Когенерация в Украине

КОГЕНЕРАЦИЯ В УКРАИНЕ

...наш опыт строительства газовых электростанций на базе газопоршневых мини-ТЭЦ*
карта сайта | контакты
О нас Оборудование GE JENBACHER Проектирование и сервис Аналитика Коммерческая информация
 

Справка по поиску


Главная / Аналитика / Вопросы технической реализации / Критерії оцінки ефективності енергетичного устаткування

Критерії оцінки ефективності енергетичного устаткування

Вступ

Людина, як індивідуум, приречений учитися постійно. Тільки засвоївши уроки, які йому надає життя, вона не буде повторювати ті ж помилки. Але уникнути їх можуть також ті, хто робить корисні висновки з помилок, допущених іншими людьми. Це доведено досвідом пращурів, котрі казали: «розумні вчаться на чужих помилках…»

Особливу актуальність це здобуває при впровадженні нових технологій. Тому, використовуючи досвід тих, хто вже реалізовував проекти когенераційних електростанцій, необхідно враховувати як їхні досягнення, так і помилки, а особливо ті, які виявили себе тільки згодом. Звичайно, хіба можна пройти, наприклад, повз попередження, яке власник когенераційної газопоршневої електростанції залишив у Інтернеті: (сторінка форуму ресурсу интернетенерго), як лемент душі. Йому обіцяли, що устаткування його міні-ТЕЦ до капремонту (КР) буде працювати 36 000 годин. Але ж реально відробило лише 9 600 годин. Після ремонту термін служби газових двигунів виявився ще коротшим – лише 17 годин із навантаженням 30-50%.

Засвоївши цей урок, ми повинні розробити ефективний метод захисту, який не дозволить опинитися у подібній ситуації потенційному замовникові обладнання для впровадження когенерації. Очевидно, довіра до обіцянок повинна ґрунтуватися на підтверджених, достовірних даних; або принаймні вірогідність яких пов'язана з фінансовою відповідальністю. Описаний нижче метод вибору енергетичного устаткування заснований на формуванні та застосуванні саме таких даних.

Альтернатива оціночному суб'єктивізму

Когенераційні технології відносяться до інноваційних енергозберігаючих технологій, які дозволяють комплексно вирішувати цілий ряд задач, включаючи:

  • підвищення ефективності використання традиційного виду палива при виробництві електроенергії;
  • ефективне використання альтернативних видів палива – газів різного походження: доменних, коксових, конверторних; продуктів збродження стічних вод, сміттєзвалищ, біогазу, шахтного метану та ін.;
  • зменшення витрат на будівництва потужних ліній електропередач завдяки розподіленому розміщенню децентралізованих джерел енергії, а також суттєве зменшення втрат електроенергії при транспортуванні;
  • зниження викидів парникових газів; 
  • інші задачі енергозбереження.

З іншого боку, широкий попит на когенераційні технології останнім часом був викликаний економічними факторами. Істотне зростання ціни природного газу змусило споживачів блакитного палива переглянути своє відношення до його використання, а саме:

  • впроваджувати менш енергоємні виробничі технології;
  • впроваджувати системи обліку споживання електричної та теплової енергії, інших енергоносіїв;
  • шукати шляхи зниження споживання енергії й енергоносіїв;
  • використовувати альтернативні джерела енергії.

У цьому плані для споживачів електроенергії і тепла (холоду) сучасні когенераційні установки (комплекси із тригенерацією), стосовно існуючих варіантів енергопостачання, є альтернативними джерелами. Вони дозволяють виробити більш дешеву електричну і теплову енергію завдяки більш високої ефективності виробництва, ніж на діючих ТЕС (ТЕЦ). До того ж, когенераційні установки здатні виробляти електроенергію із найбільшою ефективністю, при цьому дають змогу повністю утилізувати теплову енергію як побічний продукт роботи установки.

А згадавши доволі часті випадки перебоїв електропостачання, які викликані несправностями  електромереж, особливо, пов'язаних із природними катаклізмами, можна говорити, що наявність когенераційної установки (власної міні ТЕЦ) підвищує надійність енергопостачання підриємства. Це дозволяє поліпшити економічні показники роботи підприємств не тільки завдяки виробництву більш дешевої електроенергії і тепла, але й за рахунок зниження збитків, викликаних порушеннями електроживлення.

Таким чином, технологія когенерації сьогодні вже затребувана різними сферами економіки. Як це не парадоксально, значимість високоефективної когенераційної технології буде зростати із зростанням ціни газу, оскільки його потрібно використовувати з найбільшою ефективністю.

Однак, сьогодні вибір варіанту будівництва власної міні-ТЕЦ стосовно до конкретного проекту носить глибоко суб'єктивний характер. Найчастіше при проведенні тендерів перевага віддається пропозиції з мінімальною ціною. Але з цього не випливає, що закуплене устаткування буде мати й максимальну ефективність. Причина криється, найчастіше, у недостатності знань членів тендерної комісії щодо предмета закупівлі й відсутності методики та критерію оцінки тендерних пропозицій, пов'язаних із закупівлею генеруючого обладнання газової електростанції, як, доречі, й іншого енергетичного устаткування. Сьогодні тендерні комісії порівнюють пропозиції здебільшого по показнику питомої вартості встановленого кіловата електричної потужності електростанції. Порівняння ефективності запропонованого устаткування проводиться з великою часткою суб'єктивізму. Однак, незаперечною вимогою часу до когенераційних установок стала вимога мінімальна необхідної витрати палива. Тоді виникає питання – якщо установка споживає мінімальну кількість палива для виробництва необхідної кількості енергії, то чи є її ціна оптимальної, якщо вона не мінімальна з декількох пропозицій?

Враховуючи вищесказане, далі будуть показані недоліки застосовуваної оцінки та надані пропозиції по застосуванню більш наповненого критерію оцінки енергетичного  устаткування, який дозволить мінімізувати вплив суб'єктивних факторів та відповісти на поставлене запитання.

Технічний критерій як інструмент порівняння пропозицій

Необхідність об'єктивного технічного критерію викликана потребою, в першу чергу:

  • формування вимог до пропозицій по реалізації проектів, які виносяться на тендери;
  • порівняння пропозицій на початкових етапах розвитку проектів – передпроектні дослідження, тендерні торги;
  • математичного обґрунтування вибору запропонованого устаткування;
  • виключення суб'єктивних факторів, які впливають на вибір устаткування.

Кожна з зазначених задач самостійно є предметом глибокого аналізу, та є досить трудоємною. Можливість їхнього комплексного рішення із застосуванням системного підходу через єдиний критерій створює нові умови й можливості вибору когенераційного устаткування, формування рішення щодо його застосування. У зв'язку з цим роль узагальнюючого критерію оцінки важко переоцінити для проектів із застосуванням технологій когенерації. 

Коли простота гірше за злодійство

На даний момент загальновизнаною оцінкою різних пропозицій енергетичного обладнання є показник питомої вартості встановленого кіловата електричної потужності установки. Цей критерій представимо таким чином:

К1 = Вартість обладнання (ВартОбл) = $          (1)
Встановлена електричная потужність (Рел) кВт

Очевидно, цей показник враховує тільки два параметри – вартість устаткування у прийнятих грошових одиницях ($, €, грн., руб. або ін.) та його електричну потужність. При цьому невідомо: нижня границя вартості, нижче якої устаткування сильно втрачає по якості та верхня межа, вище якої ціна пропозиції занадто висока. Ці параметри дозволяють домогтися максимальної економії під часу етапу закупівлі, але не дозволяють оцінити ефективність устаткування у майбутньому.

Серед технічних характеристик устаткування, які відображають його ефективність, варто враховувати:

  • Витрата палива (нм³/год) або ККД (%);
  • Витрата мастила (г/кВт·год);
  • Питома вартість обслуговування на протязі експлуатації до КР ($ / кВт·год);
  • Вартість капремонту, % від ВартОбл.

Як правило, експлуатаційні витрати враховуються під час техніко-економічного обґрунтування (ТЕО) або розрахунку. Відповідно, найбільш повну інформацію замовник одержить тільки після закінчення цього етапу проектування. Тому точність оцінки, її неупередженість цілком залежить від точності даних, представлених постачальниками устаткування. Також велике значення має кваліфікація виконавця ТЕО, чи здатен він відчути невідповідність цих даних та не покладати на постачальника лише моральну відповідальність за точність вихідних даних. Як правило, ці дані не перевіряються замовником, бо він цілком покладається на компетентність розробника ТЕО й достовірність інформації, наданої постачальником. Проте, останній зацікавлений показати лише кращі сторони пропонованого устаткування. Крім того, окремі характеристики, що відносяться до майбутнього періоду роботи устаткування, деякі постачальники дозволяють собі подавати з явно необґрунтованим поліпшенням.

Через це виникає необхідність сформувати ряд вимог, які б вводили відповідальність постачальника (виробника) устаткування за технічно-економічні характеристики, що декларуються; або, щонайменше, підтверджували б їх. Це дозволить одержати досить достовірні значення періодів окупності (PP, DPB) та чистого сучасного значення (NPV) проекту.

До сказаного вище варто додати, що досить часто замовники хочуть застосувати певне енергетичне обладнання міні-ТЕЦ без порівняльного ТЕО. Наприклад, тендери на закупівлю устаткування, робіт, послуг проводяться на підставі не грунтовного ТЕО, а цінових пропозицій та кваліфікаційних даних продавців устаткування, робіт, послуг. У цих випадках основним критерієм виступає ціна пропозиції, а показник К1 (1) є допоміжним інструментом або мотивацією при виборі устаткування. Так, сьогодні на ринку присутньо більше 10 виробників когенераційних установок, і коректний вибір постачальника, який відповідає всім побажанням замовника, за допомогою лише показника К1 вже стає задачею близької до «відгадування». Хоча побажання замовника можна сформулювати досить коротко – потрібно побудувати когенераційну електростанцію з оптимальною ціною, яка після введення її до експлуатації виробить необхідну кількість енергії, у першу чергу, електричної, протягом прийнятного періоду експлуатації з мінімальною витратою палива (як найбільш вагомої складової собівартості виробленої енергії). Додатковими умовами при цьому будуть, наприклад:

  • коефіцієнт використання палива когенераційною установкою повинний бути не нижче 83%;
  • вартість капітального ремонту не повинна перевищувати 30 – 35% від початкової вартості;
  • питома витрата мастила не повинна перевищувати 0,32 г/кВт·год виробленої електроенергії;
  • рівень викидів NOx у вихлопних газах не повинний перевищувати 1,9 г/кВт·год.

Якщо у собівартості виробленої енергії на вартість палива сьогодні приходиться 80 – 90%, то внесок інших експлуатаційних витрат до собівартості складе, відповідно, 20 – 10%. Отже, різниця цих витрат у конкуруючих пропозиціях до 15% не буде вирішальною. При більшій різниці, тим більше, якщо вона вимірюється разами, то експлуатаційні витрати необхідно враховувати. З урахуванням висловленого зауваження можна сконцентрувати увагу на домінуючих характеристиках устаткування, щоб сформувати інтегральний (узагальнюючий) критерій вибору устаткування для міні-ТЕЦ. 

Основа інтегрального критерію

При розробці інтегрального критерію відправною крапкою повинний стати, насамперед, фізичний зміст інтересу замовника від реалізації проекту когенераційної станції. Очевидно, що найбільшою мірою його цікавить обсяг енергії, який можливо одержати від цієї станції, та яку ціну за це потрібно заплатити. Саме цей постулат повинний бути основою всіх наступних порівнянь.

Отже, енергетична установка (газопоршневий двигун, газова чи парова турбіна) за визначений період часу виробить відповідний обсяг енергії (МВт·год):
     W = Р * Ткр,
     де Р – установлена потужність установки, кВт;
     ТКР – напрацювання установки до КР або її моторесурс, тис.годин.

Отже, можна визначити питому вартість устаткування у кожній виробленій МВт·год, наприклад, електроенергії:

Кпву = ВартОбл = $ = $          (2)
Рел * Ткр кВт*тис.роб.годин МВт*годин

Очевидно, перевага буде віддана устаткуванню, питома вартість якого у виробленій енергії буде мати найменше значення. Але дуже важливо врахувати майбутні витрати по закупівлі палива, як самої вагомої складової собівартості виробленої електроенергії. Для цього використовуємо електричний ККД, як одну з домінуючих характеристик.Таким чином, інтегральний критерій при виробництві одного виду енергії являє собою вираз:

Кі = ВартОбл = $ = $          (3)
Рел * Ткр*ККДел кВт*тис.роб.годин*відн.од МВт*годин


Фізичний зміст цього критерію полягає в оцінці капітальних витрат для ефективного виробництва 1 МВт*год електроенергії. Очевидно, при рівних значеннях ВартОбл, Рел та Ткр, але при відмінності тільки у електричному ККД, перевагу одержить устаткування з більш високим значенням ККД. При цьому варто враховувати реалії ринку і, відповідно, формувати вимоги, які дозволять уникнути, так званих, «підвідних каменів», про це буде сказано нижче.

Розширення інтегрального критерію

Оскільки когенераційна система виробляє два види енергії – електричну та теплову, а тригенераційна система додатково генерує ще і холод, то виникає потреба врахувати й ці види енергії інтегральним критерієм. Очевидно, безпосереднє додавання всіх видів енергії буде некоректним, тому що 1 кВт·год електроенергії, тепла і холоду мають різну собівартість та різні тарифи при продажу енергії споживачам. До того ж, виробництво тепла можливе із широким використанням поновлюваних джерел енергії, тоді як для виробництва електроенергії і холоду ці можливості істотно обмежені. При використанні одного енергоносія можна порівняти ефективність виробництва кожного виду енергії.

Наприклад, з певної кількості палива теплотворною здатністю 100 кВт·год можна одержати: 

  • електроенергію в газопоршневій установці – у середньому 40 кВт·год;
  • теплову енергію у котлі – у середньому 90 кВт·год;
  • холод у компресорній холодильній машині з отриманої раніше електроенергії - у середньому 160 кВт·год.

Отже, виробництво електроенергії є найбільш енерговитратним, тобто, найбільш дорогим, а цього не можна не враховувати. Природним була б пропозиція додавати вироблені обсяги енергії з урахуванням витрат на їхнє виробництво. Але це може створити умови для посилення суб'єктивних факторів при підсумковій оцінці. Виходячи з того, що саме  устаткування міні-ТЕЦ при оцінці представлено ринковою вартістю, то правомірним буде застосування у відносному виді ринкових показників - тарифів по кожному виду виробленої енергії або їхньої собівартості при роздільному виробництві. Це забезпечить можливість адаптувати критерій до умов конкретного ринку, на який виводиться когенераційна електростанція. Тоді доцільно увести вагові коефіцієнти до кожного виду виробленої енергії. З врахуванням того, що значення вагового коефіцієнта бажано мати менше одиниці, то він буде являти собою відношення, у знаменнику якого буде самий дорогий тариф. Очевидно, що таким є ціна електроенергії. Тоді вагові коефіцієнти будуть мати вигляд:

для теплової енергії:
     Кте = Тт / Те,
     де Тт – тариф на теплову енергію, або собівартість її власного виробництва, $/ кВт·год;
     Те - тариф на електричну енергію, яка закуповується від мережі, $/кВт·год;

для холоду:
     Кхе = Тх / Те,
     де Тх – тариф на енергію холоду або собівартість його власного виробництва, $/ кВтгод.

Для електричної енергії ваговий коефіцієнт дорівнює 1.

З урахуванням цих вагових коефіцієнтів інтегральний критерій (3) остаточно буде представляти вираз: 

Кі = Вартість обладнання (ВартОбл)          (4),
Рел*Ткр*ККДел + Рт*Ткр*ККДт*Кте + Рх*Ткр*ККДх*Кхе

     де Рт - теплова потужність когенераційної установки (тригенераційної системи);
     ККДт – тепловий ККД когенераційної установки (тригенераційної системи);
     Рх - потужність по холоду тригенераційної установки;
    ККДх – ККД по холоду тригенераційної системи.

При цьому слід зазначити, що ККДел, ККДт, ККДх показують, фізично, частини енергії палива, які перетворені у електроенергію, тепло і холод відповідно. Тому, якщо, наприклад, холод не виробляється, то ККДх = 0%. З іншого боку, якщо холод виробляється з тепла абсорбційною холодильною машиною, то ККДт відображає тільки ту частину теплової енергії, яка поставляється споживачеві, без обліку теплової енергії затрачуваної для виробництва холоду. Це властивість розробленого інтегрального критерію дозволяє одержати оцінки для окремих випадків.

Сфера застосування інтегрального критерію

Вираз (4) інтегрального критерію вперше дозволяє системно оцінити самий складний комплекс – тригенераційний. Додатково, виникає можливість коректно порівнювати між собою ефективність витрат на устаткування, яке реалізує різні технології виробництва енергії, тому що критерій розглядає у взаємозв'язку кінцевий результат – вироблену енергію – і первинні витрати, без врахування фізичних процесів, на яких базуються ці технології.

Зокрема, можна порівнювати ефективність витрат на комплекси виробництва електроенергії і тепла, що складаються з принципово різних технологій виробництва електричної та теплової енергії. Зокрема, порівнювати ефективність енергетичних котлів з паровими турбінами відносно комплексів на базі двигунів внутрішнього згоряння (газопоршневих установок) та газових турбін. Також стає можливим порівняння ефективності витрат на устаткування, яке генерує тільки електроенергію, наприклад, парогазових установок (ПГУ) або атомних енергоблоків, відносно когенераційних установок. Тоді, для ПГУ або атомних енергоблоків у виразі (4) варто прийняти ККДх = 0 і ККДт = 0, якщо немає відбору тепла, а для технології когенерації ККДх = 0. При цьому, дотримуючись системного підходу, до вартості проекту доцільно включити й вартість ліній електропередач та теплотрас, без яких неможливо передавати електроенергію споживачам у повному обсязі. В цьому випадку, виявляється ще одна перевага критерію – немає необхідності приводити усі варіанти до єдиного періоду експлуатації.

Безумовно, інтегральний критерій можна застосувати також для порівняння котлів (ККДх=0, ККДел=0, Кте=1), холодильних машин різних технологій – компресорних і абсорбційних – при ККДт = 0, ККДел = 0, Кхе = 1.

Отже, розроблений інтегральний критерій дозволяє формувати нове сприйняття енергетичного устаткування для міні-ТЕЦ, давати об'єктивну математичну оцінку вибору обладнання та технології. У цьому істотна новизна розробленого інтегрального критерію.

Розвиток інтегрального критерію

Завдяки появі нових показників у знаменнику критерію (1), він придбав якісно нову інформаційну наповненість. Очевидно, не всі можливості використані й у чисельнику. Оскільки показники у знаменнику характеризують обсяг ефективно виробленої енергії за період до КР або за визначений період наробітку, то логічно включити у чисельник не тільки вартість устаткування міні-ТЕЦ, але і загальні капітальні витрати, а також всі експлуатаційні витрати, включаючи паливо. При врахуванні витрат для закупівлі палива з виразу (4) необхідно виключити ККД по всіх видах енергії.

Особливо це актуально при порівнянні устаткування з істотним розходженням показників експлуатаційних витрат та періодичності обслуговування. Так, якщо при розгляді двох марок газопоршневих двигунів, виявлена істотна відмінність (в кілька разів) у періодичності й обсязі перебирання двигуна, наприклад, кожні 10 000 і 30 000 годин; або суттєва різниця експлуатаційних витрат мастила, наприклад 1.4 і 0.3 г/кВт·год, то коректність їхнього порівняння можлива тільки з врахуванням цих показників. Тоді параметр «Вартість обладнання (ВартОбл)» у (4) варто замінити сумою: ВартОбл + ЕксплВитр,  де ЕксплВитр – експлуатаційні витрати, включаючи КР (заміну) функціональних вузлів з наробітком менше розглянутого періоду.

Точність порівняння можна підвищити, якщо врахувати всі капітальні витрати замовника при будівництві когенераційної станції. Тоді у чисельнику (4) варто записати 
ВартОбл + ЕксплВитр + БудВитр,
де БудВитр – капітальні витрати, необхідні для проектування, виконання будівельних та пусконалогоджувальних робіт по міні-ТЕЦ.

З урахуванням вищесказаного, вираз (4) буде мати вигляд:

Кі = ВартОбл + БудВитр + ЕксплВитр          (5)
Рел*Ткр+ Рт*Ткр*Кте + Рх*Ткр*Кхе

Ця форма інтегрального критерію дозволяє найбільш повно враховувати витрати замовника на виробництво енергії за фіксований період часу. Цей період може обмежуватися наробітком до певного КР, або охоплювати повний ресурс комплексу, що оцінюється. Якщо мова йде про наробіток до КР, то вартість цього ремонту не включається до експлуатаційних витрат, тому що ці витрати потрібні тільки для продовження експлуатації устаткування після КР. Адже цілком зрозуміло, КР не виконується на устаткуванні, що відробило свій ресурс та буде демонтовано. Отже, витрати КР завжди віднесені до того обсягу енергії, який буде вироблений після ремонту. Таким чином, пропонується оцінювати ефективність комплексу устаткування за кінцевим результатом на завершеному етапі його роботи або за життєвий цикл.

Досвід показує, компетентний постачальник, який має постійний зв'язок з виробником, може надати достатню інформацію з щорічними експлуатаційними витратами розглянутого когенераційного устаткування.

Таким чином, замовник та його тендерна комісія одержують новий інструмент, який дозволяє точно оцінити безліч різних пропозицій власними силами у мінімальний термін, уникнувши при цьому непередбачених наслідків. Виходячи зі сформованої ринкової ціни когенераційного устаткування, під час розрахунків було відзначено, що за час його експлуатації до КР витрати на газ при його ціні більш 150$/1000м³ у кілька разів перевищують вартість самого устаткування та складають більш 80% від всіх експлуатаційних витрат. Це буде показано далі. 

Практичне застосування інтегрального критерію

Оскільки усе пізнається у порівнянні, то практичне застосування доцільно продемонструвати на прикладі порівняння різних пропозицій обладнання для міні-ТЕЦ, які були подані замовникові відповідно до його вимог, наприклад:

  • необхідна електрична потужність (Рел) – 1 МВт (+15%, - 5%);
  • коефіцієнт використання палива (КВП) – не нижче 85%.

У пропозиціях також потрібно вказати наступні характеристики:

  • теплова потужність (Рт);
  • приведена потужність споживання палива у кВт (Рпал), виходячи з характеристик паливного газу:
    Рпал = Vгаз·Q·0,001163 = (нм³ / год)·(ккал / нм³)·(кВт / [ккал /год]) = (кВт),
    де Vгаз – витрата газу установкою (нм³/год),
    Q – теплотворна здатність газу (ккал / нм³);
    0,001163 – коефіцієнт перетворення (кВт / [ккал/год]);
  • моторесурс газопоршневого двигуна (чи турбіни) до першого КР;
  • ціна пропозиції.

На підставі цих даних будуть знайдені:

  • електричний ККД, ККДел = Рел / Рпал;
  • тепловий ККД, ККДт = Рт / Рпал;
  • коефіцієнт використання палива КВП = ККДел + ККДт, повинний бути не нижче 85%.

Розбіжність цих характеристик із тими, що декларуються постачальником, повинна стати основою для перевірки достовірності заявлених показників.

Після цього стає можливим порівняння пропозицій. Для ілюстрації подальше порівняння проведемо за допомогою різних критеріїв. Результати розрахунків для 4-х різних пропозицій зведені до таблиці 1.

 Таблиця №1

 Показник
 Позн.
Од. виміру
Пропозиція
№ 1
Пропозиція
 №2
Пропозиція №3
Пропозиція
 №4
Електрична потужність
Рел
кВт
998
1 120
1 022
1 127
Теплова потужність
Ртеп
кВт
1 270
1 510
1 153
1 194
Витрата газу 
(при Qн=8068 ккал/н.м³)
Vгаз
нм3 / год
281
318
271
284
Вартість когенераційной установки
ВКУ
$
495 050
519 802
534 653
594 059
Витрата палива на вході КГУ
Рпал
кВт
2 638
2 988
2 545
2 667
Заявлений ККДел
ККДел
%
37,83%
37,48%
40,16%
42,26%
Заявлений ККДтеп
ККДт
%
48,14%
50,54%
45,30%
44,77%
Заявлений КВП
КВП
%
85,97%
88,02%
85,46%
87,03%
Доведений наробіток до капітального ремонту
ТКР
годин
48 000
45 000
60 000
60 000
Обсяг електроенергії, виробленої до капремонту
ЕЕ1
МВт·год
47 904
50 400
61 320
67 620
Обсяг теплової енергії, виробленої до капремонту
ТЕ1
МВт·год
60 960
67 950
69 180
71 640
Питома ціна пропозиції (інтегральний критерій)
Кі
$/ МВт·год
17,00
16,37
14,70
14,64
Тариф на електроенергію
Те
$/кВт·год
0,0682
0,0682
0,0682
0,0682
Тариф на теплову енергію
(собівартість виробництва)
Тт
$/Гкал
29,70
29,70
29,70
29,70
$/кВт·год
0,0255
0,0255
0,0255
0,0255
Ваговий коефіцієнт КТЕ = Тт / Те
КТЕ
 -
0,3745
0,3745
0,3745
0,3745
Питома ціна пропозиції (діючий критерій)
К1
$/кВт
496
464
523
527

 
Проаналізуємо отримані результати. Використовуючи тільки традиційну оцінку (діючий критерій К1) перевагу варто віддати пропозиції №2, тому що його показник має мінімальне значення, тобто, показує мінімальну ціну. Питання тільки у тому "чи дійсно мінімальну ціну запропоновано і за що?» Адже обране при цьому устаткування буде мати найнижчий електричний ККД і мінімальний наробіток до КР. Отже, це устаткування буде мати підвищене споживання газу, тобто експлуатаційні витрати, – більш ніж на 12,7% у порівнянні з найвищим ККД (пропозиція №4), а це згодом перекриє початкову економію коштів за рахунок додаткових експлуатаційних витрат. Цей критичний момент наступить тим раніше, чим вище вартість газу.

З іншого боку, оскільки устаткування пропозиції №2 має менший наробіток до КР, то обсяг виробленої енергії буде менше. Адже у порівнянні з тими ж пропозиціями №3 та №4, це устаткування має моторесурс, менший на 25%, тоді як різниця у ціні не перевищує 12,5%.

Виходячи з цих показників (ККД і моторесурс до КР) видно, що для того, щоб вирівнятися за інтегральним критерієм Кі з пропозицією №4, устаткування пропозиції №2 повинно мати ціну 464’840 $. При такій ціні діючий критерій К1 для пропозиції №2 буде дорівнювати 415 $/кВт, але не 464 $/кВт при вартості 519’802$. Отже, устаткування пропозиції №2 заявлено за завищеною ціною, хоча критерій К1 показує перевагу цієї пропозиції, оскільки не враховує інші характеристики устаткування. Тобто, застосування діючого критерію К1 дає значну погрішність оцінки пропозицій. Тоді як інтегральний критерій Кі дозволяє більш точно визначити пропозицію, яка відповідає оптимальному відношенню «ціна/якість».

У таблиці 2 показані результати розрахунку, у якому враховувалися експлуатаційні витрати по кожному типу обладнання міні-ТЕЦ протягом періоду його експлуатації до КР. У ці витрати включені витрати на покупку газу за ціною 150$ / 1000нм3, і витрати на періодичне обслуговування, включаючи вартість сервісних робіт, витратних матеріалів та змінних елементів.

Таблиця №2

 Показник
Позн.
Од. виміру
Пропозиція
 №1
Пропозиція
№ 2
Пропозиція
№ 3
Пропозиція
№ 4
Електрична потужність
Рел
кВт
998
1 120
1 022
1 127
Теплова потужність
Ртеп
кВт
1 270
1 510
1 153
1 194
Витрата газу (при Qн=8068 ккал/н.м³)
Vгаз
нм3 / год
281
318
271
284
Вартість когенераційной установки
ВКУ
$
495 050
519 802
534 653
594 059
Доведений наробіток до капітального ремонту
ТКР
годин
48000
45000
60000
60000
Обсяг електроенергії, виробленої до капремонту
ЕЕ1
МВт·год
47 904
50 400
61 320
67 620
Обсяг тепловий енергії, виробленої до капремонту
ТЕ1
МВт·год
60 960
67 950
69 180
71 640
Інтегральний критерій
К'і
$/ МВт·год
41,32
40,85
39,68
38,62
Ваговий коефіцієнт КТЕ = Тт / Те
КТ/Е
 
0,3745
0,3745
0,3745
0,3745
Діючий критерій
К1
$/кВт
496
464
523
527
Вартість газу, використаного до КР, за ціною 150$/1000м3
ЦГ
$
2 024 239
2 149 506
2 441 095
2 558 114
Вартість технічного обслуговування до КР
ЦТО
$
403 152
429 149
485 703
495 434
Вартість експлуатаційних витрат
ЕВ
$
2 427 391
2 578 655
2 926 798
3 053 548

 

Проведемо також порівняння устаткування, що реалізує різні технології виробництва електроенергії – когенераційну установку на базі газопоршневого двигуна і ПГУ. При цьому допускаємо, що вони мають рівний моторесурс – 60 000 годин. Оскільки до ПГУ входить газова турбіна, що має моторесурс 25 000 – 30 000 годин, то вартість її КР необхідно включити у вартість установки. Але навіть при цьому допускаємо, що вартість ПГУ з урахуванням КР газової турбіни, за діючим критерієм К1, дорівнює вартості газопоршневої установки. Тобто, ціна ПГУ, що заявляється на тендер, буде на 20 – 30% нижче прийнятої для розрахунку. Порівняння проведемо для наступних варіантів:

  1. Когенераційна установка з газопоршневим двигуном (КГУ) працює при номінальному електричному і тепловому навантаженнях;
  2. ПГУ працює з заявленим ККДел = 47,5% і номінальному тепловому навантаженню;
  3. КГУ працює при номінальної електричній потужності і 75% теплового навантаження;
  4. ПГУ працює з перспективним ККД 50,5%.

Вихідні дані і результати розрахунку зведені до таблиці 3. На підставі цих даних можна сказати, що КГУ і ПГУ, що працюють протягом 60 000 годин, при рівних питомих капітальних витратах за критерієм К1 мають різну економічну ефективність. Явну перевага має газопоршнева установка, навіть якщо частина теплової потужності не буде затребувана, а ПГУ обраної потужності буде працювати з ККД, досягнення якого заплановано у найближчому майбутньому. При цьому перевага когенераційної установки буде посилюватися із зростанням вартості теплової енергії, що справедливо очікувати при зростанні ціни природного газу, а також при врахування реальної вартості устаткування та реального моторесурса ПГУ до КР.

Таблиця №3

Показник
Позн.
Од. виміру
Когенераційна установка
Парогазова установка
Когенераційна установка (75% Ртепл)
Парогазова установка
Електрична потужність
Рел
кВт
36 492
34 700
36 492
34 700
Теплова потужність
Ртеп
кВт
36 252
10 000
27 189
0
Витрата газу (при Qн=8068 ккал/н.м³)
Vгаз
нм3 / год
9 044
7 786
9 044
7 323
Вартість установки
ВКУ
$
21 245 465
20 202 340
21 245 465
20 202 340
Приведена потужність газу на вході
Ргаз
кВт
84 865
73 053
84 865
68 713
Заявлений ККДел
ККДел
%
43,00%
47,50%
43,00%
50,50%
Заявлений ККДтеп
ККДтеп
%
42,72%
13,69%
32,04%
0,00%
Заявлений КВП
КВП
%
85,72%
61,19%
75,04%
50,50%
Доведений наробіток до капітального ремонту
ТКР
годин
60 000
60 000
60 000
60 000
Обсяг електроенергії, виробленої до капремонту
ЕЕ
МВт*год
2 189 520
2 082 000
2 189 520
2 082 000
Обсяг теплової ен ргії, виробленої до капремонту
ТЕ
МВт*год
2 175 120
600 000
1 631 340
0
Питома ціна пропозиції (інтегральний критерій)
Кі
$/ МВт*год
16,48
19,81
18,68
19,21
Тариф на електроенергію
ТЕ
$/кВтч
0,0682
0,0682
0,0682
0,0682
Тариф на теплову енергію
(або собівартість власного виробництва)
ТТ
$/Гкал
29,70
29,70
29,70
29,70
$/кВтч
0,0255
0,0255
0,0255
0,0255
Ваговий коефіцієнт КТЕ = ТТ / ТЕ
КТЕ
 
0,3745
0,3745
0,3745
0,3745
Діючий критерій
К1
$/кВт
582
582
582
582

 

При проведенні цього порівняння був виявлений тільки один недолік інтегрального критерію Кі. Він не враховує маневрові властивості роботи устаткування. Так, якщо ПГУ призначена для базового режиму роботи без можливості щоденних запусків і зупинок, то КГУ на базі газопоршневого двигуна здатна без зниження моторесурса виконувати щоденні запуски та зупинки або працювати у базовому режимі. Але ці властивості не відбиває і діючий критерій К1. Тому даний недолік Кі не можна вважати значним. Він не буде виявлятися, якщо замовник попередньо відбере устаткування по його маневрових властивостях. Тобто, якщо потрібно мати устаткування з високою маневреністю, з можливістю щоденних запусків і зупинок, то, мабуть, ПГУ не будуть прийняті до розгляду, як такі, що не відповідають цій вимозі. Тоді інтегральний критерій буде застосовуватися для оцінки пропозицій тільки на базі газопоршневих установок, як це було показано вище. Слід зазначити, що проблема маневрових і регулюючих потужностей в енергетиці не вирішена до кінця – вони завжди є дефіцитом. Потреба у таких потужностях покривають за рахунок ГЕС та крупних енергоблоків ТЕС і ТЕЦ, які працюють, здебільшого, на газі. Частина з цих енергоблоків наближається до межі фізичного зносу, що загострює проблему маневрових потужностей, підсилює актуальність вимог до вибору устаткування з високими маневровими властивостями.

Таким чином, викладений підхід дозволяє замовникові за допомогою інтегрального критерію Кі проводити об'єктивний вибір устаткування і проектів, більш критично розглядати пропозиції з мінімальною ціною і знаходити їхню реальну ринкову вартість, що сьогодні поки залишається таємницею. У підсумку, математично точно доводиться перевага обраного варіанту перед іншими. Однак, тут необхідно акцентувати, що інтегральний критерій показує, яку саме вихідну інформацію повинен зажадати замовник від учасників тендера. При цьому виникає задача захисту від недостовірної інформації, яку можуть надати замовникові. Такий же захист, по великому рахунку, повинен діяти і при одержанні вихідної інформації для ТЕО. До цього повернемося нижче.

Існуючі ризики вибору устаткування і шляхи їхньої мінімізації

Як було показано вище, при виборі тієї або іншої пропозиції існують визначені ризики. Вони грунтуються, насамперед, на відсутності у замовника достовірної інформації про генеруюче устаткування для міні-ТЕЦ, що відіб'ється на якості проекту, а також через відсутність юридичної практики захисту інтересів замовника. Можливий випадок, коли замовник підписує договір постачання устаткування з електричною потужністю, скажімо, 500 кВт, тоді як реально ця потужність є піковою, а номінальна потужність складає лише 90% від заявленої. Це призводить до суттєвого зниження обсягу виробництва електроенергії при понесених капітальних витратах на будівництво міні-ТЕЦ. Через відсутність у договорі механізмів відшкодування збитків, замовник виявляється незахищеним. Тому формування механізмів захисту інтересів замовника до підписання договору стає його життєвою потребою.

Вище було показано, що визначальними при виборі когенераційного устаткування стають електрична і теплова потужність, електричний і тепловий ККД, наробіток до КР або моторесурс. Очевидно, що заявлену потужність і ККД існує можливість перевірити під час пусконалагоджувальних робіт або, принаймні, протягом гарантійного періоду. Відповідно, замовник зможе обґрунтовано жадати від постачальника (виробника) фінансову компенсацію, якщо ці показники будуть нижче заявлених. Для цього потрібно лише записати до договору відповідні умови. Але з перевіркою наробітку до 1-го, і, тим більше, 2-го капремонту виникає проблема. На етапі продажу замовникові можуть бути обіцяні будь-які показники наробітку до КР: і 70 000, і навіть більше 100 000 годин. Це особливо характерно при продажу устаткування, яке сконструйоване для роботи на рідкому паливі по циклу Дизеля (запалення від стистення) і конвертованого для роботи з газоподібним паливом від іскрового запалення по циклу Отто або Міллера. Такі конвертовані машини, реально, ще не мають наробітку до капремонту навіть 50 000 годин. І не всі вони досягнуть навіть цього значення. Згаданий на початку факт підтверджує це. Тому сьогодні більшість продавців, фактично, дає непідтверджені обіцянки. Адже фінансова відповідальність виробника або продавця обмежена тільки гарантійним періодом, але не періодом до КР. Отже, замовник повинен, у першу чергу, сам вжити захисних заходів від непідтверджених обіцянок. У якості таких захисних мір пропонуються:

  1. Періоди наробітку Ткр до 1-го капремонту і між капремонтами повинні бути доведені:
    a) офіційним підтвердженням від виробника газопоршневого двигуна (турбіни), і
    b) референціями установок з аналогічними двигунами того ж виробника, що уже відробили зазначений термін, принаймні, до 1-го КР. Оскільки одну модель газопоршневого двигуна можуть випускати кілька заводів, навіть у різних країнах, то референція надається на установки, випущені тим же заводом, що буде поставляти устаткування для замовника. Очевидно, що наробіток між 1-м і 2-м КР не буде перевищувати наробіток до 1-го КР.
  2. При відсутності якої-небудь інформації згідно п.1 значення Ткр варто приймати рівним максимальному наробіткові установки з аналогічним двигуном того ж заводу, референція якої підтверджена. Аналогічними можна вважати, наприклад, газопоршневі двигуни, що засновані на єдиному конструкторському задумі газового двигуна, типорозмірах поршневої групи, технології виробництва і відрізняються тільки кількістю циліндрів у блоці.
  3. При відсутності якої-небудь інформації згідно п.1 і п. 2 значення Ткр варто прийняти рівним гарантійному наробіткові, що прописаний договором постачання.

Окремо варто зазначити про поняття капітального ремонту. Обсяг робіт, що включається до КР, кожен виробник визначає самостійно. Іноді він штучно збільшується шляхом переносу заміни якихось деталей до більш пізнього терміну, і саме по цьому терміну ремонт кваліфікують як капітальний. У порівнянні це виглядає таким чином. Один виробник включає до обсягу капремонту після 60 000 годин роботи заміну поршнів, кілець і гільз циліндрів. Другий виробник через 60 000 годин пропонує заміняти поршні і кільця, але заміну гільз циліндрів пропонує виконувати через 90 000 годин. Саме цей період часу другий виробник заявляє, як період роботи до капремонту. Тому замовник повинний критично оцінювати наробіток до КР по фактично виконуваних роботах. На жаль, ця перевірка ускладнюється тим, що виробники газопоршневих двигунів, які не мають ще статистики наробітку устаткування до КР, змушені пропонувати замовникові роботи з формулюванням «перевірити і при необхідності замінити», перекладаючи з себе відповідальність за ухвалення рішення по заміні (з відповідною оплатою) деталі, що перевіряється, або вузла. Хоча це рішення повинне прийматися виробником на основі статистичних даних по наробітку цієї деталі або вузла до відмовлення, щоб застерегти замовника від більш серйозних відмовлень, якщо таку заміну не проводити. Варто сказати, що інформація виробників про витрати на технічне обслуговування, найчастіше, не включає вартість замінних елементів, якщо біля них стоїть вказівка «перевірити і при необхідності замінити». Це, у свою чергу, вносить істотну погрішність у ТЕО, на підставі якого потім виконується вибір і постачання генеруючого устаткування для міні-ТЕЦ. Реально, за зазначеною фразою ховається 15 - 20% додаткових експлуатаційних витрат.

Актуальність зазначених заходів захисту росте з розширенням кола виробників та номенклатури їхньої продукції. На ринку з'являються нові, дослідні установки одиничного виробництва, що замовникові пропонуються по тій же ціні, що і серійні установки. Отже, замовника без його згоди втягують у процес випробування нового обладнання, що пов'язано з додатковими ризиками і витратами, включаючи невизначеність по наробітку до КР. Знижка навіть у 10 – 20% навряд чи зможе їх покрити. Очевидно, що замовник повинен захистити себе від залучення до процесу випобувань або брати участь свідомо на договірних умовах з виробником.

Запропоновані вище вимоги замовника, що хоче уникнути помилки у своєму виборі, цілком коректні. Особлива увага варто приділяти газопоршневим установкам, які поставлені на виробництво після переобладнання дизельних двигунів для роботи на газі. Як правило, наробіток цих установок до КР доводять референціями базових дизельних двигунів і прогнозованих планових робіт по обслуговуванню, що сформовані на підставі досвіду експлуатації саме дизельних двигунів. Не вдаючись у деталі істотної різниці між газовим і дизельним двигуном, що не дозволяє їх так порівнювати, варто поставити просте запитання: «так який же двигун потрібно купити - газовий або дизельний?» Якщо «газовий», то вся інформація повинна відноситися тільки до газової версії двигуна.

Варто також зупинитися на додаткових вимогах замовника. До таких вимог варто віднести, безумовно, забезпечення заданого рівня викидів у вихлопних газах і КВП когенераціної установки та загалом по міні-ТЕЦ.

Очевидно, що рівень викидів замовник задає на підставі діючих норм і існуючого рівня гранично припустимої концентрації на місцевості, де буде встановлена газова електростанція. Тобто, це об'єктивна вимога, невиконання якої призведе до відповідальності, у першу чергу, замовника. Отже, він не може вибрати устаткування, що не відповідає екологічним нормам.

Задаючи рівень КВП, замовник вирішує ряд задач – забезпечення ефективного використання палива, що відбивається на собівартості виробленої енергії, зниження внеску у парниковий ефект, і т.п. Отже, він вправі задати рівень КВП, що відповідає реальному рівневі розвитку техніки і може бути забезпечений виробниками пропонованого устаткування. Стосовно обладнання, яке не відповідає цій вимозі, замовник може застосовувати додаткові санкції у вигляді корегування даних порівняльної оцінки. Наприклад, шляхом зниження в розрахунках заявленого електричного ККД на величину різниці між заявленим КВП та значенням, яке вказане у вимогах замовника. Застосування такої практики стане суттєвою мотивацією виробників до вдосконалення обладнання, що позитивно позначиться як на ефективності роботи устаткування, рівні споживання енергоносіїв, так і на навколишньому середовищі.

Висновок

Усі сфери нашого життя пов'язані з енергоспоживанням тією чи іншою мірою. Цей взаємозв'язок підсилюється, як говорять, не щодня, а щогодини. Росте енергооснащеність не тільки промисловості, аграрного сектора економіки, систем керування різного рівня, але і населення, його повсякденного оточення. Усе це викликає щорічний ріст потужності споживачів на кілька відсотків. Беручи до уваги обмеженість природних запасів енергоносіїв, що накладає, у свою чергу, обмеження на розвиток енергетики, а також нинішні можливості технологій виробництва електроенергії і стан потужностей, можемо спрогнозувати момент, коли потужність споживачів істотно перевищить потужність генеруючого устаткування. У найбільшій мері Україна наблизилася до цього критичного стану 24 січня 2006 року, коли до енергосистеми було підключено, практично, все працездатне устаткування для генерування електричної потужності. Це стало першим серйозним попередженням, що повинне стати поштовхом до впровадження енергозберігаючих технологій у споживачів і застосуванню високоефективного енергетичного устаткування міні-ТЕЦ. Розвиткові енергозберігаючих технологій для споживачів приділяється постійна увага, і вони знаходять широке застосування у різних сферах. Це можна пояснити бажанням споживачів знизити витрати на енергопостачання, одержуючи той же результат. Подібний прогрес спостерігається у розвитку котлового й іншого опалювального устаткування.

У той же час, впровадження енергозберігаючих технологій для виробництва електроенергії здійснюється низькими темпами. Це має цілий ряд причин, у тому числі:

  1. Частина низькоефективних генеруючих потужностей ще не виробила свій ресурс, а це є підставою продовжувати її експлуатацію без модернізації.
  2. Частина енергетичних потужностей, що виробила свій ресурс, піддається модернізації, фінансованої на мінімальному рівні. У результаті, ефективність їхньої роботи після модернізації буде вище, ніж устаткування 30-50 річної давнини, але нижче ефективності сучасних технологій, зокрема газопоршневих приводів.
  3. Вплив суб'єктивного фактора, який виявляється у тім, що рішення про впровадження конкретної технології найчастіше приймають люди, котрі проробили багато часу саме із застарілим устаткуванням. При відсутності належного інформаційного забезпечення і наявності певного консерватизму, їм простіше продовжити експлуатацію діючого устаткування, чим прийняти рішення на впровадження нової технології. 
  4. Для ухвалення рішення про впровадження більш ефективної технології необхідна не тільки технічна ерудиція керівника, але і вагомі докази її переваг. Ці докази повинні мати цифрове вираження, і його одержують у результаті ТЕО, що оплачується замовником, який має намір впровадити нову технологію. Але не кожен замовник згодний нести витрати навіть на ТЕО, якщо не впевнений у його результаті.

У цьому аспекті розроблений інтегральний критерій є одним з тих інструментів, що дає математичну оцінку як основу для ухвалення рішення про застосування тієї або іншої технології й устаткування, що реалізує її. В окремих випадках, він може стати основою для наступного проведення ТЕО. Реально, його застосування не пов'язане з додатковими фінансовими витратами. Оскільки кожен енергетичний проект буде реалізований за окремо розробленою специфікацією, то в якості критерію оцінки не застосовується ціна пропозиції, передбачена як перший критерій у п.7 ст.26 Закону України «Про закупівлю товарів, робіт і послуг за державні кошти» зі змінами від 15.12.2005. Для проектів будівництва газових електростанцій та міні-ТЕЦ, як критерій оцінки застосовується найнижча ціна разом з іншими критеріями оцінки, зокрема, такими як післяпродажне обслуговування, експлуатаційні витрати. Очевидно, що законодавці не могли передбачити в Законі критерій, що був би максимально повним на момент його прийняття для всіх закупівель. Але другий критерій зазначеного пункту Закону показує на необхідність максимально повного розгляду й інших значимих характеристик оцінки. Оскільки не існує універсального критерію оцінки будь-яких товарів, робіт і послуг, що будуть закуплені на підставі Закону, то розробка і застосування критерію оцінки для визначених типів устаткування і проектів, що відповідає цілям цього Закону, не тільки припустима, але і надзвичайно необхідна. Застосування розробленого інтегрального критерію оцінки енергетичного устаткування як оцінку тендерних пропозицій стає першочерговою задачею. Це дозволить додатково вирішити ряд важливих задач, у тому числі:

  1. Забезпечити вибір енергетичного устаткування, у першу чергу, за принципом максимальної ефективності від його впровадження, а не на етапі закупівлі, що найбільшою мірою відповідає політиці енергозбереження й ефективності капіталовкладень. 
  2.  Попередити застосування низькоефективного устаткування, що спричинить не тільки надмірну витрату палива, але і підвищить ринкові ризики від результатів його роботи.
  3. Сформувати єдині правила поведінки постачальників і замовників, що дозволить впорядкувати ринок енергетичного устаткування, зробити його відкритим для постачальників і безпечним для замовників.

Безумовно, що це можливо при відкритості всіх учасників ринку. Тому пропонується зробити нормою відкритість постачальників перед замовником, який у відповідь забезпечує конфіденційність отриманої інформації. Оскільки відкритість не виключає можливість перевірки наданої інформації, те очевидно, що найбільшим кредитом довіри у замовників будуть користуватися ті з постачальників, чия інформація буде підтверджуватися перевірками. Тим більше, що замовник уже знає мінімальний набір інформації, яку він повинен перевірити. Очевидно, що цей кредит буде анульований фактом неправдивої інформації. Відповідно, це створить нові, цивілізовані умови функціонування ринку, що гарантує довгострокове співробітництво замовника з постачальником, що уміє виконувати прийняті на себе зобов'язання.

Як посібник для проведення відкритих тендерів в Україні підготовлені методика і критерій оцінки тендерних пропозицій, що відповідають принципам другого критерію оцінки, передбаченого п.7 ст.26 зазначеного вище Закону України. Цей критерій може бути використаний замовниками і з не державною формою власності, що, насамперед, зацікавлені у захисті своїх інтересів.

Лоза В.М. Заступник генерального директора ПНВП "СИНАПС", 2006р.

 

Передрукування матеріалів тільки за письмовою згодою автора.

Посилання на обговорення даної статті на форумі.





     
  ©  ЧНПП "СИНАПС". Все права защищены.
©  Разработка сайта  Студия РОМАрт 2006
03055 Киев, В.Василевской 7, ЧНПП "СИНАПС", т/ф +38 (044)238-09-67
ссылка на e-mail,  корпоративный сайт:  http://sinapse.ua
 
  *публикуемые материалы (кроме форума) отражают точку зрения компании "СИНАПС". Мы отвечаем за объективность и достоверность всей информации.
Перепечатка материалов только с разрешения редакции, ссылка на
ресурс о когенерации www.cogeneration.com.ua обязательна.