химический каталог




Введение в водородную энергетику

Автор Э.Э.Шпильрайн, С.П.Малышенко, Г.Г.Кулешов

иковых электростанций с водородом с вариантами использования газотурбинных установок (ГТУ) на нефтяных топливах или природном газе, то для различных схем получаются различные нижние границы стоимости газотурбинного топлива, при превышении которых использование водорода становится выгодным. Эта стоимость в пересчете на условное топливо составляет около 60—80 руб-т-1 для ГТУ с 'КПД 28— 30 % и удельными капитальными вложениями 90— 100 руб-кВт-1 при числе часов работы установки хГТу ж 900-М 000 ч-год-1. Перспективы использования

водорода для покрытия пиковых нагрузок, однако, оказываются менее благоприятными, если проводить сравне-204

ние с гидроаккумулирующими установками [135]. Следует отметить, что все оценки такого рода существенно зависят от принятых допущений (стоимости оборудования, хранилищ и т. д.) и могут рассматриваться лишь в качестве первого приближения. Применяемый в таких оценках метод анализа перспектив атомно-водородных энергетических установок в категориях стоимости электроэнергии, генерируемой изолированной пиковой электростанцией, недостаточно объективен и не в полной степени раскрывает преимущества и недостатки альтернативных решений.

Более правильным является системный подход к экономическим оценкам перспектив пиковой водородной энергетики. При таком подходе следует рассматривать электрогенерирующую систему, состоящую из базисных, полубазисных и пиковых электростанций. В этом случае стоимость электроэнергии, производимой системой, представляет собой общие затраты, деленные на общую выработку электроэнергии всей электрогенерирующей системой, включающей в себе все виды рассматриваемых электростанций.

В качестве примера расчета технико-экономических показателей всего энергетического комплекса в [48] рассмотрена энергосистема располагаемой электрической мощностью 10 млн. кВт. Для упрощения расчетов принято, что ночная нагрузка всех АЭС одинакова для всех

Пн Вт Ср Чт Лт Сб Вс

Рис. 7.4. Недельная нагрузка энергосистемы с традиционной структурой электрогенерирующих установок: Ы6 — базисная мощность; Уп6— полубазисная мощность; ??? — пиковая мощность

205

дней недели в течение всего года. Чтобы выяснить, какие преимущества дает вовлечение водорода в сферу производства электроэнергии, были выполнены сравнительные расчеты для двух энергетических комплексов: энергосистемы с традиционной структурой электрогенерирующих мощностей (рис. 7.4) и энергосистемы, состоящей из АЭС с пиковой водородной надстройкой (рис 7.5).

Технико-экономические расчеты проводились при следующих исходных данных:

замыкающие затраты на топливо (в пересчете на условное): мазут — 47 руб-т-1, природный газ — 42 руб-т-1, уголь — 35 руб-т-1, ядерное топливо — 8 руб-т-1;

Пн Вт Ср Чт Пт С5 Вс

Рис. 7.5. Недельная нагрузка энергосистемы, состоящей из АЭС с пиковой водородной надстройкой

замыкающие затраты на электроэнергию при числе часов использования установленной мощности: туст = = 6500 ч-год"1, збэ=1,2 коп- (кВт-ч)-1, туст=4000 ч-год"1, 3f =2,1 коп-(кВт-ч)"1 и туст=900 ч-год-1, зпэ=

= 4,2 коп- (кВт-ч)-1;

удельные капиталовложения в установленную мощность: базисной АЭС — 250 руб-кВт-1, электролизера — 90 руб-кВт-1, пиковой водородной надстройки — 25 руб-кВт-1, газохранилища — 0,12 руб-м~3;

КПД электролизера ?3=0,75.

Технико-экономические показатели двух сравниваемых электрогенерирующих систем приведены в табл. 7.5. Анализ данных табл. 7.5 показывает, что расходы топли-206

ва в двух сравниваемых электрогенерирующих системах мало отличаются друг от друга. Зато в атомно-водород-ном энергетическом комплексе органическое топливо полностью устранено из сферы производства электроэнергии. При этом приведенные затраты на производство электроэнергии в атомно-водородном энергетическом комплексе снижаются примерно на 15,5% по сравнению с традиционным способом производства электроэнергии.

Таблица 7.5. Технико-экономические показатели сравниваемых электрогенерирующих систем

Показатель

Электрогенерирующая система

традиционная

атомно-во дородная

Располагаемая Мощность, МВт

В том числе:

базисная

полубазисная

пиковая Мощность электролизера, МВт Годовой отпуск электроэнергии, МВт-ч Й~том числе:

базисной

полубазисной

пиковой

Суммарные капиталовложения, руб. Суммарный расход топлива (в пересчете на условное топливо), ?-год-1 В том числе:

ядерного

органического Годовые расчетные затраты, руб-год-1 Удельные приведенные затраты на производство электроэнергии в системе в целом, коп- (кВт-ч)

13,910е 5,6·10е 754·1О6 1,52

10 000 10 000

5550 8050 (АЭС)

3060 —

1390 1950

— 2500

49,60-10» 49,60-10»

36,08-10е 47,35-10»

12,24-10е —

1,28-10» 2,25·10«

1,94-109 2,29-109

19,5-10е 20·10е

20- 10е

630·10е 1,27

Таким образом, использование водорода в качестве промежуточного носителя и накопителя энергии в схемах покрытия неравномерностей графика нагрузки может оказаться перспективным.

Следует отметить, что в некоторых случаях может оказаться целесообразным для решения этих задач использовать не только водород, но и другие искусственные энергоносители, получаемые на его основе, например аммиак и метанол. В частности, при использовании метанола в качестве топлива для ГТУ с целью производства пиковой электроэнергии можно осуществить эффективную регене-

207

рацию теплоты с повышением КПД ГТУ до 40—41% [136]. Кроме того, метанол легче и дешевле транспортировать и хранить. Поэтому в некоторых случаях при наличии вблизи АЭС производств с большими ресурсами

Рис. 7.6. Электростанция мощностью 4,5 МВт с использованием ЭХГ в Нью-Р1орке

208

С02 производство метанола как носителя и накопителя энергии может оказаться более целесообразным. Наконец, водород и кислород, производимые из воды за счет энергии АЭС, могут использоваться для первичного и промежуточного перегрева пара, что позволяет использовать на АЭС более экономичные и менее дорогостоящие турбины. При этом КПД использования водорода может достигать 60—75 %, а эффективность аккумулирования электроэнергии— 50%)· В таких системах водород и кислород могут использоваться в течение всего времени работы АЭС, сам реактор работает в базовом режиме, а электролизер — в переменном. Рассматриваются и иные схемы АЭС с использованием водорода для покрытия переменной части графика нагрузки.

Во всех случаях вопрос о целесообразности применения той или иной схемы должен решаться путем детального системного анализа с учетом конкретных условий региона, для конкретной структуры электрогенерирующих и электропотребляющих мощностей и в сравнении с альтернативными, в том числе и «неводородными», вариантами решения тех же задач.

В настоящее время активно разрабатывается оборудование для исследования и реализации некоторых схем использования водорода для решения задач электроэнергетики. В частности, в 1977 г. в США была создана пилотная установка с ЭХГ мощностью 1 МВт. После этого начались работы по созданию демонстрационной станции с водородно-воздушными ЭХГ для производства пиковой электроэнергии мощностью 4,5 МВт в Нью-Йорке. Испытания различных систем станции начались в 1981 г., ее пуск запланирован на 1985 г. (см. рис. 7.6). К концу 90-х годов нашего столетия предполагается внедрение коммерческих станций такого типа, причем прогнозируемые капитальные затраты на них составляют 350—500 долл. США-кВт-1 (в ценах 1982 г.) при полном КПД около 45 %-

В ФРГ создан экспериментальный водороднокислород-ный парогенератор тепловой мощностью 15 МВт с параметрами генерируемого пара 1223 'К и 8 МПа для пилотной пиковой энергоустановки, создание которой запланировано на ближайшие годы.

Использование водорода для транспорта энергии

В некоторых зарубежных и отечественных публикациях предлагается использовать трубопроводный транспорт газообразного водорода для передачи больших потоков энергии. Экономические показатели

14-12 209

трубопроводного транспорта водорода были рассмотрены в гл. 6. Ниже приводится сравнение затрат на передачу электроэнергии по ЛЭП с затратами на передачу энергии при трубопроводном транспорте.

Приведенные затраты на передачу электроэнергии по линиям электропередачи переменного тока разной мощности и длины показаны на рис. 7.7. Эти затраты включают расходы на саму линию и на концевые устройства.

Для передачи электроэнергии на сверхдальние расстояния (2000 км и более) более экономичными оказываются мощные линии передач постоянного тока. Для линии электропередачи постоянного тока Экибастуз — Центр напряжением 1500 кВ, мощностью 6 млн. кВт на расстояние 2414 км по проекту потери энергии составляют 15%; из них в концевых устройствах—1U?/?¦ Капитальные затраты на линии электропередачи превышают капитальные затраты на трубопроводы для транспорта газа, поэтому определенный интерес представляет сравнение затрат на дальний магистральный транспорт энергии в виде электроэнергии и в виде водорода. При этом сравнение следует проводить с учетом КПД преобразования энергии водорода в электроэнергию на приемном конце магистрали. Такое сравнение приведено на рис. 7.8,

Рис. 7.8. Затраты „а Т^порт етергии по ™ниям эледопереда^и 5?pS^7(i^-B80 V 10·3 «Вг. 1020 мм, 3-10« кВт;

3' _ d= 1420 мм, 6-10» кВ)

10 20 50" 100 200 500 1000 L,m

Рис. 7.7. Приведенные затраты на передачу электроэнергии по линиям электропередачи переменного тока:

? — 10 МВт; 2-100 МВт; 3 - 500 МВт; 4— 1000 МВт; 5 — 3000 МВт; 6-6000 МВт

210

где мощность, передаваемая водородом, определена по низшей теплоте сгорания при КПД преобразования теплоты в электроэнергию ?=? ^0,4, характерном для современных ТЭС.

На рис. 7.8 видно, что расчетные затраты на магистральный транспорт водорода на большие расстояния при той же передаваемой мощности в 3—5 раз меньше, чем затраты на транспорт электроэнергии. Следует отметить, что стоимость транспорта энергии в виде водорода выше, чем в виде жидких его соединений (аммиака, метанола и т. д.). Если на приемном конце магистрали водород будет ис

страница 41
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53

Скачать книгу "Введение в водородную энергетику" (2.73Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
газосиликатные и газобетонные блоки
сигнализация которая управляется с iphone
московский театр кукол билеты
unimax-r 850vel ec характеристики

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.07.2017)