The selection of the method to divide total expenses of energy consumed for the combined production of energy products and its application for coal-fired CHP
Cogeneration of electric and heat energy is a trend in the modern development of energy production systems in the world. The share of electricity produced by CHP in Ukraine coincides with the share of combined heat and power produced by the G8 + 5 countries and is equal to 11–19%. The fuel's he...
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2021
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/797 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
System Research in Energy| _version_ | 1871104311402954752 |
|---|---|
| author | Horskyi V.V. |
| author_facet | Horskyi V.V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Horskyi V.V.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Horskyi V.V. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:47Z |
| description | Cogeneration of electric and heat energy is a trend in the modern development of energy production systems in the world. The share of electricity produced by CHP in Ukraine coincides with the share of combined heat and power produced by the G8 + 5 countries and is equal to 11–19%. The fuel's heat utilization rate reaches 75% at CHP in the EU countries.An important energy efficiency indicator, characterizing the full technological cycle of power generation, is the total power intensity of the product. To determine the technical and economic indicators of CHP's operation, the production cost of energy products produced, reasonable tariffs for them, and the payback period of investments, first of all, it is necessary to develop a certain scheme for the allocation of costs for each output product.One of the most important methodological issues in combined energy production is the optimal distribution of expenses between the generation and transmission of electric and thermal energy. So far, there are a number of methods for allocating costs by type of product in cogeneration. All methods give different calculation results, and the discrepancy among them is quite significant. Analyzing and comparing them, one can identify both the advantages and disadvantages of each method, depending on the calculation task. The total energy intensity of energy products output for the station was also calculated, and the distribution of energy consumption between thermal and electric energy was performed according to four methods.As a result of the analysis, the thermodynamic method of cost allocation for the supply of electricity and heat is recommended for use, as it takes into account the value of steam used in the turbine (for electric power generation) and is further supplied for the needs of heat supply. |
| doi_str_mv | 10.15407/pge2021.04.056 |
| first_indexed | 2026-03-24T02:03:06Z |
| format | Article |
| fulltext |
56
В.В. ГОРСЬКИЙ
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
Вступ. У даний час, однією з головних завдань
в електроенергетиці є підвищення енергоефектив-
ності, рівня її надійності і конкурентоспромож-
ності. Важливим показником оцінки енергетичної
ефективності є повна енергоємність продукції та
її складові. Огляд існуючих підходів та власні роз-
робки з методики оцінки показника повної енер-
гоємності надано у [1]. Для вирішення завдань
конкурентоздатності необхідно визначити обґрун-
товані тарифи на виробництво електричної та те-
плової енергії. З одного боку, тарифи на відпуще-
ну енергію повинні відображати всі види витрат
при виробництві, та забезпечувати певний рівень
рентабельності енергопостачальних організацій.
З іншого боку, тарифи повинні спонукати спо-
живачів до зниження енергоємності та оптиміза-
ції режиму електропостачання [2]. Контроль над
цінами компанії монополіста представляє собою
складну задачу, що стоїть перед державою. На
енергетичних підприємствах розрахунок витрат,
повʼязаних з виробництвом і передачею енерго-
носіїв, проводиться за такими складовими:
- витрати на паливо;
- витрати на покупну електроенергію;
- витрати на оплату послуг сторонніх органі-
зацій;
- витрати на сировину і матеріали;
- витрати на ремонт основних засобів;
- витрати на оплату праці та відрахування на
соціальні потреби;
- витрати на амортизацію основних засобів і
нематеріальних активів;
- загальногосподарські витрати;
- інші (цехові) витрати.
Одним з найважливіших методичних питань
в енергетиці є оптимальний розподіл витрат між
виробництвом і передачею електроенергії та те-
плової енергії.
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА
ТА ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
ISSN 2522-4344 (Online), ISSN 1562-8965 (Print). The problems of general energy, 2021, 4(67): 56–63
doi: https://doi.org/10.15407/pge2021.04.056
УДК 620.9.332.1 В.В. ГОРСЬКИЙ, ORCID: 0000-0001-9128-9556
Інститут загальної енергетики НАН України, вул. Антоновича, 172, м. Київ, 03150, Україна
ВИБІР МЕТОДУ РОЗПОДІЛУ СПІЛЬНИХ ПОВНИХ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ВИТРАТ
У КОМБІНОВАНОМУ ВИРОБНИЦТВІ ЕНЕРГОНОСІЇВ ТА ЗАСТОСУВАННЯ ЙОГО
НА ПРИКЛАДІ ВУГІЛЬНОЇ ТЕЦ
У роботі розглядається комбіноване виробництво на теплових станціях та скла-
дові, що впливають на енергоємність відпуску енергоносіїв, оскільки одним з
найважливіших методичних питань в енергетиці є оптимальний розподіл витрат
між виробництвом і передачею електричної та теплової енергії. Також наведено
основні методи розподілу енергозатрат при комбінованому виробництві, про-
аналізовано кожен із них та приведені переваги і недоліки, що виникають при
їх використанні. Усі методи дають різні результати при обрахунку, і розбіжність
досить суттєва. Проаналізувавши та порівнявши їх, можна виявити як переваги,
так і недоліки кожного методу, в залежності від поставленої задачі при розра-
хунку. Для найбільш поширених чотирьох методів було представлено їх порів-
няння та доцільність застосування. Після аналізу, для подальших розрахунків
та операцій, було прийнято використовувати термодинамічний метод розподі-
лу. Для прикладу було визначено ланцюг основних складових енергозатрат при
комбінованому виробництві на вугільній ТЕЦ, та обраховано енерговитрати для
двох типів станцій із приведенням питомих витрат на 1 тону гострої пари, що
виробляється енергетичними котлами. Після чого, в залежності від типу турбо-
установки та режиму роботи станції, було визначено та розділено спільні енер-
говитрати між відпущеною тепловою та електричною енергією.
К л ю ч о в і с л о в а: комбіноване виробництво, розподіл енерговитрат, методи
розподілу енерговитрат, енергоносії.
© В.В. ГОРСЬКИЙ, 2021
57
Вибір методу розподілу спільних повних енергетичних витрат у комбінованому
виробництві енергоносіїв та застосування його на прикладі вугільної ТЕЦ
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
Методологія. Існує ряд методів розподілу
енерговитрат за видами продукції. Серед них най-
більш поширеними є:
- Розрахунок у відповідності до енергетичної
цінності тепла.
- Методи залишкової вартості:
а) віднесення залишкових витрат на електрич-
ну енергію;
б) віднесення залишкових витрат на теплову
енергію.
- Метод цінності енергії.
- Фізичний метод.
- Метод зниження виробництва електричної
енергії.
- Методи розподілу економії:
а) метод рівної економії;
б) метод пропорційної економії;
в) метод розподілу загального прибутку.
Протягом тривалого часу спочатку викорис-
товувався метод розподілу енерговитрат за допо-
могою коефіцієнта здешевлення вартості 1 тонни
відбираної пари порівняно з вартістю гострої пари:
відб
гос
By
B
,
(1)
де у – коефіцієнт зменшення собівартості 1 тони
пари; ,відб госB B – собівартість 1 тони відбираної та
гострої пари грн/т відповідно.
При цьому коефіцієнт здешевлення пропону-
валося визначати такими способами:
1) за відношенням ентальпії відбираної пари
hвідб до ентальпії пари перед турбіною – h0
0
відбhу
h
. (2)
Оскільки ентальпія відбираної й гострої пари
мають близьке одне до одного значення, вартість
відбираної пари мало відрізняється від вартості
гострої пари й коефіцієнт «здешевлення» вартості
відбираної пари близький до одиниці, тобто прак-
тично та й інша пара має однакову вартість. Тому
всі вигоди комбінованого виробництва (теплофі-
кації) при цьому методі розрахунку відносяться
на електроенергію;
2) за величиною тепловикористання потоків пари
в турбіні (коефіцієнт використання потужності):
0
відб к
к
h hу
h h
, (3)
де hк – ентальпія пари, що виходить з турбіни в
конденсатор.
У цьому випадку теплоперепад, недовикорис-
таний у циліндрі низького тиску турбіни (hвідб – hк),
і наявний теплоперепад (h0 − hк) значно розрізня-
ються за величиною, у результаті чого вартість
відбираної пари надмірно здешевлюється і пере-
важна частина економії від комбінованого виро-
бітку електроенергії й теплоти припадає на відпу-
щену теплоту;
3) за середньою величиною зазначених вище
коефіцієнтів (формула інженера Румянцева) [3]:
0 0
0,5 відб відб к
к
h h hу
h h h
.
(4)
Ця формула розрахунку діяла до 1937 р., коли
«термодинамічний» метод розподілення витрат на
ТЕЦ був за пропозицією А.С. Горшкова (Мосенер-
го) замінений на фізичний або балансовий метод,
при якому розподіл загальних витрат виконується
пропорційно кількості палива, витраченого на ви-
робництво кожного виду продукції [4, 5]. Цей ме-
тод у свій час був схвалений науково-технічною
громадськістю й рекомендований керівництвом
енергетики як офіційний і використовується прак-
тично дотепер.
Слід зазначити, що в рішенні науково-техніч-
ної наради, проведеної енергетичним інститутом
ім. Г. Крижанівського (1952 р.) [3], які ухвалили
фізичний (балансовий) метод розподілу витрат на
ТЕЦ, було записано: «Методи розподілу еконо-
мії палива при комбінованому процесі вироблен-
ня тепла й електричної енергії між цими видами
отриманої енергії не можуть випливати з законів
термодинаміки й всі спроби безпосереднього тер-
модинамічного обґрунтування того або іншого
способу рознесення економії палива між видами
отриманої енергії позбавлені наукової підстави»,
що в цей час зазнає критики.
Перевагою балансового (фізичного) методу
є однозначність у розподілі економії й простота
практичного розрахунку працівниками ТЕЦ. Цей
метод економічно не обґрунтований. При балан-
совому (фізичному) методі вся економія від ком-
бінованого виробництва електричної ї теплової
енергії на ТЕЦ стосується тільки електроенергії,
завдяки чому її собівартість занижується, а собі-
вартість теплоти завищується.
Застосування цього методу призводить до та-
ких недоліків [4]:
1) перехід на більш високі початкові параметри
пари на ТЕЦ веде при цьому методі до знижен-
ня собівартості електричної енергії й підвищення
собівартості теплоти, тому що загальні капіталь-
ні витрати зростають, а економія експлуатацій-
них витрат відноситься в основному на електро-
енергію. Тому економічність одержання теплоти
знижується зі зростанням початкових параметрів
пари на ТЕЦ;
2) паливна складова собівартості теплоти на
ТЕЦ не залежить від тиску у відборах пари й тому
зниження тиску пари у відборах не веде до зни-
ження собівартості теплоти;
58
В.В. ГОРСЬКИЙ
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
3) збільшення відпускання пари з відборів
турбін ТЕЦ не веде до зниження собівартості
теплоти.
Частина цих недоліків виключалася шляхом
спеціального тарифу на теплоту [4]. Таким чином,
цей метод не відповідає сутності технологічного
процесу на ТЕЦ і його економічним результатам
і не відповідає вимогам розподілу витрат у ком-
бінованому виробництві. Тому завжди стояло за-
вдання вдосконалювання методу розподілу витрат
на ТЕЦ.
Крім балансового методу, на практиці за-
стосовувався метод «відключення», при якому
з сумарних витрат комбінованого виробництва
виключалися витрати на побічні продукти, оці-
нювані за собівартістю їхнього виробництва на
інших підприємствах або встановленою ціною
(тарифом).
При застосуванні цього методу в енергетиці вико-
ристали так званий трикутник Гінтера Л.Л. [5]. При
його побудові на одній стороні прямокутного три-
кутника відкладається собівартість 1 кВт·год, а на
другій – собівартість 1 ГДж (1 Гкал) (рис. 1). Сторони
трикутника СА та СВ визначаються максимальною
величиною собівартості електроенергії і теплоти при
заданих річних експлуатаційних витратах.
При умові:
. . . . .е е рік т е відпB B Е B Q , (5)
Найбільша собівартість 1 кВт‧год буде при
.відпQ = 0, а 1 ГДж - рікЕ = 0.
Рис. 1. Трикутник Гінтера
Задавшись вартістю одного з видів енергії,
можна визначити вартість другого її виду.
Недоліком методу трикутника Гінтера є не-
можливість одночасного визначення собівартос-
ті теплоти й електроенергії. Трикутник Гінтера
може бути застосований в умовах проектування,
наприклад, при порівнянні комбінованої й роз-
дільної схем енергопостачання.
У 1963 р. був запропонований компромісний
метод розподілу витрат, заснований на розпо-
ділі прибутків при комбінованому виробництві
електроенергії й теплоти на ТЕЦ. Цей метод
має на увазі, що відношення собівартості елек-
троенергії до собівартості теплоти при їхньому
комбінованому виробництві має бути таким са-
мим, як і відношення собівартості електроенер-
гії КЕС і до собівартості теплоти, виробленої на
спеціалізованій котельні:
. . . .max
. . . .max
е е е е
т е т е
B B
B B
.
(6)
У свій час широко розроблялися методи розпо-
ділу витрат на паливо між продуктами при комп-
лексному виробництві, у т. ч. й електроенергії й
теплоти на ТЕЦ, за рахунок використання поняття
ексергії, що дозволяє в одній величині представи-
ти як кількісні, так і якісні характеристики енергії
[6,7] і ін.
У роботі [6] робиться висновок не на користь
використання ексергії для таких розрахунків:
«Ентропійний метод, метод працездатності (ме-
тод ексергії), має те логічне обґрунтування, що всі
втрати реальних циклів означають не зникнення
енергії, а лише втрату її енергетичної цінності,
вимірюваної тепловим потенціалом і величиною
ентропії. З термодинамічної точки зору таке об-
ґрунтування є правильним. Однак в енергетично-
му виробництві є не тільки теплові процеси та не
всі теплові процеси мають кінцевою метою одер-
жання роботи».
Ексергетичний метод розподілу витрат був за-
пропонований у 1956 р. Рантом З. Використання
енергетичного методу засновано на ексергетич-
ному балансі ТЕЦ [7]. Приймають, що вартість
палива, котра відноситься на вироблення елек-
троенергії й теплоти, необхідно визначати, розді-
ляючи витрату палива відповідно до відношення
електроенергії до зменшення ексергії теплоносія.
При обліку всіх ККД одержимо зменшення собі-
вартості електроенергії.
Усі раціональні методи мають відповідати та-
ким перевірочним критеріям: зі зниженням тиску
пари проміжного відбору собівартість виробни-
цтва цієї пари повинна увесь час зменшуватися;
при граничних же умовах, коли тиск пари проміж-
ного відбору досягає значення тиску, що існує в
конденсаторах конденсаційних турбін, розрахова-
на собівартість виробітку цієї пари має дорівню-
вати нулю або бути близькою до нуля.
Ні фізичний, ні компромісний методи не від-
повідають цим перевірочним критеріям, у той же
час ексергетичний метод їм відповідає, тому що
оцінює якість пари не за її ентальпією, а за її пра-
цездатністю.
59
Вибір методу розподілу спільних повних енергетичних витрат у комбінованому
виробництві енергоносіїв та застосування його на прикладі вугільної ТЕЦ
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
Оскільки ТЕЦ працює в складі енергосисте-
ми, то при виборі методу розподілу витрат та-
кої ТЕЦ, крім термодинамічних критеріїв, варто
було б ураховувати її вплив на капітальні витра-
ти й вартість передачі енергії в енергосистемі.
Такий облік був запропонований в 1965 р. як роз-
виток ексергетичного методу [7].
При цьому методі розподілу витрат на ТЕЦ
враховується те, що ексергетична собівартість
виробництва електроенергії вище, ніж при ви-
робництві її на КЕС у звʼязку з відпусканням на
ТЕЦ теплоти, і тому додаткові витрати повинні
відноситись на споживачів теплоти. Тому, за ме-
тодом Вагнера, на виробництво електроенергії
на ТЕЦ має витрачатися стільки ж палива, скіль-
ки його витрачається на КЕС. Постійні витрати в
собівартості (амортизаційні відрахування, зарп-
лата й ін.) електроенергії на ТЕЦ повинні бути
такими самими, як і в енергосистемі. Тоді питома
собівартість виробітку електроенергії, знайдена
за цим методом, буде менше, ніж знайдена за екс-
ергетичним методом.
Широко використовуваний до останньо-
го часу (1998 р.) нормативний документ ГКД
34.09.103-96 передбачає розподіл витрат на ТЕЦ
між тепловою й електричною енергією за фізич-
ним (балансовим) методом, що має недоліки: вся
економія за рахунок комбінованого виробітку
електричної й теплової енергії відноситься на
електроенергію, а витрата палива на відпущену
одиницю теплоти 1 ГДж (1 Гкал) на ТЕЦ вияв-
лялася вище, ніж у котельнях, призначених для
відпускання тільки теплоти.
Тому у звʼязку зі значним підвищенням вартос-
ті палива й відповідним збільшенням тарифу на
відпущену теплову енергію за дорученням Наці-
ональної комісії регулювання електроенергетики
(НКРЕ) ВАТ «ЛьвівОРГРЕС» у 1997 р. розробило
методику «Розподіл витрати палива на теплових
електростанціях на відпущену електричну, й те-
плову енергію при їхньому комбінованому вироб-
ництві» (ГКД 34.09.108-98) [8]. Вона з’явилася
доповненням до ГКД 34.09.103-96. У цьому ви-
падку розрахунок всіх показників теплової еко-
номічності електростанцій виконується відповід-
но до зазначеної методики, за винятком витрати
палива й питомих витрат палива на відпущену
електричну й теплову енергію, що визначаються
за новою методикою – ГКД 34.09.108-98.
В основу цієї методики закладено принцип од-
накової вигоди, при якому економія палива за ра-
хунок комбінованого виробітку електроенергії й
теплоти на ТЕЦ розподіляється між ними нарівно
– коефіцієнт 0,5.
При цьому методі розподіл палива між вида-
ми енергії, витрата його на відпущену теплову
енергію визначаються з урахуванням коефіцієн-
тів цінності теплоти, що відпускається зовнішнім
споживачам з відборів парових турбін ТЕЦ. У
результаті витрати палива на виробіток електро-
енергії збільшується порівняно з розрахунком
за фізичним методом, а на відпускання теплової
енергії – зменшується.
Це дозволяє збільшити розрахункове відпус-
кання теплоти від ТЕЦ і підвищити економічну
зацікавленість у комбінованому виробітку елек-
тричної й теплової енергії.
Дубовським С.В. [9] було представлено теоре-
тичні особливості і основні результати розрахун-
ку показників енергетичної ефективності паро-
турбінних установок термодинамічним методом.
Відповідно до термодинамічного методу, те-
плота на відпуск теплової та електричної енергії
від паротурбінних установок розраховується за
формулами:
.
. .
відп
e
відп відп
ЕQ Q
Е Q
;
(7)
.
. .
відп
Т
відп відп
ЕQ Q
Е Q
,
(8)
де eQ – витрата тепла на відпуск електричної енер-
гії; Q – фактична витрата тепла на паротурбінну
установку; .відпЕ – фактичний відпуск електрич-
ної енергії; .відпQ – фактичний відпуск теплової
енергії; TQ – витрата теплоти на відпуск теплової
енергії;
Питомі витрати тепла на відпущену електрич-
ну та теплову енергію визначаємо за допомогою
відношень:
.
e
e
відп
Qq
E
;
(9)
.
T
T
відп
Qq
Q
.
(10)
Усереднений коефіцієнт термодинамічної цін-
ності тепла є відношеннм питомої витрати пер-
винної теплоти:
T
e
q
q
.
(11)
Цей метод, на відміну від емпіричних, вико-
ристовує у якості вихідних дійсні, а не умовні
значення параметрів роботи турбін. Як відомо,
основна складність енергетичних оцінок ПТУ,
як і інших установок комбінованого виробни-
цтва, обумовлена фізичною нероздільністю по-
току робочого тіла на вході в турбіну на скла-
дові, пов’язані з отриманням роботи і теплоти.
Термодинамічний підхід дозволяє здійснити таке
розділення з використанням об’єктивної законо-
60
В.В. ГОРСЬКИЙ
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
мірності, що випливає безпосередньо з першого
і другого початків термодинаміки і встановлює
зв’язок між енергетичними входами і виходами
суміщених процесів.
Також не слід випускати, що в останній час
зростає кількість міні-ТЕЦ, переобладнаних вели-
ких котелень надбудовою газотурбінними двигу-
нами. І, як показав порівняльний аналіз теплової
ефективності роботи когенераційних установок у
роботі [10], результати розрахунків, які отрима-
ні за різними методиками, значно відрізняються
один від одного (табл. 1).
За нормативним методом (№ 1 табл. 1) ККД
виробництва електроенергії надзвичайно ви-
сокий, а за умови сталої теплової потужності
наближається до одиниці зі зменшенням елек-
тричного навантаження. У той же час ККД ви-
робництва теплоти виявляється нижчим, ніж
ККД котла, який і виробляє цю теплову по-
тужність. За методом НДІ Енергопроекту (№ 2
табл. 1) ККД з виробництва теплоти перевищує
одиницю, що суперечить здоровому глузду. Екс-
ергетичний (№ 3 табл. 1) та термодинамічний
методи (№ 4 табл. 1) мають схожі результати,
що є досить адекватними. Проте ексергетичний
метод справедливий тільки при роботі станції
по тепловому графіку у базі електричного на-
вантаження, тоді як термодинамічний метод
продовжує правильно працювати при змінних
режимах електричного навантаження, що дає
змогу оцінити затрати на відпуск, станція почи-
нає працювати по електричному графіку.
Результати. Для визначення повної енерго-
ємності енергоносіїв від ТЕЦ та її складових
на прикладі станції, що працює на вугіллі і має
теплофікаційну турбіну типу «Т» з опалюваль-
ним відбором пари на потреби комунальних спо-
живачів, було враховано дослідження наведені
у роботі [11] об’єктивні оцінки ефективності
комбінованого виробництва електричної та те-
плової енергії за загальними даними статистич-
ного обліку та створено ланцюжок витрат енер-
гетичних ресурсів від постачання палива на ТЕЦ
до вироблення теплової й електричної енергії із
виділенням двох конфігурацій паливного госпо-
дарства. Оцінка потенціалу енергозбереження на
вугільних ТЕС при впровадженні інноваційних
технологій було розглянуто в [12], і результати
були враховані у вихідних даних для розрахун-
ку та вибору допоміжного обладнання кожного
з варіантів.
Методика визначення технологічної (складова
повної) енергоємності енергоносіїв, що виробля-
ються на ТЕЦ, надана у [1]:
" ' '
. .( ) нс
п i s п s пi пis i
s i
е k e b a b e , (12)
де "
ik – коефіцієнт розподілу, обраний для кон-
кретної технології виробництва i-го, продукту ба-
гатопродуктового виробництва; se – повна енер-
гоємність s-го виду енергоресурсу; пsb – питома
витрата s-го виду енергоресурсу в основному
виробництві, і – індекс виду допоміжного вироб-
ництва; '
піa – питома витрата і-го виду продукції
допоміжного виробництва; '
піsb – питома витрата
s-го виду енергоресурсу на виробництво і-го виду
допоміжної продукції.
Розрахунки технологічної енергоємності ви-
конано за наступними варіантами. Для обрахунку
повної енергоємності по всьому технологічному
ланцюгу витрат на ТЕЦ, було зібрано інформа-
ційну базу даних, відповідно до ДСТУ 7674:2014
Енергозбереження. Енергоємність технологічно-
го процесу вироблення електричної та теплової
енергії, відпущених від теплової електростан-
ції. Методи визначення, який було розроблено
на основі дослідження С.В. Дубовського, у яких
обґрунтовано загальний принцип точного поділу
витрати енергії між продуктами прямих і зворот-
них циклів комбінованого виробництва теплоти і
роботи [13] і на основі отриманих даних створе-
но модель для обрахунку у програмному забезпе-
ченні Microsoft Excel [14]. Отримані результати
наведено на рис. 2. Енергоємність природоохо-
ронних заходів у технологічній енергоємності
Таблиця 1. Порівняння найбільш широко використовуваних методів
Показники
Номер методики
1 2 3 4
1
Витрата умовного палива, кг/с:
на виробництво електроенергії;
на виробництво теплоти
0,10867
1,14393
0,2416
1,0354
0,21719
1,0354
0,17395
1,0786
2
Питома витрата умовного палива:
на виробництво електроенергії, кг/(кВт год);
на виробництво теплоти, кг/ГДж
0,13727
38,132
0,3052
33,763
0,2734
34,512
0,2197
35,954
3
Коефіцієнт корисної дії брутто:
з виробництва електроенергії;
з виробництва теплоти
0,896
0,895
0,403
1,011
0,4483
0,993
0,5591
0,95
61
Вибір методу розподілу спільних повних енергетичних витрат у комбінованому
виробництві енергоносіїв та застосування його на прикладі вугільної ТЕЦ
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
енергоносіїв обчислена за методикою [15] та за
вихідними даними, наведеними у [16]. Перший
варіант включає технології вугільної електро-
станції з найбільш поширеним основним та до-
поміжним обладнанням, що працюють в даний
час на українських теплоелектроцентралях із
використанням газових турбін для розморожу-
вання палива в зимовий період, шаробарабанних
млинів для розмелу, пилоподавання із звичайною
концентрацією пилу в потоці повітря, факель-
ного спалювання вугілля в камерних топках із
гідрозолошлаковидаленням та мокрими електро-
фільтрами для очищення від твердих частинок,
напівсухої вапняної технології сіркоочищення
і селективним каталітичним відновленням для
зменшення викидів оксидів азоту. У другий ва-
ріант було закладено «нові» удосконалені ву-
гільні енергоблоки, з технологіями, які частково
використовуються на окремих ТЕС і є перспек-
тивними на даний час, що включають наступне
основне та допоміжне обладнання: газові раді-
аційні панелі розморожування палива, валкові
або молоткові млини, пилоподавання із високою
концентрацією пилу у потоці повітря та котли із
технологією циркулюючого киплячого шару, що
дозволяли організовувати заходи по зменшенню
оксидів азоту відразу в топці при спалюванні без
додаткових енерговитрат, сухе шлаковидалення;
очистка від твердих частинок була вибрана у ви-
гляді сухих електрофільтрів, а технологія сіркоо-
чищення – напівсуха аміачна.
Для визначення енергоємності 1 МВт·год
електричної енергії та 0,8598 Гкал теплової
енергії (що відповідає величині 1 МВт·год), ви-
роблених на ТЕЦ (табл. 1), необхідно визначити
робочі параметри турбоустановки за допомогою
діаграми режимів, оскільки в табл. 1 енергоєм-
ність була приведена на виробництво 1 т пари
котлоагрегатами. З діаграми режимів роботи
турбоустановки Т-110/120-130 отримуємо: ви-
трати пари на турбіну – 482,5 т/год; номіналь-
на електрична потужність 110 МВт; номіналь-
на теплова потужність опалювальних відборів
208,7 МВт·год; також слід врахувати витрати
пари на мазутне господарство в розмірі 10 т/год
та витрати пари на власні потреби – 7,5 т/год. При
внесенні отриманих даних у модель обрахунку
отримуємо енергоємність виробництва енергії
на ТЕЦ з розділенням за двома видами енергії,
що виробляється за чотирма методиками розпо-
ділу: 50/50%, розробленої «ЛьвівОРГРЕС»; за
вартістю енергоносіїв, із урахування цін станом
на 10.2019 р.[15]; за питомою витратою палива
на виробництво даного типу енергоносія та адап-
тованим до методики повної енергоємності про-
дукції термодинамічним методом [10].
Результати розрахунку повної енергоємності
енергоносіїв, що вироблені на вугільній ТЕЦ за
різних технологій, надані у табл. 3.
Таблиця 2. Розподіл енерговитрат за чотирма методами
Метод розподілу Енергоємність відпуску
енергії з ТЕЦ:
Варіант 1 Варіант 2
МДж/МВт % МДж/МВт %
Без розподілу Енергоносії разом 2 634,19 100 2 621,88 100
50/50% [8] теплової енергії 1 724,99 65,48 1 716,93 65,48
електроенергії 909,20 34,52 904,95 34,52
За вартістю енергоносіїв
[12]
теплової енергії 1 207,80 45,85 1 202,15 45,85
електроенергії 1 426,39 54,15 1 419,73 54,15
За витратою палива [7] теплової енергії 1 056,60 40,11 1 051,67 40,11
електроенергії 1 577,59 59,89 1 570,21 59,89
Термодинамічний [9] теплової енергії 476,00 18,07 473,78 18,07
електроенергії 2 158,19 81,93 2 148,10 81,93
Рис. 2. Енергоємність виробництва
енергоносіїв на ТЕЦ разом в залежності
від типу обладнання та виду палива,
без врахування спаленого палива [12]
37,12
16,89
93,98
80,66
38,85
38,85
47,48
18,12
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
1 2
МДж/МВт·г
од
Номер варіанту
Очисна установка
Турбінне відділення
Котельне відділення
Паливне господарство
62
В.В. ГОРСЬКИЙ
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
Таблиця 3. Розрахунок повної енергоємності
Вид ПЕР, інших ре-
сурсів та показників
енергозбереження
Од. ви-
міру, на-
туральні
одиниці
(н. о.)
Витрати ресурсу
при традиційних
технологіях підго-
товки та спалюван-
ня вугілля (вар. 1),
(н. о./т пари)
Витрати ресурсу
при новітніх тех-
нологіях підготов-
ки та спалювання
вугілля (вар. 2),
(н. о./т пари)
Повна
енерго-
ємність
ресурсу
(МДж/н. о.)
Повна енер-
гоємність
продукту при
традиційних
технологіях
(МДж/т пари)
Повна енер-
гоємність
продукту при
новітніх техно-
логіях (МДж/т
пари)
1. Енерговитрати в паливному господарстві
Разом 2634,19 2621,88
У тому числі:
1.1 Вугілля кг 96,91 96,91 27,0 2616,57 2616,57
1.2 Газ (на
розмороження
вугілля взимку)
м³ 0,19 0,09 31,0 5,89 3,16
1.3 Електроенергія
(на розмелювання
та транспортування
вугілля до котельної
установки)
кВт∙год 3,24 0,59 3,62 11,73 2,15
2. Енерговитрати в котельному відділенні
Разом 59,89 51,41
У тому числі:
2.1 Електроенергія
(на пилоподавання,
тяго-дуттєве облад-
нання, димососи,
живильні насоси,
регенеративний
водопідігрівач,
хімводоочищення,
шлаковидален-ня)
кВт∙год 16,54 14,21 3,62 59,89 51,41
3. Енерговитрати в турбінному відділенні
Разом 24,76 24,76
У тому числі:
3.1 Електроенергія
(циркуляційні насо-
си, мережні насоси,
дренажні насоси)
кВт∙год 6,84 6,84 3,62 24,76 24,76
Пряма енергоємність енергоносіїв
Разом (1+2+3) 2718,84 2698,05
4. Енерговитрати на очисній установці
Разом 30,26 11,54
У тому числі:
4.1 Електроенергія кВт∙год 3,96 2,09 3,62 14,33 7,56
4.2 Вапно (сорбент) кг 3,3 1,1 3,62 11,95 3,98
4.3 Каталізатор кг 1,1 0 3,62 3,98 0
Технологічна енергоємність енергоносіїв
Разом (1+2+3+4) 2749,11 2709,59
5. Повна енергоєм-
ність основних ви-
робничих фондів
164,95 135,47
7. Повна енергоєм-
ність трудовитрат люд.-год 0,18 149 27,49 27,09
Повна заводська енергоємність енергоносіїв
РАЗОМ 2941,55 2872,15
У тому числі:
Електроенергія МВт 0,599 1761,69 1720,42
Теплова енергія Гкал 0,401 1179,86 1151,73
63
Вибір методу розподілу спільних повних енергетичних витрат у комбінованому
виробництві енергоносіїв та застосування його на прикладі вугільної ТЕЦ
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
ВИСНОВКИ
Комбіноване виробництво електричної енер-
гії та теплоти є основною тенденцією сучасного
розвитку систем енергопостачання у світі. Част-
ка виробництва електроенергії на ТЕЦ в Україні
співпадає з часткою теплофікаційного виробни-
цтва країн G8+5 і дорівнює 11–19%. Коефіцієнт
використання теплоти палива на ТЕЦ в країнах
ЄС досягає 75% [17]. Важливим показником
енергетичної ефективності, що характеризує по-
вний технологічний цикл виробництва є повна
енергоємність продукції. Для визначення техніко-
економічних показників роботи ТЕЦ, собівартості
видів енергопродукції, обґрунтованих тарифів на
них необхідно визначитись з підходом до розподі-
лу енерговитрат на відпуск кожного із продуктів.
У даний час, існує ряд методів розподілу енерго-
витрат за видами продукції при комбінованому
виробництві. Всі методи дають різні результати
при обрахунку, і розбіжність досить суттєва. Про-
аналізувавши та порівнявши їх можна виявити як
переваги так і недоліки кожного методу, в залеж-
ності від поставленої задачі при розрахунку. З до-
сліджених методів, як найбільш обґрунтований,
обрано термодинамічний метод розподілу. Було
розглянуто весь ланцюг енерговитрат на вугіль-
них ТЕЦ із приведенням питомої енергоємності
на 1 тону гострої пари та виконано із застосу-
ванням термодинамічного методу розподіл цих
енерговитрат на вироблену електричну і теплову
енергії для паротурбінних ТЕЦ із різними техно-
логіями підготовки та спалювання вугілля. Ана-
ліз отриманих результатів показав, що технологія
підготовки палива та спалювання може суттєво
впливати на загальну енергоємність продукції.
1. M aliarenko, O., Horskyi, V., Stanytsina, V.,
Bogoslavska, O., & Kuts, H. (2020). An improved
approach to evaluation of the effi ciency of energy saving
measures based on the indicator of products total energy
intensity. V. Babak, V. Isaienko, A. Zaporozhets (Eds.).
Systems, Decision and Control in Energy I. Studies in
Systems, Decision and Control, 298, 201—216. Springer
Nature Switzerland AG. ISBN 978-3-030-48582-5. https://
doi.org/10.1007/978-3-030-48583-2_13
2. Можаева C. Экономика энергетического произ-
водства: учебное пособие. 6-е изд., доп. перераб. СПб.:
Издательство «Лань», 2011. 272 с.
3. Корогодський В.А., Полтавський І.П., Василенко
О.В. Методичні вказівки на виконання курсових і ди-
пломних проектів з дисципліни «Підвищення ефектив-
ності теплоенергетичних установок» для студентів спе-
ціальності «Теплоенергетика». Харків: Український дер-
жавний університет залізничного транспорту, 2015. 54 с.
4. Чепурний М.М. Ефективність роботи паротурбінних
і газотурбінних теплоелектроцентралей. Вісник Вінницько-
го політехнічного інституту. 2008. № 2. С. 36—40.
5. Бриль Р.Я., Хейстер И.М. Экономика социалисти-
ческой энергетики. М.: Высш. шк, 1966. 448 с.
6. Горшков А.С. Технико-экономические показате-
ли: 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1974. 240 с.
7. Szargut J. Egzergia poradnik obliczania i stosowania.
Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2007. 279 p.
8. ГКД 34.09.100-2003 Розподіл витрат палива на
теплових електростанціях на відпускну електричну і
теплову енергію при їх комбінованому виробництві.
Методика. Відкрите акціонерне товариство з пуску, на-
лагодження удосконалення технології та експлуатації
електростанцій і мереж «ЛьвівОРГРЕС», 2003. 18 с.
9. Дубовський С.В. Термодинамический метод
разделения затрат в комбинированных єнергетичес-
ких процессах. Пром. Теплотехника. 1995. № 1-3.
С. 85—92.
10. Чепурний М.М., Ткаченко С.Й., Бужинський В.В.,
Лісіна Л.А. До питання про розподіл витрат палива між
видами енергопродукції в когенераційних установках,
утворених на базі котелень і ГТУ. Вісник Вінницького
політехнічного інституту. 2004. № 4. С. 33—36.
11. Дубовський С.В. Об’єктивні оцінки ефектив-
ності комбінованого виробництва електричної і тепло-
вої енергії за загальними даними статистичного облі-
ку. Пробл еми загальної енергетики. 2005. Вип. 1(12).
С. 44—50.
12. Горський В.В., Маляренко О.Є. Оцінка потенці-
алу енергозбереження для вугільних ТЕС при впрова-
дженні інноваційних технологій. Збірник тез міжна-
родної науково-практичної конференції. International
scientifi c and practical conference “Science, engineering
and technology: global and current trends”: Conference
proceedings, December 27-28, 2019. Prague: Izdevnieciba
“Baltija Publishing”. ISBN 978-9934-588-23-5. P. 77—81.
13. Дубовський С.В. Енергоекономічний аналіз
сполучених систем генерації електричної енергії і те-
плоти. Київ: Наукова думка, 2014. 186 с.
14. Маляренко О.Є., Горський В.В. Удосконалений
підхід до оцінки ефективності енергозберігаючих захо-
дів та технологій на теплоелектроцентралях. Пробле-
ми загальної енергетики. 2019. Вип. 4(59). С. 24—31.
https://doi.org/10.15407/pge2019.04.024
15. Станиціна В.В. Розвиток методу повної енерго-
ємності для визначення показників енергетичної ефек-
тивності та потенціалів енергозбереження: автореф.
дис. … канд. техн. наук, 05.14.01 «Енергетичні системи
та комплекси». Ін-т загальної енергетики НАН Украї-
ни. Київ, 2016. 20 с.
16. Артемчук В.О., Білан Т.Р., Блінов І.В. та ін. [за
ред. А.О. Запорожця, Т.Р. Білан]. Теоретичні та при-
кладні основи економічного, екологічного та техноло-
гічного функціонування об’єктів енергетики. Націо-
нальна академія наук України. Відділення фізико-тех-
нічних проблем енергетики. Київ, 2017. 312 с.
17. План розвитку Об’єднаної енергетичної систе-
ми України на 2016–2025 роки. ДП «НЕК «Укренерго».
URL: http://www.ukrenergo.energy.gov.ua (дата звернен-
ня: 03.10.2019).
Надійшла до редколегії: 05.10.2021
|
| id | systemreorg-article-797 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:22:05Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/98/bd0f190e91f44d706feeab2408da1498.pdf |
| spelling | systemreorg-article-7972026-07-18T12:57:47Z The selection of the method to divide total expenses of energy consumed for the combined production of energy products and its application for coal-fired CHP Вибір методу розподілу спільних повних енергетичних витрат у комбінованому виробництві енергоносіїв та застосування його на прикладі вугільної ТЕЦ Horskyi V.V. cogeneration, distribution of energy consumption, methods of distribution of energy consumption, energy carriers комбіноване виробництво, розподіл енерговитрат, методи розподілу енерговитрат, енергоносії Cogeneration of electric and heat energy is a trend in the modern development of energy production systems in the world. The share of electricity produced by CHP in Ukraine coincides with the share of combined heat and power produced by the G8 + 5 countries and is equal to 11–19%. The fuel's heat utilization rate reaches 75% at CHP in the EU countries.An important energy efficiency indicator, characterizing the full technological cycle of power generation, is the total power intensity of the product. To determine the technical and economic indicators of CHP's operation, the production cost of energy products produced, reasonable tariffs for them, and the payback period of investments, first of all, it is necessary to develop a certain scheme for the allocation of costs for each output product.One of the most important methodological issues in combined energy production is the optimal distribution of expenses between the generation and transmission of electric and thermal energy. So far, there are a number of methods for allocating costs by type of product in cogeneration. All methods give different calculation results, and the discrepancy among them is quite significant. Analyzing and comparing them, one can identify both the advantages and disadvantages of each method, depending on the calculation task. The total energy intensity of energy products output for the station was also calculated, and the distribution of energy consumption between thermal and electric energy was performed according to four methods.As a result of the analysis, the thermodynamic method of cost allocation for the supply of electricity and heat is recommended for use, as it takes into account the value of steam used in the turbine (for electric power generation) and is further supplied for the needs of heat supply. Комбіноване виробництво електричної енергії та теплоти є основною тенденцією сучасного розвитку систем енергопостачання у світі. Частка виробництва електроенергії на ТЕЦ в Україні співпадає з часткою теплофікаційного виробництва країн G8+5 і дорівнює 11–19%. Коефіцієнт використання теплоти палива на ТЕЦ у країнах ЄС досягає 75%.Важливим показником енергетичної ефективності, що характеризує повний технологічний цикл виробництва, є повна енергоємність продукції. Для визначення техніко-економічних показників роботи ТЕЦ, собівартості видів енергопродукції, обґрунтованих тарифів на них і терміну окупності капіталовкладень необхідно насамперед визначитись з певною схемою розподілу затрат на відпуск кожного із продуктів.Одним з найважливіших методичних питань в енергетиці є оптимальний розподіл витрат між виробництвом і передачею електричної та теплової енергії. У даний час існує ряд методів розподілу витрат за видами продукції при комбінованому виробництві. Всі методи дають різні результати при обрахунку, і розбіжність досить суттєва. Проаналізувавши та порівнявши їх, можна виявити як переваги, так і недоліки кожного методу, в залежності від поставленої задачі при розрахунку. Також було проведено розрахунок повної енергоємності відпуску енергоносіїв із станції, та виконано розподіл енерговитрат між тепловою та електричною енергією за чотирма методиками.Рекомендовано найдоцільніше використовувати термодинамічний метод розподілу витрат на відпуск електричної та теплової енергії, оскільки він враховує цінність пари, що відпрацювала в турбіні (на виробництво електроенергії) та відводиться теплофікаційними відборами на потреби теплопостачання. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2021-12-28 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/797 10.15407/pge2021.04.056 System Research in Energy; No. 4 (67) (2021): The Problems of General Energy; 56-63 Системні дослідження в енергетиці; № 4 (67) (2021): Проблеми загальної енергетики; 56-63 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/797/691 Copyright (c) 2021 Horskyi V.V. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | cogeneration distribution of energy consumption methods of distribution of energy consumption energy carriers Horskyi V.V. The selection of the method to divide total expenses of energy consumed for the combined production of energy products and its application for coal-fired CHP |
| title | The selection of the method to divide total expenses of energy consumed for the combined production of energy products and its application for coal-fired CHP |
| title_alt | Вибір методу розподілу спільних повних енергетичних витрат у комбінованому виробництві енергоносіїв та застосування його на прикладі вугільної ТЕЦ |
| title_full | The selection of the method to divide total expenses of energy consumed for the combined production of energy products and its application for coal-fired CHP |
| title_fullStr | The selection of the method to divide total expenses of energy consumed for the combined production of energy products and its application for coal-fired CHP |
| title_full_unstemmed | The selection of the method to divide total expenses of energy consumed for the combined production of energy products and its application for coal-fired CHP |
| title_short | The selection of the method to divide total expenses of energy consumed for the combined production of energy products and its application for coal-fired CHP |
| title_sort | selection of the method to divide total expenses of energy consumed for the combined production of energy products and its application for coal-fired chp |
| topic | cogeneration distribution of energy consumption methods of distribution of energy consumption energy carriers |
| topic_facet | cogeneration distribution of energy consumption methods of distribution of energy consumption energy carriers комбіноване виробництво розподіл енерговитрат методи розподілу енерговитрат енергоносії |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/797 |
| work_keys_str_mv | AT horskyivv theselectionofthemethodtodividetotalexpensesofenergyconsumedforthecombinedproductionofenergyproductsanditsapplicationforcoalfiredchp AT horskyivv vibírmetodurozpodíluspílʹnihpovnihenergetičnihvitratukombínovanomuvirobnictvíenergonosíívtazastosuvannâjogonaprikladívugílʹnoítec AT horskyivv selectionofthemethodtodividetotalexpensesofenergyconsumedforthecombinedproductionofenergyproductsanditsapplicationforcoalfiredchp |