Opatření ke zvýšení energetické účinnosti při výrobě elektřiny
Ing. Miroslav Mareš Ing. Karel Bíža – ÚJV – EGP Ing. Zdeněk Vlček – ÚJV - EGP
CÍL: Informovat o reálných možnostech zvýšení účinnosti při výrobě elektřiny
Výroba elektřiny v ČR (2005) Celkem :
82 579 GWh
100 %
52 137 GWh 2 623 GWh 3 027 GWh 24 728 GWh 64 GWh
62,9% 3,1% 3,7 % 29,9 % 0,8 %
z toho
parní elektrárny paroplynové vodní jaderné ostatní
Celostátní bilance elektřiny v parních elektrárnách a teplárnách (r. 2005) Tuhá paliva Plynná
530 962 TJ
Kapalná
6028 TJ
3838 TJ vsázka paliva 540 828 TJ
17 639 TJ
vlastní spotřeba
dodávka elektřiny
ztráty v procesu výroby elektřiny
179 496 TJ
Účinnost energetického procesu 33,2 %
361 332 TJ
Reálné možnosti zvýšení energetické účinnosti zlepšení kvality materiálu (zejména jejich tepelné a tlakové odolnosti – zvýšení teploty a tlaku páry, snížení tlaku kondenzátu)
n
n
Parametry
167 bar 538 C 538 C
250 bar 540 C 550 C
270 bar 580 C 600 C
285 bar 600 C 620 C
300 bar 625 C 640 C
300 bar 700 C 720 C
Zvýšení účinnosti
0
1,5 %
2,8 %
3,4 %
4,1 %
5,7 %
zlepšení komponent Opatření
Dvojí přehřívání
Zvýšení účinnosti parní turbiny
Snížení tlakových ztrát v okruhu
Snížení vlastní spotřeby
Využití odpadního tepla
Celkem
Zvýšení účinnosti
0,8 %
0,4 %
0,2 %
0,4 %
0,6 %
až 2,4 %
Shrnutí: Společnou aplikací jednotlivých účinků lze účinnost uhelných bloků při dnešním poznání a technologii zvýšit: Ø Ø
při spalování černého uhlí až na 45 % při spalování hnědého uhlí až na 42 – 43 %
2,5
45 Zvýšení
44
Účinnost
1,5
43
1
42
0,5
41
0 %
41
41 ,2
41 ,5
42, 5
42, 6
42 ,8
Účinnost
41,0
41,2
41,5
41,6
42,5
42,6
42,8
43,7
44,3
Z výšení
%
0
0,5
0,8
0,25
2,0
0,3
0,5
2,0
1,3
Tlak páry
4 1,6
43 ,7
4 4,3
bar
250
250
250
250
250
300
300
300
300
Teplota napájecí vody °C
260
280
280
280
280
280
300
300
300
Teplota páry
°C
530
530
540
540
540
540
540
580
580
Teplota přihřáté páry
°C
540
540
560
560
560
560
560
600
600
Tlak v kondenzátoru
bar 0,047
0,047
0,047
0,047
0,047
0,047
0,047
0,047
0,04
Teplota spalin
°C
130
130
130
125
125
125
125
125
125
Jiné
%
0
0
0
0
2
2
2
2
2
Tabulka parametrů nového nadkritického uhelného bloku 660 MW Ledvice
40
ú č innost [%]
zvýšení [%]
2
Celkový přehled parametrů moderních uhelných bloků Hnědouhelný podkritický blok Výkon bloku
300 MW
450 MW
600 MW
900 MW
Účinnost %
42,2
42,2
42,3
42,3
Měrná spotřeba paliva GJ/MWh
8,53
8,53
8,51
8,51
Vlastní spotřeba %
7,17
7,17
7,15
7,15
Investice Kč/kW
36 529
35 120
34 120
32 711
Stálé provozní náklady Kč/kW
1 461
1 405
1 365
1 308
Hnědouhelný nadkritický blok Výkon bloku
(300 MW)
450 MW
600 MW
900 MW
Účinnost %
(43,3)
44,1
44,4
44,4
Měrná spotřeba paliva GJ/MWh
(8,31)
8,16
8,11
8,11
7
6,95
6,85
6,85
Investice Kč/kW
42 976
41 318
40 142
38 484
Stálé provozní náklady Kč/kW
1 719
1 653
1 606
1 539
Vlastní spotřeba %
Černouhelný podkritický blok Výkon bloku
300 MW
450 MW
600 MW
900 MW
Účinnost %
42,9
42,9
43,1
43,1
Měrná spotřeba paliva GJ/MWh
8,39
8,39
8,35
8,35
Vlastní spotřeba %
6,35
6,35
6,34
6,34
Investice Kč/kW
29 223
28 096
27 296
26 169
Stálé provozní náklady Kč/kW
1 023
983
955
916
Černouhelný nadkritický blok Výkon bloku
(300 MW)
450 MW
600 MW
900 MW
Účinnost %
(44,1)
44,9
45,3
45,3
Měrná spotřeba paliva GJ/MWh
(8,16)
8,02
7,95
7,95
6,2
6,18
6,1
6,1
Investice Kč/kW
34 380
33 054
32 113
30 787
Stálé provozní náklady Kč/kW
1 203
1 157
1 124
1 078
Vlastní spotřeba %
Přehled parametrů pro paroplynové bloky: Paroplynové bloky
Výkon bloku
Palivo Základní charakteristika bloku
KWU V94,2A 1ST+1PT+1G třítlak mezipřehřátí
KWU V94,2 1ST+1PT+1G dvoutlak
GT 13E2 2ST+1PT+3G třítlak mezipřehřátí
GT 13E2 2ST+1PT+3G dvoutlak
KWU 94,3A 1ST+1PT+1G třítlak mezipřehřátí
GE 9001H 1ST+1PT+1G třítlak mezipřehřátí
278 (181+97)MW
271 (181,6+89,4)MW
513,6 (335,5+178,1)MW
501,9 (336,1+165,8)MW
393 (263+130)MW
501 (330+171)MW
Zemní plyn
Zemní plyn
Zemní plyn
Zemní plyn
Zemní plyn
Zemní plyn
paroplynový
paroplynový
paroplynový
paroplynový
paroplynový
paroplynový
Parametry: 1
Instalovaný výkon plyn/pára MWe
2a
2b
278 MW
271 MW
513,6 MW
501,9 MW
393 MW
501 MW
Netto účinnost % (bez dodávky tepla)
54,3%
53,04%
53,22%
52,1%
56,47%
58,59%
Netto účinnost % (s dodávkou tepla)
72%
72%
72%
72%
72%
72%
Příkon v palivu v MW
500
499
943
942
681
839
Součtový výkon tepla a elektřiny pro účinnost 72% v MW
360
360
679
678
490
604
Minimální výkon dodávky tepla pro účinnost 72% v MW
98
111
198
221
116
124
Snížení výkonu PT v MW při dodávce tepla
16
22
32
44
19
20
6,63
6,787
6,764
6,91
6,375
6,144
2,3
2,3
2,3
2,2
2,2
1,8
11,2-278 MW (40-100%)
108,4-271 MW (40-100%)
205,4-513,6 MW (40-100%)
200,8-501,9 MW (40-100%)
157,2-393 MW (40-100%)
200-500 MW (40-100%)
3
Měrná spotřeba paliva GJ/MWh
4
Vlastní spotřeba %
5
Provozní rozsah MW (regulační režim)
6
Rychlost zatěžování MW/min
7
Primární regulace % Nj
8
Sekundární regulace % N j
27,8 MW/min
29,81 MW/min
51,36 MW/min
55,209 MW/min
39,3 MW/min
50 MW/min
±7%
±8%
±7%
±8%
±7%
±7%
Pásma o šířce 15%
Pásma o šířce 15%
Pásma o šířce 15%
Pásma o šířce 15%
Pásma o šířce 15%
Pásma o šířce 15%
9
Doba výstavby roků
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
10
Doba života roků
25 let
25 let
25 let
25 let
25 let
25 let
11
Investice Kč/kW
12 565,6,-
11 821,7,-
11 493,-
10 936,9,-
11 384,4,-
11 067,6,-
12
Stálé provozní náklady Kč/kW
377
355
345
328
342
333
14
Proměnné provozní náklady bez paliva Kč/kWh
0,016
0,016
0,017
0,017
0,017
0,015
Porovnání účinků elektráren na bázi shodného výrobního účinku 28 806 TJ/r vyrobené elektřiny Typ
Přivedené
teplo
Odvedené
teplo
Emise CO2 (t)
Palivo
Teplo (TJ)
Komín (TJ)
Chladicí věž (TJ)
Celkem (TJ)
Stávající elektrárna 5 x 200 MW
8 441 319 t (HU)
82 302
8 109
39 808
48 007
8 396 363
Komplexní obnova 4 x 250 MW
7 090 240 t (HU)
66 120
6 887
32 426
40 323
7 052 480
Nová elektrárna 2 x 500 MW
6 286 088 t
61 289
6 105
29 645
35 750
6 252 610
Paroplyn 2 x 330 MW 2 x 170 MW
1 003 311 t (HU) 1 365 617 tis m3 (ZP)
49 162
776
19 580
20 356
2 779 171
2 115 t (U)
81 500
-
55 420
55 420
0
Jaderná elektrárna 1 x 1 000 MW
ZÁVĚR: 1.
2.
3.
Komplexní obnovou stávajících parních elektráren event. výstavbou nových elektráren spalujících tuhá paliva dojde při stejné výrobě elektřiny k značnému snížení spotřeby primárních energetických zdrojů ve výši až 90 000 TJ (cca 9,2 mil t HU) a snížení produkce CO2 o cca 8,7 mil t. Další snížení spotřeby primárních energetických zdrojů se dá očekávat v systémech CZT (cca ve výši 10 – 15 000 TJ). Snížení spotřeby primárních energetických zdrojů v malých a středních zdrojích lze odhadnout v řádu okolo 5 tis TJ.
