Dobór struktur układów gazowo-parowych z uwzględnieniem wybranych aspektów technologicznych i rynkowych

• Autorzy: Chmielniak T. , Lepszy S.

Warianty tytułu

EN

Selection of the structures of gas-steam systems including selected technological and market aspects

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pierwszej części artykułu przedyskutowano wybrane aspekty doboru struktury technologicznej układów gazowo - parowych (UGP) w aspekcie rosnącego zróżnicowania technologicznego systemu energetycznego wymuszonego wzrastającym udziałem odnawialnych źródeł energii (głównie energii słońca i wiatru) w produkcji elektryczności oraz dekarbonizacją gospodarki. Uwagę skupiono na tych cechach, które charakteryzują elastyczność cieplną UGP (zdolność do szybkiej zmiany obciążenia, dynamika rozruchów, minimum techniczne), efektywność termodynamiczną przy nominalnym i zmiennym obciążeniu oraz ocenie różnych konfiguracji UGP, w kontekście zachowania dużego przedziału zmiany mocy oraz wysokiej efektywności przy zmiennym obciążeniu. Przedstawiono zakres koniecznej modyfikacji metodologii obliczeń miar oceny ekonomicznej technologii, eksploatowanych w dużym zakresie zmienności obciążenia i towarzyszącej temu zmianie sprawności. Podkreślono znaczenie prawidłowego określenia ekwiwalentnego czasu pracy, poziomu mocy i sprawności. Wskazano na jedną z możliwości sterowania eksploatacją, wykorzystującą zdolności do szybkich uruchomień ze stanu gorącego współczesnych technologii gazowych, w tym UPG. W części drugiej pracy przedstawiono metodologie obliczeń wprowadzenia do systemu energetycznego nowych instalacji energetyki gazowej zastępujących instalacje pracujące o mniejszej elastyczności cieplnej i skuteczności ograniczenia emisji, których eksploatacja jest jednak jeszcze rentowna. Zastosowanie metodyki obliczeń zilustrowano przykładem.

EN

The first part of this article analyzes certain aspects of the selection of the technological structure of gas-steam systems (UGP) in terms of the increasing diversity of the technological power system forced by an increasing share of renewable energy sources (mainly wind and solar energy) into the electricity market and frontrunner economy. The attention is focused on those features that characterize the thermal UGP flexibility (the ability to accommodate fast changes in load, dynamic start-ups, technical minimum), as well as thermodynamic efficiency at nominal and variable load. The analysis evaluates different UGP configurations in the context of changes in behavior over a wide range of power levels, and high performance with variable load. The paper demonstrates necessary changes to calculation methodology for the economic evaluation of technology operating under different load conditions and accompanying changes in performance. The importance of correctly identifying equivalent working time, the level of power, and efficiency was highlighted. It was pointed out that one of the possibilities of controlling such operations uses modern gas technology's fast starting ability from the hot state of modern gas technology, including the UGP. The second part of the paper presents calculation methodologies for new systems which replace smaller plants featuring worse flexibility and efficiency of thermal emission yet are still profitable. The calculation methodology used was illustrated by an example.

Słowa kluczowe

PL

energetyka gazowa; układy gazowo-parowe; elastyczność cieplna UGP; metodyka obliczeń ekonomicznych UGP

EN

gas power systems; gas and steam systems (UGP); UGP thermal flexibility; economic calculation methodology of UGP

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 16, z. 4
• Strony: 49--63
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il.

Twórcy

autor

Chmielniak T.

• Politechnika Śląska, Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych

autor

Lepszy S.

• Politechnika Śląska, Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych

Bibliografia

• BALLING L., 2010 - Flexible Future for Combined Cycle. Modern Power Systems, December 2010.
• BALLING L., 2011 - Fast Cycling and Rapid Start-up: New Generation of Plants Achieves Impressive Results. Modern Power Systems, January 2011.
• CHMIELNIAK T., LEPSZY S., 2013 - Ocena ekonomiczna układów gazowo-parowych różnej mocy z uwzględnieniem kosztów likwidacji zastąpionych elektrowni. Raport wewnętrzny IMiUE Pol. Sl. Gliwice.
• GULEN S. CAN, MAZUMDER I., 2012 - AnExpandedCost of Eleciticity Model for Highly, Flexibly Power Plants.
• ASME Paper GT2012-68299.
• http://www.ge-flexibility.com/
• http://www.mhi.co.jp/
• JANUSZ P., 2013 - Aktualna sytuacja na rynku gazu ziemnego-perspektywy rozwoju. Polityka Energetyczna t. 16, z. 2. J-seriesGasTurbine. http://www.mhi.co.jg/en/power/infex.html
• KALISKI M. i in., 2012 - Natural Gas In Poland and the European Union. Archiwum Energetyki, tom XLII, nr 1, 93-107.
• MAEKAWA A., 2011 - Evolution and Future trend of Large Frame Gas Turbine for Power Generation. J. of Power and Systems, Vol. 5, No 2.
• PICARD A., MEINECKE G. - The Future Role of Fossil Power Generation. http://www.siemens.com/energy
• RYCHLICKI S., SIEMEK J., 2013 - Stan aktualny i prognozy wykorzystania gazu ziemnego do
• produkcji energii elektrycznej w Polsce. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 29, z. 1, DOI 10.2478/gosp-2013-0004.
• Siemens Combined Cycle Power Plants. http://www.siemens.com/energy Technical Performance Gas Power Plants. http://www.alstom.com/power
• TSUKAGOSHIK., MUYAMA A., MASADA J., IWASAKIY., ITO E., 2007 - Operating Status of Uprating Gas turbines and Future Trend of Gas Turbine Development. Mitsubishi Heavy Industries Technical Review Vol. 44, No. 4.