Тепловое аккумулиров ание энергии
Параметры экономичности установок аккумулирования энергии
Полная оценка установки аккумулирования энергии включает не только экономическое сравнение различных возможных систем аккумуляторов и пиковых установок, но и оптимизацию подсистем аккумулирования в системе энергоснабжения. Иногда такие совсем не экономические факторы, как маневренность, удобство применения, эксплуатационные достоинства, будут определяющими при выборе тех или иных аккумулирующих установок.
Следует отметить, что при оптимизации аккумулирующей установки необходимо обладать подробными сведениями о потреблении энергии и его изменении во времени и проявить даже больше осмотрительности, чем при оптимизации чисто преобразовательной установки без аккумулятора. При оптимизации аккумулирующих установок должны быть выбраны не только мощность разрядки, но и такие параметры, как емкость аккумулятора и мощность зарядки. Если типичные случаи поддаются обычным методам расчета, то некоторые частные случаи таковы, что каждое проектное решение должно быть проанализировано особым методом.
Капитальные затраты на теплоаккумулирующую установку имеют составляющую, которая зависит от ее емкости, и составляющие, которые зависят от мощности (зарядки и разрядки).
От емкости зависят затраты на такие элементы установки, как: .
— сосуд-аккумулятор с обмуровкой, теплоизоляция, опорные конструкции и т. д.;
— аккумулирующая среда.
От мощности разрядки зависят затраты на:
— оборудование на внешней и внутренней сторонах аккумулятора, регулирующее процесс разрядки;
|
Таблица 1.1. Технические и стоимостные характеристики систем аккумулирования энергии для покрытия пиковых нагрузок
Ч Марка ФРГ по курсу 1977 г. (1 марка=0,44 долл.) [6.20]. *) Тепловая эффективность. *) Определение см. в разд. 7,3.2. |
— трубопроводы разрядки;
— расширительную машину (турбину) и генератор (или дополнительное оборудование к основной машине);
— систему распределения тепла (или дополнительное оборудование к основной системе).
От мощности зарядки зависят затраты на:
— оборудование на внешней и внутренней сторонах аккумулятора, регулирующее процесс зарядки;
— трубопроводы зарядки;
— компрессор и двигатель (только для аккумуляторов сжатых газов).
Другие статьи затрат, такие, как расходы на сооружения, фундаменты, контрольно-измерительные приборы, монтаж и пр., трудно разнести по приведенным выше категориям. Обычно составляющие затрат, зависящие от мощности, складывают и относят к мощности разрядки, получая таким образом величину капитальных затрат и удельных капитальных затрат:
Сак === Л^разСмощ Ч - СакГемк, О-О
Гак 1=1 ГМощ “Ь ^Гемк> (1-2)
|
d, v Рис. 1.2. Зависимость удельных капитальных затрат с,« на аккумулирующие установки для выравнивания пиковых нагрузок от продолжительности полной разрядки d (марки ФРГ 1977 г. [6.20]). /••-маховик; 2 — современные аккумуляторные батареи; 3 — пневматическое аккумулирование; 4 — ТАЗ — тепловое аккумулирование энергии (горячая вода под давлением), 5 — ГАЗ — гидроаккумулирование энергии; 6 — ПАЗ — пневматическое аккумулирование энергии (сжатый воздух); 7 — газовая турбина. |
где Сак — СТОИМОСТЬ ТЄПЛОВОГО ЭККумуЛЯТОра, ДОЛЛ.; Np»3 —
мощность разрядки, кВт; сМОщ — составляющая расходов, зависящая от мощности разрядки, долл./кВт; Еак — емкость аккумулятора, кВт-ч; семк — составляющая расходов, зависящая от емкости, долл./кВт-ч; сак = CaK/Npa3 — размер удельных капитальных затрат, долл./кВт; d = EaK/Nраз — длительность полной разрядки, ч.
В табл. 1.1 представлены удельные капитальные затраты на аккумулирующие установки различных типов для покрытия пиковых электрических нагрузок по данным фирмы «Мес - сершмитт — Бельков — Блом» (МВБ) [6.20]. Эти данные представлены в виде графика зависимости от часов разрядки d на рис. 1.2. График показывает, что аккумулирование тепла более целесообразно для коротких отрезков времени (несколько часов, сутки, возможно, неделя), тогда как гидроаккумулирование (если имеется для этого подходящее место) более целесообразно для более длительных периодов (продолжительность d от 12 до нескольких сот часов, для недельного и сезонного аккумулирования).
Стоимость топлива аккумулирующей установки определяется по формуле
^ак ~ 5з/ї|ак> (1*3)
где Ьак — стоимость топлива, долл./(кВт-ч); s3 — стоимость электроэнергии, расходуемой при зарядке аккумулятора энергии, долл./(кВт-ч); г)ак — общий КПД аккумулирующей установки.
Эффективность электрического аккумулятора г)ак (общий КПД) определяется как отношение (электрической) энергии разрядки £Раз к (электрической) энергии зарядки Е3. Для одного цикла
•Пак = EPJE3 = £раз + і = і + L! Epm ’
где L — потери за цикл, кВт. Типичные значения тіак и другие необходимые данные также приведены в табл. 1.1. Аккумуляторы тепла дают более высокие значения тіак по сравнению с системами многократного преобразования энергии.
Сказанное выше применимо также к системам теплоснабжения при условии, что аккумулирование тепла является наиболее подходящим и не требуется дополнительных устройств для зарядки и разрядки.
