Проект использования низкопотенциальных источников энергии на Братской ГЭС

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.

1. Государственный доклад о состоянии энергосбережения и повышении энергетической эффективности в Российской Федерации // Министерство экономического развития РФ. 2020. 117 с.

2. Мясникова Н.В., Кудряшов А.Н. Оценка применения парокомпрессионной установки на Усть-Илимской ГЭС // Молодежный вестник ИрГТУ. 2021. Т. 11. № 1. С. 40- 44.

3. 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.

4. Рукавишников, А. М. Тепловые насосы - источник энергоэффективности // Холодильная техника. 2013. № 2. С. 20-21.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Sewastianik S., Gajewski A. Energetic and Ecologic Heat Pumps Evaluation in Poland // Energies. 2020. V. 13. pp. 4980.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. Оstergaardan P.A., Andersenab A.N. Booster heat pumps and central heat pumps in district heating // Applied Energy. 2016. V. 184. pp. 1374–1388.

15. 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.

16. Андрющенко А. И. Сравнительная эффективность применения тепловых насосов для централизованного теплоснабжения // Промышленная энергетика. 1997. № 6. C. 2–4.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. Шпильрайн Э.Э. Возможность использования теплового насоса на ТЭЦ // Теплоэнергетика. 2003. № 7. C. 54–56.

22. 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.