トリジェネレーション: 集中型エネルギー供給の代替手段

現在、分散型発電設備が全生産量のほぼ 30% を占めているヨーロッパ諸国と比較すると、ロシアでは、さまざまな推計によれば、今日の分散型エネルギーのシェアは 5 ～ 10% に過ぎません。 ロシア人かどうかについて話しましょう 分散型エネルギー 世界的なトレンドに追いつき、消費者は独立したエネルギー供給に向けて動き始めています。  

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数字以外にも。 違いを見つける

今日のロシアとヨーロッパの分散型発電システムの違いは数値に限定されません。実際、これらは構造的にも経済的な観点からも完全に異なるモデルです。 我が国における分散型発電の発展は、欧州における同様のプロセスの主な推進力となったものとは若干異なる動機を持っていた。欧州では、代替エネルギー源（二次エネルギー資源を含む）を代替エネルギー源に関与させることで伝統的な燃料の不足を補おうとした。エネルギーバランス。 ロシアでは、計画経済と一元的な料金設定において消費者のエネルギー資源の購入コストを削減するという問題は、長い間あまり重要ではなかった。そのため、人々は主に企業が企業である場合に自家発電について考えた。特にエネルギーの消費量が多く、遠隔地であるためネットワークへの接続が困難でした。

分散型エネルギーの基準によれば、自家発電施設は、生産のニーズに応じて、また近くの集落に電気と熱を供給するために、10 から 500 MW (さらにはそれ以上) というかなり高い容量を備えていました。 距離を越えた熱伝達には常に重大な損失が伴うため、企業や都市のニーズに合わせて温水ボイラーハウスの建設が積極的に行われました。 また、火力発電所であれ、ボイラーハウスであれ、当社のエネルギー源は、水力発電所や二次エネルギー資源を除く、ガス、重油、石炭、再生可能エネルギー源（再生可能エネルギー源）技術を基盤として構築されてきました。 （二次エネルギー資源）は個別のケースで使用されました。 現在、状況は変わりつつあります。小規模な発電施設が徐々に登場し、程度は低いものの、代替エネルギー源がエネルギーバランスに関与しつつあります。

欧米では小規模発電の開発が盛んに行われており、最近では仮想発電所（WPP）という概念が普及してきています。 これは、発電市場のほとんどの関係者、つまり生産者（小型の自家発電機からコージェネレーションステーションまで）と消費者（住宅用建物から大規模産業企業まで）を結びつけるシステムです。 風力発電所は、利用可能なすべてのシステム電力を使用して、エネルギー消費を調整し、ピークを平滑化し、リアルタイムで負荷を再分配します。 しかし、そのような進化は、国家による分散型発電市場の刺激とそれに伴う法律の変更がなければ不可能です。 

ロシアでは、熾烈な競争と集中型電力供給の独占状況において、余剰発電電力を外部ネットワークに販売することは、解決可能ではあるものの、組織とプロセスのコストの観点からは、決して単純な課題ではありません。 。 したがって、現時点では分散型エネルギー設備が大手供給事業者に本格的に参入する可能性は極めて低い。

それにもかかわらず、自家発電の開発は今日のトレンドであることは確かです。 その成長の主な要因はエネルギー供給の信頼性です。 発電会社やネットワーク会社への依存は生産者のリスクを高めます。 ロシアの大規模発電施設のほとんどはソ連時代に建設されており、かなりの年月が感じられる。 産業用消費者にとって、事故による電力供給の喪失は、生産停止と明らかな損失のリスクを意味します。 リスクを軽減したいという欲求が経済的動機（主に地域の供給業者の料金政策によって決定される）と投資機会を伴う場合、自家発電は100％正当化され、今日ますます多くの産業企業がその準備を整えている（または検討している）。このような機会）この道をたどります。

したがって、ロシアにおける「自分のニーズに合わせた」分散型発電の発展の見通しは非常に高いです。

自分の世代。 それによって誰が利益を得るのでしょうか？

各プロジェクトの経済性は厳密に個別であり、多くの要因によって決まります。 できる限り一般化しようとすると、発電能力や産業企業が集中し、電気や熱の料金が高い地域では、自家発電はエネルギー資源の購入コストを大幅に削減できる客観的なチャンスとなります。

これには、電力網インフラが十分に整備されていない、または存在しない、アクセスが困難で人口が少ない地域も含まれます。当然、電気料金は最も高くなります。

電力の消費者と供給者が少なく、発電された電力の大部分が水力発電所から供給されている地域では、料金は著しく低く、産業におけるこのようなプロジェクトの経済性は必ずしも有利とは限りません。 ただし、産業廃棄物などの代替燃料を使用する機会がある特定の業界の企業にとっては、自社で発電することが優れたソリューションとなる可能性があります。 下の図には、木材加工企業からの廃棄物を利用した火力発電所があります。

公共施設、公共建築物、商業インフラや社会インフラなどの発電について話している場合、最近まで、そのようなプロジェクトの経済性は主に地域のエネルギーインフラの開発レベルによって決まり、そして同様にコストによっても決定されていました。電力消費者の技術的接続の確立。 トリジェネレーション技術の発展により、そのような制限は実際には決定的なものではなくなり、副産物や夏に発生する熱を空調ニーズに利用できるようになり、エネルギーセンターの効率が大幅に向上しました。

トリジェネレーション：物体の電気、熱、冷たさ

トリジェネレーションは、小規模エネルギー開発におけるかなり独立した方向性です。 それは、エネルギー資源に対する特定のオブジェクトのニーズを満たすことに焦点を当てているため、個人主義によって区別されます。

トリジェネレーションのコンセプトを備えた最初のプロジェクトは、米国エネルギー省、国立研究所 ORNL、臭化リチウム吸収冷凍機メーカー BROAD の共同作業によって 1998 年に開発され、2001 年に米国で実施されました。 トリジェネレーションは、主なエネルギー源として熱を使用し、施設のニーズに応じて冷熱を生成できる吸収式冷凍機の使用に基づいています。 同時に、コジェネレーションにおけるような従来のボイラーの使用は、そのような計画では必須条件ではありません。

従来の熱と電気に加えて、トリジェネレーションにより、ABCM 内で技術的ニーズや空調に必要な冷気 (冷水の形) が確実に生成されます。 電気を生成するプロセスでは、何らかの形で熱エネルギーが大量に失われます (発電機の排気ガスなど)。

この熱を冷気の生産プロセスに組み込むことで、第一に損失が最小限に抑えられ、サイクルの最終効率が向上します。第二に、蒸気圧縮冷凍機を使用する従来の冷気生産技術と比較して、施設のエネルギー消費量を削減できます。

さまざまな熱源 (熱水、蒸気、発電機セット、ボイラー、炉からの排ガス、燃料 (天然ガス、ディーゼル燃料など)) に対応できるため、ABHM をまったく異なる施設で正確に使用することができます。企業が利用できるリソース。

したがって、廃熱は産業で利用できます。

また、自治体の施設、商業施設、公共の建物では、熱源のさまざまな組み合わせが可能です。

トリジェネレーション エネルギー センターは、電力需要に基づいて計算および構築することも、施設の冷却消費量に基づいて計算することもできます。 上記のどちらが消費者の判断基準となるかによって異なります。 前者のケースでは、ABHM での廃熱の回収が完了していない可能性があり、後者のケースでは、ABHM が自ら発電した電力に制限がある可能性があります（補充は外部ネットワークから電力を購入することで行われます）。

トリジェネレーションのメリットはどこにあるのでしょうか?

この技術の適用範囲は非常に広く、トリジェネレーションは公共スペース (たとえば、大規模なショッピング センターや空港ビル) の概念にも、産業企業のエネルギー インフラストラクチャにも同様にうまく組み込むことができます。 このようなプロジェクトの実現可能性とその生産性は、経済と気候の両方の地域の状況に大きく依存し、また工業企業の場合は製品のコストにも依存します。

最初の最も重要な基準は、寒さの必要性です。 現在、その最も一般的な用途は公共建物の空調です。 これらには、ビジネス センター、管理棟、病院とホテルの複合施設、スポーツ施設、ショッピングとエンターテイメント センターとウォーター パーク、博物館と展示パビリオン、空港の建物が含まれます。つまり、多くの人が同時に存在するすべてのオブジェクトです。快適な微気候を作り出すには、中央空調システムが必要です。

ABHMの最も正当な使用は、20万〜30万平方メートルの面積を持つそのようなオブジェクトに対するものです。 メートル（中規模のビジネスセンター）から始まり、数十万平方メートル以上の巨大なオブジェクト（ショッピングやエンターテイメントの複合施設や空港）で終わります。

しかし、そのような施設では、冷気と電気だけでなく、熱の供給も必要とされるはずです。 また、熱供給は冬場の暖房だけでなく、年間を通して家庭内の給湯需要に対応する施設への温水供給も行っています。 トリジェネレーション エネルギー センターの機能が最大限に活用されるほど、その効率は高くなります。

世界中で、ホテル業界、空港、教育機関、ビジネスおよび行政複合施設、データセンターの建設と近代化、繊維、冶金、食品、化学、パルプなどの産業におけるトリジェネレーションの使用例が数多くあります。および紙、エンジニアリングなど。P.

例として、会社が「第一エンジニア» トリジェネレーション エネルギー センターのコンセプトを開発しました。

産業企業における電力需要が約 4 MW (2,1 つのガス ピストン ユニット (GPU) によって生成される) の場合、XNUMX MW の冷却供給が必要です。

冷気は、ガス タービン ユニットの排気ガスを利用して動作する 100 台の吸収式臭化リチウム冷凍機によって生成されます。 同時に、XNUMX つの GPU が ABHM の熱需要の XNUMX% を完全にカバーします。 したがって、XNUMX つの GPU が動作している場合でも、プラントには常に必要な量の冷気が供給されます。 さらに、両方のガス ピストン ユニットが動作を停止しても、ABKhM はバックアップ熱源である天然ガスを備えているため、熱と冷気を生成する能力を維持します。

トリジェネレーションエネルギーセンター

消費者のニーズ、そのカテゴリー、冗長性要件に応じて、トリジェネレーション スキーム (下図を参照) は非常に複雑になる可能性があり、エネルギーおよび温水ボイラー、廃熱ボイラー、蒸気またはガス タービン、完全な水処理、等

しかし、比較的小規模な施設の場合、主な発電ユニットは通常、比較的低い電力 (1 ～ 6 MW) のガス タービンまたはピストン ユニット (ガスまたはディーゼル) です。 電気を生成し、排気と温水から廃熱を生成し、ABHM でリサイクルされます。 最小限かつ十分な基本装備のセットです。

はい、冷却塔、ポンプ、水を安定化させるために水を循環させるための試薬処理ステーション、自動化システム、発電した電気を自分のニーズに合わせて使用​​できる電気機器といった補助システムなしではやっていけません。

ほとんどの場合、トリジェネレーション センターは別の建物、コンテナ化されたユニット、またはこれらのソリューションの組み合わせです。これは、電気および熱発生装置の配置要件が多少異なるためです。

ABHM とは異なり、発電設備はかなり標準化されていますが、技術的にはより複雑です。 生産期間は 6 か月から 12 か月、あるいはそれ以上かかる場合もあります。

ABHM の平均生産時間は 3 ～ 6 か月です (冷却能力、熱源の数と種類によって異なります)。

原則として、付属機器の生産は同じ期間を超えないため、トリジェネレーションエネルギーセンターの建設プロジェクトの総期間は平均1,5年です。

結果

第一に、トリジェネレーションセンターにより、エネルギー供給業者はガス供給業者の XNUMX 社に減ります。 電気と熱の購入を排除することで、まず、エネルギー供給の中断に伴うリスクを排除できます。

比較的安価な「余剰エネルギー」を利用した暖房運転により、購入する場合に比べて発電した電気代や熱量のコストを削減できます。 また、年間を通じた暖房能力負荷 (冬は暖房、夏は空調と技術的ニーズ) により、効率を最大限に高めることができます。 もちろん、他のプロジェクトに関しても、正しいコンセプトの策定とその実現可能性の検討が主な条件となります。

さらなる利点は環境に優しいことです。 排気ガスを利用して有用なエネルギーを生成することで、大気への排出を削減します。 また、アンモニアやフロンを冷媒とする従来の冷気製造技術とは異なり、ABKhMでは水を冷媒として使用するため、環境負荷も最小限に抑えられます。

出所： habr.com