РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ВИЗНАЧЕННЯ ЕНЕРГОЄМНОСТІ СПОЛУЧЕНИХ ПРОЦЕСІВ ГЕНЕРАЦІЇ
2.1. Обґрунтування методів досліджень та принципового підходу до оцінок
ефективності сполучених систем
Виробництво декількох видів енергії в одному процесі (такий процес називають
комбінованим) вимагає менших витрат палива, чим отримання тієї ж продукції в
роздільних процесах. Завдяки цьому комбіновані технології знайшли і знаходять
різноманітне застосування в енергетиці та промисловості. Досить згадати
комбіноване виробництво енергії на ТЕЦ, що задовольняє чверть потреби країни в
теплоті та електроенергії, виробництво теплоти, холоду і енергії стислих газів
на компресорних станціях, а також врахувати, що до комбінованих може бути
зарахований будь-який реальний процес, що допускає використання енергетичних
втрат.
Важливу роль в розвитку і вдосконаленні комбінованих процесів грають питання
термодинаміки. Останніми роками вони викликають підвищений інтерес. Проведення
зваженої політики енергозбереження в промисловості, правильний вибір напрямів
подальшого розвитку енергетичних систем, рішення багатьох завдань
техніко-економічного аналізу в умовах невизначеності цін – далеко не повний
перелік питань, рішення яких припускає надійне і об'єктивне знання
енергоємності кожного з продуктів комбінованих енергетичних процесів.
Визначення таких показників потребує на попереднє рознесення витрати палива між
продуктами комбінованих виробництв.
До останнього часу вважалося, що завдання рознесення витрат в комбінованих
технологіях промисловості і енергетики відноситься до сфери економіки [1, 3].
Звідси – більше двох десятків методів її рішення [2]. У енергетиці
застосовуються принаймні чотири методи, що дають різні значення енергоємності
енергетичної продукції [1]. Неоднозначність такого роду викликає потребу
розробки фізично об'єктивного термодинамічного методу розподілу витрат.
Можливість об’єктивного поділу витрат між продуктами комбінованих виробництв на
сьогодні не доведена. Тому всі підходи до вирішення цієї задачі можуть
вважатися однаково достовірними. За даними [86] відомі більше 20 методів поділу
витрат, заснованих на тих чи інших правдоподібних міркуваннях, що утворюють
разом майже суцільний спектр можливих значень показників ефективності.
Неоднозначність такого роду викликає потребу розробки фізично об'єктивного
термодинамічного методу розподілу витрат. Відомі щонайменше два умовні методи,
що дають основу для цього – фізичний метод, що діяв донедавна як офіційний в
країнах СНД, і ексергетичний метод, що претендує на цю ж роль. Обидва методи
детально описані в [3].
Фізичний або енергетичний метод поділу витрат енергії виходить з теплового
балансу процесу комбінованого виробництва та припущення щодо еквівалентності
всіх видів енергії. При застосуванні до тепломеханічних (теплосилових)
процесів, де грає роль температурний потенціал теплоти, логіка енергетичного
підходу вступає в суперечність з другим початком термодинаміки [1, 2], який
накладає відомі обмеження на перетворення теплоти у роботу згідно з теоремою
Карно.
Ексергетичний метод розподілу витрат враховує обмеження другого закону і
побудований на двох істотних твердженнях. Одне з них беззаперечне – цінність
теплоти визначається не енергією, а ексергією – тобто роботою, яка може бути
отримана в оберненому процесі приведення даної кількості теплоти в стан
рівноваги з навколишнім середовищем [91, 92, 95].
Друге твердження – витрати енергії на продукти комбінованого процесу
розподіляються пропорційно ексергії (а не енергії) продуктів, рівносильне
припущенню про рівність ексергетичної ефективності виробництва всіх видів
енергії в комбінованому процесі [86, 91]. Цей факт встановлений для рівноважних
(ідеальних) процесів, але гіпотетичний для реальних процесів [103]. Таким
чином, як фізичний, так і ексергетичний методи розподілу витрат мають обмежені
області застосування.
У згаданих вище роботах [45, 46, 96] справедливо відзначається, що використання
фізичного методу на практиці є неприпустимим, оскільки це робить ТЕЦ
неконкурентноспроможними з котельними. З іншого боку ексергетичний метод, який
нівелює показники ефективності теплофікаційного та конденсаційного виробництва
електричної енергії, також не сприяє розвитку теплофікаційного виробництва.
Мета цього розділу роботи полягала в обґрунтуванні нового термодинамічного
підходу до визначення енергоємності продуктів комбінованого процесу на основі
теоретичних підходів, що не суперечать першому та другому початкам
термодинаміки та виключають необхідність використання довільних припущень.
Підставою для цього може бути теоретичне узагальнення існуючих методів поділу
витрат енергії з використанням загальновизнаних критеріїв достовірності
визначення фізичних величин.
2.2. Теоретичне узагальнення існуючих методів поділу витрат у комбінованих
процесах тепломеханічного перетворення
Економічність комбінованого виробництва електричної енергії і теплоти, як і
ефективність їх роздільних виробництв, оцінюють за питомими витратами умовного
палива на виробництво (відпуск) електричної енергії і теплоти. Такі оцінки
дозволяють найоб'єктивніше порівнювати установки комбінованого виробництва між
собою і з установками роздільного виробництва електричної і теплової енергії за
технічними і економічними показниками [83].
Питомі витрати умовного палива пропорційні коефіцієнтам корисної дії
відповідних процесів перетворення енергії і є величинами, обумовленими
фізичними особливостями роботи енергетичного устаткування.
Методичне забезпечення об'єктивної оцінки показників ефективності елек
- Киев+380960830922