контрольная. Вопросы. Состав энергетического хозяйства можно представить из нескольких элементов
 Скачать 1.96 Mb.
|
|
Роль энергетики в экономике государства. Энергохозяйство страны, его внутренние и внешние связи с другими отраслевыми системами и структурами. Ответ: Состав энергетического хозяйства можно представить из нескольких элементов: топливно-энергетический комплекс (ТЭК) – часть энергетического хозяйства от добычи (производства) энергетических ресурсов, их обогащения, преобразования и распределения до получения энергоносителей потребителями. Объединение разнородных частей в единый национально-хозяйственный комплекс объясняется их технологическим единством, организационными взаимосвязями и экономической взаимозависимостью; электроэнергетика – часть ТЭК, обеспечивающая производство и распределение электроэнергии и тепла; централизованное теплоснабжение – часть ТЭК, обеспечивающая производство и распределение пара и горячей воды от источников общего пользования; теплофикация – часть электроэнергетики и централизованного теплоснабжения, обеспечивающая комбинированное (совместное) производство электроэнергии, пара и горячей воды на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) и магистральный транспорт тепла. В технологическом аспекте важнейшим элементом энергетического хозяйства являются генерирующие установки электроэнергетической отрасли. Энергетические генерирующие установки – это установки, производящие энергетическую продукцию. К их числу относят: тепловые электростанции (ТЭС), гидравлические электростанции (ГЭС), атомные электростанции (АЭС), парогазовые установки (ПГУ), газотурбинные установки (ГТУ), воздуходувные станции, кислородные станции, котельные. Генерирующие установки можно классифицировать по ряду основных признаков: по виду первичных энергоресурсов; по процессам преобразования энергии; по видам отпускаемой энергии; по количеству и типам обслуживаемых потребителей; по режиму работы. Комплекс единой энергетической системы (ЕЭС) России включает в себя около шестисот тепловых и более ста гидроэлектростаций. По видам использованных первичных энергоресурсов различаются электростанции, применяющие: органическое топливо – ТЭС; ядерное топливо – АЭС; гидроэнергию – ГЭС, гидроаккамулирующие электростанции ГАЭС и приливные (ПЭС); солнечную энергию – СЭС; энергию ветра – ВЭС; подземное тепло – геотермальные (ГЭОЭС). Электростанции на органическом топливе делятся в зависимости от вида используемого топлива на: работающие на угле, местных видах топлива (сланцы, торф) и газо-мазутном топливе. По применяемым процессам преобразования энергии выделяются электростанции, в которых: полученная тепловая энергия преобразуется в механическую, а затем в электрическую энергию – ТЭС, АЭС; полученная тепловая энергия непосредственно превращается в электрическую – СЭС с помощью фотоэлементов; энергия воды и воздуха превращается в механическую энергию, а затем в электрическую – ГЭС, ГАЭС, ПЭС, ВЭС. По видам отпускаемой энергии различают электростанции: отпускающие только электрическую энергию – ГЭС, ГАЭС, тепловые конденсационные электростанции (КЭС), атомные КЭС; отпускающие электрическую и тепловую энергию – ТЭЦ, атомные ТЭЦ и др. Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) кроме электроэнергии вырабатывают тепло; использование тепла отработавшего пара при комбинированном производстве энергии обеспечивает значительную экономию топлива. Если отработавший пар или горячая вода используется для технологических процессов, отопления и вентиляции промышленных предприятий, то ТЭЦ называются промышленными. При использовании тепла для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий городов ТЭЦ называются коммунальными (отопительными). Промышленно-отопительные ТЭЦ снабжают теплом как промышленные предприятия, так и население. По количеству и типам охватываемых потребителей выделяют: районные электростанции; местные электростанции для энергоснабжения отдельных населенных пунктов; блок-станции для энергоснабжения отдельных потребителей. По режиму работы различаются электростанции: базовые; маневренные или полупиковые; пиковые. К первой группе относятся крупные, наиболее экономичные КЭС, атомные КЭС, ТЭЦ, работающие в теплофикационном режиме; ко второй группе – маневренные КЭС и ТЭЦ; к третьей группе – пиковые ГЭС, ГАЭС, ГТУ. Кроме того, для каждого типа электростанции имеются внутренние признаки классификации. Например, КЭС и ТЭЦ различаются по начальным параметрам, технологической схеме (блочные и с поперечными связями), единичной мощности блоков и т.п. АЭС классифицируются по типу реакторов (на тепловых и быстрых нейтронах), по конструкции реакторов и др. При решении проблем экономического развития, выбора рациональной организационной схемы необходимо учитывать специфические особенности основных технологий отрасли. К технологическим особенностям энергетического производства относят:: совпадение во времени процесса производства и потребления энергетической продукции. Ни тепловую, ни электрическую энергию нельзя складировать и запасать. Энергосистемы должны выдавать столько энергии и мощности, сколько требуется в данный момент.   , где - произведенная электрическая энергия, кВт·ч, - потребленная электрическая энергия, кВт·ч, - потери электрической энергии при транспортировке, кВт·ч, - произведенная тепловая энергия, ГДж, - потребленная тепловая энергия, ГДж, - потери тепла при транспортировке, ГДж.Эта особенность технологии обуславливает высокие требования к надежности работы энергосистем и качеству электроэнергии. Надежность является одним из важнейших требований в энергетике. Для обеспечения надлежащего уровня надежности в энергосистеме используется резервирование, т.е. создаются резервы мощности, которые необходимы для замены вышедших из строя агрегатов, для проведения ремонта энергосистем и для поддержания качества выдаваемой энергии (частота и напряжение в электрической сети), а также резервные запасы топлива, воды и т.д.; широкую взаимозаменяемость генерирующих установок в энергосистеме. Так, для производства электроэнергии могут быть использованы конденсационные электростанции (КЭС), теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), гидростанции (ГЭС), атомные электростанции (АЭС) и др. А для производства тепла используются ТЭЦ, котельные или утилизационные установки. На этих станциях и котельных могут быть установлены агрегаты различных типов, работающие на разных параметрах пара и использующие различные виды топлива. Многовариантность имеется и на стадиях транспорта энергии и использования ее потребителями; взаимозаменяемость видов продукции, т.е. возможность использования различных энергоносителей в установках, например: использование природного газа или электрической энергии в нагревательных печах, использование парового или электрического привода компрессоров и др.; высокую динамичность энергопотребления. Это обуславливает высокие требования к маневренности генерирующих установок, так как в каждый момент времени должно быть произведено такое количество энергии, которое требуется потребителю. Маневренность агрегата должна обеспечить возможность работы энергосистемы по заданному графику. В связи с тем, что система работает с переменным режимом и в течение суток, и в течение недели, месяца, года, генерирующие установки должны обладать широким диапазоном регулирования нагрузки. Наилучшими маневренными свойствами обладают ГЭС. Запуск в работу гидроагрегата составляет несколько минут. На тепловых станциях это более длительный процесс - котел необходимо нагревать или наоборот остужать 15-20 часов; необходимость создания энергосистем, включающие генерирующие установки разных типов. В результате - повышается надежность; уменьшаются резервы, а следовательно экономятся средства; увеличивается единичная мощность установок; снижается годовой и удельный расходы топлива; повышается эффективность ремонтных работ; осуществляется более полное и рациональное использование ресурсов. Промышленность является основным потребителем энергетических ресурсов. Целью промышленного производства является выпуск определенной продукции в запланированном объеме, определенного качества, с максимальной экономичностью. Функция энергетики - бесперебойное снабжение потребителей энергией в нужном количестве, требуемого качества, с максимальной экономичностью. Промышленная энергетика - составная часть промышленного производства и одновременно завершающее звено ТЭК, которое относится к потребителям. Эта часть энергетики, которая преследует производственно-хозяйственные цели и промышленности, и энергетики. Ее функция - обеспечение выпуска промышленной продукции в запланированном объеме, определенного качества, путем бесперебойного снабжения потребителей энергией при минимуме материальных, энергетических, трудовых и денежных затрат. Промышленной энергетике как обеспечивающему хозяйству присуща взаимосвязь с основным производством. Например, затраты на энергоснабжение и использование энергии при производстве продукции должны окупаться эффективностью основного производства. Промышленная энергетика имеет ряд особенностей. К технологическим особенностям промышленной энергетики относят: Необходимость опережающего развития промышленной энергетики по отношению к основному производству, что позволяет повысить выпуск технологической продукции, повысить надежность энергоснабжения; Единовременность и взаимоувязка процессов производства, распределения и потребления энергоносителей, а значит невозможность выбраковки некондиционной энергии. Отсутствие возможностей аккумулирования энергии в значительных размерах, что вызывает необходимость создания резервов генерирующих мощностей, топлива, а также требует более точного прогнозирования объемов энергопотребления; Зависимость режима потребления энергии от режима промышленного производства; Возможность взаимозаменяемости энергоресурсов, создания и использования вторичных энергоресурсов; Связь энергетики предприятия с централизованными системами энергоснабжения. Каждой промышленное предприятие имеет собственное энергетическое хозяйство. Энергетическое хозяйство предприятия - это совокупность энергетических установок и вспомогательных устройств, предназначенных для обеспечения данного предприятия энергией различного вида. Схемы энергоснабжения промышленного предприятия зависят от многих факторов, поэтому их выбор осуществляется на основе технико-экономических расчетов. Энергетическое хозяйство промышленного предприятия включает: Энергогенерирующие установки, которые производят, передают, распределяют и преобразуют энергию. Их особенность – это одновременное потребление и производство энергии либо различных видов, либо разных параметров: энергетический котел потребляет химическую энергию топлива, а производит тепловую энергию; к трансформатору подводится электроэнергия одного напряжения, а отводится другого, повышенного или пониженного. К энергогенерирующим установкам относятся: ТЭЦ, котельные, компрессорные станции, кислородные станции, холодильные установки, установки по кондиционированию воздуха, водоснабжению и др. Энергоиспользующие установки, которые потребляют энергию, а производят неэнергетическую продукцию или работу: технологические печи и котлы, реакторы и электролитические ванны, различное механическое оборудование и др. Эти установки определяют также стадию конечного использования энергии. 3. Агрегаты, производящие одновременно технологическую и энергетическую продукцию. Например: агрегаты, производящие удобрения и пар, чугун и электрическую энергию. Энергетические ресурсы и их использование. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии. Ответ: Энергетические ресурсы– это материальные объекты, в которых сосредоточена энергия, пригодная для практического использования человеком. Энергетическим ресурсом называют любой источник энергии, естественный или искусственно активированный. Энергетические ресурсы– носители энергии, которые используются в настоящее время или могут быть полезно использованы в перспективе. Энергетические ресурсы можно разделить на две категории: возобновляемые и невозобновляемые источники энергии. К невозобновляемым источникам энергии относятся ископаемые виды топлива, которые включают уголь, нефть и природный газ, потому что потребовались миллионы лет для их формирования. После того, как ископаемые виды топлива используют они безвозвратно будут потеряны. Многие электростанции используют ископаемое топливо. Ископаемое топливо сгорает с выделением тепла, которое используется для производства пара. Пар затем используется, чтобы провернуть лопасти турбины соединенные с генератором, вырабатывающем электроэнергию. Некоторые электростанции работают на атомной энергии которая представляет невозобновляемые источники энергии. Атомные электростанции полагаются на уран: тип металла, который добывают из земли и специально обработанный. Тепло, выделяющееся от расщепления атомов урана используется для преобразования воды в пар, который также вращает турбины. Возобновляемые источники энергии включают использование древесины, ветра, солнца, геотермальную мощность, биомассу и воду, хранящуюся на плотинах, озерах и водохранилищах. Электрический ток может быть получен с использованием нескольких видов энергетических ресурсов. Ресурсы ветра могут производить электричество в тех регионах, где дуют устойчивые ветры. Гигантские ветряные турбины захватывают энергию ветра и используют её для генераторов. Биомасса является материалом, который сформирован из живых организмов, таких как древесина или сельскохозяйственные отходы. Биомасса может быть сожжена для производства электроэнергии или быть преобразована в газ используемый в качестве топлива. Геотермальная энергия привлекает горячую воду или пар из глубины или под поверхностью земли для производства электроэнергии. Гидроэлектростанции применяют энергию падающей воды, чтобы вращать генератор турбины. Солнечная энергия может также использоваться для производства электроэнергии. Солнечные батареи преобразуют лучистую энергию солнца в электрическую. Некоторые калькуляторы и портативные радиоприемники питаются от солнечных батарей. Панели солнечных батарей или модули, расположенные на крыше могут поставлять электроэнергию в здание. Организация работы по экономии энергоресурсов в промышленности. Ответ: Энергетический аудит (ЭА) – это техническое обследование предприятий, организаций и отдельных производств по их инициативе с целью определения возможностей экономии потребляемой энергии и помощи предприятию в осуществлении экономии на практике путем внедрения механизмов энергетической эффективности, а также с целью внедрения на предприятии системы энергетического менеджмента. Цель – поиск возможностей энергосбережения и помощи субъектам хозяйствования в определении направлений эффективного энергоиспользования. Объект – предприятие, энергетическая установка, здание, агрегат, потребляющий или вырабатывающий энергию. Задачи: составление карты использования объектом топливно-энергетических ресурсов; разработка организационных и технических мероприятий, направленных на снижение потерь энергии; определение потенциала энергосбережения; финансовая оценка энергосберегающих мероприятий. Энергетический аудит проводится энергосервисными компаниями независимыми экспертами (энергоаудиторами), которые уполномочены субъектами хозяйствования на его проведение. Результат – отчет об энергетическом аудите, в котором определяются конкретные пути повышения эффективности использования топливно–энергетических ресурсов. Основные этапы ЭА: I – Получение информации об объекте ЭА: Сбор первичных данных о потреблении топлива, воды и электроэнергии за предыдущий и текущий годы. Анализ структуры энергопотребления. Анализ структуры затрат на энергию. Анализ долевых затрат различных видов энергии в общих затратах позволяет наметить предварительное направление энергетического аудита, обратив внимание на виды энергии с наибольшими долевыми затратами. Определение расхода энергоносителей на единицу выпускаемой продукции по предприятию и отдельным подразделениям. II – Изучение топливно-энергетических потоков по объекту в целом и отдельным подразделениям: Изучение схемы технологического производства основного и процессов. Составление схемы потребления энергетических ресурсов объектом. Составление карты и пользования энергетических ресурсов. Составление баланса предприятия по отдельным видам энергоресурсов. Составление топливно-энергетического баланса предприятия. Выявление наиболее энергоемких потребителей и сбор данных по ним. Определение удельных норм потребления энергии по отдельным потребителям. Составление энергетического баланса по отдельным энергоемким потребителям. III – Анализ эффективности использования топливно-энергетических ресурсов объектом: Анализ эффективности использования отдельных технологических процессов. Анализ эффективности использования топливно-энергетических ресурсов подразделениями объекта. Анализ энергоиспользования отдельными потребителями. Определение сверх нормативных потерь топлива и энергии. Определение приоритетов для углубленного энергетического аудита. IV – Углубленный энергетический аудит отдельных технологических процессов и энергопотребителей: Проведение дополнительных замеров промежуточных параметров и определения рабочих режимов; Выявление эффективности работы потребителей; решение специфических вопросов по договоренности с руководством. V – Подведение итогов энергетического аудита: Разработка энергосберегающих мероприятий; Технико-экономический анализ эффективности внедрения мероприятий; Сравнительный анализ полученных результатов; Выбор новых приоритетов и постановки задач на дальнейшее снижение энергоемкости продукции и потребления энергоресурсов; Составление отчета по энергетическому аудиту.
Методика прогнозирования спроса на электро- и теплоэнергию. Ответ: Развитие энергетического хозяйства требует значительных капиталовложений и имеет стратегическое значение для обеспечения экономического роста предприятия, города, региона и т.д. в соответствии с масштабами рассматриваемой проблемы. Необходимым условием обоснованности принятия решений является полнота и достоверность информации. Поэтому прогнозирование потребности в энергетических ресурсах является очень важной проблемой при решении задач технико-экономического обоснования вариантов развития энергохозяйства. Учитывая технологические особенности производства электроэнергии и тепла, технико-экономическое обоснование развития электроснабжающих и теплоснабжающих систем должно основываться на информации о количестве потребляемой электроэнергии и тепла, и на изменения их потребления во времени. Такую информацию содержат перспективные графики нагрузки отдельных потребителей и суммарные графики нагрузки. Для характеристики энергопотребления предприятий, экономических районов важное значение имеют величины максимальных нагрузок, режимы потребления, отражаемые графиками нагрузок. Графики нагрузок показывают изменение нагрузок по времени. Они различаются по видам нагрузок потребителей, длительности и сезонам. По видам потребления выделяют графики электрической и тепловой нагрузки, а также расходов топлива. Графики тепловой нагрузки строятся по параметрам и видам энергоносителей. В зависимости от длительности рассматриваемого периода различают суточные, недельные, месячные, годовые и многолетние графики нагрузок; по сезонам года – зимние, весенние, летние и осенние. Графики различаются также по назначению: - отчетные (для анализа работы потребителей в энергосистеме), - расчетные (перспективные) для планирования работы энергообъектов системы. Расчетные графики характеризуют изменение нагрузки во времени, обусловленные регулярно действующими факторами (характер технологического процесса, сезонные изменения температуры наружного воздуха). При планировании нагрузок пользуются типовыми графиками. Типовые графики составляют для отдельных потребителей (промышленности, сельского хозяйства, коммунально-бытовых потребителей и др.) и с учетом периодов времени. В типовом графике используется среднеарифметические значения для всего периода. Для характеристики энергопотребления промышленных предприятий вводится ряд показателей. 1. Максимальная суточная нагрузка, ГДж/ч, группы однотипных потребителей теплоты определяется их максимальными мощностями Qмi и коэффициентами спроса νсi :  ,  Коэффициент спроса данного i-го потребителя или группы однотипных определяется как произведение коэффициента загрузки на коэффициент одновременности:  где νзi - коэффициент загрузки, характеризующий величину макси-мальной нагрузки потребителя, отнесенной к его максимальной мощности (νзi < 1); νoi- - коэффициент одновременности, характеризующий долю потребителей данной группы, одновременно находящихся в работе. Значение коэффициента спроса определяется конкретными особенностями данного производства, его технологическим режимом. При установлении максимальной тепловой нагрузки ряда групп разнотипных потребителей дополнительно учитывается коэффициент разновременности (неодновременности) νh,, учитывающий несовпадение во времени максимумов тепловых нагрузок, ГДж/ч: Г  енерируемая тепловая мощность (нетто) должна быть больше максимальной тепловой нагрузки на значение потерь при транспортировке и в теплообменниках, ГДж/ч: ,где ηтран - КПД транспррта от турбины ТЭЦ или котельной до потребителей; ηт - КПД теплообменников. Значения ηтр и ηт обычно составляют 0,97-0,98 и 0,98-0,99. Суточный график тепловой нагрузки зависит от технологических режимов производственных процессов, сменности, сезона года. Наиболее равномерные суточные графики имеют такие теплоемкие производства, как химические, целлюлозно-бумажные, нефтеперерабатывающие. В качестве иллюстрации на рис. 1.2 приведен суточный зимний график тепловой нагрузки целлюлозно-бумажного комбината.  |