probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2022-24-5-13-22probener-2413Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И КОМПЛЕКСЫENERGY SYSTEMS AND COMPLEXESПроект использования низкопотенциальных источников энергии на Братской ГЭСProject of using low-potential energy sources at the Bratsk hydro power plantЮровскаяВ. Д.YurovskayaV. D.

Юровская Валерия Дмитриевна – студент

г. Братск

Valeriya D. Yurovskaya

Bratsk

valeriya.yurovskaya@mail.ruЛатушкинаС. В.LatushkinaS. V.

Латушкина Светлана Викторовна – старший преподаватель кафедры энергетики

г. Братск

Svetlana V. Latushkina 

Bratsk

latushkinasv@yandex.ruБратский государственный университетРоссияBratsk State UniversityRussian Federation2022081220222451322Copyright © Юровская В.Д., Латушкина С.В., 20222022Юровская В.Д., Латушкина С.В.Yurovskaya V.D., Latushkina S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/2413

ЦЕЛЬ. Повышение энергоэффективности работы гидроэлектростанции (ГЭС). Определение объемов теряемой тепловой энергии от оборудования ГЭС. Разработка вариантов по полезному использованию низкопотенциального тепла. Экономическая оценка предложенных вариантов. Выбор наиболее подходящего варианта использования сбросного тепла. МЕТОДЫ. В работе использованы методы теории тепломассообмена, термодинамического анализа, технико-экономических расчетов в энергетике. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье были определены температуры теплоносителей в системе охлаждения гидрогенератора Братской ГЭС. Рассчитаны тепловые потери в размере 92,52 МВт. Подложены 3 варианта теплоснабжения объектов Братской ГЭС. Разработана оптимизированная схема теплогенерации с использованием теплонасосной установки (ТНУ). Проведен технико-экономический анализ предложенных вариантов теплоснабжения. Проведен анализ российского рынка ТНУ. Выбран к реализации экономически выгодный вариант теплоснабжения с 2 ТНУ Viesmann Vitocal 350-G Pro с объемом капвложений 34,46 млн руб. и сроком окупаемости 7,3 года. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты технико-экономических расчетов показывают целесообразность внедрения ТНУ в систему теплогенерации Братской ГЭС.

THE PURPOSE. Improving the energy efficiency of a hydroelectric power plant (HPP). Determination of the volume of lost thermal energy from HPP equipment. Development of options for the beneficial use of low-grade heat. Economic evaluation of the proposed options. Selection of the most appropriate waste heat utilization option. METHODS. The methods of the theory of heat and mass transfer, thermodynamic analysis, technical and economic calculations in the energy sector are used in the work. RESULTS. The article determined the temperatures of heat carriers in the cooling system of the hydroelectric generator of the Bratsk HPP. Calculated heat losses in the amount of 92,52 MW. 3 variants of heat supply for the facilities of the Bratsk HPP have been laid. An optimized scheme of heat generation using a heat pump installation (HPI) has been developed. A feasibility study of the proposed options for heat supply has been carried out. An analysis of the Russian HPI market was carried out. A cost-effective heat supply option with 2 Viesmann Vitocal 350-G Pro HPI was selected for implementation with a capital investment 34,46 million of RUB and a payback period of 7,3 years. CONCLUSION. The results of technical and economic calculations show the feasibility of introducing a HPI into the heat generation system of the Bratsk HPP.

низкопотенциальная энергиягидроэлектростанциясистема охлаждениятеплонасосная установкасистема теплоснабжениясбросное теплоlow-potential energyhydroelectric power plantcooling systemheat pump installationheating systemwaste heatReferencesГосударственный доклад о состоянии энергосбережения и повышении энергетической эффективности в Российской Федерации // Министерство экономического развития РФ. 2020. 117 с.State report on the state of energy conservation and energy efficiency in the Russian Federation. Ministry of Economic Development of the Russian Federation. 2020. 117 p.Мясникова Н.В., Кудряшов А.Н. Оценка применения парокомпрессионной установки на Усть-Илимской ГЭС // Молодежный вестник ИрГТУ. 2021. Т. 11. № 1. С. 40- 44.Myasnikova N.V., Kudryashov A.N. Evaluation of the use of a vapor compression unit at the Ust-Ilimskaya HPP. Youth Bulletin of IrSTU. 2021;11 (1):40-44.Поляков А.Н., Гапоненко С.О. Использование тепловых насосов // Наука и образование в жизни современного общества: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 18 частях, Тамбов, 29 ноября 2013 года. Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2013. С. 101-103.Polyakov A.N., Gaponenko S.O. The use of heat pumps. Science and education in the life of modern society: a collection of scientific papers based on the materials of the International Scientific and Practical Conference: in 18 parts, Tambov, November 29, 2013. Tambov: Ucom Consulting Company LLC, 2013; 101-103.Рукавишников, А. М. Тепловые насосы - источник энергоэффективности // Холодильная техника. 2013. № 2. С. 20-21.Rukavishnikov, A. M. Heat pumps as a source of energy efficiency. Refrigeration equipment. 2013; 2: 20-21.Magnani S, Danti P, Pezzola L. Analysis of the coupling between CHP and EHP in an office building applied to the Italian energy market. Energy Procedia. 2016;101;558–565.Magnani S, Danti P, Pezzola L. Analysis of the coupling between CHP and EHP in an office building applied to the Italian energy market. Energy Procedia. 2016;101;558–565.Urbanucci, L., Bruno, J. C., &Testi, D. (2019). Thermodynamic and economic analysis of the integration of high-temperature heat pumps in trigeneration systems. Applied Energy, 238, 516–533. doi: 10.1016/j.apenergy.2019.01.115.Urbanucci, L., Bruno, J. C., &Testi, D. (2019). Thermodynamic and economic analysis of the integration of high-temperature heat pumps in trigeneration systems. Applied Energy, 238, 516–533. doi: 10.1016/j.apenergy.2019.01.115.Chen Y, Zhang Y, Wang J, et al. Operation for integrated electricity-heat system with improved heat pump and storage model to enhance local energy utilization. Energies.020;13:6729.Chen Y, Zhang Y, Wang J, et al. Operation for integrated electricity-heat system with improved heat pump and storage model to enhance local energy utilization. Energies.020;13:6729.Sewastianik S., Gajewski A. Energetic and Ecologic Heat Pumps Evaluation in Poland // Energies. 2020. V. 13. pp. 4980.Sewastianik S, Gajewski A. Energetic and Ecologic Heat Pumps Evaluation in Poland. Energies. 2020; 13:4980.Таймаров М.А., Ильин В.К., Осипов А.Л., Долгова А.Н., Ахмеров А.В. Теплонасосный комплекс для утилизации вторичных энергоресурсов нефтехимических заводов // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2019;21(3- 4):7-14.https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-3-4-7-14.Taimarov M.A., Il'in V.K., Osipov A.L., et al. Heat pump complex for utilization of secondary energy resources of petrochemical plants. News of higher educational institutions. ENERGY PROBLEMS. 2019; 21(3-4):7-14.Трещёва М.А., Аникина И.Д., Трещёв Д.А. Обоснование мощности теплового насоса, используемого в системе охлаждения конденсатора паровой турбины ПГУ-ТЭЦ // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022;24(1):61- 73.https://doi.org/10.30724/1998-9903-2022-24-1-61-73.Treshcheva M.A., Anikina I.D., Treshchev D.A. Justification of the power of the heat pump used in the cooling system of the condenser of the steam turbine of the CCGT-CHP. News of higher educational institutions. ENERGY PROBLEMS. 2022; 24(1):61-73.Шидловская, Д.К., Седельников Г.Д. Использование теплового насоса для модернизации низкопотенциального комплекса Комсомольской ТЭЦ-3 // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-2. – С. 300.Shidlovskaya, D.K., Sedelnikov G.D. The use of a heat pump for the modernization of the low-potential complex of the Komsomolskaya CHPP-3. International Student Scientific Bulletin. 2015;3-2: 300.Alla S.A., Bianco V., Marchitto A., et al. Impact of the Utilization of Heat Pumps for Buildings Heating in the Italian Power Market // In Proceedings of the 15th International Conference on the European Energy Market, Lodz, Poland, 27–29 June 2018.Alla SA, Bianco V, Marchitto A, et al. Impact of the Utilization of Heat Pumps for Buildings Heating in the Italian Power Market. In Proceedings of the 15th International Conference on the European Energy Market. Lodz, Poland, 27–29 June 2018.Wang J., Zhong H., Tan C., et al. Economic benefits of integrating solar-powered heat pumps into a CHP system // IEEE Transactions on Sustainable Energy. 2018. V. 9. pp. 1702– 1712.Wang J, Zhong H, Tan C, et al. Economic benefits of integrating solar-powered heat pumps into a CHP system. IEEE Transactions on Sustainable Energy. 2018;9: 1702–1712.Оstergaardan P.A., Andersenab A.N. Booster heat pumps and central heat pumps in district heating // Applied Energy. 2016. V. 184. pp. 1374–1388.Ostergaardan PA, Andersenab A.N. Booster heat pumps and central heat pumps in district heating. Applied Energy. 2016; 184:1374–1388.Sun F., Xie Y., Svendsen S., et al. New low-temperature central heating system integrated with industrial exhausted heat using distributed electric compression heat pumps for higher energy efficiency // Energies. 2020. V. 13. pp. 6582.Sun F, Xie Y, Svendsen S, et al. New low-temperature central heating system integrated with industrial exhausted heat using distributed electric compression heat pumps for higher energy efficiency. Energies. 2020; 13:6582.Андрющенко А. И. Сравнительная эффективность применения тепловых насосов для централизованного теплоснабжения // Промышленная энергетика. 1997. № 6. C. 2–4.Andryushchenko AI. Comparative efficiency of heat pumps application for district heating. Industrial Power Engineering. 1997; 6:2–4.Goricanec D., Ivanovski I., Krope J., et al. The Exploitation of Low-Temperature Hot Water Boiler Sources with High Temperature Heat Pump Integration // Energies. 2020. V. 13. pp.6311.Goricanec D., Ivanovski I., Krope J., et al. The Exploitation of Low-Temperature Hot Water Boiler Sources with High Temperature Heat Pump Integration. Energies. 2020. V. 13. pp.6311.Zhang L., Zhang Y., Zhou L., et al. Research of waste heat energy efficiency for absorption heat pump recycling thermal power plant circulating water // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2018. V. 121. pp. 4.Zhang L, Zhang Y, Zhou L, et al. Research of waste heat energy efficiency for absorption heat pump recycling thermal power plant circulating water. IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2018;121:4.Алхасов А.Б., Алхасова Д.А. Комплексное использование низкопотенциальных термальных вод юга России для тепло-, водоснабжения и решения экологических проблем // Теплоэнергетика. 2019. № 66. С. 361–366.Alkhasov AB, Alkhasova DA. Comprehensive Utilization of Low-Potential Geothermal Waters of Southern Russia for Heat and Water Supply and Solution of Environmental Problems. Thermal Engineering. 2019;66:361–366.Федюхин А.В., Звончевский А.Г Перспективные направления использования теплоты низкопотенциальных источников химических производств // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т.24. № 3. С. 15-27. doi:10.30724/1998-9903-2022-24-3-15-27.Fedyukhin A.V., Zvonchevsky A.G. Perspective directions for the use of heat from low-potential sources of chemical production. News of higher educational institutions. ENERGY PROBLEMS. 2022;24(3):15-27. doi:10.30724/1998-9903-2022-24-3-15-27.Шпильрайн Э.Э. Возможность использования теплового насоса на ТЭЦ // Теплоэнергетика. 2003. № 7. C. 54–56.Shpilrayn EE. The possibility of using of heat pump on TPP. Thermal Engineering. 2003; 7:54–56.Морозов Ю.П., Чалаев Д.М., Величко В.В. Децентрализованное теплоснабжение с помощью геотермальных тепловых насосов // Альтернативная энергетика и экология. 2017. № 4–6. C. 70–79.Morozov YP, Chalaev DM, Velichko VV. Decentralized heating with geothermal heat pumps. Alternative Energy and Ecology. 2017;4–6:70–79.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.