Термодинамический критерий оптимальности

Энергетическая эффективность определена по критерию относительной экономии топлива

, (1)

где ΔВ_эк, В_кэс, В_кот – абсолютная экономия топлива от комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на ТЭЦ, расходы условного топлива на конденсационной электростанции (КЭС) и в котельной.

Для анализа влияющих факторов на величину выразим расходы топлива на КЭС и в котельной, кг у.т./год:

, (2)

, (3)

где , – электрическая и тепловая нагрузки потребителей, кВт; – теплота сгорания условного топлива, ; – соответственно, КПД КЭС и котельной; – соответственно, КПД транспорта электроэнергии от КЭС и теплоты от котельной.

Расход топлива на ТЭЦ с ГТУ и ПВК, кг у.т./год:

, (4)

где – электрический КПД ГТУ; – КПД электрических сетей ; – доля тепловой нагрузки, обеспечиваемой за счет утилизации уходящих газов ГТУ (коэффициент теплофикации); – КПД пикового водогрейного котла МТ; – КПД тепловых сетей.

С учетом (2), (3) и (4) абсолютная экономия топлива запишется в виде:

. (5)

При подстановке полученного выражения в (1) с учетом преобразований имеем:

, (6)

где – удельная выработка электроэнергии на базе отпускаемой теплоты от ГТУ; – электрическая мощность, кВт.

Приняв во внимание и выражение , получим:

, (7)

где – доля утилизируемой теплоты в газоводяном подогревателе; – отводимая теплота из цикла ГТУ, кВт.

Поскольку и связаны уравнением энергетического баланса ГТУ, то с некоторым допущением имеем:

.

Критерии экономической эффективности

В рыночных условиях технико-экономическая эффективность вариантов источников и систем теплоснабжения определяется с использованием следующих критериев: интегрального эффекта (чистого дисконтированного дохода), индекса доходности, внутренней нормы доходности и срока окупаемости капиталовложений. Принятие решения об эффективности проекта основывается на качественном анализе перечисленных показателей.

Величина интегрального эффекта за расчетный период Т_сл вычисляется по формуле, руб:

, (8)

где R_t-результат, представляющий выручку за реализованную продукцию (теплоту и электроэнергию) в год t, руб/год; И_t -эксплуатационные затраты в рассматриваемый объект проектирования в год t, руб/год; К– приведенные капиталовложения, руб; Е- норма дисконта; t- номер шага расчета (t=0,1…Т_сл); Т_сл- срок службы, лет.

Индекс доходности или рентабельность капиталовложений определяется выражением:

, (9)

, (10)

где К_t – капиталовложения в объект в год t, руб.

Проект считается эффективным при условии J_D>1.

Внутренняя норма доходности (ВНД) представляет собой такую норму дисконта Е_вн, при которой величина приведенных эффектов равна приведенным капиталовложениям и находится в результате решения уравнения:

. (11)

Полученное значение Е_вн должно удовлетворять следующим условиям:

Е_вн>Е_д или Е_вн>Е_кр или Е_вн>Е_ин. Здесь Е_д, Е_кр- средние ставки доходности банков по депозиту и кредитным операциям, Е_ин – требуемая инвестером норма доходности капитала.

Срок окупаемости (Т_ок) – минимальный временной интервал (от начала осуществления проекта), за пределами которого интегральный эффект остается неотрицательным, то есть первоначальные вложения и другие затраты, связанные с инвестиционным проектом, покрываются суммарным результатом его осуществления. Срок окупаемости рекомендуется определять с использованием дисконтирования в результате решения уравнения:

. (12)

Полученная величина Т_ок сравнивается с требуемой инвестором сроком окупаемости.

Обязательным условием выполнения расчетов по приведенным показателям является экономическая сопоставимость рассматриваемых вариантов. Это условие означает: 1- обеспечение одинакового полезного отпуска тепловой и электрической энергии потребителям требуемых параметров; 2- оптимальность сравниваемых вариантов в одинаковых условиях развития систем энергоснабжения; 3- обеспечение требуемой надежности энергоснабжения потребителей; 4-обеспечение покрытия заданных графиков тепловых и электрических нагрузок; 5-не превышение предельно допустимых выбросов в окружающую среду. Выполнение этих условий предусматривает включение стоимостной оценки затрат в критерий экономической эффективности.

Лекция 2