Energy and Economic Efficiency of Gas Turbine Units and Heat Pumps in Power-supply Systems in the Arctic Regions of Russia
Închide
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
536 4
Ultima descărcare din IBN:
2018-11-08 12:47
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
620.9(470) (8)
Economia energiei în general (378)
SM ISO690:2012
SUVOROV, Дмитрий; TATARINOVA, N.; KRUPIN, D.; SUVOROVA, L.; BAIBAKOVA, T.. Energy and Economic Efficiency of Gas Turbine Units and Heat Pumps in Power-supply Systems in the Arctic Regions of Russia. In: Problemele Energeticii Regionale. 2017, nr. 1(33), pp. 66-76. ISSN 1857-0070.
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF
BibTeX
DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 1(33) / 2017 / ISSN 1857-0070

Energy and Economic Efficiency of Gas Turbine Units and Heat Pumps in Power-supply Systems in the Arctic Regions of Russia

CZU: 620.9(470)
Pag. 66-76

Suvorov Дмитрий, Tatarinova N., Krupin D., Suvorova L., Baibakova T.
 
Vyatka State University/Вятский Государственный Университет
 
Disponibil în IBN: 18 mai 2017


Rezumat

Currently, in publications, there is some controversy about the efficiency of various powersupply systems operating in extreme climatic conditions. The need to dispel this controversy explains this study's relevance. The purpose of this study is to evaluate the feasibility of the use of cogeneration gas turbine and microturbine units as the heat-and-power source for a camp-like residential facility in the Arctic regions of Russia. A boiler plant and a heat pump system are analyzed as heat sources for the afore-mentioned camp. The authors used their own mathematical models of the units to do the study. The estimates were based on the annual facility-specific power and heat consumption data, additionally climatic conditions and fuel kind (natural gas) were taken into consideration. The study resulted in defining the plants' limits of equal fuel consumption, depending on the substituted power output efficiency and the power/heat production cost to the price of gas correlation. Another result was the evaluation of the power efficiency (by the natural gas consumption) and economic feasibility, as well as the payback term. We concluded that in case the natural gas was the only fuel available the ground source vapor-compressing heat pump systems were power-wise and economically unsound, provided they were operated under environmental conditions typical for the Russian North and according to the region-specific heat-supply schedule. The outcome of this study can be used when planning/designing the power-supply facilities in extreme climatic conditions, as well as in evaluating/estimating the power-supply systems' efficiency.

Scopul investigației îl constituie estimarea eficienței energetice și economice de alimentare cu energie a unei tabere de schimb, amplasate în regiunile arctice ale Rusiei cu utilizare în calitate de surse de generare a energiei electrice și termice a instalațiilor cu co-generare cu turbine pe gaze, microturbinei pe gaze, centralei termice pe gaze, pompei de căldură cu compresia de vaporilor de apă. În calculele au fost folosite modelele matematice elaborate de autorii lucrării. Calculele sunt efectuate în curbelor anuale de sarcină pentru energia electrică și termică a obiectului cercetat, ținând cont de cont de condițiile climaterice din zonă în cazul utilizării în calitate de resurse energetice primare ale gazelor naturale. Calculele au determinat indicatorii de performanță a tipurilor de instalații utilizate pentru producerea energiei, utilizând în calitate de criteriu de comparare raporturile costurilor energiei electrice și termice produse, gazelor naturale utilizate. S-a estimat eficiența economică și termenii de rambursare a investițiilor. S-a determinat, că în condițiile de disponibilitate a gazelor naturale pentru transformare în energie pompe subterane de căldură cu compresia vaporilor de apă pentru condițiile caracteristice nordului Rusiei sunt energetic și economic neeficiente. Rezultatele cercetărilor se pot utiliza la elaborarea proiectelor de alimentare cu energie ale obiectelor din zonele de nord, precum și pentru cercetarea eficienței sistemelor de alimentare cu energie electrică.

Неоднозначность имеющихся в литературе данных об эффективности разных вариантов систем энергоснабжения в условиях сурового климата определяет актуальность данного исследования. Целью статьи является оценка энергетической и экономической эффективности энергоснабжениявахтового поселка, расположенного в арктических регионах России, с применением в качестве источников электро- и теплоснабжения когенерационных газотурбинной установки и микрогазотурбинной установки, а в качестве источников теплоснабжения также газовой котельной и парокомпрессионной теплонасосной установки. При расчетах использованы созданные авторами математические модели этих установок. Расчеты проведены по характерным годовым графикам электрических и тепловых нагрузок объекта энергоснабжения с учетом климатических условий при условии использования в качестве топлива природного газа. В результате расчетов выявлены показатели эффективности установок рассмотренных видов в зависимости от эффективности производства замещаемой электроэнергии и соотношения стоимости электроэнергии, тепловой энергии и газа, определен энергетический (по расходу природного газа) и экономический эффект от их применения, а также сроки окупаемости инвестиций. Определено, что при наличии природного газа как основного топливного ресурса грунтовые парокомпрессионные теплонасосные установки в условиях российского Севера при работе по характерным температурным графикам систем теплоснабжения энергетически и экономически неэффективны. Результаты работы могут быть использованы при разработке проектов энергоснабжения объектов в условиях сурового климата, а также при исследовании эффективности систем энергоснабжения.

Cuvinte-cheie
boiler plant, gas turbine unit, microturbine unit, payback term,

cogeneration, efficiency, heat pump, power supply, production cost