Wytwarzanie energii elektrycznej

Elektrownia jest wielostopniowym przetwornikiem energii wejściowej na energię elektryczną.

Elektrociepłownia jest wielostopniowym przetwornikiem energii wejściowej na energię elektryczną i energię cieplną w procesie skojarzonym.

Podział organizacyjny elektrowni:

- systemowe

- przemysłowe

- prywatne

Charakterystyka obciążeniowa pracy elektrowni (wykres):

- podstawowe - pracują z obciążeniem prawie stałym

- podszczytowe - zmieniają obciążenie odpowiednio do zmian zapotrzebowania na moc

w systemie

- szczytowe - uruchamiane tylko w okresie szczytowego zapotrzebowania na moc

Źródła energii częściowej:

- paliwa kopalne: węgiel, ropa naftowa,, paliwo rozszczepialne

- naturalne siły przyrody: cieki wodne, promieniowanie słoneczne, wiatr, energia

geotermiczna

Wielkości charakteryzujące elektrownie

Moc zainstalowana jest sumą mocy znamionowych wytworników energii użytecznej zainstalowanych w elektrowni.

- moc elektryczna:

g - generatory

- moc cieplna:

c - źródła ciepła: wyloty pary z turbin przeciwprężnych

Moc osiągalna (P_os, Q_os) jest mniejsza od mocy znamionowej o trwałe ubytki mocy, spowodowane błędami konstrukcyjnymi, wadami materiałowymi lub monrażowymi, warunkami pracy.

Moc dyspozycyjna ( P_d, Q_d) uwzględnia ponadto przejściowe ubytki mocy na remonty planowe lub poawaryjne urządzeń podstawowych i potrzeb własnych oraz ubytki mocy związane z wytwarzaniem energii cieplnej w układach skojarzonych.

- Chwilowa moc dyspozycyjna określa maksymalną moc, jaką elektrownia

może wytworzyć w określonej chwili.

- Średnia moc dyspozycyjna P_d w danym okresie czasu T (doba, miesiąc, rok)

* Dla mocy elektrycznej:

P_d - chwilowa moc dyspozycyjna

N - liczba jednostek czasu w rozpatrywanym okresie

Moc netto elektrowni jest to moc brutto pomniejszona o moc zużywaną na potrzeby własne P_w (napędy, oświetlenie, obwody wtórne).

W okresie czasu od t₁ do t₂:

- energia elektryczna:

(wskazania liczników)

- energia cieplna:

(wskazania liczników)

Energia netto:

E_w - energia potrzeb własnych (liczniki)

Roczny bilans pracy elektrowni

P_os - moc osiągalna

P_dav - średnia moc roczna dyspozycyjna

P_av - średnie roczne obciążenie

T_p - roczny czas pracy

T_d - roczny czas dyspozycyjności

* Teoretycznie największa produkcja energii elektrycznej:

E_m = P_os . T

* Energia dyspozycyjna po uwzględnieniu odstawień do remontów (indeks 1)

i częściowych wypadów mocy (indeks 2):

E_d = E_m - E_nd1 - E_nd2 = (P_os - P_nd).T_d

* Rzeczywista produkcja energii po uwzględnieniu zmienności obciążenia (indeks 1)

i odstawień elektrowni do rezerwy na czas T_r (indeks 2):

E = E_d - E_r1 - E_r2 = P_av . T_p

* Roczna produkcja energii elektrycznej:

E = E_m . d . z = P_os . T . d . z

T - liczba godzin w roku: 8760 h/a

d - współczynnik dyspozycyjności produkcyjnej

z - stopień wykorzystania zdolności produkcyjnej

elektrowni

Cząstkowe współczynniki dyspozycyjności:

- współczynnik dyspozycyjności czasowej:

- współczynnik dyspozycyjności mocowej:

P_dp - średnia moc

dyspozycyjna w okresie pracy

Współczynnik dyspozycyjności produkcyjnej:

d_t = 1 - r_a - r_p

r_a - współczynnik postojów awaryjnych

r_p - współczynnik postojów w remontach planowych

T_na - roczny czas niedyspozycyjności elektrowni z powodu awarii

T_np - roczny czas niedyspozycyjności elektrowni z powodu remontów

planowych

Dane krajowych elektrowni:

d_t = 0,80 ÷ 0,85

r_a = 0,03 ÷ 0,05

r_p = 0,10 ÷ 0,12

Prognozowana roczna produkcja energii elektrycznej:

E = P_x . T_x

x - dotyczy mocy zainstalowanej, osiągalnej lub dyspozycyjnej

Wartości stopnia wykorzystania zdolności produkcyjnej elektrowni z oraz rocznego czasu użytkowania mocy osiągalnej T_os elektrowni w zależności od jej rodzaju (tablica).

Rodzaj elektrowni	z	Tos [h/a]
Podstawowa Podszczytowa Szczytowa	1,0 ÷ 0,8 0,8 ÷ 0,4 < 0,4	÷ 5500 ÷ 2800 < 2800

* Średni roczny jednostkowy koszt wytwarzania:

K - koszty roczne elektrowni

E - roczna produkcja energii elektrycznej

a - współczynnik rocznych kosztów stałych

k_b - jednostkowe koszty budowy elektrowni

b_i - jednostkowe zużycie i-tego składnika (na jednostkę energii)

h_i - koszt 1 kG lub 1 m³ i-tego składnika loco elektrownia

(z uwzględnieniem kosztów transportu)

Składnik paliwowy kosztów:

k_p = h_u . b_ur

h_u - koszt 1 kG paliwa o umownej wartości opałowej

W_ou = 29320 kJ/kG

b_ur - średnie roczne zużycie paliwa umownego

F_u - roczne zużycie paliwa umownego

F_j - roczne zużycie j-tego paliwa (węgiel,

mazut, gaz)

W_oj - średnia wartość opałowa j-tego paliwa

We wzorze na k:

widoczny jest wpływ:

- roli elektrowni - stopień wykorzystania zdolności produkcyjnej elektrowni („z”)

- dyspozycyjności - współczynnik „d”

na zmianę wartości jednostkowych kosztów.

Jeśli przyjmie się odniesienie jednostkowych kosztów k_o dla d = z = 1, to:

Wówczas można odnieść koszty do jednostkowych następująco:

Zależność powyższa jest przedstawiana w postaci

Współczynnik strat energii:

b_ur - średnie roczne zużycie jednostkowe paliwa umownego

b_uu - chwilowe jednostkowe zużycie paliwa

q_r - średnie roczne zużycie jednostkowe ciepła

q_u - chwilowe jednostkowe zuzycie ciepła w umownych warunkach odniesienia

(zwykle znamionowe)

Średnie roczne zużycie ciepła:

Jednostkowe zużycie paliwa umownego:

Jednostkowe zużycie ciepła:

B_u - strumień mocy paliwa umownego przy obciążeniu P

Sprawność średnia roczna elektrowni:

Sprawność chwilowa elektrowni:

Sprawność chwilowa jest iloczynem dwu czynników:

η_th - chwilowa sprawność teoretyczna

η_u - wypadkowa chwilowa sprawność urządzeń realizujących przemiany

energetyczne

Sprawność teoretyczna:

P_th - moc elektryczna, jaka można uzyskać teoretycznie z elektrowni idealnej,

zawierającej urządzenia doskonałe, pracujące bez strat energii

Q_d - chwilowa moc doprowadzona do elektrowni w paliwie lub innym nośniku

energii wejściowej

9

PEs_10

P_nd

P_os

P_dav

P_av

T_p

T_d

T

T_r

T_nd

t

P

0

E_nd1

E_nd2

E_r1

E_r2

E

E

E_r2

E_r1

E_nd2

E_nd1

0

P

t

T_nd

T_r

T

T_d

T_p

P_av

P_dav

P_os

P_nd

---