Киршина Елена Юрьевна – инженер-конструктор; соискатель ученой степени при высшей школе атомной и тепловой энергетики
г. Санкт-Петербург
Elena Yu. Kirshina – candidate for a degree of «higher School of Nuclear and Thermal Power Engineering»
Saint-Petersburg
Аникина Ирина Дмитриевна – канд.техн.наук, доцент высшей школы атомной и тепловой энергетики
г. Санкт-Петербург
Irina D. Anikina – Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of «higher School of Nuclear and Thermal Power Engineering»
Saint-Petersburg
АКТУАЛЬНОСТЬ. Повышение эффективности работы станции с увеличением рабочих мощностей является одной из приоритетных задач развития энергоустановок. Одним из решений данного вопроса является внедрение топливных элементов в качестве основного или дополнительного источника мощности и теплоты. Разработка качественной схемы внедрения топливных элементов на тепловые станции позволит повысить их производственную мощность с возможностью дальнейшего снижения углеродного следа путем уменьшения потребления природного газа.
ЦЕЛЬ. Проведение анализа эффективности внедрение топливных элементов для увеличения производственных мощностей ТЭЦ.
МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялся метод, основанный на законе сохранения энергии при стационарных условиях работы схем. Выбранный метод расчета был реализован с применением программного обеспечения MatLab, DvigWT и Microsoft Excel.
РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье представлены три вида схем ТЭЦ в компоновке с топливными элементами и указанием их конкретных достоинств и недостатков. Выполнен анализ методов добычи водорода с выбором одного из них путем выполнения оценки себестоимости производства водорода. Произведен технико-экономический анализ внедрения топливных элементов на станции с учетом стоимости выработки водорода. Осуществлен расчет углеродного следа от внедрения топливных элементов на станции.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. При внедрении топливных элементов на ТЭЦ увеличивается производственная эффективность выработки электрической энергии на более чем 20 %, а мощность блока по выработке электроэнергии увеличивается на более чем 30 МВт. Расчеты показали, что использование топливных элементов приводит к значительному увеличения производственных мощностей, однако необходимо более подробно изучить методологию расчета самих топливных элементов и пути добычи водорода.
RELEVANCE. Improving the efficiency of the plant with an increase in operating capacity is one of the priority tasks of the development of power plants. One of the solutions to this issue is the introduction of fuel cells as the main or additional source of power and heat. The development of a high-quality scheme for the introduction of fuel cells into thermal power plants will increase their production capacity with the possibility of further reducing the carbon footprint by reducing the consumption of natural gas.
THE PURPOSE. To develop thermal power plant schemes in combination with fuel cells to increase the thermal efficiency of the thermal power plant. To consider the types of fuel cells and the principle of their operation and to analyze their effectiveness with justification of the choice of a specific type for further calculations. To study the methods and principles of hydrogen extraction with the choice of the optimal solution directly within the framework of this work. Perform a technical and economic analysis of the introduction of fuel cells to the station.
METHODS. When solving this problem, we used a method based on the law of conservation of energy under stationary operating conditions of the circuits was used. The chosen calculation method was implemented using MatLab, DvigWT and Microsoft Excel software.
RESULTS. This article presents three types of thermal power plant schemes in a layout with fuel cells and an indication of their specific advantages and disadvantages. The analysis of methods of hydrogen extraction with the choice of one of them by performing an estimate of the cost of hydrogen production is carried out. A technical and economic analysis of the introduction of fuel cells at the plant has been carried out, taking into account the cost of hydrogen production. The carbon footprint from the introduction of fuel cells at the station has been calculated.
CONCLUSION. Using fuel cells at the CHP increases the production efficiency of electricity generation by more than 20%, and the power of the power generation unit increases by more than 30 MW. Calculations have shown that the use of fuel cells leads to a significant increase in production capacity, but it is necessary to study in more detail the methodology for calculating the fuel cells themselves and the ways of hydrogen production.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.