Thermoeconomic analysis of supercritical coal fired power plant using RRM method

• Autorzy: Kowalczyk Ł. , Elsner W. , Drobniak S.

Warianty tytułu

PL

Analiza termoekonomiczna nadkrytycznego bloku węglowego przy użyciu metody RRM

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the thermoeconomic analysis for a novel concept of an ultra-supercritical coal-fired steam cycle. The main purpose of this paper was to show basic assumption of RRM method which was used for three different structural configurations of a power unit. The calculations were performed with IPSEpro and RRM methods. Our results confirm the literature data that RRM method is the most suitable one for the energy sector. Additionally this method is one of the most advanced procedures used in the financial analysis. It allows to estimate investment costs for which the revenues provide minimum acceptable cost return for investors. This method was implemented for IPSEpro and MO Excel software. For PEC calculation a new library, called APP_ECO_Lib, was created. Three cases with different structure configurations were analysed. From the viewpoint of thermodynamic the case nr 3 is the most effective system, as the increase of efficiency seems to be sufficient to compensate investment cost associated with structural change. It should be mentioned that some of calculation uncertainty is related with material factors. The analyses have shown that calculations for critical and under-critical steam cycles are sufficiently reliable. However, there is a lack of data for new materials which will be used for design of for ultra-supercritical steam cycle components, that is why calculations for these cases may be biased with some error which is difficult to estimate.

PL

Artykuł przedstawia analizę termoekonomiczną nowatorskiej koncepcji dla bloków realizujących cykl parowy o parametrach supernadkrytycznych i opalanych węglem kamiennym. Głównym celem tego artykułu jest pokazanie podstawowych założeń metody RRM, która została wykorzystana dla trzech różnych konfiguracji struktury bloku energetycznego. Obliczenia zostały wykonane przy pomocy metod IPSEpro i RRM. Osiągnięte przez nas wyniki potwierdzają publikowane dane, że metoda RRM jest najbardziej przydatną metodą dla sektora energetycznego. Metoda ta została zaimplementowana dla oprogramowania IPSEpro i MO Excel. Na użytek obliczeń PEC została opracowana nowa biblioteka o nazwie APP_ECO_Lib. Przeanalizowano trzy przypadki różnych konfiguracji strukturalnych. Z punktu widzenia termodynamiki, przypadek nr 3 jest systemem najbardziej efektywnym, jako że wzrost wydajności wydaje się być wystarczający dla kompensacji kosztów poniesionych w związku ze zmianą strukturalną. Analizy wykazują, że obliczenia przeprowadzane dla krytycznego i podkrytycznego cyklu parowego są wystarczająco wiarygodne. Brakuje jednakże danych dotyczących nowych materiałów, które będą wkrótce wykorzystywane przy projektowaniu elementów instalacji na potrzeby supernadkrytycznych cykli parowych. Dlatego też obliczenia dla takich przypadków mogą być obciążone pewnymi błędami, których wartości są trudne do oszacowania.

Słowa kluczowe

EN

thermoeconomic analysis; IPSEpro and RRM methods; material factors

PL

analiza termoekonomiczna; metoda IPSEpro i RRM; czynniki materiałowe

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Energia [Stowarzyszenie Elektryków Polskich - COSiW]
• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 11
• Strony: 803--807
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kowalczyk Ł.

• Czestochowa, University of Technology, Institute of Thermal Machinery

autor

Elsner W.

• Czestochowa, University of Technology, Institute of Thermal Machinery

autor

Drobniak S.

• Czestochowa, University of Technology, Institute of Thermal Machinery

Bibliografia

• [1] Bejan A., Tsatsaronis G.: „Thermal Design and Optimization”, Wiley, N.Y., 1996.
• [2] Lind, R.C.: "Discounting for Time and Risk in Energy Policy, DC: Resources for the Future”, Johns Hopkins University Press 1982.
• [3] Awerbuch, S.: "Capital budgeting, technological innovation and the emerging competitive environment of the electric power industry"; Energy Policy 24 (2), 195-202, 1996.
• [4] Kjaer S., Drinhaus F.: “A modified double reheat cycle” Proceedings of the ASME 2010 Power Conference; Power 2010, 27369.
• [5] Elsner W., Kowalczyk Ł., Marek M.: "Numerical thermodynamic optimization of super-critical coal fired power plant in support of IPSEpro software", Archives of thermodynamics; Vol.33, No.3, p. 101-110, 2012.
• [6] Łukowicz H., Dykas S., Rulik S., Stępczyńska K.: "Thermodynamic and economic analysis of a 900 MW ultra-supercritical power plant". Archives of thermodynamics. Vol 32(2011), No. 3, 231-244.
• [7] Fan Z., Robertson A., Goidich S., Roche R.: “Performance and economics of Ultra Supercritical pressure CFB boiler power plants”, Foster Wheeler North America Corp., The 32nd International Technical Conference on Coal Utilization & Fuel Systems, Florida, USA 2007.
• [8] Energy sector in Poland; Invest in Poland; Polish information and foreign investment agency
• [9] Packey D.J.: "Market Penetration of New Energy Technologies" report for United States goverement, NREL/Tp-462-4860, US 1993.
• [10] Stępczynska K., Kowalczyk Ł., Elsner W., Dykas S.: "Calculation of a 900 MW conceptual 700/720ºC coal-fired power unit with an auxiliary extraction-backpressure turbine", Journal of Power Technologies, vol. 92, p. 266-273, 2012.
• [11] Elsner W., Kowalczyk Ł.: "Analiza możliwości modyfikacji struktury obiegu bloków węglowych pracujących na parametry ultra-nadkrytyczne", Modelowanie Inżynierskie, vol. 13/44, p. 57-64, Gliwice 2012.
• [12] SimTech; ”IPSEpro Process Simulator, Gas Turbine Plant Liberz” Version 5.1 Simulation Technology.
• [13] http://www.ncbir.pl/en/strategic-programmes/advanced-technologies-for-energy-generation/