В статье рассматриваются особенности использования газопоршневой когенерационной установки организацией теплоснабжения с точки зрения инвестиционной привлекательности и экономической эффективности. Практические аспекты и расчеты приведены на примере котельной Манхэттен теплоснабжающей организации ООО «Теплоэнергосбыт».
Ключевые слова: когенерационная установка, эффективность, инвестиции.
The article discusses the features of the use of a gas-piston cogeneration plant by the organization of heat supply from the point of view of investment attractiveness and economic efficiency. Practical aspects and calculations are given on the example of Teploenergosbyt.
Keywords: cogeneration plant, efficiency, investment.
В отраслях топливно-энергетического комплекса наиболее энергозатратными являются технологические процессы, связанные с производством, транспортировкой и использованием тепловой энергии, которая генерируется в котельных жилищно-коммунального хозяйства. Для увеличения эффективности и надежности теплоснабжения необходимо внедрение комплекса энергоресурсосберегающих технологий и оборудования, что позволит более рационально расходовать топливно-энергетические ресурсы. На сегодняшний день перспективным направлением повышения эффективности организаций теплоснабжения является применение когенерационных установок с поршневыми и газотурбинными двигателями, которые имеют КПД использования топлива более 90 % [1].
В целом мировая практика свидетельствует о том, что применение когенерационных установок позволяет:
– использовать широкий спектр альтернативных видов топлива с высокой теплосоздающей способностью, которые можно получить в результате переработки местного энергетического сырья;
– экономить около 30 % видов энергоресурсов при производстве электрической и тепловой энергии по сравнению с традиционным их производством;
– уже через 2–3 года, после окончания срока окупаемости капиталовложений по их внедрению в эксплуатацию, получать ежегодную прибыль в размере около 50 тыс. дол. в расчете на 0,5 МВт электрической мощности;
– значительно снизить уровень эксплуатационных расходов, в том числе, и на сервисное обслуживание [2].
В тоже время на сегодняшний день технологические схемы, используемые в деятельности отечественных организаций теплоснабжения, критически несовершенны. Около 30–50 % теплоты теряется из-за эксплуатации малоэффективного и изношенного оборудования, аварийного состояния инженерных сетей, низких теплозащитных свойств ограждающих конструкций зданий. Технологически и морально устаревшее оборудование базируется на использовании энергии низкого потенциала — воды температурой около 100 0 С и воздуха — 50 0 С, а для их приготовления сжигается высококачественное топливо с температурой сгорания около 2000 0 С.
Таким образом, разработка комплексного подхода перевода организаций теплоснабжения на использование газопоршневых когенерационных установок для улучшения их финансовых и технико-экономических показателей в целом является весьма актуальной задачей, что и обуславливает выбор темы данной статьи.
Проблемам повышения эффективности работы организаций теплоснабжения уделяют внимание известные отечественные ученые, среди которых можно отметить: Т. М. Базюк, Г. А. Белявского, Р. Д. Василишина, Г. Г. Гелетуха. Основные направления и перспективы развития когенерационного производства энергии рассмотрены в научных трудах С. Плачкова, А. В. Мозенкова, А. С. Рябченко и др.
Однако, несмотря на имеющиеся наработки, ряд вопросов, связанных с экономической эффективностью, инвестиционной привлекательностью газопоршневых когенерационных установок для организаций теплоснабжения остаются отрытыми и требуют более углубленной проработки и исследования.
Таким образом, с учетом вышеизложенного, цель статьи заключается в проведении анализа особенностей использования газопоршневой когенерационной установки в инвестиционной деятельности теплоснабжающей организации ООО «Теплоэнергосбыт», а именно котельной Манхэттен как способа повышения финансовой эффективности организации.
Для оценки экономического эффекта от внедрения когенерационных установок в организациях теплоснабжения используются такие показатели: объем вложений; срок окупаемости инвестиций в проект; экономия топлива при выработке второстепенного вида энергии. В процессе оценки эффективности внедрения когенерационных установок по приведенным выше экономическими показателями определяется ряд их преимуществ по сравнению с имеющимся оборудованием и технологиями. Когенерационные технологии имеют низкие удельные капиталовложения, малые сроки ввода в эксплуатацию и самоокупаемости, способствуют снижению себестоимости производимого тепла и экономии топлива, повышают качество предоставляемых услуг.
Рассмотрим более подробно показатели работы котельной Манхэттен, имеющей такие характеристики: полная тепловая нагрузка — 90МВт, для подачи горячей воды и тепла используется котельные агрегаты КВСА-15due производственной фирмы «ОКТАН». В табл. 1 представлены годовые показатели работы котельной.
Таблица 1
Годовые показатели работы котельной Манхэттен
|
Показатель |
Значение |
|
Расход топлива, тыс. м 3 |
4 362,6 |
|
Расходы на топливо, млн руб. |
23,109 |
|
Потребляемая электроэнергия, тыс. Квт |
402,240 |
|
Расходы на электроэнергию, млн руб. |
2,7 |
|
Произведенное тепло, тыс. Гкал |
31,2 |
|
Выручка за электроэнергию, млн. руб. |
2,4 |
|
Выручка за генерируемое тепло, млн руб. |
40,3 |
|
Разница между выручкой и затратами, млн руб. |
16,891 |
Из таблицы 1 видно, что выручка за произведенное тепло более, чем в полтора раза превышает затраты на топливо и электроэнергию.
Для переоборудования котельной Манхэттен планируется использовать когенерационную установку с газопоршневым двигателем TCG 2032V16 электрической мощностью 2100 кВт и тепловой мощностью 2080 кВт.
Целевая функция, которая представляет собой экономический эффект в годовом измерении от внедрения когенерационной установки с газопоршневым двигателем, имеет следующий вид:
где
К i — капитальные вложения, руб.;
n — количество направлений использования газа;
Це — цена электрической энергии, покупаемой организацией, руб. / (кВт*ч)
W, Q — дефицит соответственно электрической и тепловой энергии, необходимой для обеспечения работы организации, кВт*ч.
В табл. 2 приведены результаты расчета экономического эффекта от использования газопоршневой когенерационной установки в котельной Манхэттен.
Таблица 2
Расчет экономического эффекта от использования в котельной Манхэттен газопоршневой когенерационной установки
|
Показатели |
Значение |
|
Расход рабочего топлива, тыс. м 3 |
5 104,2 |
|
Годовые затраты на топливо, млн руб. |
27,04 |
|
Отпуск электроэнергии, МВт⋅ч |
7 687,9 |
|
Выручка за горячую воду, млн руб. |
9,1 |
|
Отпуск тепла, МВт⋅ч |
31,2 |
|
Оплата за тепло, млн руб. |
40,3 |
|
Разница между выручкой и затратами, млн руб. |
22,36 |
|
Суммарные капиталовложения в КУ, млн руб. |
30,3 |
|
Суммарные капиталовложения в котел-утилизатор, млн руб. |
6,9 |
|
Амортизационные и эксплуатационные расходы, млн руб. |
5,6 |
|
Суммарные затраты на КУ-ТЭЦ, млн руб. |
42,8 |
|
Срок окупаемости капиталовложений, год |
1,4 |
Сравнивая данные табл. 1 и табл. 2, можно отметить, что расход топлива и затраты на производство, передачу, распределение пара и горячей воды при использовании в котельной Манхэттен газопоршневой когенерационной установки немного больше, чем при эксплуатации обычного оборудования. Но в то же время больше и разница между выручкой и расходами, которая растет с увеличением мощности установки. Очевидно, что это объясняется не только отсутствием затрат на потребляемые энергоресурсы, но и ростом выручки от распределения потребителям горячей воды. Расчеты показали, что удельные расходы условного топлива при использовании когенерационной установки вдвое меньше, чем у котлов КВГМ. Данная экономия достигается благодаря более эффективному использованию топлива за счет утилизации теплоты отработанных в установке газов.
Проведем более подробные расчеты. Так, при нынешней схеме для обеспечения теплового потока в 10 МВт котельной Манхэттен сжигает около 0,6 м 3 /с газа. В случае замены части котлов когенерационной установкой этот газ тратиться не будет. Вне отопительного сезона теплота от когенерационной установки будет использоваться для горячего водоснабжения. В результате экономии 1 м 3 /с газа на протяжении года можно будет сэкономить:
0,6 м 3 /с * 3600 * 8000 ч/год = 17,2 млн. м 3 /год
С учетом простоев когенерационной установки на обслуживание и ремонты экономия составит около 7,41 млн м 3 природного газа в год, стоимость которого 40,7 млн. руб. (из расчета 5,5 руб. за куб. м).
Таким образом, подводя итоги проведенного исследования, можно сделать следующие выводы. Использование газопоршневой когенерационной установки в котельной Манхэттен является экономически выгодным и инвестиционно привлекательным поскольку позволяет снизить себестоимость производства, передачи и распределения пара и горячей воды, повысить эффективность использования топливных ресурсов, что положительным образом отразится на прибыльности предприятия.
Литература:
- Оприщенко А. С. Высокоэффективная выработка тепловой и электрической энергии с применением когенерационной установки // Экономика и социум. 2019. № 3(58). С. 324–326.
- Zhang, Yifei Effect of population age structure on capacity for biomass cogeneration // Building and environment. 2020. Volume 170; рр. 14–23.
