نشریه شماره ۶۲۷
معاونت نظارت راهبردی در راستای وظایف و مسولیتهای قانونی، به منظور ایجاد هماهنگی و یکنواختی در برنامه ریزی و اجرای پروژههای صنعت برق با تشکیل گروهی از کارشناسان ذی صلاح در امور نظام فنی و با توجه به اهمیت مبحث فوق و ترویج استفاده از این سامانهها و همچنین تهیه ملاک و ضوابط استفاده از سیستمهای همزمان تولید برق و گرما (CHP)، تهیه نشریه شماره ۶۲۷ با عنوان مستندات پروژههای بهرهور CHP (سیستمهای تولید همزمان برق و گرما) را در دستور کار قرار داد.
در سالهای اخیر سیستمهای تولید همزمان برق و گرما به دلیل مزایایی مانند کاهش تلفات سیستم توزیع (که بالغ بر ۲۰ % کل ظرفیت توان نصب شده کشور است)، آزاد سازی ظرفیت خطوط انتقال، ناچیز بودن هزینههای بهرهبرداری، کمک به پایداری شبکه و … بسیار مورد توجه قرار گرفته است. اساس کار در این سیستمها مبتنی بر بکارگیری و استفاده از تلفات حرارتی منبع محلی، تامین توان، به منظور استفاده در سیستمهای گرمایشی است. در حالت عادی بازده سیستمهای تولید برق، کمتر از ۵۰٪ است. که با بکارگیری ایده سیستم CHP این مقدار تا بیشتر از ۹۶ % قابل افزایش است. به همین دلیل در کشورهای مختلف بسیار مورد استقبال قرار گرفته است. در ایران نیز چند سالی است که وزارت نیرو با در نظر گرفتن مشوقهای مختلف در مناطق مختلف تصمیم بر به بکارگیری نیروگاههای کوچک CHP نموده و تلاش بسیار زیادی در توسعه این نوع سیستمها کرده است.
مزایای استفاده از سیستم CHP
مهمترین مزیت استفاده از سیستمهای CHP در نشریه شماره ۶۲۷ نسبت به سیستمهای تولید جداگانه حرارت و استفاده از برق شبکه برای خود استفاده کننده به شرح زیر است.
- افزایش راندمان و کاهش قیمت انرژی مصرفی
- دورهی احداث کوتاه با قابلیت انتقال
- در اختیار داشتن منبع تأمین انرژی با ضریب حفاظتی بالا (پدافند غیر عامل)
- افزایش قابلیت اطمینان
- کاهش اثر نوسانات شبکه
- کاهش نگرانیهای ناشی از نوسانات قیمت برق
- منبع جدید کسب درآمد با فروش مازاد انرژی مصرفی
- بهبود کیفیت توان
همچنین مزیت استفاده از سیستم CHP از دیدگاه ملی شامل موارد زیر است.
- حذف تلفات انتقال و کاهش تلفات توزیع برق در قیاس با نیروگاههای بزرگ و متمرکز
- جلوگیری از افزایش ظرفیت شبکه
- کاهش مصرف سوخت
- کاهش انتشار آلایندههای زیست محیطی
- عدم نیاز به سرمایه گذاری زیاد و امکان جذب مشارکت عمومی و سرمایههای متوسط
- تأخیر و کاهش نیاز به سرمایه گذاری برای توسعه شبکه انتقال و توزیع
- تأمین توان راکتیو
- کاهش تراکم انتقال انرژی
موارد کاربرد تولید مشترک برق و حرارت
در واحدهایی که بطور همزمان به حرارت و توان نیاز دارند، پتانسیل ایجاد تولید مشترک وجود دارد. کیفیت انرژی حرارتی مورد نیاز از نظر دما و فشار تعیین کنندهی نوع سیستم تولید همزمان است. هم چنین عواملی چون الگوهای بار، تقاضای برق و حرارت، در دسترس بودن سوخت، قابلیت اعتماد و اعتبار سیستم، بازگشت سرمایه و قوانین زیست محیطی، در انتخاب نوع و اندازهی سیستم تولید همزمان مؤثر است.
صنایعی مانند نساجی، مواد غذایی، شیشه، فولاد، سیمان، پتروشیمی، پالایشگاه، آب شیرین کن، پزشکی، کاغذ و را دارا هستند. همچنین قابلیت استفاده از این سیستمهای CHP در بخشهای چوب قابلیت بکارگیری سیستمهای اداری، تجاری و مجتمعهای مسکونی که نیاز به سیستمهای تهویه مطبوع و آب گرم دارند، وجود دارد.
البته در صورتی که سیستم مصرف انرژی خصوصیات زیر را داشته باشد، صرفه جوئی قابل توجه در هزینه انرژی بدست آمده و سیستم تولید مشترک مقرون به صرفهتر خواهد بود.
توربین بخار
سیستمهای تولید همزمان با استفاده از دیگ بخار و توربین بخار از مرسومترین و مؤثرترین سیستمهای تولید همزمان هستند که در چرخههای صعودی و نزولی بطور فراوان مورد استفاده قرار میگیرند. توربینهای بخار از بخار با فشار و درجه حرارت بالای یک بویلر استفاده میکنند. بخار، درون توربین جریان یافته و توربین را به گردش در میآورد.
بخار خروجی از توربین در درجه حرارت و فشار پائین است. اختلاف عمده توربین بخار نسبت به موتورهای رفت و برگشتی و توربینهای گاز در احتراق است که در خارج و در یک دستگاه مجزا به نام بویلر اتفاق میافتد. این کار یک امتیاز کلی برای سیستمهای تولید همزمان با توربین بخار است که اجازه میدهد تا از طیف گستردهای از سوختها از جمله سوختهای جامد نظیر زغال سنگ یا مواد ضایعاتی یا باقیماندههای گیاهی استفاده کرد.
تحلیل عملکرد و بازده
در واحدهایی که بطور همزمان به حرارت و توان نیاز دارند، پتانسیل ایجاد تولید مشترک وجود دارد. سیستم تولید مشترک در صورت افزونی موارد استفاده انرژی حرارتی نسبت به انرژی الکتریکی، وجود الگوهای بار پایدار و ثابت انرژی حرارتی و الکتریکی، طولانی بودن ساعات بهره برداری فرآیند، قیمت بالای برق شبکه یا عدم دسترسی به شبکه مقرون به صرفهتر خواهد بود.
برنامه بلندمدت استفاده از واحدهای تولید ترکیبی برق و حرارت، براساس حداقل سازی مجموع هزینههای اقتصادی سیستم عرضه انرژی تهیه شده است. در محاسبه هزینههای سیستم عرضه انرژی، مؤلفههای سرمایه گذاری، هزینههای بهره برداری و هزینههای سوخت و برق لحاظ شده است.
فهرست مطالب نشریه شماره ۶۲۷
کلیات سیستمهای CHP
طبقه بندی سیستمهای CHP
پردازش و تحلیل سیستمهای CHP
پروژههای انجام شده CHP در کشور
پردازش و تحلیل آماری پروژهها
جمع بندی