Экономические проблемы обоснования оптимальной мощности агрегатов и электростанций в энергосистеме

Концентрация энергетического производства проявляется в увеличении единичной мощности агрегатов (блоков) и увеличении мощности электростанций.

Показатели уровня концентрации:

• максимальные единичные мощности агрегатов;

• максимальные мощности электростанций;

• число мощных блоков и мощных станций, находящихся в эксплуатации:

– мощность КЭС и АЭС может быть достаточно большой, так как КЭС и АЭС не связаны поставками тепла потребителям;

– для ТЭЦ уровень концентрации электрической мощности зависит от тепловой нагрузки ТЭЦ;

– мощность ГЭС зависит от параметров речного стока: напора и секундного расхода воды в створе реки.

Эффект блочной (агрегатной) концентрации мощности

Блочная концентрация представляет собой процесс увеличения мощности блока (агрегата). При строительстве одного мощного блока по сравнению с несколькими менее мощными (при всех прочих равных условиях) обеспечивается:

• быстрое наращивание новых мощностей;

• снижение удельных капитальных затрат в результате:

– снижения удельной материало- и металлоемкости оборудования, сокращения удельной кубатуры и удельной площади зданий на единицу установленной мощности;

– перехода от компоновки оборудования по схеме с поперечными связями к блочной, что вызывает отказ от резервного энергетического котла и общего коллектора свежего пара, но приводит к снижению надежности электроснабжения;

– повышения начальных параметров пара при увеличении мощности блока, вызывающего сначала скачкообразное увеличение удельных капитальных затрат с последующим их снижением;

• снижение удельных расходов топлива в результате:

– повышения технического совершенства более мощных блоков;

– снижения расхода тепла и топлива на холостой ход одного крупного агрегата по сравнению с несколькими меньшей мощности;

– роста КПД блока за счет увеличения , , полезно используемого теплоперепада () для производства электроэнергии.

Оптимальный уровень концентрации мощности блоков определяется равенством экономии переменных (топливных) и постоянных затрат и дополнительных капитальных затрат при переходе к более высоким параметрам пара и применению новейших технических и технологических решений.

Экономический эффект концентрации мощности станций

Увеличение мощности станций возможно в результате:

• увеличения числа однотипных блоков на станции;

• роста единичной мощности блоков при неизменном их числе;

• одновременного увеличения числа и мощности блоков (наиболее экономичный путь).

Экономический эффект станционной концентрации вызван:

• уменьшением удельных капитальных затрат в электростанцию. Капитальные затраты в электростанцию можно представить в виде:

где – капитальные затраты, зависящие от установленной мощности; А – затраты, не зависящие от установленной мощности (в определенном диапазоне изменения ). Удельные

капитальные затраты в электростанцию определяются по формуле

Постоянные затраты, оставаясь в определенном диапазоне мощности неизмененными, в расчете на единицу увеличивающейся установленной мощности снижаются, что сокращает удельные капзатраты;

• с ростом концентрации мощности станций численность персонала увеличивается в меньшей степени, по сравнению с ростом , в результате уменьшаются затраты по оплате труда и страховые отчисления в социальные фонды;

• снижаются удельные расходы топлива за счет использования прогрессивных технических решений и снижения расхода топлива на холостой ход одного мощного агрегата по сравнению с несколькими агрегатами меньшей мощности.

В итоге при концентрации мощности блоков и станций в оптимальных масштабах снижается себестоимость производства электроэнергии (эффект масштаба).

Концентрацию мощности электростанции ограничивает ряд факторов:

• внутристанционные факторы:

– усложнение электрической и тепловой схемы станции при увеличении мощности и числа блоков затрудняет ее эксплуатацию;

– укрупнение мощности объекта увеличивает ущерб от аварий;

• внешние факторы:

– отсутствие достаточной площадки для размещения электростанции;

– структура генерирующей мощности энергосистемы. При увеличении мощности блоков снижается их маневренность, затрудняется прохождение ночного провала в суточном графике нагрузки, снижается надежность энергоснабжения, что увеличивает потребность системы в маневренной мощности;

– рост капитальных и эксплуатационных затрат в электрические сети при увеличении передаваемой мощности;

– рост затрат в природоохранные мероприятия;

• рыночные факторы. Переход к рыночным отношениям и привлечение частных инвестиций в энергетику привели к повышению спроса на строительство станций и блоков средней и малой мощности, что объясняется следующими причинами:

– длительные сроки строительства мощных станций в условиях инфляции приводят к росту капитальных затрат в объект;

– в случае недостоверности прогнозирования спроса на энергию увеличивается риск недогрузки мощных блоков и недополучения дохода мощной станцией по сравнению с несколькими менее мощными;

– частные инвесторы могут не обеспечить больших стартовых капитальных вложений в крупный объект;

– повышается экономическая ответственность энергетических компаний за ущерб, причиненный потребителям при недоотпуске электроэнергии, так как чем больше мощность вышедшего в аварию блока, тем больше недоотпуск электроэнергии потребителям и затраты энергетической компании на возмещение ущерба.

Оптимальный уровень концентрации установленной мощности электростанции определяется равенством эффекта от концентрации и дополнительных затрат в станцию большой мощности с учетом риска недополучения дохода в случае неполной загрузки мощных блоков.