Українською     Русский

Про институт

Аспирантура, докторантура

Поиск

Contact Us   SiteMap   Searsh  
Главная arrow Библиотека arrow Авторефераты arrow Дубовской С.В. Теоретические основы энергоэкономического анализа объединенных систем генерации элект
Дубовской С.В. Теоретические основы энергоэкономического анализа объединенных систем генерации элект Печать E-mail

Дубовской С.В.

Теоретические основы энергоэкономического анализа объединенных систем генерации электрической энергии и теплоты. – Рукопись.

 

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.14.01 – Энергетические системы и комплексы. – Институт общей энергетики НАН Украины, г. Киев, 2008.

 

     Диссертация посвящена разработке научных основ, созданию методов и средств энергоэкономического анализа систем объединенной генерации, представляющих собой структурированную совокупность совмещенных (комбинированных) и пространственно разделенных (тепловые насосы, теплофикационные компрессоры, теплоаккумуляционные электронагреватели и др.) установок и процессов генерации и использования электрической энергии и теплоты. Принадлежность таких систем к двум функциональным подсистемам топливно-энергетического комплекса – электроэнергетике и теплоснабжению – определяет необходимость объективной оценки их эффективности по каждой производственной функции, выявления и оценки системных эффектов, возникающих в результате объединения технологий в зависимости от структуры системных связей. Идейное содержание понятия объединенных систем и методов их исследования наполнено работами В.С. Мартыновского, В.М. Бродянского, Е.И. Янтовского, А.И. Андрющенко и др. Естественную базу энергоэкономического анализа систем объединенной генерации составляют методы термодинамического анализа на базе второго начала термодинамики, в частности эксергетический и термоэкономический. Однако применение данных методов к решению задач раздельного определения функциональной эффективности реальных комбинированных процессов требует устранения произвольного допущения о равной эксергетической эффективности получения продуктов таких процессов.

 

     В диссертационной работе с применением двух независимых подходов, базирующихся на первом и втором законе термодинамики, теоретически показана принципиальная осуществимость прямых измерений раздельных затрат приводной энергии на получение продуктов прямых (расширение газа с получением внешней работы) и обратных (сжатие газов с получением теплоты сжатия) тепломеханических процессов с произвольной степенью необратимости. Установлено, что разделение энергии между продуктами таких процессов, вне зависимости от формы приводной энергии и направления процесса, подчиняется закону сохранения и превращения механической энергии, действующему в отношении эксергии приводной энергии. При этом эксергия эквивалентно переходит в работу процесса, а ее потери относят к тепловому выходу.

 

     На основании выявленных закономерностей получены общие соотношения для расчета затрат эксергии и энергии на получение полезной работы и теплоты комбинированных процессов, составившие основу метода разделения затрат, условно названного термодинамическим (ТМ). Установлена асимптотическая сходимость ТМ к энергетическому (физическому) методу деления для электромеханических и высокотемпературных тепловых процессов и к эксергетическому – для тепловых процессов с малыми потерями.

 

     Разработаны научные основы, методы, аналитические зависимости и программные средства расчета абсолютных и удельных затрат топлива на получение промежуточной и конечной продукции комбинированных производств на основе паротурбинных, газотурбинных, газопоршневых, дизельных, термоэлектрических когенерационных установок, теплофикационных компрессоров, тепловых насосов нагрева и охлаждения.

 

     Даны эмпирические зависимости, пригодные для инженерных расчетов установок комбинированного производства разных типов. Представлены результаты расчета показателей эффективности действующих паротурбинных установок всех ступеней начального давления по фактическим эксплуатационным данным в течение календарного года в их сравнении с показателями, определенными другими известными методами. Даны результаты расчетов показателей эффективности для модельных рядов газотурбинных и газопоршневых когенерационных установок по техническим данным фирм-производителей.

 

     На примере оптимизации систем ступенчатого подогрева сетевой воды и конденсата показана возможность применения термодинамического метода разделения для дифференциального анализа тепловых процессов паротурбинных КЕС и ТЕЦ.

 

     Применительно к решению задач оптимизации функционирования и прогнозирования развития систем электроэнергетики и теплоснабжения разработаны энергетические, экономические и экологические макромодели электрических станций и установок комбинированного производства, позволяющие оценить эффективность их работы на основании данных внешнего энергетического баланса. Особенности установок учитываются при этом величиной предельного КПД рабочего цикла.

 

     Представлены результаты исследований экономических предпосылок эффективного применения систем генерации теплоты на базе тепловых насосов, теплофикационных компрессоров и теплоаккумуляционных потребителей-регуляторов в их сравнении с системами когенерации электрической энергии и теплоты в широком диапазоне изменения внешних экономических условий.

 

     Результаты работы нашли применение в разработках отраслевого стандарта электроэнергетики, Национальной энергетической программы Украины до 2010 г., Энергетической стратегии Украины до 2030 г., в ряде прикладных работ по вопросам технической экспертизы и инвестиционной деятельности энергетических предприятий.

 

    Ключевые слова: электроэнергетика, теплоснабжение, термодинамика, энергоэкономический анализ, комбинированные процессы.