삼중발전: 중앙 집중식 에너지 ​​공급의 대안

다양한 추정에 따르면 오늘날 분산형 발전 시설이 전체 생산량의 거의 30%를 차지하는 유럽 국가와 비교할 때 러시아에서는 오늘날 분산형 에너지의 비중이 5~10%를 넘지 않습니다. 러시아인인지에 대해 이야기합시다 분산 에너지 글로벌 트렌드를 따라잡아 소비자가 독립적인 에너지 공급을 향해 나아가도록 동기를 부여합니다.  

출처

숫자 외에도. 차이점 찾기

오늘날 러시아와 유럽의 분산 발전 시스템의 차이점은 숫자에만 국한되지 않습니다. 실제로 이는 구조와 경제적 관점 모두에서 완전히 다른 모델입니다. 우리나라의 분산 발전 개발은 대체 에너지원(XNUMX차 에너지 자원 포함)을 포함하여 전통적인 연료의 부족을 보완하려는 유럽의 유사한 프로세스의 주요 원동력이 된 것과는 다소 다른 동기를 가지고 있습니다. 에너지 균형. 러시아에서는 오랫동안 계획 경제와 중앙 집중식 관세 설정에서 소비자를 위한 에너지 자원 구매 비용을 줄이는 문제가 훨씬 덜 관련성이 있었습니다. 따라서 사람들은 주로 기업이 다음과 같은 경우에 자체 전력 생산에 대해 생각했습니다. 특히 에너지 소비량이 많고, 멀리 떨어져 있기 때문에 네트워크 연결에 어려움을 겪었습니다.

분산 에너지 표준에 따르면 자가 발전 시설은 생산 요구 사항에 따라 그리고 인근 정착지에 전기와 열을 제공하기 위해 10MW에서 500MW까지(그리고 그 이상) 상당히 높은 용량을 가졌습니다. 거리에 따른 열 전달은 항상 상당한 손실과 관련되어 있기 때문에 기업과 도시의 자체 요구에 맞는 온수 보일러 하우스 건설이 활발히 진행되었습니다. 또한, 화력발전소나 보일러실 등 자체 에너지원은 수력발전소와 XNUMX차 에너지원을 제외한 가스, 연료유, 석탄, 신재생에너지원(재생에너지원) 기술을 기반으로 건설됐다. (XNUMX차 에너지 자원)은 고립된 경우에 사용되었습니다. 이제 상황은 바뀌고 있습니다. 소규모 발전 시설이 점차 등장하고 있으며, 비록 규모는 작지만 대체 에너지원이 에너지 균형에 관여하고 있습니다.

서양에서는 소규모 발전 개발을 위해 많은 노력을 기울이고 있으며, 최근에는 가상발전소(WPP)라는 개념이 널리 보급되고 있습니다. 이는 발전 시장의 대부분의 참여자, 즉 생산자(소형 민간 발전기부터 열병합발전소까지)와 소비자(주거용 건물부터 대규모 산업 기업까지)를 통합하는 시스템입니다. 풍력 발전 단지는 에너지 소비를 조절하고, 이에 사용할 수 있는 모든 시스템 전력을 사용하여 실시간으로 피크를 완화하고 부하를 재분배합니다. 그러나 그러한 발전은 국가의 분산 발전 시장 활성화와 그에 따른 법률 개정 없이는 불가능합니다. 

러시아에서는 치열한 경쟁과 중앙 집중식 전력 공급의 독점 상황에서 생산된 잉여 전력을 외부 네트워크에 판매하는 것이 해결 가능하지만 조직 및 프로세스 비용 측면에서 단순하지 않은 작업으로 남아 있습니다. . 따라서 현재로서는 분산에너지 시설이 대규모 공급업체들 사이에서 본격적인 시장 참여자가 될 가능성은 극히 적습니다.

그럼에도 불구하고 오늘날 사내 발전의 발전은 확실히 추세에 있습니다. 성장의 주요 요인은 에너지 공급의 신뢰성입니다. 발전 및 네트워크 회사에 대한 의존도는 생산자의 위험을 증가시킵니다. 러시아의 대규모 발전 시설의 대부분은 소련 시대에 건설되었으며, 상당한 노후화를 느낄 수 있습니다. 산업 소비자의 경우 사고로 인한 전력 공급 중단은 생산 중단 및 명백한 손실 위험을 의미합니다. 위험을 줄이려는 욕구가 경제적 동기(주로 지역 공급업체의 관세 정책에 따라 결정됨) 및 투자 기회를 동반하는 경우 자체 발전은 100% 정당화되며 오늘날 점점 더 많은 산업 기업이 준비되어 있거나 고려하고 있습니다. 그러한 기회) 이 길을 따라갈 수 있습니다.

따라서 러시아에서 "자신의 필요에 따른" 분산 발전의 개발 전망은 상당히 높습니다.

자신의 세대. 누가 혜택을 받나요?

각 프로젝트의 경제성은 엄격하게 개별적이며 다양한 요인에 의해 결정됩니다. 가능한 한 일반화하려고 노력하면 발전 용량과 산업 기업이 더 집중된 지역, 전기 및 열에 대한 관세가 높은 지역에서 자체 발전은 에너지 자원 구매 비용을 크게 줄일 수 있는 객관적인 기회입니다.

여기에는 전력망 인프라가 제대로 개발되지 않거나 존재하지 않는 접근하기 어렵고 인구가 희박한 지역도 포함됩니다. 물론 전기 요금이 가장 높습니다.

전기 소비자와 공급자가 적고 생산되는 전기의 대부분이 수력 발전소에서 나오는 지역에서는 관세가 눈에 띄게 낮으며 산업 분야에서 이러한 프로젝트의 경제성이 항상 유리한 것은 아닙니다. 그러나 산업 폐기물과 같은 대체 연료를 사용할 기회가 있는 특정 산업 분야의 기업에게는 자체 발전이 탁월한 솔루션이 될 수 있습니다. 그래서 아래 그림에는 목재가공업체에서 발생하는 폐기물을 활용한 화력발전소가 나와 있습니다.

유틸리티 수요, 공공 건물, 상업 및 사회 인프라를 위한 발전에 관해 이야기하고 있다면 최근까지 이러한 프로젝트의 경제성은 주로 지역의 에너지 인프라 개발 수준과 비용에 따라 결정되었습니다. 소비자의 기술적 연결의 개념. 삼중 발전 기술의 발전으로 이러한 제한은 실제로 결정적이지 않게 되었고, 여름에 발생하는 부산물이나 열을 에어컨 용도로 사용할 수 있게 되어 에너지 센터의 효율성이 크게 향상되었습니다.

삼중발전: 물체에 대한 전기, 열, 냉기

삼중 세대는 소규모 에너지 개발에서 상당히 독립적인 방향입니다. 이는 에너지 자원에 대한 특정 대상의 요구를 충족시키는 데 중점을 두기 때문에 개인주의로 구별됩니다.

1998세대 개념을 사용한 첫 번째 프로젝트는 미국 에너지부, 국립 연구소 ORNL 및 브롬화 리튬 흡수 냉동 기계 제조업체 BROAD의 공동 노력으로 2001년에 개발되었으며 XNUMX년 미국에서 구현되었습니다. 삼중발전은 열을 주요 에너지원으로 사용하고 시설의 필요에 따라 냉기와 열을 생산할 수 있는 흡수식 냉동 기계의 사용을 기반으로 합니다. 동시에, 열병합 발전에서와 같이 기존 보일러의 사용은 그러한 계획의 전제 조건이 아닙니다.

전통적인 열과 전기 외에도 삼중 발전은 기술적 요구나 에어컨을 위해 ABCM(냉수 형태)의 냉기 생산을 보장합니다. 어떤 방식으로든 전기를 생산하는 과정은 큰 열 에너지 손실(예: 발전기 기계의 배기 가스)로 발생합니다.

냉기를 생산하는 과정에 이 열을 포함시키면 첫째, 손실을 최소화하여 사이클의 최종 효율성을 높이고, 둘째, 증기 압축 냉동 기계를 사용하여 냉기를 생산하는 기존 기술에 비해 시설의 에너지 소비를 줄일 수 있습니다. .

다양한 열원(뜨거운 물, 증기, 발전기 세트, 보일러 및 용광로의 연도 가스, 연료(천연 가스, 디젤 연료 등))에서 작업할 수 있는 기능을 통해 완전히 다른 시설에서 ABHM을 사용할 수 있습니다. 기업에서 사용할 수 있는 리소스입니다.

따라서 폐열은 산업에서 사용될 수 있습니다.

그리고 시립 시설, 상업 및 공공 건물에서는 다양한 열원 조합이 가능합니다.

XNUMX중 발전 에너지 센터는 전력 수요에 따라 계산 및 구축될 수도 있고, 시설의 냉각 소비량에 따라 구축될 수도 있습니다. 위의 사항 중 어느 것이 소비자를 결정하는 기준인지에 따라 다릅니다. 첫 번째 경우 ABHM 내 폐열 회수가 완전하지 않을 수 있으며, 두 번째 경우 자체 생산 전력에 제한이 있을 수 있다(보충은 외부망에서 전력을 구매하여 이루어짐).

삼세대는 어디에 유익한가요?

이 기술의 적용 범위는 매우 넓습니다. 삼중 발전은 일부 공공 공간(예: 대형 쇼핑 센터 또는 공항 건물)의 개념과 산업 기업의 에너지 인프라에 동일하게 통합될 수 있습니다. 이러한 프로젝트 실행의 타당성과 생산성은 경제 및 기후와 같은 지역 조건과 산업 기업의 경우 제품 비용에 따라 크게 달라집니다.

첫 번째이자 가장 중요한 기준은 감기의 필요성입니다. 오늘날 가장 일반적인 용도는 공공 건물의 에어컨입니다. 비즈니스 센터, 행정 건물, 병원 및 호텔 단지, 스포츠 시설, 쇼핑 및 엔터테인먼트 센터, 워터파크, 박물관 및 전시관, 공항 건물 등이 될 수 있습니다. 즉, 많은 사람들이 동시에 존재하는 모든 개체가 될 수 있습니다. 편안한 미기후를 조성하려면 중앙 에어컨 시스템이 필요합니다.

ABHM의 가장 정당한 사용은 20-30mXNUMX 면적의 물체에 대한 것입니다. m(중형 비즈니스 센터)이며 수십만 평방미터 이상의 거대한 물체(쇼핑 및 엔터테인먼트 단지 및 공항)로 끝납니다.

그러나 그러한 시설에서는 냉방과 전기뿐 아니라 열 공급에 대한 수요도 있어야 합니다. 또한, 열공급은 겨울철 건물 난방뿐 아니라 가정용 온수 수요에 맞춰 시설에 연중 온수를 공급하는 것이기도 합니다. XNUMX세대 에너지 센터의 기능을 더욱 완벽하게 활용할수록 효율성은 높아집니다.

전 세계적으로 호텔 산업, 공항 건설 및 현대화, 교육 기관, 비즈니스 및 행정 단지, 데이터 센터 및 섬유, 야금, 식품, 화학, 펄프 등 산업 분야에서 XNUMX세대 사용 사례가 많이 있습니다. 및 종이, 엔지니어링 등 .P.

예를 들어, 회사가 “첫 번째 엔지니어» XNUMX세대 에너지 센터 ​​개념을 개발했습니다.

산업 기업의 전기 에너지 수요가 약 4MW(2,1개의 가스 피스톤 장치(GPU)로 생성)인 경우 XNUMXMW의 냉각 공급이 필요합니다.

냉기는 가스 터빈 장치의 배기 가스에서 작동하는 하나의 브롬화 리튬 흡수 냉동 기계에 의해 생성됩니다. 동시에 하나의 GPU가 ABHM의 열 수요를 100% 완벽하게 처리합니다. 따라서 하나의 GPU가 작동하더라도 플랜트에는 항상 필요한 양의 냉기가 제공됩니다. 또한 두 가스 피스톤 장치가 모두 작동하지 않을 때 ABKhM은 천연 가스라는 백업 열원을 갖고 있기 때문에 열과 냉기를 생성하는 능력을 유지합니다.

삼중발전에너지센터

소비자의 요구, 범주 및 중복성 요구 사항에 따라 삼중 발전 계획(아래 그림 참조)은 매우 복잡할 수 있으며 에너지 및 온수 보일러, 폐열 보일러, 증기 또는 가스 터빈, 본격적인 물이 포함될 수 있습니다. 치료 등

그러나 상대적으로 작은 시설의 경우 주 발전 장치는 일반적으로 상대적으로 낮은 전력(1~6MW)을 갖는 가스 터빈이나 피스톤 장치(가스 또는 디젤)입니다. 그들은 ABHM에서 재활용되는 배기 및 온수로부터 전기와 폐열을 생산합니다. 이것은 최소한의 충분한 기본 장비 세트입니다.

예, 보조 시스템 없이는 할 수 없습니다. 냉각탑, 펌프, 물을 안정화하기 위한 순환 시약 처리 스테이션, 자동화 시스템 및 필요에 따라 생성된 전기를 사용할 수 있는 전기 장비.

대부분의 경우 XNUMX세대 센터는 전기 및 열 발생 장비 배치에 대한 요구 사항이 다소 다르기 때문에 별도의 건물, 컨테이너화된 장치 또는 이러한 솔루션의 조합입니다.

발전 장비는 ABHM과 달리 상당히 표준화되어 있지만 기술적으로는 더 복잡합니다. 생산 기간은 6~12개월 또는 그 이상일 수 있습니다.

ABHM의 평균 생산 기간은 3~6개월입니다(냉각 용량, 열원 수 및 유형에 따라 다름).

원칙적으로 보조 장비 생산은 동일한 기간을 초과하지 않으므로 1,5세대 에너지 센터 ​​건설 프로젝트의 총 기간은 평균 XNUMX년입니다.

결과

첫째, 삼중발전 센터는 에너지 공급업체 수를 가스 공급업체 하나로 줄입니다. 전기와 열 구입을 없애면 무엇보다도 에너지 공급 중단과 관련된 모든 위험을 제거할 수 있습니다.

상대적으로 저렴한 '잉여에너지'를 활용한 열연소 운전은 구매에 비해 생산되는 전기와 열의 비용을 줄여준다. 그리고 연중 내내 난방 용량 부하(겨울에는 난방, 여름에는 에어컨 및 기술 요구 사항)를 통해 효율성을 극대화할 수 있습니다. 물론, 다른 프로젝트와 마찬가지로 주요 조건은 올바른 개념의 개발과 타당성 조사입니다.

또 다른 장점은 환경 친화성입니다. 배기가스를 사용하여 유용한 에너지를 생성함으로써 대기로의 배출을 줄입니다. 또한, 냉매가 암모니아와 프레온인 기존 냉기 제조 기술과 달리 ABKhM은 물을 냉매로 사용하므로 환경 부하도 최소한으로 줄입니다.

출처 : habr.com