Energetska postrojenja - University of...
Transcript of Energetska postrojenja - University of...
Energetska postrojenja
1
Pojasnili bomo pojme:
• Gospodarnost
• Razpoložljivost
• Izkoriščenost
• Pripravljenost
Namen energetskih postrojenj je s čim manjšimi stroški in s čim večjim izkoristkom primarno energijo spremeniti v obliko, ki je potrebna v vsakdanjem življenju:
• mehansko delo
• toploto
• svetlobo
• zvok
Način obratovanja
2
Najpopolnejša oblika energije je električna energija, saj jo je možno z odličnim
izkoristkom spremeniti v vse druge oblike. V nadaljevanju bomo obravnavali predvsem
energetska postrojenja, ki spreminjajo primarno energijo v električno:
• parne elektrarne na fosilna in jedrska goriva
• plinske elektrarne
• plinsko-parne elektrarne
• vodne elektrarne
• vetrne elektrarne
V svetovnem merilu: ¾ električne energije iz TE.
Največ v fosilnih in jedrskih, nato plinskih, nekaj tudi v motorjih z notranjim
zgorevanjem.
Manj kot ¼ dajejo vodne elektrarne.
Način obratovanja
3
Postrojenja se razlikujejo predvsem po viru primarne energije, za njihovo vlogo v energetskem sistemu pa je značilno število obratovalnih ur. Delimo jih na postrojenja, ki
• obratujejo neprekinjeno večji del leta (obratovanje v pasu , t > 6000 ur)velika zanesljivost, pri TE velik izkoristek, nizki obratovalni in investicijski stroški
• obratujejo ob delavnikih (obratovanje v trapezu, t = 1500 - 6000 ur)enostaven zagon, pri TE srednji izkoristki, ... npr.: akumulacijske vodne el., plinsko-parni procesi
• obratujejo samo pri velikem povpraševanju po energiji (vršno obratovanje, t < 1500
ur)hiter zagon, pri TE manjši en. izkoristek, nizki investicijski, visoki obratovalni stroški, ... npr.:
črpalno-akumulacijske vodne el., Dieselovi motorji, plinske el.
primer diagrama (Slide 13)
Letni diagram pridobivanja energije
4
Obratovanje nekega postrojenja je ponavadi prikazano v urejenem letnem diagramu
pridobivanja energije:
- ordinata: MOČ (npr. na pragu elektrarne)
- abcisa: ČAS ENEGA LETA (8760 ur)
ploščina diagrama pod krivuljo je sorazmerna z letno proizvedeno energijo.
tak diagram nastane, če je v časovnem razmiku (npr. enkrat na dan) na diagram nanesena izbrana
karakteristična veličina in urejena po velikosti.
Urejeni letni diagrami (klikni za povečavo)
a) b) c) d)
Razpoložljivost
5
Postavitev energetskega postrojenja je navadno povezana z velikimi stroški, zato je
potrebno postrojenje tudi izkoriščati. Obratovati mora čim več ur na leto in po možnosti
z vso močjo, skratka, njegova razpoložljivost mora biti čim višja.
Nizka razpoložljivost povzroča največje gospodarske izgube (večje kot znižanje
izkoristka).
Proizvajalec energije jamči za energijski izkoristek, redko za razpoložljivost. Odvisna ni le
od opreme, temveč tudi od tehnične sposobnosti osebja, ki upravlja postrojenje.
Razpoložljivost
6
Razpoložljivost postrojenja A (Availability) je definirana kot vsota izkoriščenosti U (Utilization) in pripravljenosti R (Readiness).
Oznaka
Čas (t)
Moč (P)
Delo, energija (W)
Skupaj
(i = 1)
Imenski čas
(koledarsko leto)
ti = 8760 h
Imenska moč
Pi
Imenska energija
Wi = Pi ti
Izkoriščenost
(obratovanje)
postrojenja (U)
Izkoriščeni čas
tU
Izkoriščena moč
PU
Izkoriščena (=proiz-
vedena) energija
WU = PU tU
Pripravljenost
postrojenja
(R)
Rezervni čas
tR
Rezervna moč
PR
Rezervna energija
WR = PR tU + PA tR
Razpoložljivost
postrojenja
(A = U + R)
Razpoložljivi
čas
tA = tU + tR
Razpoložljiva
moč
PA = PU + PR
Razpoložljiva
energija
WA = WU + WR
Nerazpoložljivost
postrojenja
(NA = 1 – A)
Čas, ki ni
na razpolago
tNA = ti - tA
Moč, ki ni
na razpolago
PNA = Pi - PA
Energija, ki ni
na razpolago
WNA = Wi - WA
Razpoložljivost
7
Časovna razpoložljivost:
Razpoložljivost moči:
Razpoložljivost energije (dela):
U Rt
i
t tA
t
U RP
i
P PA
P
U R RU R U R U U R UW
i i i i i i i i
P P tP P t t P t P tA
P t P t P t P t
Razpoložljivost energije je razmerje, kjer je v števcu vsota dejansko proizvedene energije, topla in
hladna rezerva, v imenovalcu pa največja mogoča proizvedena energija.
Topla rezerva: energija, ki je takoj na razpolago, pa zanjo ni potrebe (postrojenje obratuje z
zmanjšano močjo).
Hladna rezerva: energija, ki jo je po potrebi mogoče proizvesti (postrojenje je pripravljeno, vendar
ne obratuje).
Razpoložljivost
8
GLAVNA OCENA USPEŠNOSTI OBRATOVANJA ELEKTRARNE: IZKORIŠČENOST ENERGIJE
(Load factor):
UW
Diagrami
9
A
B
ti = 8760 h
redni letni remont zaustavitev zaradiokvare
Pi
1. Neurejeni, dejanski potek moči (razpoložljivost - A, izkoriščenost - U)
A ... Topla rezervaB ... Hladna rezerva
10
Diagrami
2. Urejeni letni diagram (diagram na prejšnji strani preoblikujemo po velikosti in dobimo diagram podobne oblike kot je prikazan spodaj)
B
A
Cele
ktr
ičn
a m
oč
v p
ok
raji
ni
/ %
obdobje 1 leta (8760 h)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100A – obratovanje v pasuB – obratovanje v trapezuC – obratovanje v konici
11
DIAGRAMI
3. Urejeni diagram povprečne moči (diagram pod zaporedno št. 1 lahko nadalje preoblikujemo v urejeni diagram povprečne moči)
tU
tA
ti = 8760 h
PU
PR
PA
PN
A
Pi
tR
tNA
A
B
Nazivna
Na razpolago
Izkoriščena
Ni na razpolago
Rezerva
- topla rezerva
- hladnarezerva
Naloga
12
Termoelektrarna je obratovala v letu skupaj 7700 h, od tega 7000 ur z imensko močjo
300 MW, 600 ur z močjo 250 MW (zaradi zmanjšanja povpraševanja po električni
energiji) in 100 ur z močjo 200 MW (zaradi manjše okvare na kotlu). Termoelektrarna ni
mogla obratovati 700 ur zaradi rednega letnega tehničnega pregleda in nadaljnjih 200 ur
zaradi okvare generatorja. Ostanek časa je termoelektrarna stala tehnično pripravljena v
(hladni) rezervi. Glede na podatke narišite urejeni diagram moči za termoelektrarno ter
izračunajte časovno razpoložljivost in razpoložljivost energije.
NALOGA
13
Termoelektrarna je obratovala v letu skupaj 7700 h, od tega 7000 ur z imensko močjo 300 MW, 600
ur z močjo 250 MW (zaradi zmanjšanja povpraševanja po električni energiji) in 100 ur z močjo 200
MW (zaradi manjše okvare na kotlu). Termoelektrarna ni mogla obratovati 700 ur zaradi rednega
letnega tehničnega pregleda in nadaljnjih 200 ur zaradi okvare generatorja. Ostanek časa je
termoelektrarna stala tehnično pripravljena v (hladni) rezervi.
Urejeni letni diagram pridobivanja el. energije v pokrajini
14
B
A
Cele
ktr
ičn
a m
oč
v p
ok
raji
ni
/ %
obdobje 1 leta (8760 h)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100A – obratovanje v pasuB – obratovanje v trapezuC – obratovanje v konici
nazaj
Urejeni letni diagram pridobivanja el. energ. v termoelektrarni
15
e eP m h &
A
B
Celek
trič
na
mo
č t
erm
oel
ektr
arn
e
obdobje 1 leta (8760 h)
A ... imenska močB ... najmanjša močC ... elektrarna ne obratuje
nazaj
Urejeni letni diagram pridobivanja toplote v kotlarni
16
nazaje eQ m h &
A
B
C
toplo
tna
moč
ko
tlar
ne
obdobje 1 leta (8760 h)
A ... ogrevanje in sanitarna vodaB ... sanitarna voda preko poletjaC ... kotlarna ne obratuje
Urejeni letni diagram pretoka vode v hidroelektrarni
17
nazaje eP V g H &
pre
tok
vo
de
sko
zi
hid
roele
ktr
arn
o
obdobje 1 leta (8760 h)
Urejeni letni diagram hitrosti vetra v vetrni elektrarni
18
nazaj
3
e e 0 2P A v
hit
rost
vet
ra
obdobje 1 leta (8760 h)