Prospects for Combined Generation of Heat and Electricity at a Combined Heat and Power Plant in a Modern Power System
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-5-54-66Keywords:
highly maneuverable combined heat and power plant, combined generation, power system, renewable energy sourcesAbstract
Given the climatic and geographical conditions of the Russian Federation, the development of cogeneration should become the main line of measures aimed at increasing the energy efficiency and reducing greenhouse gas emissions in the country. However, the implementation of programs for development of renewable energy sources (RES) and nuclear power plants (NPP) entails risks of decreasing the amount of combined generation of electricity and heat by combined heat and power plants (CHPP) in the daily load curve base part.
The current state of the wholesale market of electric power is characterized by critical conditions for the existing CHPPs in the first price zone of the wholesale market. The electric power cost formed from competitive power bid (CPB) results is such that the incomes earned by heat generating facilities are insufficient for fully covering the costs of their overhauls and modernization of their equipment. The “old” heat generation facilities, including CHPPs, subsidize the development of combined cycle power plants (CCPPs), RES, hydroelectric power plants (HPPs), and NPPs.
The Russian Federation energy system development projects must be elaborated taking into account the results from a multivariate analysis of operational, technical, technological, economic, environmental, and social aspects.
The heat supply schemes for cities and municipalities are developed subject to ensuring the preset level of reliability with minimizing its cost for the end customer. The minimum cost of heat supply can only be achieved for the optimal structure of heat and electricity generation capacities. This structure must incorporate equipment able to operate in the base, semi-peak, and peak parts of the daily electric load curve, and provide a power margin for passing seasonal maximums in the consumption of electricity and heat.
The main milestones of the establishment and evolution of the energy system of Russia are considered. The main trends are shown along with the problems that have arisen in the operation of cogeneration power facilities in connection with the influence of new energy sources. The experience gained in leading foreign countries that have introduced RES is analyzed, and the influence of these sources on the power system balance is studied.
The prospects of using combined electricity and heat generating facilities represented by highly maneuverable small- and medium-capacity gas turbine-based CHPPs in the semi-peak and peak parts of the daily electric load curve are analyzed.
References
2. Directive 2004/8/EC of the European Parliament and of the Council of 11 February 2004 on the Promotion of Cogeneration Based on a Useful Heat Demand in the Internal Energy Market and Amending Directive 92/42/EEC [Электрон. ресурс] www.eea.europa.eu/policy-documents/directive-2004-8-ec (дата обращения 05.07.2020).
3. Growth and Responsibility in the World Economy [Электрон. ресурс] www.wwf.ru/upload/iblock/64c/2007_06_07_gipfeldokument_wirtschaft_engpropertypublicationfile.pdf (дата обращения 03.07.2020).
4. EU in Figures Energy Statistical Pocketbook 2014—2018 [Электрон. ресурс] https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/pocketbook_energy (дата обращения 03.07.2020).
5. Белобородов С.С. Cнижение эмиссии СО2: развитие когенерации или строительство ВИЭ? // Энергосовет. 2018. № 1 (51). С. 16—25.
6. Мелентьев Л.А. Избранные труды. Научные основы теплофикации и энергоснабжения городов и промышленных предприятий. М.: Наука, 1993.
7. Теплоэнергетика и централизованное теплоснабжение России в 2015—2016 годы [Электрон. ресурс] www.association-cfo.ru/wp-content/uploads/2018/02/Doklad_o_sostoyanii_sfery_teploenergetiki_i_teplosnabzheniya_v_Rossiyskoy_F.pdf (дата обращения 02.07.2020).
8. Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике: элементы теории, направления развития. М.: Наука, 1983.
9. АО «СО ЕЭС» [Офиц. сайт] www.so-ups.ru/index.php?id=972&tx_ms1cdu_pi1%5Bkpo%5D=1019&tx_ms1cdu_pi1%5Bdt%5D=27.02.2018 (дата обращения 02.07.2020).
10. АО АТС «Отчёт о торгах по субъектам РФ ЕЭС» за 1—31 января и 1—30 июня 2019 г. [Электрон ресурс] www.atsenergo.ru/nreport?rname=trade_region_spub (дата обращения 02.07.2020).
11. Отчет о функционировании ЕЭС России в 2018 году [Электрон. ресурс] www.so-ups.ru/fileadmin/files/company/reports/disclosure/2019/ups_rep2018.pdf (дата обращения 05.07.2020).
12. Белобородов С.С., Дудолин А.А. Анализ наличия регулировочного диапазона в ЕЭС и размещение «базовой» генерации на территории Российской Федерации // Новое в Российской энергетике. 2017. № 7. С. 6—16.
13. Юферев Ю.В., Белобородов С.С. Перспективы развития ТЭЦ Санкт-Петербурга в современных условиях // Энергетик. 2017. № 2. С. 3—8.
14. Юферев Ю.В., Белобородов С.С. К вопросу обоснования выбора между ПТУ и ПГУ в схеме теплоснабжения Санкт-Петербурга // Энергетик. 2017. № 11. С. 26—28.
15. Белобородов С.С., Дудолин А.А. Сравнение использования паросиловых и парогазовых технологий для покрытия сезонных максимумов потребления электрической энергии в ЕЭС РФ // Электрические станции. 2017. № 12. С. 20—25.
16. Белобородов С.С., Дудолин А.А. Влияние пиковой генерации на долю базовой генерации в Единой энергетической системе Российской Федерации // Новое в Российской энергетике. 2018. № 5. С. 31—39.
17. Распоряжение Правительства Российской Федерации № 1330-р от 20 июня 2019 г. Прил. 2. Перечень генерирующих объектов, отнесённых к генерирующим объектам, мощность которых поставляется в вынужденном режиме в целях обеспечения надёжности теплоснабжения потребителей на 2022—2024 годы [Электрон. ресурс] www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/72178912/ (дата обращения 02.07.2020).
---
Для цитирования: Белобородов С.С., Дудолин А.А. Перспективы комбинированного производства тепловой и электрической энергии на теплоэлектроцентрали в современной энергосистеме // Вестник МЭИ. 2020. № 5. С. 54—66. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-5-54- 66.
#
1. Parizhskoe Soglashenie v Ramkakh Ramochnoy Konventsii OON ob Izmenenii Klimata, Reguliruyushchee Mery po Snizheniyu Uglekislogo Gaza v Atmosfere s 2020 Goda [Elektron. Resurs] www.unfccc.int/files/meetings/paris_nov_2015/application/pdf/paris_agreement_russian_.pdf (data Obrashcheniya 05.07.2020). (in Russian).
2. Directive 2004/8/EC of the European Parliament and of the Council of 11 February 2004 on the Promotion of Cogeneration Based on a Useful Heat Demand in the Internal Energy Market and Amending Directive 92/42/EEC [Elektron. Resurs] www.eea.europa.eu/policy-documents/directive-2004-8-ec (Data Obrashcheniya 05.07.2020).
3. Growth and Responsibility in the World Economy [Elektron. Resurs] www.wwf.ru/upload/iblock/64c/2007_06_07_gipfeldokument_wirtschaft_engproperty-publicationfile.pdf (Data Obrashcheniya 03.07.2020).
4. EU in Figures Energy Statistical Pocketbook 2014—2018 [Elektron. Resurs] https://ec.europa.eu/ener-gy/sites/ener/files/documents/pocketbook_energy (Data Obrashcheniya 03.07.2020).
5. Beloborodov S.S. Cnizhenie Emissii SO2: Razvitie Kogeneratsii ili Stroitel'stvo VIE? Energosovet. 2018;1 (51):16—25. (in Russian).
6. Melent'ev L.A. Izbrannye Trudy. Nauchnye Osnovy Teplofikatsii i Energosnabzheniya Gorodov i Promyshlennykh Predpriyatiy. M.: Nauka, 1993. (in Russian).
7. Teploenergetika i Tsentralizovannoe Teplosnabzhenie Rossii v 2015—2016 Gody [Elektron. Resurs] www.association-cfo.ru/wp-content/uploads/2018/02/Doklad_o_sostoyanii_sfery_teploenergetiki_i_teplosnab-zheniya_v_Rossiyskoy_F.pdf (Data Obrashcheniya 02.07.2020). (in Russian).
8. Melent'ev L.A. Sistemnye Issledovaniya v Energetike: Elementy Teorii, Napravleniya Razvitiya. M.: Nauka, 1983. (in Russian).
9. AO «SO EES» [Ofits. Sayt] www.so-ups.ru/index.php?id=972&tx_ms1cdu_pi1%5Bkpo%5D=1019&tx_ms1cdu_pi1%5Bdt%5D=27.02.2018 (Data Obrashcheniya 02.07.2020). (in Russian).
10. AO ATS «Otchet o Torgakh po Sub′ektam RF EES» za 1—31 Yanvarya i 1—30 Iyunya 2019 g. [Elektron Resurs] www.atsenergo.ru/nreport?rname=trade_region_spub (Data Obrashcheniya 02.07.2020). (in Russian).
11. Otchet o Funktsionirovanii EES Rossii v 2018 Godu [Elektron. Resurs] www.so-ups.ru/fileadmin/files/company/reports/disclosure/2019/ups_rep2018.pdf (Data Obrashcheniya 05.07.2020). (in Russian).
12. Beloborodov S.S., Dudolin A.A. Analiz Nalichiya Regulirovochnogo Diapazona v EES i Razmeshchenie «Bazovoy» Generatsii na Territorii Rossiyskoy Federatsii. Novoe v Rossiyskoy Energetike. 2017;7:6—16. (in Russian).
13. Yuferev Yu.V., Beloborodov S.S. Perspektivy Razvitiya TETS Sankt-Peterburga v Sovremennykh Usloviyakh. Energetik. 2017;2:3—8. (in Russian).
14. Yuferev Yu.V., Beloborodov S.S. K Voprosu Obosnovaniya Vybora Mezhdu PTU i PGU v Skheme Teplosnabzheniya Sankt-Peterburga. Energetik. 2017;11:26—28. (in Russian).
15. Beloborodov S.S., Dudolin A.A. Sravnenie Ispol'zovaniya Parosilovykh i Parogazovykh Tekhnologiy dlya Pokrytiya Sezonnykh Maksimumov Potrebleniya Elektricheskoy Energii v EES RF. Elektricheskie Stantsii. 2017;12:20—25. (in Russian).
16. Beloborodov S.S., Dudolin A.A. Vliyanie Pikovoy Generatsii na Dolyu Bazovoy Generatsii v Edinoy Energeticheskoy Sisteme Rossiyskoy Federatsii. Novoe v Rossiyskoy Energetike. 2018;5:31—39. (in Russian).
17. Rasporyazhenie Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii № 1330-r ot 20 Iyunya 2019 g. Pril. 2. Perechen' Generiruyushchikh Ob′ektov, Otnesennykh k generiruyushchim Ob′ektam, Moshchnost' Kotorykh Postavlyaetsya v Vynuzhdennom Rezhime v Tselyakh Obespecheniya Nadezhnosti Teplosnabzheniya Potrebiteley na 2022—2024 Gody [Elektron. Resurs] www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/72178912/ (Data Obrashcheniya 02.07.2020). (in Russian).
---
For citation: Beloborodov S.S., Dudolin A.A. Prospects for Combined Generation of Heat and Electricity at a Combined Heat and Power Plant in a Modern Power System. Bulletin of MPEI. 2020;5:54—66. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-5-54-66.
