Институт прикладной физики АНМ, г. Кишинев
О РАЗВИТИИ КОГЕНЕРАЦИИ В РЕСПУБЛИКЕ МОЛДОВА
Максимук Е.П.
Рассмотрены перспективы развития энергетики Республики Молдова в части строительства “малых” когенерационных теплоэлектростанций - мини ТЭЦ. Оценены технико-экономические показатели таких станций применительно к нынешней экономической ситуации. Показано, что строительство на территории Республики Молдова сети многочисленных мини ТЭЦ мощностью от 3 до 10 МВт совместно с модернизацией существующих крупных когенерационных станций в муниципиях Кишинэу и Бэлць является экономически обоснованным и приведет в итоге к созданию оптимальной, высокоэффективной, современной энергетической системы, обеспечивающей высокую степень энергетической безопасности и способной в дальнейшем органично модернизироваться путем дооснащения новейшими технологиями и оборудованием.
Ключевые слова: когенерация, газопоршневые мини-ТЭЦ, срок окупаемости.
энергетика теплоэлектростанция когенерационный станция
Au fost studiate perspectivele de dezvoltare a sectorului energetic al Republicii Moldova, оn particular, a construcюiei staюii termice de cogenerare, numite mini CET-uri. Au fost evaluaюi indicatorii tehnico-economici ai acestor staюii, aplicabili оn condiюiile situaюiei actuale. A fost demonstrat cг construcюia pe teritoriul Republicii Moldova a unei reюele cu numeroase mini CET-uri, puterea cгrora este de la 3 pоnг la 10 MWt alгturi de modernizarea marilor staюiilor deja existente оn municipiile Chiєinгu єi Bгlюi, sunt absolut motivate єi pot avea drept consecinюг crearea unui sistem energetic modern, optimal, cu o оnaltг eficacitate ce ar putea asigura un nivel destul de оnalt de securitate energeticг єi ar putea pe viitor sг se modernizeze organic datoritг aprovizionгrii acestuia cu cele mai noi echipamente єi tehnologii.
Cuvinte cheie: cogenerarea, mini-CET.
Efficiency of gas engine cogeneration is investigated for the regional conditions of Moldova. The influence of different factors on the payback period is analyzed and discussed in detail. It is shown, that gas engine cogeneration is very profitable for Moldova and can be recommended as the main technology for development of the Moldavian energy system. It is concluded, that construction of gas engine cogeneration plants with power in the range from 3 to 10 MW in many Moldavian towns and modernization of the Central Heating and Power Plants in Kishinev and Balti will lead to the creation of the perfect energy system for Moldova. As a result, security of energy supply in Moldova will be increased; transportation and distribution losses will be reduced. In addition, it allows putting down the heat energy tariff, improving the standard of living of Moldavian people and competitive ability of Moldavian wares. Later the gas engine cogeneration plants can be transformed in the modern three-generation plants, and supplemented by the best high efficient renewable fuels technologies.
Key words: gas engine, cogeneration, payback period.
1. Введение
Термин когенерации, означающий совместное производство электрической и тепловой энергии, вошел в обиход энергетиков относительно недавно, хотя различные аппаратурно-технологические схемы совместной выработки электрической и тепловой энергии (далее когенерации) известны очень давно. Еще в прошлом веке строительство теплоэлектростанций во всем мире справедливо признавалось перспективным направлением развития энергетики и осуществлялось быстрыми темпами. Многочисленные преимущества когенерации, подтвержденные практическими результатами эксплуатации, описаны во многих учебниках и до сих пор не вызывают у специалистов никаких сомнений.
Однако, в последнее время, особенно в связи с повышенным вниманием к возобновляемым источникам энергии, вопросами энергетики стали заниматься достаточно широкие круги населения. К сожалению, в том числе и те, которые в этой области не имеют даже элементарных знаний. Зазвучали высказывания о том, будто, несмотря на очевидное стремительное развитие когенерации в мире, в Молдавии она якобы не выгодна. Раньше такие высказывания вызывали лишь легкую усмешку специалистов. Однако сегодня, авторы этих высказываний успешно получают финансирование на реализацию абсурдных энергетических проектов или на “научное внедрение” всем известных старых технологий. Все это вызывает тревогу и заставляет еще раз вернуться к вопросу о развитии когенерации в Республике Молдова.
2. О предпосылках и предыдущих проработках
Имея относительно небольшие размеры и численность населения, подавляющее большинство населенных пунктов Молдавии характеризуются относительно низким потреблением тепловой и электрической энергии. Это свидетельствует о том, что строительство энергетических станций мощностью более 30 МВт в Республике Молдова не целесообразно. За исключением муниципий Кишинэу и Бэлць жилищный фонд многоквартирных домов составляет менее 15 % от общего жилищного фонда. Возведение крупных станций для производства электрической энергии приведет к тому, что из-за отсутствия потребителей попутно производимой тепловой энергии, она будет выбрасываться в атмосферу. Коэффициент полезного действия таких станций составит крайне низкую величину (около 51 %), а срок окупаемости превысит 12 лет. Экологические проблемы усугубятся за счет теплового загрязнения.
Еще в 2002 году при разработке Национальной программы обновления и децентрализации систем теплоснабжения населенных пунктов Республики Молдова [1] проводились технико-экономические сравнения от 5 до 7 вариантов модернизации для каждого из 36 городов. Специалистами ведущих проектных и научных институтов рассматривались различные схемы, источники производства энергии, типы топлива и т.д. Основным критерием являлось снижение тарифа на тепловую энергию. Оказалось, что единственным способом сколь либо существенного снижения тарифа является когенерация. При этом низкий тариф на тепловую энергию обеспечивается за счет реализации электрической энергии по существующему тарифу. На основании технико-экономического анализа когенерация рекомендована в качестве стратегического направления развития энергетики РМ. Аналогичные выводы и рекомендации отражены и в последующих государственных программных документах [2-4].
В результате разработки и утверждения этих документов наметились положительные тенденции. Главным образом это связано со строительством мини ТЭЦ с газопоршневыми энергетическими блоками на основе газовых двигателей внутреннего сгорания и генераторов электрической энергии. Однако строительство когенерационных станций проводится в основном промышленными предприятиями для собственных нужд. Только в г. Окница реализуется проект по строительству мини ТЭЦ мощностью 6,1 МВт, которая предусматривается для энергоснабжения города.
В целом, развитие когенерации остается крайне не удовлетворительным. Государство планирует, что строительство новых энергетических источников будет осуществляться частными инвесторами. Однако в Молдавии практически нет потенциальных отечественных инвесторов, которые по своим финансовым возможностям могли бы профинансировать строительство и пуск в эксплуатацию мини ТЭЦ. Зарубежных инвесторов не интересует создание оптимальной энергетической системы для РМ. Их также не заботит проблема обеспечения населения дешевой энергией. Они решают собственные экономические задачи, поэтому у них и возникают такие идеи, как строительство гигантских энергетических станций с перспективой продажи электрической энергии за рубеж и выбросом попутно производимой тепловой энергии в атмосферу.
3. Роль “малой” когенерации в энергетике РМ
Анализ объемов потребления энергии в подавляющем большинстве населенных пунктов, а также географического распределения нагрузки показывает, что оптимальной структурной схемой генерирующих мощностей энергетики РМ должна быть следующая. В муниципиях Кишинэу и Бэлць сохраняются и реконструируются крупные энергетические станции. На остальной территории РМ необходимы многочисленные мини ТЭЦ мощностью от 3 до 10 МВт, расположенные вблизи городских микрорайонов многоэтажной застройки и административных центров.
Из имеющихся аппаратурно-технологических схем когенерации наиболее выгодной для наших условий является мини ТЭЦ на базе газопоршневых энергоблоков. Помимо целого ряда технических достоинств есть важные экономические преимущества. Газопоршневые энергетические блоки выпускаются в широкой гамме установленной мощности. Стоимость одного блока относительно низка по сравнению с парогазовой или газотурбинной установкой. Их строительство можно вести в несколько очередей при минимальных разовых затратах на оборудование, что в существующих экономических условиях крайне важно. В результате инвестиций требуется почти в 3 раза меньше, а окупаются они в 2 раза быстрее.
В дальнейшем когенерационные станции могут доукомплектовываться абсорбционными холодильными машинами, что дает возможность дополнительно производить холод для нужд кондиционирования и холодоснабжения (тригенерация). В результате роста общего потребления тепловой энергии и его годовой равномерности, дополнительно повышается эффективность использования топлива, улучшаются экономические показатели энергогенерирующих предприятий, возникает возможность минимизации тарифов на тепловую и электрическую энергию. Кроме того, это позволяет обеспечить сельскохозяйственные и перерабатывающие предприятия Молдовы дешевым холодоснабжением для хранения сельскохозяйственной и животноводческой продукции.
В США, Китае и странах Европейского Союза успешно применяются технологические схемы, где когенерационные энергоблоки работают на биотопливе и/или в комплексе с солнечными коллекторами нового поколения. Это означает, что предложенная структурная схема генерирующих мощностей энергетики РМ согласуется с другим стратегическим направлением, а именно, увеличением использования возобновляемых видов топлива. В отличие от примитивных схем, в этом случае возобновляемые источники энергии используются на высоком технологическом уровне и дают значительно более высокий эффект.
Помимо низкого тарифа на тепловую энергию когенерация обеспечивает достижение целого ряда других, не менее важных целей. В частности, повышается надежность тепло и электроснабжения городов, обеспечивается высокая эффективность использования топлива, снижаются потери электрической энергии на транспортировку и трансформацию, обеспечивается возможность применения новейших технологий использования возобновляемых ресурсов, формируется рынок тепло и электроэнергии и т. д. В результате, обеспечивается комплексное решение задачи повышения энергетической безопасности Республики Молдова.
Опыт строительства мини ТЭЦ в г. Окница, а также реализация проекта по возведению объектов в Джурджулештах показывают, что строительство мини ТЭЦ должно осуществляться государством. В пользу такого решения очень много аргументов экономического, организационного и, наконец, этического свойства. Вот лишь некоторые из них. Во-первых, только государство обладает необходимыми материальными ресурсами для финансирования строительства мини ТЭЦ в полном объеме, причем имеет возможность выделять финансирование в строгом соответствии с графиком строительства и с учетом возможных непредвиденных расходов. Во-вторых, значительно упрощается и ускоряется решение организационных вопросов, связанных с согласованием проектной документации, строительством мини ТЭЦ, вводом в эксплуатацию, выходом на стабильный режим работы. В-третьих, государство, а никто другой, должно быть озабочено созданием в Республике Молдова высокоэффективной энергетической системы, обеспечивающей высокую степень энергетической безопасности. Именно государство должно заботиться о минимизации тарифов на тепловую и электрическую энергию, поскольку от этого во многом зависит благосостояние населения и конкурентоспособность молдавской продукции на мировых рынках. В дальнейшем, если после завершения строительства, ввода в эксплуатацию и возврата вложенных инвестиций государство не сочтет нужным получать прибыль от эксплуатации мини ТЭЦ, тогда эти объекты могут передаваться в муниципальную или частную собственность путем акционирования или продажи через аукцион.
4. Технико-экономические показатели “малой” когенерации в нынешних условиях
Постоянные изменения цен на мировом рынке энергоносителей приводят к изменению показателей эффективности когенерации. Рассмотрим эти показатели применительно к нынешней экономической ситуации.
В условиях развивающегося мирового экономического кризиса огромную социально-экономическую роль играет величина тарифа на тепловую энергию. Минимизация тарифа является одним из главных условий устойчивого развития общества. Поэтому, в ряду основных критериев при определении технико-экономической целесообразности когенерации в Молдавии сохраним условие снижения тарифа на тепловую энергию.
Оценим технико-экономические показатели “малой” когенерации на примере города Единцы. Программой по модернизации системы теплоснабжения предусматривается строительство в этом городе двух мини ТЭЦ, мощностью по 6,7 МВт каждая. Рассмотрим размещение в каждой мини ТЭЦ пяти когенерационных установок газопоршневого типа JMS 420 GS-N.LC производства австрийской фирмы "Jenbacher". Тогда установленная электрическая мощность составит 7,08 МВт, а тепловая 7,2 МВт. С учетом использования части производимой энергии на собственные нужды, полезная производительность одной мини ТЭЦ составит 7 МВт.
Объем средств необходимых для строительства и пуска в эксплуатацию мини ТЭЦ складывается из:
- затрат на проектирование и строительство здания с соответствующей инфраструктурой;
- стоимости оборудования, трубопроводов, необходимых систем автоматического управления и т.п.;
- стоимости работ по монтажу, пуско-наладке оборудования и сдаче в эксплуатацию.
На основании коммерческих предложений, полученных от официальных представительств в РМ фирм-производителей газопоршневых когенерационных установок, примем, что общий объем средств необходимых для строительства одной мини ТЭЦ составляет около 4,2 млн. евро (600 евро/кВт). В дальнейшем, рассмотрим влияние стоимости строительства на срок окупаемости мини-ТЭЦ.
Оценим стоимость эксплуатационных расходов. Годовой расход газа, потребленного мини ТЭЦ, равен:
млн. м3/год,
где - максимальный часовой расход газа одной когенерационной газопоршневой установки, м3/ч; - количество когенерационных газопоршневых установок в мини ТЭЦ, 8400 - расчетная годовая продолжительность работы, ч/год. При нынешнем тарифе 3878,4 лей/1000 м3 [5] и расчетном курсе 15 лей за евро, стоимость годового расхода газа составит 3,768 млн. евро/год.