Анализ стоимости котельного агрегата угольных энергоблоков в зависимости от начального давления пара и наличия систем очистки дымовых газов

При проектировании электростанций нового типа или оснащении их оборудованием нового поколения решается задача оценки капиталовложений при неопределенности информации о его стоимости. Отсутствие достоверных методов, пригодных к использованию в инженерной постановке, осложняет принятие решений о техническом развитии энергоблоков и ТЭС. При оценке капиталовложений в оборудование энергоблоков электростанций удобно применять неразрывные функции. Их использование позволяет вести анализ без стоимостных ограничений. В статье предлагается метод оценки капиталовложений в котельный остров энергоблоков электростанций на основе степенной параметрической функции. Метод включает оценку стоимости котлоагрегата с системами топливоподготовки в рамках котельного цеха, тяги и дутья. Особенностью метода является то, что стоимость котла включает стоимость природоохранных систем очистки дымовых газов от вредных продуктов сгорания в виде золы, оксидов серы и оксидов азота. Метод разработан в инженерной постановке. В методическом разделе показана работоспособность метода при оценке капиталовложений в котельный остров в сравнении с аналогичным показателем для стран ЕС, США и Китая. При обсуждении результатов исследования установлено, что капиталовложения в угольный котел с системами очистки дымовых газов лежат в диапазоне 25–200 млн дол. США в зависимости от мощности и начальных параметров пара. Доля стоимости природоохранных систем очистки дымовых газов составляют 28–50 % от суммарной стоимости котлоагрегата. Показано, что проектирование угольных энергоблоков с системами очистки дымовых газов на сверхкритические параметры мощностью менее 300 МВт неэффективно из-за низкой конкурентоспособности по показателю удельных капиталовложений в котел.

1. Оценка стоимости строительства и эксплуатации электростанций [Электронный ресурс]: отчет LI 260610. М.: БадФильбель, 2009. Режим доступа: https://topuch.com/otchet-li-260610-oktyabre-2009/index.html. Дата доступа: 10.01.2020.

2. Бродский, Ю. Н. Очистка дымовых газов от диоксида серы магнезитовым методом / Ю.Н. Бродский, Р. Л. Шкляр // Электрические станции. 1993. № 8. С. 15–21.

3. Технико-экономическая эффективность энергоблоков ТЭС / В. С. Ларионов [и др.]. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1998. 31 с.

4. Схемно-параметрическая оптимизация котлов ТЭС с кольцевой топкой / Н. Г. Зыкова [и др.] // Теплофизика и аэромеханика. 2003. Т. 10, № 3. С. 477–483.

5. Комплексные исследования ТЭС с новыми технологиями: монография / П. А. Щинников [и др.]. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. 528 с.

6. Бокун, И. А. Технико-экономический прогноз при выборе оптимальной технологии использования биомассы и местных ископаемых топлив для производства тепловой и электрической энергии / И. А. Бокун, С. С. Северина // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2010. № 4. С. 80–91.

7. Ноздренко, Г. В. Обоснование рационального профиля энергоблока с суперсверхкритическими параметрами пара и установками серо- и азотоочистки / Г. В. Ноздренко, Е. Е. Русских, В. С. Шепель // Научный вестник НГТУ. 2011. № 1 (42). С. 131–138.

8. Sednin, V. A. Analysis of Hydrogen Use in Gas Turbine Plants / V. A. Sednin, A. V. Sednin, A. A. Matsyavin // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2023. Т. 66, №. 2. С. 158–168. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-2-158-168.

9. The Advanced Steam And Gas Technology / P. A. Shchinnikov [et al.] // Journal of Engineering Thermophysics. 2014. Vol. 23, Nо 3. P. 229–235. https://doi.org/10.1134/S1810232814030060.

10. Овсянник, А. B. Технико-экономический анализ полигенерационных турбоустановок на основе диоксида углерода / А. B. Овсянник, В. П. Ключинский // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2023. Т. 66, № 4. С. 387–400. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-4-387-400.

11. Mehdizadeh, M. A. Ecological and Economic Efficiency of Traditional and Alternative Methods of Electrical Energy Production with the Features of the Islamic Republic of Iran / M. A. Mehdizadeh, A. S. Kalinichenko, S. A. Laptyonok // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2018. Vol. 61, No 1. P. 60–69. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-1-60-69.

12. Технико-экономические показатели новой технологии комбинированного энергоснабжения с ПГУ и термотрансформаторами / О. К. Григорьева [и др.] // Доклады академии наук высшей школы Российской Федерации. 2012. № 1 (18). С. 112–116.

13. Nozdrenko G. Efficiency of Exergy Metod in Combined System of Heat Supply Thermal Power Station With District Ytat Pump / G. Nozdrenko, B. Pashka // International Conference on Knowledge Based Industry 2011, July 06–07, 2011. Ulaanbaatar, Mongolia, 2011. P. 438–442.

14. Shchinnikov, P. A. Evaluation of Capital Investments in Energy Equipment of a Power Plant by a Power Function / P. A. Shchinnikov, A. A. Frantseva, I. S. Sadkin // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1652. Article No. 012024. https://doi.org/10.1088/17426596/1652/1/012024.

15. Щинников, П. А. Поагрегатная оценка капиталовложений в энергоблоки электростанций с использованием параметрической степенной функции / П. А. Щинников, А. А. Францева, И. С. Садкин // Научный вестник Новосибирского государственного технического университета. 2020. № 2–3 (79). С. 123–138. https://doi.org/10.17212/1814-1196-20202-3-123-138.

16. Шипицина, А. П. Влияние природоохранных систем на стоимость котлоагрегатов / Шипицина А. П., П. А. Щинников // Проблемы совершенствования топливно-энергетического комплекса: Материалы XVI Междунар. науч.-техн. конф., Саратов, 11–13 октября 2022 года. Саратов: Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А., 2022. С. 232–237.

17. Cost and Performance Baseline for Fossil Energy Plants. Vol. 1. Bituminous Coal and Natural Gas to Electricity [Electronic Resource]: Final Report DOE/2010/1397 / National Energy Technology Laboratory. Rev. 2. Pittsburgh, PA, USA, 2010. Mode of access: https://www.nrc.gov/docs/ML1217/ML12170A423.pdf.

18. Тепловые и атомные электрические станции: справочник / под общ. ред. В. А. Григорьева, В. М. Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1989. 608 с.

19. Перспективы использования технологии ЦКС при техническом перевооружении ТЭС России / Г. А. Рябов [и др.] // Теплоэнергетика. 2009. № 1. С. 28–36.

20. Шмиголь, И. Н. Проблемы и перспективы сероочистки дымовых газов ТЭС в России / И. Н. Шмиголь // Экология в энергетике: тр. II Междунар. науч.-практ. конф., 19–21 октября 2005 г. М.: Изд-во МЭИ, 2005. С. 107–114.

21. Зайченко, В. М. Экономические аспекты снижения потребления природного газа на тепловых электростанциях / В. М. Зайченко, Э. Э. Шпильрайн, В. Я. Штеренберг // Теплоэнергетика. 2001. № 7. С. 15–18.

22. Тумановский, А. Г. Перспективы решения экологических проблем тепловых электростанций / А. Г. Тумановский, В. Р. Котлер // Теплоэнергетика. 2007. № 6. С. 5–11.

23. Комплексная оценка эффективных масштабов обновления тепловых электростанций при обосновании рациональной структуры генерирующих мощностей на перспективу до 2035 г. / Ф. В. Веселов [и др.] // Теплоэнергетика. 2017. № 3. С. 5–14.

24. Тумановский, А. Г. Перспективы развития угольных ТЭС России / А. Г. Тумановский // Теплоэнергетика. 2017. № 6. С. 3–13.

25. Прогноз научно-технологического развития отраслей топливно-энергетического комплекса России на период до 2035 года: утв. Министром энергетики Российской Федерации 14 октября 2016 года. М.: Минэнерго России, 2016. 106 с.

26. Kumar, R. Cost Analysis of a Coal-Fired Power Plant Using the NPV Method / R. Kumar, A. Kr. Sharma, P.C. Tewari // Journal of Industrial Engineering International. 2015. Vol. 11 (4). P. 495–504. https://doi.org/10.1007/s40092-015-0116-8.

27. Ольховский, Г. Г. Газификация твердых топлив в мировой энергетике (обзор) / Г. Г. Ольховский // Теплоэнергетика. 2015. № 7. С. 3–7.

28. Баторшин, В. А. Пылеугольные энергоблоки Manjung 4 и RBK 8 / В. А. Баторшин // Энергетика за рубежом. 2018. № 2. С. 30–39.

29. Газогенераторные технологии в энергетике: монография / А. В. Зайцев [и др.]. Екатеринбург: Сократ, 2010. 611 с.

30. Щинников, П. А. Современные и перспективные черты российского рынка энергетического машиностроения / П. А. Щинников // Энергетика и теплотехника: сб. науч. тр. / П. А. Щинников, О. В. Боруш; под ред. П. А. Щинникова. Новосибирск, 2019. Вып. 22. С. 7–20.