мости и тепло. В схеме предусмотрена горелка Г для запуска ЭЭС.

Прогнозные оценки показывают, что электрический КПД ЭЭС на природном газе в перспективе может достигать 60%, а на угле - 55-56%.

Прогнозные экономические оценки указывают, что капитальные затраты будут составлять 1000-1500 долл/кВт (в ценах 1982 г.), а приведенные затраты - 4-6 центов/(кВт ? ч).

2.8.6. Перспектива развития ЭЭУ и ЭЭС В 80-х годах велась Разработка ЭЭУ и ЭЭС трех поколений.

Первое поколение ЭЭУ и ЭЭС базировалось на низко- и сРеднетемпературных ТЭ.

Установки на базе ТЭ с щелочным электролитом требуют Чистого водорода и кислорода. Они нашли применение в космической технике, могут также применяться для электромобиля и

125

FT"

в системах аккумулирования энергии. Разработанны и испыта. ны ЭЭУ мощностью до 100 кВт, с ресурсом до 5000 ч. Удельна^ мощность ЭХГ достигла 50-60 Вт/кг. Так как ЭХГ имеют блочный характер, то могут быть созданы ЭЭУ мощностью д0 сотен мегаватт. Удельная мощность может быть увеличена в 3-5 раз за счет улучшения параметров ЭХГ и уменьшения долц массы вспомогательных систем.

За счет совершенствования технологии и конструкций, при-менения новых материалов и автоматического поддержания оптимального режима работы ЭЭУ можно увеличить ресурс на порядок. В перспективе возможно создание ЭЭУ без платиновых катализаторов. Однако такое совершенстование возможно лишь при интенсивных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах.

На основе ТЭФКЭ созданы и испытаны ЭЭУ и ЭЭС мощностью 0,04-4,8 МВт с ресурсом до 40 000 ч, КПД при работе на природном газе и нафте составляет 37-41% (электрический) и 70-80% (суммарный); капитальные затраты оцениваются в пределах 1600-3000 долл/кВт.

Разрабатываются ЭЭС мощностью 7,5-11 МВт. Планируется увеличение ресурса ЭЭС до 20 лет, КПД - до 41-42% и снижение капитальных затрат до 800-1000 долл/кВт.

Второе поколение ЭЭС базируется на высокотемпературных ТЭРКЭ. Разработаны и испытаны ЭХГ мощностью до 100 кВт. Планируется создание к середине 90-х годов ЭЭС мощностью десятки и сотни мегаватт с электрическим КПД 45-50%, с капитальными затратами 1000-1400 долл/кВт.

Третье поколение ЭЭС базируется на высокотемпературных

ТЭТОЭ. Разработаны и испытаны макеты ЭХГ мощностью до

1 кВт. Планируется создание к 2000 г. ЭЭС мощностью несколько мегаватт с электрическим КПД выше 50% и капитальными

затратами 1000-1500 долл/кВт. <

лива на ЭЭС ниже расхода топлива на других энергоустановках (табл. 2.12) [7; 26, т. 2, с. 48; 101, с. 695-702; 111; 113; 114; 140], поэтому при использовании ЭЭС появляется возможность экономии значительного количества топлива. Из рис. 2.25 также следует, что КПД ЭЭС и ЭЭУ в меньшей степени зависят от установленной мощности, чем КПД других установок. Так, разница КПД установок мощностью 1000 и 40 кВт составляет 2,5% у ЭЭУ и 10% у дизель-генератора.

При одной и той же мощности КПД ЭЭУ и ЭЭС менее чувствительны к изменению нагрузки, чем КПД других установок. Например, при уменьшении нагрузки со 100 до 30% номинальной КПД ЭЭУ либо не изменится, либо изменится на 3-5%, в то время как КПД газовых турбин уменьшится в 1,5-2,5 раза.

Электрохимические энергоустановки и электростанции могут генерировать не только электрическую энергию, но и тепло. Суммарный КПД в этом случае составляет 60-75% на

Топливо

6„ г/(кВт-ч)

Мощность, кВт

Таблица 2.12. Удельный расход топлива (в пересчете на условное топливо)Ьэ

Вид энергоустановки или электростанции

2.9. СРАВНЕНИЕ ЭЭУ И ЭЭС С ДРУГИМИ ЭНЕРГОУСТАНОВКАМИ И ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯМИ

2.9.1. КПД и удельный расход топлива Как видно из рис. 2.25, электрический КПД ТЭС и ГТУ на 10-20% ниже КПД ЭЭС на основе высокотемпературных ТЭ и на 5-10% ниже КПД ЭЭС на основе ТЭФКЭ. КПД дизель-генератора на 10-15% ниже КПД ЭЭУ на основе ТЭФКЭ. Соответственно удельный расход топ126

Дизель-генератор Разовая турбина ЭЭУ на основе ТЭФКЭ ТЭС

ЭЭС на основе высоко-'емпературных ТЭ

Дизельное топливо

Природный газ

Тоже

Уголь

Тоже

Природный газ Уголь

Природный газ

0,1-10

20-100

0,01-10

800-2400

100-500

600-1200

100-700

100-700

360-610 450-550 300-340 330-345 400-600 315-335 230-270 210-250

127

J

ЭЭУ и ЭЭС с ТЭФКЭ и 75-85% на ЭЭС на основе высокотемпе-ратурных ТЭ, т.е. суммарный КПД электрохимической тепло-централи будет выше КПД ТЭЦ. Соотношение электрической и тепловой мощностей у ЭЭУ и ЭЭС (1:1) выше, чем у ТЭЦ.

К достоинствам ЭЭУ и ЭЭС следует также отнести малый расход топлива при холостой работе (примерно 1% от расхода при полной нагрузке).

В ЭЭУ и ЭЭС можно использовать различные виды топлива: природный газ, метанол, этанол, биогаз, пропан, нафту, продук. ты газификации угля.

2.9.2. Экологические характеристики. По сравнению с энерго-установками, в которых происходит преобразование химической энергии в тепловую, а затем - в электрическую (ТЭС, ГТУ, дизель-генераторы), ЭЭУ и ЭЭС имеют улучшенные характеристики по следующим причинам:

1. В ТЭ не происходит прямого взаимодействия