций открытого цикла, но в этом случае горячие газы из турбины работают вместе с некоторым количеством топлива во вторичной горелке (или котле-утилизаторе), чтобы начать обычный цикл Ренкина. Таким образом, отходы открытого цикла используются в замкнутом цикле.
Вариантом комбинированного цикла является комбинированный цикл с конденсацией, который осуществляется в когенерационных процессах. Он основан на большей способности к регулированию перед лицом очень изменчивых параметров пара.
Классический процесс регулирования когенерационной установки состоит в откачке газов, когда потребность в паре меньше производства, с последующим дожиганием, когда происходит обратное.
Такие установки характеризуются низкой производительностью в результате практически постоянных теплопотерь, а потому не отвечают современным требованиям к эффективности.
В настоящее время существуют разные технологии и методики, направленные на повышение эффективности, снижение воздействия генерации на окружающую среду и так далее:
• Вместо сжигания угля используются синтетические газы из ископаемого топлива (так называемый синтез-газ) для комбинированного цикла вместо обычного цикла.
• Выполняется модификация котлов на угольных тепловых электростанциях для более эффективного распыления частиц топлива и более полного их сгорания.
• Использование биомассы в качестве топлива для поддержания термодинамического цикла, что способствует сохранению запасов полезных ископаемых.
Оценка затрат на проектирование и строительство ТЭС
Выработка электроэнергии на теплоэлектростанциях связана со значительными расходами, большую часть которых инвесторы должны планировать еще на этапе проектирования.Расходы включают две категории — инвестиции в строительство и расходы на эксплуатацию объекту (включая некоторые категории переменных расходов, в зависимости от проекта). Расходы на исследования и проектирование варьируют в широких пределах, но для многих проектов они составляют примерно 10-20% общей стоимости проекта.
Стоимость проектирования и строительства
Этот пункт включает стоимость материалов, которые будут использоваться при строительстве электростанции, расходы непосредственно на строительные работы (такие как дренажные системы, электрическая подстанция, а также линии электропередач), различные инструменты, электрооборудование и средства управления, косвенные расходы по проекту (включая непредвиденные расходы).Сюда входит проведение предварительных инженерных исследований, экологических исследований, а также расходы юридического характера (например, для получения разрешения на эксплуатацию).
Стоимость эксплуатации и обслуживания
Данная статья включает постоянные расходы (периодическое обслуживание машин или оборудования, оплата труда персонала и так далее), а также переменные затраты, сумма которых зависит от количества произведенной энергии.В последнем случае мы учитываем затраты на топливо (которые тесно связаны с ценами на углеводороды) и нетопливные расходы (смазочные материалы или химические вещества, используемые в производстве электроэнергии).
Приблизительная стоимость строительства тепловой электростанции сегодня составляет 400-700 тысяч евро за каждый мегаватт установленной мощности.
Средняя стоимость строительства ТЭС с одним энергоблоком мощностью 100 МВт может составить 50-60 миллионов евро, причем по мере роста установленной мощности стоимость мегаватта будет уменьшаться.
Эта цифра в значительной мере зависит от выбора участка строительства, а также от используемой технологии энергогенерации и выбранного оборудования.
Наша компания в сотрудничестве со своими европейскими партнерами предлагает весь комплекс услуг по финансированию и инженерному проектированию тепловых электростанций любого типа и мощности.
Мы сотрудничаем с частными компаниями, государственными предприятиями, а также с коммунальными службами в России и за рубежом, способствуя повышению эффективности ваших энергетических проектов.
Проектирование теплоэлектроцентралей: преимущества когенерации
Традиционная ТЭС преобразует химическую энергию, содержащуюся в ископаемом топливе, в электрическую и тепловую энергию.Обычно ископаемое топливо (уголь, мазут, дизельное топливо или природный газ) сжигается для генерации высококачественной электрической энергии через генератор переменного тока.
Доля химической энергии, преобразованной в электрическую энергию в этом цикле, является низкой, потому что большая часть тепла теряется при выделении пара. Другими словами, у него мало возможностей для выполнения полезной работы.
В наиболее эффективных установках старого типа КПД при производстве электроэнергии не превышает 45%. Остальная энергия выбрасывается в виде выхлопных газов через дымоходы или идет в конденсационные или охлаждающие системы термодинамического цикла.
Благодаря когенерации электричества и тепла можно достичь эффективности 85%.
В 1990-х годах был сделан важный шаг в повышении эффективности электростанций, работающих на ископаемом топливе — создание новых тепловых электростанций с комбинированным циклом.
Они используют тепло, выделяемое при сгорании ископаемого топлива, в два этапа, с двумя разными термодинамическими циклами.
В результате коэффициент полезного действия достиг 60%.
Таким образом, были улучшены традиционные характеристики термодинамических циклов, эффективность которых обычно не превышают 45%. Однако 40% высвобождаемой энергии по-прежнему терялось.
Большинство промышленных, коммерческих или бытовых процессов требуют тепла при относительно низкой температуре теплоносителя, поэтому эти процессы могут использовать избыточное тепло, которое в противном случае было бы потеряно. Эти процессы могут одновременно сочетать производство электроэнергии и использовать остаточное тепло.
Эта концепция использования энергии реализуется когенерационными установками, которые эффективно используют от 75% до 90% химической энергии, содержащейся в топливе.
Когенерация означает одновременное производство двух и более видов энергии.
Ее главное преимущество в том, что когенерационные установки позволяют использовать тепло, которое не может быть преобразовано в электрическую энергию и иначе было бы потрачено впустую.
Обычно когенерация предполагает одновременное генерирование электрической и тепловой энергии, хотя это также может быть механическая энергия и тепловая энергия, включая все три (электрическая, механическая и тепловая энергия одновременно).
Одновременное производство означает близость когенерационной установки к потребителям тепла, поскольку его нельзя транспортировать на большие расстояния. Это принципиальное отличие ТЭЦ от обычных тепловых электростанций, где потребители производимой энергии могут находиться на больших расстояниях от электростанции.
Принцип работы тепловых электростанций всегда предполагает отведение определенного количества тепла в процессах производства электроэнергии, поскольку все выделяемое тепло не может быть преобразовано в работу.
Целью когенерации является максимально полезное использование избыточной тепловой энергии для получения прибыли.
Отличительными характеристиками когенерации являются:
• Одновременное использование нескольких видов энергии, благодаря чему ТЭЦ имеют гораздо более высокий коэффициент полезного действия по сравнению с обычными тепловыми электростанциями. В свою очередь, эта более высокая производительность дает три преимущества — низкий расход топлива, низкие производственные затраты и меньшее воздействие на окружающую среду.
• Производство энергии располагается близко к центрам ее потребления, потому что потенциальные потери тепла при транспортировке на расстояние слишком высокие.
Процесс проектирования ТЭЦ и когенерационных установок, а также сравнительный анализ нескольких инвестиционных возможностей всегда начинается с тепловых потребностей. Как по количеству, так и по типу потребляемого тепла (температура, теплоноситель).
Это служит отправной точкой для проектирования конкретного оборудования.
В результате получаются различные варианты установок, позволяющие генерировать одинаковую тепловую энергию с разным количеством электрической энергии.
Анализ потребностей потребителей не должен ограничиваться текущей ситуацией. Он требует от инженеров прогнозирования, исследований и поиска наиболее эффективных и, следовательно, наиболее прибыльных вариантов когенерационных установок для проекта.
Чтобы узнать больше о финансировании и инженерном проектировании ТЭС, а также других услугах компании в сфере энергетики, обратитесь к нам в любое удобное для вас время.
