Poliechnika Śląska w Gliwicach Insyu Techniki Cieplnej Sraegia rozwoju w Polsce wysokosprawnej kogeneracji Załączniki Warszawa, czerwiec 2007
Sraegia rozwoju w Polsce wysokosprawnej kogeneracji Załączniki Umowa nr 501H/4433/0445/000 Zamawiający: Polskie Towarzyswo lekrociepłowni Zawodowych Auorzy pracy: mgr inż. Krzyszof Hoinka mgr inż. Małgorzaa Kwesarz prof. dr hab. inż. Janusz Lewandowski dr inż. Marcin Liszka prof. dr hab. inż. Sanisław Mańkowski dr inż. Adam Smyk dr inż. Wiesław Szadkowski dr inż. Krzyszof Wojdyga prof. dr hab. inż. Andrzej Ziębik Poliechnika Śląska Poliechnika Warszawska Poliechnika Warszawska Poliechnika Śląska Poliechnika Warszawska Poliechnika warszawska Poliechnika Warszawska Poliechnika Warszawska Poliechnika Śląska Kierownik pracy: prof. dr hab. inż. Janusz Lewandowski 2
Sraegia rozwoju w Polsce wysokosprawnej kogeneracji - Załączniki Spis reści ZAŁĄCZNIK 1. ALGORYTM TCHNICZNO-KONOMICZNJ MTODY WSKAŹNIKOWJ OCNY TCHNOLOGII KOGNRACYJNYCH... 4 ZAŁĄCZNIK 2. PODZIAŁ ZUŻYCIA PALIWA MIĘDZY PRODUKCJĘ CIPŁA I NRGII LKTRYCZNJ W UKŁADZI LKTROCIPŁOWNI Z TURBINĄ UPUSTOWO-KONDNSACYJNĄ,... 13 ZAŁĄCZNIK 3. ZAŁOŻNIA DO OBLICZŃ TCHNICZNO-KONOMICZNYCH... 21 ZAŁĄCZNIK 4. BLOK CIPŁOWNICZY WĘGLOWY PRACUJĄCY W TCHNOLOGII PYŁOWJ... 28 ZAŁĄCZNIK 5. BLOKI CIPŁOWNICZ WĘGLOW OPART O TCHNOLOGIĘ FLUIDALNĄ... 33 ZAŁĄCZNIK 6. LKTROCIPŁOWNIA GAZOWO-PAROWA... 41 ZAŁĄCZNIK 7. LKTROCIPŁOWNIA PRZMYSŁOWA WILOPALIWOWA (NA PRZYKŁADZI LKTROCIPŁOWNI HUTNICZJ OPALANJ MISZANKĄ PALNYCH GAZÓW TCHNOLOGICZNYCH I WĘGLA)... 47 ZAŁĄCZNIK 8. BLOK KONDNSACYJNY UCIPŁOWNIONY... 62 ZAŁĄCZNIK 9. ZASTOSOWANI ZASOBNIKÓW CIPŁA W LKTROCIPŁOWNIACH... 75 3
Załącznik 1. Algorym echniczno-ekonomicznej meody wskaźnikowej oceny echnologii kogeneracyjnych Meodyka analizy ekonomicznej Analiza ekonomiczna budowy bloków ciepłowniczych zosała wykonana w oparciu o nasępujące wskaźniki oceny projeków inwesycyjnych 1 : a) warość bieżąca neo (NPV): NPV NCF N (1) 0 (1 r ) b) wewnęrzna sopa zwrou (IRR): NCF N 0 (2) 0 (1 IRR ) c) zmodyfikowana warość bieżąca neo (MNPV): N N NCF (1 rei ) N 0 NCF MNPV N (3) (1 r ) 0 (1 r ) d) zmodyfikowana wewnęrzna sopa zwrou (MIRR): N N NCF (1 rei) k1 MIRR N 1 (4) k NCF (1 r) 0 e) zdyskonowany okres zwrou nakładów inwesycyjnych (DPB): NCF DPB 0 (5) 0 (1 r ) 1 Rogowski W., Rachunek efekywności przedsięwzięć inwesycyjnych. Wolers Kluwer, Kraków 2006. 4
gdzie: NCF - przepływ pieniężny neo, liczony na koniec -ego roku, PLN, NCF - przepływ pieniężny neo liczony na koniec -ego roku większy od zera, PLN, NCF - ujemne przepływy pieniężne neo w okresie realizacji inwesycji liczone na koniec N k r rei -ego roku, PLN, - numer kolejnego roku analizy, - horyzon czasowy analizy (łączna długość fazy inwesycyjnej i eksploaacyjnej), laa, - okres, w kórym wydaki są większe niż wpływy, - sopa dyskona, - sopa reinwesycji dodanich przepływów pieniężnych, Wszyskie wskaźniki oceny ekonomicznej, j. NPV, MNPV, IRR, MIRR, DPB zosały obliczone w dwóch wersjach, odzwierciedlających dwa sposoby oceny inwesycji: z punku widzenia właścicieli firmy (ang. free cash flow o equiy, FCF), przyjmując wówczas oznaczenia: NPV, MNPV, IRR, MIRR, DPB (zw. meoda właścicielska), z punku widzenia wszyskich sron finansujących przedsięwzięcie (ang. free cash flow o firm, FCFF) przyjmując wówczas oznaczenia: NPV, MNPV, IRR, MIRR, DPB (zw. meoda klasyczna). Oba podejścia różnią się, co do sposobu uwzględniania przepływów finansowych oraz podaku dochodowego. W meodzie właścicielskiej przepływ goówkowy neo obliczany jes według nasępującej zależności: NCF ' O I P W F R T' (6) przy czym: T' p P W A F (7) 5
gdzie: O - dopływ kapiału obcego, I - wydaki inwesycyjne, P - przychody operacyjne, W - wydaki operacyjne, F - odseki od kapiału obcego pozosałego do spłay, R - raa spłay kapiału obcego, T - podaek dochodowy, p - sopa podaku dochodowego, A - roczne odpisy amoryzacyjne. Ponado w meodzie właścicielskiej dyskonowanie przepływów pieniężnych odbywa się w oparciu o kosz kapiału własnego: r' (8) k w gdzie: r ' - sopa dyskona dla meody właścicielskiej, k w - kosz kapiału własnego. W meodzie klasycznej, przepływ goówkowy neo oraz sopa dyskona obliczane są według nasępujących zależności: NCF'' '' I J P W T (9) przy czym: T' ' p P W A (10) 6
r'' u k ( 1 u ) k 1 p (11) w o gdzie: r '' - sopa dyskona dla meody klasycznej, k o - kosz kapiału obcego, u - udział kapiału własnego w finansowaniu inwesycji, J - odseki od kapiału obcego naliczane w -ym roku fazy inwesycyjnej. Kosz kapiału własnego i obcego zaangażowanego podczas realizacji nowego bloku obliczono z nasępujących zależności: k w R M (12) o w k WIBOR 12 (13) o M o gdzie: R o - renowność długoerminowych obligacji skarbowych, WIBOR 12 - warość średnia WIBOR 12M, M w - marża obciążająca kapiał własny, M o - marża obciążająca kapiał obcy. Meodyka analizy echnicznej Do obliczenia warości wskaźników oceny ekonomicznej echnologii konieczna jes znajomość rocznych ilości subsancji i energii przecinających osłony bilansowe poszczególnych bloków ciepłowniczych. W celu obliczenia ych wielkości, dla każdej z analizowanych echnologii, uworzono model bilansowo-wskaźnikowy. Poniżej zilusrowano jego posać na przykładzie bloku ciepłowniczego z kołem pyłowym. Roczna praca bloku zosała podzielona na dwa okresy: I pracy ze znamionową mocą cieplną w sezonie grzewczym, 7
II pracy poza sezonem grzewczym w celu zaspokojenia zaporzebowania na ciepłą wodę użykową. Dla obu okresów założono niezmienny srumień energii chemicznej paliwa. Praca poza sezonem odbywa się zaem przy znacznym udziale kondensacji. Ważniejsze oznaczenia w równaniach modelu: G - srumień subsancji, kg/s, G - roczne zużycie/produkcja subsancji, Mg/rok, Q - srumień produkowanego ciepła, N - moc, MW, Wd - warość opałowa, GJ/Mg, b 1 - udział gramowy biomasy w mieszance paliwowej, - sprawność, - czas, ch - roczne zużycie energii chemicznej, GJ/rok, el - roczna produkcja elekryczności, MWh/rok, Ca S - sosunek molowy Ca do S (S - siarka w paliwach), g CaCO 3 - udział gramowy CaCO 3 w suspensji wapiennej, s - udział gramowy siarki, - jednoskowe zużycie, Mg/GJ ch, a - współczynnik konrakcji popiołu, c - udział gramowy węgla pierwiaskowego, p - udział gramowy popiołu, g - jednoskowa produkcja gipsu, Mg/GJ ch, SO 2, NOx, pł - wskaźniki emisji jednoskowej, Mg/GJ ch, I - nakład inwesycyjny, PLN, i - jednoskowy nakład inwesycyjny, PLN/kW el, Wd v - warość opałowa, MJ/m 3 n, Indeksy dolne: 8
a - woda amoniakalna, p paliwo podsawowe, b 1 biomasa 1, s siarka, sw suspensja wapienna, wd woda zdemineralizowana, wk woda zdekarbonizowana, el elekryczność, ch energia chemiczna, elc elekryczność czarna, elz elekryczność zielona, ups - sałe, uboczne produky spalania, pł - pył, g - gips, N neo, K kocioł w C, n nominalny, I praca z nominalną mocą cieplną, II praca poza sezonem grzewczym. Układ echnologiczny z kołem pyłowym Sosunek mocy elekryczne neo do cieplnej znamionowej w I okresie N I Q el I N n fekywność obiegu C neo w I okresie: O C I N el I N Q K Q n Srumień paliwa podsawowego: G p W d p N el I N b1 W 1 b 1 Q d b1 n O C I K 9
przy czym: G b1 b1 G G p b1 Zużycie paliwa podsawowego: G 3.6 ( I II) p G p Zużycie energii chemicznej paliwa podsawowego: G Wd chp p p Srumień biomasy: G b 1 b1 G p 1 b1 Zużycie biomasy: G 3.6 1( I ) b1 G b II Zużycie energii chemicznej biomasy: G Wd chb1 b1 b1 Zużycie suspensji wapiennej: G sw 3,1278 Ca G g S CaCO3 s Ilość siarki doprowadzonej do koła z paliwami: G s G s G s ( ) 3.6 p p b b1 1 I II Zużycie wody amoniakalnej: G a a ch p ch b1 10
Zużycie wody zdemineralizowanej: G wd wd ch p ch b1 Równanie krzywej sałopaliwowej: N N el N el I N Q 0,2033 1,2071 Q n Moc bloku neo w drugim okresie: N el II N Q II Nel I N 0,2033 1, 2071 Q n Zużycie wody zdekarbonizowanej: G wk wk ch p ch b1 Produkcja elekryczności neo: eln N el I N N I el II N II Produkcja elekryczności zielonej 2 : elz eln chb 1 chb1 chp Produkcja elekryczności czarnej : elc eln elz Srumień sałych ubocznych produków spalania: G ups a 1 c ups G p p p G b1 p b1 2 Rozporządzenie Minisra Gospodarki z dnia 19 grudnia 2005r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedsawienia do umorzenia świadecw pochodzenia, uiszczenia opłay zasępczej oraz zakupu energii elekrycznej i ciepła wyworzonych w odnawialnych źródłach energii. Dz.U. nr 261, poz. 2187. 11
Produkcja sałych ubocznych produków spalania: G 3.6 ( I II) ups G ups Produkcja gipsu: G g g ch p ch b1 misja SO 2 : G SO 2 SO2 ch p ch b 1 misja G NO x NO x : NO x ch p ch b1 misja pyłu: G pł pł ch p ch b1 Srumień CO 2 : G CO 2 3,666 Gpcp Gb1c b1 misja CO 2 : G 3.6 CO G CO ( ) 2 2 I II G ups c ups Całkowiy nakład inwesycyjny: Ic 1000 i N el II N Dla pozosałych echnologii, szczególnie dla przypadku układu z kołem fluidalnym, algorym obliczeń wskaźników jes podobny z uwzględnieniem charakerysycznych cech poszczególnych paliw w ym ich paramerów emisyjnych. 12
Załącznik 2. Podział zużycia paliwa między produkcję ciepła i energii elekrycznej w układzie elekrociepłowni z urbiną upusowo-kondensacyjną 3,4 Zużycie energii chemicznej paliwa należy podzielić między produkcję ciepła, energii elekrycznej w skojarzeniu i energii elekrycznej w kondensacji: ch ch c ch el sk ch el k gdzie: ch c -zużycie energii chemicznej paliwa na produkcję ciepła, -zużycie energii chemicznej paliwa na produkcję energii elekrycznej w skojarzeniu, ch el ch el sk -zużycie energii chemicznej paliwa na produkcję energii elekrycznej w kondensacji. k Zużycie energii chemicznej paliwa na produkcję energii elekrycznej w skojarzeniu wyznacza się na podsawie sprawności cząskowej wywarzania energii elekrycznej wyznaczoną w oparciu o meodę uniknięych nakładów paliwowych: ch el sk el sk B el sk B el sk B ek N ' p (1 ) p el gdzie: 3 Szargu J., Ziębik A., Podsawy energeyki cieplnej. PWN, Warszawa 2000 4 Ziębik A., Seleced problems of biomass co-combusion in energy sysems. Maeriały Inernaional Symposium Hea Transfer and Renewable Sources of nergy, Międzyzdroje 2006. 13
-produkcja bruo energii elekrycznej w skojarzeniu, el sk B -sprawność neo wywarzania energii elekrycznej w elekrowni zasąpionej, ek N ' p, p -sprawność ransformacji i przesyłania energii elekrycznej dla elekrowni zasąpionej i elekrociepłowni, el -wskaźnik elekrycznych porzeb własnych. Zużycie energii chemicznej paliwa na produkcję energii elekrycznej w kondensacji wyznacza się na podsawie znajomości sprawności wywarzania energii elekrycznej w członie kondensacyjnym. ch el sk el k B el k B gdzie: -produkcja bruo energii elekrycznej w kondensacji, el k B -sprawność energeyczna bruo wywarzania energii elekrycznej w kondensacji. el k B Zużycie energii chemicznej paliwa na produkcję ciepła wynika z zamknięcia bilansu energii chemicznej paliwa: ch c ch el sk B (1 ) p el ' ek Np el k B el k B Sposób obliczania produkcji ciepła i energii elekrycznej ze spalania biomasy Podział paliw na dwie grupy: paliwa konwencjonalne (węgiel, muł węglowy, olej) paliwa, dla kórych zmiana udziału w mieszance nie powoduje zmiany sprawności energeycznej koła, paliwa odnawialne (biomasa), kórego użycie wpływa na zmianę sprawności koła. 14
Zakłada się, że efeky użyeczne działania bloku ciepłowniczego (produkcja neo ciepła i energii elekrycznej) są zachowane na sałym poziomie: Q N =idem; el N =idem, co oznacza, że produkcja bruo ciepła i energii elekrycznej w przypadku współspalania biomasy w porównaniu do przypadku bez udziału biomasy wynosi: Q ' B Q Q (1 ) N B c ' ' 1c 1c ' el B (1 ) el N el B c ' ' 1 c 1 c gdzie: Q B, ' Q B -produkcja ciepła bruo, ' c, el -wskaźniki elekrycznych porzeb własnych bloku w przypadku opalania paliwami konwencjonalnymi i współspalania biomasy. Dla układu bez współspalania biomasy: ch pk QB ec B el B Dla układu ze współspalaniem biomasy: ' ch pk ch b Q ' ' B el B ' ec B gdzie: 15
ch, pk ch pk ' -zużycie energii chemicznej paliw konwencjonalnych w przypadku bez ch b współspalania i ze współspalaniem biomasy, -zużycie energii chemicznej biomasy,, -sprawność energeyczna bruo bloku ciepłowniczego dla przypadku ec B ' ec B bez współspalania i ze współspalaniem biomasy. Zmniejszenie zużycia energii chemicznej paliw konwencjonalnych na skuek współspalania biomasy: ch pk ch pk ' ch pk ch pk ch b Q N 1 1 1 1 ' ' el N ' ' (1 c) ec B (1 c ) ec B (1 el ) ec B (1 el ) ec B Zmniejszenie zużycia energii chemicznej paliw konwencjonalnych sanowi ch pk efek zasąpienia energii chemicznej paliw konwencjonalnych energią chemiczną biomasy z uwzględnieniem zmiany sprawności energeycznej i porzeb własnych bloku ciepłowniczego. Z zasady zasępowania wynika ilość efeków użyecznych bruo jakie owarzyszą współspalaniu biomasy: Q B el B ch pk ec B gdzie: Q, -produkcja ciepła i energii elekrycznej wynikająca z użykowania biomasy, B el B -sprawność energeyczna bruo bloku ciepłowniczego opalanego paliwami ec B konwencjonalnymi. Produkcja ciepła i energii elekrycznej w elekrociepłowni z członem kondensacyjnym i sacją redukcyjno-schładzającą: el B el sk B el k B 16
Q B Q sk B Q SR B gdzie: el sk B -produkcja bruo energii elekrycznej w skojarzeniu, el k B -produkcja bruo energii elekrycznej w członie kondensacyjnym, Q sk B -produkcja bruo ciepła w skojarzeniu, Q SR B -produkcja bruo ciepła w sacji redukcyjno-schładzającej Zakłada się spełnienie nasępujących zależności: el k B el sk B el k B el sk B Q Q SR B sk B Q Q SR B sk B el sk B Q sk B el sk B Q sk B gdzie: -produkcja energii elekrycznej w członie kondensacyjnym wynikająca z el k B użykowania biomasy el sk B -produkcja energii elekrycznej w skojarzeniu wynikająca z użykowania biomasy, -produkcja ciepła w sacji redukcyjno schładzającej wynikająca z użykowania Q SR B biomasy, Q sk B -produkcja ciepła w układzie skojarzonym wynikająca z użykowania biomasy. Dla przypadku współspalania biomasy: 17
el B el sk B el k B Q B Q sk B Q SR B Orzymuje się zaem: ( 1 ) el B Q ( 1 ) el sk B B Q sk B el B Q B 1 1 sąd: Q B ch pk ec B 1 1 1 el B ch pk 1 ec B 1 1 1 1 oraz Q sk B Q B 1 el sk B el B 1 Q SR B Q B 1 18
el k B el 1 Sprawność energeyczna elekrociepłowni z urbiną upusowo-kondensacyjną: ec B Qsk el sk B el k B ch ec B (1 ) Qsk el k B el sk B Qsk me el k B k ec el k B gdzie: k ec -sprawność energeyczna koła elekrociepłowni, me -sprawność elekromechaniczna urbozespołu, el k B -sprawność energeyczna bruo wywarzania energii elekrycznej w członie kondensacyjnym. el k B el sk B ec B 1 (1 ) 1 me el k B k ec Sprawność energeyczna wywarzania energii elekrycznej w członie kondensacyjnym przy współspalaniu biomasy: ' el k B el k B ' k ec k ec gdzie ' oznacza sprawność energeyczną koła przy współspalaniu biomasy k ec i w konsekwencji 19
' ec B ec B ' k ec k ec ' ec B gdzie oznacza sprawność energeyczną elekrociepłowni w przypadku współspalania biomasy. 20
Załącznik 3. Założenia do obliczeń echniczno-ekonomicznych Poniżej przedsawiono ważniejsze założenia przyjęe w meodyce obliczeń. Warości poszczególnych paramerów liczbowych danych wejściowych zamieszczono w ablicach Z3.1-Z3.5. Dla wszyskich analizowanych echnologii przyjęo jednolie dane o zaporzebowaniu na ciepło grzewcze: znamionowa moc cieplna w skojarzeniu MW 180 czas wykorzysania znam. mocy cieplnej h/rok 4300 moc cieplna poza sezonem MW 25 czas wykorzysania mocy cieplnej poza sezonem h/rok 2280 Jako począek fazy inwesycyjnej przyjęo rok 2011, kóry jes rokiem zerowym w analizie ekonomicznej. Łączna długość fazy inwesycyjnej i eksploaacyjnej wynosi 40 la. Przyjęo spłaę kredyu w równych raach przy sałym oprocenowaniu rocznym. Założono ponado karencję w spłacie obowiązującą podczas fazy inwesycyjnej. Odseki naliczane w fazie inwesycyjnej na podsawie bieżącego zadłużenia na koniec każdego roku sanowią zwiększenie kapiału do spłay, czyli podsawy do obliczenia ra kapiałowych i odseek w okresie eksploaacji. Zasosowano liniową meodę obliczania odpisów amoryzacyjnych. Podsawą amoryzacji jes całkowiy nakład inwesycyjny powiększony o odseki naliczone podczas fazy inwesycyjnej. feky energeyczne i ekonomiczne związane z budową i eksploaacją analizowanych układów echnologicznych oblicza się na ich osłonach konrolnych. Pod pojęciem układu echnologicznego rozumie się blok energeyczny wraz z nowymi insalacjami pomocniczymi i ochronnymi. 21
Tablica Z3.1. Charakerysyka paliw sałych w sanie roboczym LP Paramer Jednoska Węgiel Biomasa 1 Warość opałowa GJ/Mg 20 8 2 Udział wilgoci - 0,090 0,450 3 Udział popiołu - 0,250 0,026 4 Udział C - 0,557 0,272 5 Udział H - 0,036 0,033 6 Udział O - 0,046 0,217 7 Udział N - 0,011 0,001 8 Udział S - 0,010 0,001 Tablica Z3.2. Charakerysyka gazu ziemnego (GZ) LP Paramer Jednoska Gaz ziemny 1 Warość opałowa MJ/mn3 35,8 2 Warość opałowa MJ/kg 50,1 3 Udział CH4 1 Tablica Z3.3. Charakerysyka gazu echnologicznego (GT) LP Paramer Jednoska Gaz ziemny 1 Warość opałowa MJ/mn3 3,4 2 Udział CO2-0,11 3 Udział CO - 0,28 4 Udział CH4-0,003 22
Tablica Z3.4 Ścieżki cenowe i koszowe - dane do obliczeń Warość w roku: LP Paramer Jednoska 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 1 Cena węgla 20 loco kopalnia PLN/GJ 8,35 8,60 8,86 9,12 9,39 9,68 9,97 10,27 10,57 10,89 4 Kosz ransporu węgla PLN/Mg 18,55 19,10 19,68 20,27 20,88 21,50 22,15 22,81 23,50 24,20 5 Kosz przygoowania węgla PLN/Mg 1,10 1,13 1,15 1,17 1,20 1,22 1,24 1,27 1,29 1,32 6 Cena biomasy 1 loco elekrownia PLN/GJ 16,56 16,89 17,23 17,57 17,93 18,28 18,65 19,02 19,40 19,79 8 Kosz przygoowania biomasy PLN/Mg 1,10 1,13 1,15 1,17 1,20 1,22 1,24 1,27 1,29 1,32 9 Cena gazu ziemnego loco łocznia PLN/GJ 26,99 27,80 28,64 29,50 30,38 31,29 32,23 33,20 34,20 35,22 10 Cena gazu echnologicznego loco C PLN/GJ 8,40 8,57 8,74 8,91 9,09 9,27 9,46 9,65 9,84 10,04 12 Cena kamienia wapiennego loco elekrownia PLN/Mg 69,80 71,20 72,62 74,07 75,55 77,06 78,61 80,18 81,78 83,42 13 Kosz suspensji wapiennej z MIOS PLN/Mg 69,88 71,27 72,70 74,15 75,64 77,15 78,69 80,27 81,87 83,51 14 Kosz wody amoniakalnej (25% NH3) PLN/Mg 552,04 563,08 574,34 585,83 597,55 609,50 621,69 634,12 646,80 659,74 15 Kosz uylizacji sałych ups z CFB PLN/Mg 40,57 41,79 43,05 44,34 45,67 47,04 48,45 49,90 51,40 52,94 17 Kosz uylizacji sałych ups z PF PLN/Mg 25,50 26,27 27,06 27,87 28,71 29,57 30,45 31,37 32,31 33,28 18 Kosz wody zdemineralizowanej PLN/Mg 2,21 2,25 2,30 2,34 2,39 2,44 2,49 2,54 2,59 2,64 19 Kosz wody zdekarbonizowanej PLN/Mg 0,23 0,24 0,24 0,25 0,25 0,26 0,26 0,27 0,27 0,28 20 Opłaa za emisję SO2 PLN/Mg 463,71 472,99 482,45 492,10 501,94 511,98 522,22 532,66 543,31 554,18 21 Opłaa za emisję NOx PLN/Mg 463,71 472,99 482,45 492,10 501,94 511,98 522,22 532,66 543,31 554,18 22 Opłaa za emisję CO2 PLN/Mg 0,25 0,26 0,26 0,27 0,27 0,28 0,29 0,29 0,30 0,30 23 Opłaa za emisję pyłu PLN/Mg 309,14 315,33 321,63 328,06 334,63 341,32 348,14 355,11 362,21 369,45 24 Cena elekryczności "czarnej" PLN/MWh 120,38 121,86 121,25 122,64 123,16 124,12 126,56 131,53 132,84 136,76 25 Warość świadecw pochodzenia el. "zielonej" PLN/MWh 220,82 225,23 229,74 234,33 239,02 243,80 248,67 253,65 258,72 263,90 26 Cena elekryczności "zielonej" PLN/MWh 341,19 347,09 350,98 356,97 362,18 367,92 375,24 385,18 391,56 400,66 27 Cena ciepła PLN/GJ 25 25,5 26,01 26,53 27,061 27,602 28,1541 28,7171 29,2915 29,8773 28 29 Cena świadecw pochodzenia el. "czerwonej" dla echnologii węglowych PLN/MWh 50 51 52,02 53,06 54,122 55,204 56,3081 57,4343 58,583 59,7546 Cena świadecw pochodzenia el. "czerwonej" dla echnologii gazowych PLN/MWh 120 122,4 124,85 127,34 129,89 132,49 135,139 137,842 140,599 143,411 30 Cena gipsu loco blok PF PLN/Mg 2,21 2,25 2,30 2,34 2,39 2,44 2,49 2,54 2,59 2,64 31 Miesięczne wynagrodzenie wraz z pochodnymi PLN/osobomiesiąc 8273,24 8604,17 8948,34 9306,27 9678,52 10065,66 10468,29 10887,02 11322,50 11775,40 32 Podaek akcyzowy od elekryczności PLN/MWh 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 23
Tablica Z3.4 -cd 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 1 11,22 11,55 11,90 12,26 12,63 13,00 13,39 13,80 14,21 14,64 4 24,93 25,68 26,45 27,24 28,06 28,90 29,76 30,66 31,58 32,52 5 1,35 1,37 1,40 1,43 1,46 1,49 1,52 1,55 1,58 1,61 6 20,19 20,59 21,00 21,42 21,85 22,29 22,73 23,19 23,65 24,13 8 1,35 1,37 1,40 1,43 1,46 1,49 1,52 1,55 1,58 1,61 9 36,28 37,37 38,49 39,64 40,83 42,06 43,32 44,62 45,96 47,34 10 10,24 10,44 10,65 10,87 11,08 11,31 11,53 11,76 12,00 12,24 12 85,09 86,79 88,52 90,29 92,10 93,94 95,82 97,74 99,69 101,69 13 85,18 86,88 88,62 90,39 92,20 94,05 95,93 97,85 99,80 101,80 14 672,93 686,39 700,12 714,12 728,41 742,97 757,83 772,99 788,45 804,22 15 54,53 56,16 57,85 59,59 61,37 63,21 65,11 67,06 69,08 71,15 17 34,28 35,30 36,36 37,45 38,58 39,73 40,93 42,15 43,42 44,72 18 2,69 2,75 2,80 2,86 2,91 2,97 3,03 3,09 3,15 3,22 19 0,28 0,29 0,29 0,30 0,31 0,31 0,32 0,32 0,33 0,34 20 565,26 576,57 588,10 599,86 611,86 624,10 636,58 649,31 662,30 675,54 21 565,26 576,57 588,10 599,86 611,86 624,10 636,58 649,31 662,30 675,54 22 0,31 0,32 0,32 0,33 0,34 0,34 0,35 0,36 0,36 0,37 23 376,84 384,38 392,07 399,91 407,91 416,07 424,39 432,87 441,53 450,36 24 138,85 141,12 143,42 145,76 148,14 150,56 153,02 155,52 158,06 160,63 25 269,17 274,56 280,05 285,65 291,36 297,19 303,13 309,20 315,38 321,69 26 408,03 415,68 423,47 431,41 439,51 447,75 456,15 464,71 473,43 482,32 27 30,4749 31,0844 31,706 32,3402 32,987 33,6467 34,3196 35,006 35,7062 36,4203 28 60,9497 62,1687 63,4121 64,6803 65,9739 67,2934 68,6393 70,0121 71,4123 72,8406 29 146,279 149,205 152,189 155,233 158,337 161,504 164,734 168,029 171,39 174,817 30 2,69 2,75 2,80 2,86 2,91 2,97 3,03 3,09 3,15 3,22 31 12246,42 12736,27 13245,72 13775,55 14326,57 14899,64 15495,62 16115,45 16760,07 17430,47 32 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 24
Tablica Z3.4 -cd 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 1 15,08 15,53 15,99 16,47 16,97 17,48 18,00 18,54 19,10 19,67 4 33,50 34,51 35,54 36,61 37,71 38,84 40,00 41,20 42,44 43,71 5 1,64 1,67 1,71 1,74 1,78 1,81 1,85 1,88 1,92 1,96 6 24,61 25,10 25,60 26,12 26,64 27,17 27,71 28,27 28,83 29,41 8 1,64 1,67 1,71 1,74 1,78 1,81 1,85 1,88 1,92 1,96 9 48,76 50,22 51,72 53,28 54,87 56,52 58,22 59,96 61,76 63,61 10 12,48 12,73 12,99 13,25 13,51 13,78 14,06 14,34 14,62 14,92 12 103,72 105,79 107,91 110,07 112,27 114,51 116,80 119,14 121,52 123,95 13 103,83 105,91 108,03 110,19 112,39 114,64 116,93 119,27 121,66 124,09 14 820,30 836,71 853,44 870,51 887,92 905,68 923,79 942,27 961,12 980,34 15 73,28 75,48 77,75 80,08 82,48 84,95 87,50 90,13 92,83 95,62 17 46,06 47,45 48,87 50,33 51,84 53,40 55,00 56,65 58,35 60,10 18 3,28 3,35 3,41 3,48 3,55 3,62 3,70 3,77 3,84 3,92 19 0,34 0,35 0,36 0,37 0,37 0,38 0,39 0,40 0,40 0,41 20 689,05 702,84 716,89 731,23 745,85 760,77 775,99 791,51 807,34 823,48 21 689,05 702,84 716,89 731,23 745,85 760,77 775,99 791,51 807,34 823,48 22 0,38 0,38 0,39 0,40 0,41 0,42 0,42 0,43 0,44 0,45 23 459,37 468,56 477,93 487,49 497,24 507,18 517,32 527,67 538,22 548,99 24 163,26 165,92 168,63 171,38 174,18 177,02 179,91 182,85 185,83 188,86 25 328,12 334,68 341,38 348,20 355,17 362,27 369,52 376,91 384,45 392,14 26 491,38 500,60 510,01 519,59 529,35 539,29 549,43 559,75 570,28 581,00 27 37,1487 37,8917 38,6495 39,4225 40,2109 41,0151 41,8355 42,6722 43,5256 44,3961 28 74,2974 75,7833 77,299 78,845 80,4219 82,0303 83,6709 85,3443 87,0512 88,7922 29 178,314 181,88 185,518 189,228 193,012 196,873 200,81 204,826 208,923 213,101 30 3,28 3,35 3,41 3,48 3,55 3,62 3,70 3,77 3,84 3,92 31 18127,69 18852,79 19606,91 20391,18 21206,83 22055,10 22937,31 23854,80 24808,99 25801,35 32 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 25
Tablica Z3.4 -cd 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 1 20,26 20,87 21,49 22,14 22,80 23,49 24,19 24,92 25,66 26,43 4 45,02 46,37 47,76 49,20 50,67 52,19 53,76 55,37 57,03 58,74 5 2,00 2,04 2,08 2,12 2,16 2,21 2,25 2,30 2,34 2,39 6 30,00 30,60 31,21 31,83 32,47 33,12 33,78 34,46 35,15 35,85 8 2,00 2,04 2,08 2,12 2,16 2,21 2,25 2,30 2,34 2,39 9 65,52 67,49 69,51 71,60 73,75 75,96 78,24 80,58 83,00 85,49 10 15,22 15,52 15,83 16,15 16,47 16,80 17,14 17,48 17,83 18,18 12 126,43 128,96 131,54 134,17 136,86 139,59 142,38 145,23 148,14 151,10 13 126,57 129,10 131,69 134,32 137,01 139,75 142,54 145,39 148,30 151,27 14 999,94 1019,94 1040,34 1061,15 1082,37 1104,02 1126,10 1148,62 1171,59 1195,03 15 98,49 101,44 104,48 107,62 110,85 114,17 117,60 121,12 124,76 128,50 17 61,90 63,76 65,67 67,65 69,67 71,76 73,92 76,14 78,42 80,77 18 4,00 4,08 4,16 4,24 4,33 4,42 4,50 4,59 4,69 4,78 19 0,42 0,43 0,44 0,45 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 20 839,95 856,75 873,89 891,37 909,19 927,38 945,92 964,84 984,14 1003,82 21 839,95 856,75 873,89 891,37 909,19 927,38 945,92 964,84 984,14 1003,82 22 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 23 559,97 571,17 582,59 594,24 606,13 618,25 630,62 643,23 656,09 669,21 24 191,95 195,08 198,26 201,50 204,79 208,13 211,52 214,98 218,48 222,05 25 399,98 407,98 416,14 424,46 432,95 441,61 450,44 459,45 468,64 478,01 26 591,92 603,06 614,40 625,96 637,73 649,74 661,96 674,43 687,12 700,06 27 45,284 46,1897 47,1135 48,0558 49,0169 49,9972 50,9972 52,0171 53,0575 54,1186 28 90,5681 92,3794 94,227 96,1116 98,0338 99,9945 101,994 104,034 106,115 108,237 29 217,363 221,711 226,145 230,668 235,281 239,987 244,786 249,682 254,676 259,769 30 4,00 4,08 4,16 4,24 4,33 4,42 4,50 4,59 4,69 4,78 31 26833,41 27906,74 29023,01 30183,93 31391,29 32646,94 33952,82 35310,93 36723,37 38192,30 32 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 26
Tablica Z3.5 Pozosałe dane ekonomiczne przyjmowane do analizy 1 Kosz kapiału własnego (nominalny z ryzykiem) - 0.07 2 Kosz kapiału obcego (nominalny z ryzykiem) - 0.057 3 Udział kapiału własnego - 0.2 4 Udział kapiału obcego - 0.8 5 Okres spłay kapiału obcego laa 20 6 Sopa reinwesycji dla meody właścicielskiej - 0.055 7 Sopa reinwesycji dla meody klasycznej - 0.055 8 Roczna sawka amoryzacji - 0.05 9 Sopa podaku dochodowego - 0.19 10 Sopa dyskona dla meody właścicielskiej - 0.070 11 Sopa dyskona dla meody klasycznej - 0.051 Sopa podaku od budowli 12 (jako ułamek nakładu inwesycyjnego) - 0.0035 13 Roczny podaek od nieruchomości PLN/rok 0 27
Załącznik 4. Blok ciepłowniczy węglowy pracujący w echnologii pyłowej Przykładowy blok ciepłowniczy jes wyposażony w kocioł pyłowy OP-430 opalany węglem kamiennym oraz urbozespół upusowo-przeciwprężny o mocy elekrycznej maksymalnej 108 MW el (przy pracy w pseudokondensacji). Kocioł parowy OP-430 posiada wydajność maksymalną rwałą 430 /h (119,44 kg/s). Paramery produkowanej pary 13MPa i 540 o C. Temperaura wody zasilającej i wody wryskowej wynosi 185 o C. Srumień wody wryskowej 30 /h. Temperaura spalin wyloowych z koła 130 o C. Paliwem jes miał węgla kamiennego o przecięnych paramerach W d =20930 kj/kg, p=20%, w=12%, s=1%, części lone 30%. W warunkach eksploaacyjnych węgiel przykładowo może charakeryzować się nasępującymi danymi: a) W d =23500 kj/kg (c=60,63%; o=5,88%; n=0,87%; s=0,41%; h=3,64%; p=18,8%; w=9,8%) lub b) W d =21500 kj/kg (c=55,85%; o=5,59%; n=0,67%; s=0,31%; h=3,56%; p=23,5%; w=10,5%). Sprawność energeyczna koła zmienia się w granicach 91,5-93% (przecięnie 92% ). misja lenków azou NO x =550 mg NO 2 /m 3 n. Turbozespół upusowo-przeciwprężny jes zasilany parą o paramerach 12,7 MPa; 535 o C. Układ urbiny jes przysosowany również do pracy w zw. pseudokondensacji. Paramery urbiny przy pracy ciepłowniczej: moc elekryczna 104,1 MW el (przy emperaurze powronej wody sieciowej na poziomie 50 o C), znamionowa moc cieplna 186,6 MW, maksymalna moc cieplna 200 MW, srumień wody sieciowej 3400 /h. k Paramery urbiny przy pracy w pseudokondensacji: moc elekryczna 108,1 MW el (przy emperaurze wody powronej z układu pseudokondensacji 35 o C), srumień wody sieciowej 6500 /h. Turbina posiada dwa niezależne wyloy do wymienników ciepłowniczych oraz jeden upus regulowany pary echnologicznej. Ciśnienia w wyloach urbiny są na poziomie 0,04 MPa i 0,06 MPa. Paramery pary w upuście regulowanym: 1,1 MPa; 80 /h. Paramery 28
nominalne wody sieciowej: emperaura przed wymiennikami sieciowymi 50 o C; za wymiennikami 80 o C. Sprawność wewnęrzna części wysokoprężnej urbiny w zależności od obciążenia waha się w przedziale 0,77-0,87. Sprawność wewnęrzna części średnioprężnej 0,83-0,88. Sprawność wewnęrzna całej urbiny 0,78-0,85. Wskaźnik porzeb własnych elekrycznych bloku jes na poziomie 12%. W ablicy Z4.1 zamieszczono podsawowe paramery echniczno-ekologiczne układu echnologicznego z kołem pyłowym przyjęe jako dane do obliczeń wg meody wskaźnikowej. Tablica Z4.1. Układ echnologiczny z kołem pyłowym Podsawowe paramery bloku LP Paramer Jednoska Warość 1 Sosunek mocy elekr do cieplnej dla okresu I - 0,77 2 fekywność obiegu C neo dla okresu I - 0,957 3 Wskaźnik skojarzenia - 0,5 4 Sprawność koła - 0,930 5 Udział gramowy biomasy w mieszance paliwowej - 0 6 Moc elekr. neo dla okresu I MWe 138,6 7 Moc elekr. neo dla okresu II MWe 163,4 8 Sosunek molowy Ca/S; (S - siarka w paliwie ) - 1,05 9 Zawarość CaCO3 w suspensji wapiennej - 0,9 10 Jednoskowe zużycie wody amoniakalnej Mg/GJ 0,00072 11 Jednoskowe zuż. wody zdemineralizowanej Mg/GJ 0,00192 12 Jednoskowe zuż. wody zdekarbonizowanej Mg/GJ 0,17912 13 Współczynnik konrakcji popiołu - 0,90 14 Zawarość części palnych w sałych ups - 0,01 15 Wskaźnik produkcji jednoskowej gipsu Mg/GJ 0,00228 16 Wskaźniki emisji jednoskowej SO2 Mg/GJ 0,00006 17 Wskaźniki emisji jednoskowej NOx Mg/GJ 0,00006 18 Wskaźnik emisji jednoskowej pyłu Mg/GJ 7,93256-06 19 Jednoskowy nakład inwesycyjny PLN/kW 5100 20 Liczność obsługi Osób/zmianę 7 29
NPV, 10 6 PLN Tablica Z4.2. Wyniki analizy echniczno-ekonomicznej dla układu pyłowego Wskaźnik Jednoska Układ echnologiczny Pyłowy NPV' PLN 324 979 867 NPV'' PLN 467 469 762 MNPV' PLN 216 023 370 MNPV'' PLN 585 111 590 IRR' - 0,153 IRR'' - 0,086 MIRR' - 0,095 MIRR'' - 0,065 DPB' laa 13,3 DPB'' laa 18,6 SPB' laa 10,2 SPB'' laa 13,0 600 400 Pyłowy - NPV' Pyłowy - NPV'' 200 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42-200 -400-600 -800-1 000 N, laa Rys. Z4.1 Profile NPV dla bloku ciepłowniczego pyłowego (ylko paliwo węglowe) 30
NPV, 10 6 PLN Przychód ze sprzedaży gipsu Przychód ze sprzedaży świadecw czerwonych Przychód ze sprzedaży ciepła Przychód ze sprzedaży świadecw zielonych Przychód ze sprzedaży elekryczności Kosz urzymania i remonów Podaek akcyzowy od elekryczności Podaki lokalne Kosz korzysania ze środowiska Kosz pracy ludzkiej Kosz wody zdekarbonizowanej Kosz wody zdemineralizowanej Kosz uylizacji sałych ups Kosz wody amoniakalnej Kosz suspensji wapiennej Kosz przygoowania biomasy Kosz biomasy loco lekrownia Kosz ransporu i przygoowania paliwa pods. Kosz paliwa podsawowego loco kopalnia 0,07 0,00 0,00 3,12 1,11 0,55 0,06 1,67 0,00 0,00 7,01 4,86 5,24 16,29 25,00 32,48 116,92 Składniki przepływu operacyjnego (uśrednione) układ echnologiczny z kołem pyłowym 140,04 163,96 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 10 6 PLN/rok Rys. Z4.2 Składniki przepływu operacyjnego dla bloku ciepłowniczego pyłowego (ylko paliwo węglowe) 800 600 400 Pyłowy - NPV' Pyłowy - NPV'' 200 0-200 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42-400 -600-800 -1 000 N, laa Rys. Z4.3 Profile NPV dla bloku ciepłowniczego pyłowego (współspalanie biomasy - 10% wagowo w mieszance paliwowej) W ablicy Z4.2 oraz na rysunkach Z4.1-Z4.3 przedsawiono wyniki analizy echnicznoekonomicznej dla układu pyłowego realizacji skojarzonej gospodarki cieplno-elekrycznej. 31
Obliczenia ekonomiczne wykonano wg dwóch sposobów podejścia: meodą właścicielską i meodą klasyczną. Technologia pyłowa kogeneracji przy złożonych ścieżkach cenowych paliw, elekryczności i ciepła charakeryzuje się zdyskonowanymi czasami zwrou na poziomie 13,3 (meoda właścicielska) i 18,6 (meoda klasyczna), przy prosych czasach zwrou odpowiednio 10,2 (meoda właścicielska) i 13 (meoda klasyczna). Współspalanie biomasy w wysokości 10% wagowego udziału w mieszance palnej, dzięki realizacji świadecw elekryczności zielonej, wpływa na obniżenie zdyskonowanych czasów zwrou nakładów inwesycyjnych do poziomu odpowiednio 11 (meoda właścicielska) i 17 (meoda klasyczna). Na rysunku Z4.2 przedsawiono srukurę składników przepływu operacyjnego dla bloku ciepłowniczego pyłowego w przypadku spalania ylko paliwa węglowego. 32
Załącznik 5. Bloki ciepłownicze węglowe opare o echnologię fluidalną W laach 90-ych w elekrociepłowniach zlokalizowanych na Śląsku uruchomiono kilka bloków ciepłowniczych z kołami fluidalnymi CFB (z cyrkulacyjną warswą fluidalną). Według opinii inwesorów są o udane inwesycje. Technologia fluidalna powinna więc być przedmioem szczegółowej analizy w rozważaniach doyczących sraegii rozwoju kogeneracji w Polsce. Dokonano idenyfikacji bloków ciepłowniczych w czerech elekrociepłowniach. lekrociepłownia 1 Blok ciepłowniczy z urbiną upusowo-kondensacyjną charakeryzuje się nasępującymi wielkościami mocy: moc elekryczna nominalna 135 MW el, moc cieplna nominalna 180 MW. Kocioł CFB produkcji firmy Foser Wheeler ma wydajność gwaranowaną 483,3 /h (moc cieplna 352 MW ). Paramery produkowanej pary świeżej 13,8 MPa i 540 o C. Sprawność energeyczna koła 92,5%. Temperaura wody zasilającej 220 o C. Kocioł jes opalany węglem o warości opałowej około 20 MJ/kg oraz mułem węglowym o W dm 10 MJ/kg. Przecięna warość opałowa paliwa węglowego wynosi 17,5 MJ/kg. Paliwem rozpałowym jes olej o warości opałowej W d ol =39,4 MJ/kg. Udziały masowe poszczególnych paliw w mieszance palnej kszałują się przecięnie na poziomie: węgiel kamienny 76% muł węglowy 24% Udział oleju rozpałowego jes na poziomie 0,02%. Sosunek Ca/S wynosi 1,95. misje gwaranowane są na poziomie: SO 2 540 mg/m 3 n, NO x 460 mg/m 3 n, CO 200 mg/m 3 n, pyły 50 mg/m 3 n. Moc elekryczna na porzeby koła 5,3 MW. 33
Turbogeneraor upusowo-kondensacyjny KT-120-13, produkcji firmy Skoda, ma moc 134,5 MW el przy pracy kondensacyjnej oraz odpowiednio 129 MW el przy pracy ciepłowniczej (emperaura wody powronej 50 o C) i 118,5 MW el przy emperaurze wody powronej 70 o C. Paramery pary doloowej do urbiny 13MPa, 535 o C. Roczny czas wykorzysania zainsalowanej mocy elekrycznej wynosi około 6500 h/rok. Udział produkcji bruo energii elekrycznej w skojarzeniu do całkowiej produkcji bruo wynosi 49%. Całkowie porzeby własne elekrociepłowni na energię elekryczną wynoszą 11,7%, podczas gdy porzeby własne elekryczne związane z produkcją energii elekrycznej kszałują się na poziomie 6,2%. Roczna produkcja ciepła w układzie skojarzonym wynosi 2,74 PJ, co sanowi około 87% całkowiej produkcji ciepła. Pozosała produkcja ciepła (część szczyowa) jes realizowana w kołach wodnych. Wskaźnik porzeb własnych w zużyciu ciepła wynosi 3,35%. Wskaźnik skojarzenia ma warość 0,543. lekrociepłownia 2 Blok ciepłowniczy z urbiną upusowo-kondensacyjną charakeryzuje się nasępującymi wielkościami mocy: moc elekryczna nominalna bruo 112 MW el, moc elekryczna nominalna neo 102,5 MW el, moc cieplna wywarzana w skojarzeniu 180 MW, moc cieplna wywarzana w sacji redukcyjno-schładzającej 70 MW, całkowia moc cieplna bloku 250 MW (możliwa do osiągnięcia nawe przy wyłączonej urbinie). Kocioł CFB OF, o wydajności 420 /h, produkuje parę świeżą o paramerach 13,9 MP; 540 o C, przy czym emperaura wody zasilającej wynosi wz =230 o C. Warość opałowa mieszanki węglowej 16-19 MJ/kg. Zawarość popiołu w węglu 18-30%, udział siarki 1,4-2,4%, udział wilgoci 13-22%. Sprawność energeyczna koła η k =90,7% przy emperaurze spalin wyloowych 128 o C. Sosunek Ca/S max 2. misje SO 2 =383 mg/m 3 n, NO x =246 mg/m 3 n. Turbozespół upusowo-kondensacyjny HN K90/5.0 produkcji firmy Siemens przysosowany do pracy kondensacyjnej i ciepłowniczej: 34
moc cieplna 0 MW 55 MW 180 MW moc elekryczna 116,2 MW el 108,8 MW el 79,6 MW el paramery w upuście ciepłowniczym p u 0,57 bar 0,025 bar 2,45 bar u 113 o C 100 o C 138 o C Układ ciepłowniczy bloku składa się z wymiennika podsawowego zasilanego parą z upusu ciepłowniczego urbiny oraz wymiennika szczyowego zasilanego ze sacji redukcyjno-schładzającej. lekrociepłownia 3 Układ skojarzony sanowi blok BC-50 wyposażony w kocioł fluidalny OFz-230 produkcji RAFAKO oraz urbinę upusowo-przeciwprężną 13UP 55 produkcji ABB Zamech, kóra jes również przysosowana do pracy w pseudokondensacji. Kocioł fluidalny OFz-230, o wydajności 230 /h, wywarza parę o paramerach 13,8 MPa, 540 o C. Zasilany jes mieszanką miału węglowego i podsuszanego mułu węglowego o warości opałowej w przedziale 17-20 MJ/kg. Udział popiołu 20-30%, wilgoci 10-17%, siarki 1%. Sprawność energeyczna koła 91,5%. Sosunek Ca/S w granicach 1,84-1,91. Udział CaCO 3 w addyywie 90%. W przypadku paliwa najgorszego srumień addyywu wynosi 0,68 kg/s przy srumieniu paliwa 11,39 kg/s. Przy spalaniu paliwa najlepszego srumień addyywu wynosi 0,54 kg/s, zaś srumień paliwa 9,52 kg/s. Sosunek srumienia addyywu do srumienia paliwa kszałuje się na poziomie 0,06. misje, przy udziale O 2 =6% w spalinach kszałują się nasępująco: SO 2 300 mg/m 3 n, NO x 250 mg/m 3 n, CO 250 mg/m 3 n, pyły 50 mg/m 3 n. Paliwo gwarancyjne posiada paramery: W d =18,5 MJ/kg, w=12,5%, p=25,5%, s=1%. 35
Turbozespół upusowo-przeciwprężny 13UP 55-0-7 posiada moc nominalną 55 MW. Paramery pary doloowej o: 12,75 MPa; 535 o C. Paramery pary wyloowej do wymienników ciepłowniczych: I sopnia 0,033 MPa; 71 o C II sopnia 0,06 MPa; 88 o C Regulowany upus echnologiczny: 0,88-1,27MPa; 228 o C. Moc cieplna wymiennika podurbinowego 104 MW. Srumień pary z upusu echnologicznego -150 /h. Paramery maksymalne wody sieciowej -140/80 o C (przy udziale koła szczyowego). Srumień wody sieciowej 2650 /h. Średnia sprawność energeyczna elekrociepłowni (łącznie z częścią szczyową) -68%. Sprawność energeyczna części skojarzonej -88%. Wskaźnik skojarzenia -0,41. Sprawność energeyczna wywarzania energii elekrycznej w pseudokondensacji -0,264. Wskaźniki emisji przy spalaniu paliwa o W d =17 MJ/kg: e SO2 =2,69 g/kg, e NOx =0,73 g/kg, e pył =0,1 g/kg. lekrociepłownia 4 Blok ciepłowniczy upusowo-kondensacyjny charakeryzuje się nasępującymi wielkościami mocy: moc elekryczna 70 MW el, moc cieplna 114 MW. Wskaźnik porzeb własnych elekrycznych wynosi 11%, ciepła zaś 2,5%. Blok jes wyposażony w kocioł CFB ypu Compac firmy Foser Wheeler. Wydajność nominalna koła 260 /h, maksymalna 268 /h. Paliwo sanowi mieszanka węgiel kamienny i muł węglowy o warości opałowej w przedziale 17-20 MJ/kg, udział popiołu 15-25% oraz wilgoci 15-20%. Udziały masowe: węgiel -74%, pulpa -26%. Udziały w węglu: s=1,16%, w=24%, p=13%. Udziały w pulpie: s=0,43%, w=39%, p=31%. Paramery produkowanej pary 13,7 MPa; 540 o C. Temperaura wody zasilającej 220 o C. Sprawność energeyczna koła podawana przez producena 91%, zmierzona 93%. misje zmierzone: SO 2 600-670 mg/m n 3, NO x 320-450 mg/m n 3, CO 15-20 mg/m n 3, 36
pyły 15-20 mg/m n 3. Sosunek srumienia addyywu do srumienia paliwa kszałuje się na poziomie 0,07. Udział masowy CaCO 3 w addyywie wynosi 0,951. Sosunek Ca/s wynosi 1,86. Udział CaO=0,5326. Turbina ciepłownicza 13 CK 70 upusowo-kondensacyjna, jes zasilana parą o paramerach 13MPa, 535 o C. Sprawność wewnęrzna urbiny w zależności od obciążenia 73-79%. Nominalny srumień pary doloowej 72,2 kg/s. Upus ciepłowniczy o ciśnieniu regulowanym w granicach 0,09-0,35 MPa charakeryzuje się maksymalnym srumieniem pary na poziomie 53,2 kg/s. Przy mocy cieplnej maksymalnej około 114 MW moc elekryczna urbogeneraora wynosi 54 MW el. Temperaury wody sieciowej 105/60 o C. Sprawność energeyczna bruo wywarzania energii elekrycznej w członie kondensacyjnym 35-36%. Wskaźnik skojarzenia σ=0,49. Sprawność elekromechaniczna urbozespołu η me =0,966. Sprawność rurociągów η r =98%. Warości emisji dla przykładowych pomiarów: SO 2 =513 mg/m 3 n, NO x =274 mg/m 3 n, CO=24,6 mg/m 3 n, pyły=17,3 mg/m 3 n. Tablica Z5.1. Układ echnologiczny z kołem fluidalnym Podsawowe paramery bloku LP Paramer Jednoska Warość 1 Sosunek mocy elekr do cieplnej dla okresu I - 0,77 2 fekywność obiegu C neo dla okresu I - 0,956 3 Wskaźnik skojarzenia - 0,5 4 Sprawność koła - 0,920 5 Udział gramowy biomasy w mieszance paliwowej - 0 6 Moc elekr. neo dla okresu I MWe 138,6 7 Moc elekr. neo dla okresu II MWe 163,4 8 Sosunek molowy Ca/S; (S - siarka w paliwie ) - 2,8 9 Zawarość CaCO3 w suspensji wapiennej - 0,9 10 Jednoskowe zużycie wody amoniakalnej Mg/GJ 0,00021 11 Jednoskowe zuż. wody zdemineralizowanej Mg/GJ 0,00180 12 Jednoskowe zuż. wody zdekarbonizowanej Mg/GJ 0,15617 13 Wspólczynnik konrakcji popiołu - 0,90 14 Zawarość części palnych w sałych ups - 0,01 15 Wskaźnik produkcji jednoskowej gipsu Mg/GJ 0,00000 37
16 Wskaźniki emisji jednoskowej SO2 Mg/GJ 0,00006 17 Wskaźniki emisji jednoskowej NOx Mg/GJ 0,00006 18 Wskaźnik emisji jednoskowej pyłu Mg/GJ 7,97572-06 19 Jednoskowy nakład inwesycyjny PLN/kW 5100 20 Liczność obsługi Osób/zmianę 7 Tablica Z5.2. Wyniki analizy echniczno-ekonomicznej dla układu fluidalnego Wskaźnik Jednoska Układ echnologiczny Fluidalny NPV' PLN 270 009 664 NPV'' PLN 390 763 998 MNPV' PLN 174 963 189 MNPV'' PLN 502 333 826 IRR' - 0,140 IRR'' - 0,081 MIRR' - 0,091 MIRR'' - 0,064 DPB' laa 15,0 DPB'' laa 19,7 SPB' laa 11,1 SPB'' laa 13,5 W ablicy Z5.1 zamieszczono podsawowe paramery echniczno-ekologiczne bloku ciepłowniczego z kołem z cyrkulacyjną warswą fluidalną przyjęe jako dane do obliczeń wg meody wskaźnikowej. W ablicy Z5.2 oraz na rysunkach Z5.1-Z5.3 przedsawiono wyniki analizy echnicznoekonomicznej bloku ciepłowniczego z kołem fluidalnym. Obliczenia ekonomiczne obejmują podejście według dwóch ścieżek: meoda właścicielska i meoda klasyczna. Technologia fluidalna kogeneracji charakeryzuje się nieco większymi czasami zdyskonowanymi zwrou nakładów inwesycyjnych, odpowiednio 15 la dla meody właścicielskiej i 19,7 dla meody klasycznej, przy prosych czasach zwrou odpowiednio 11 la (meoda właścicielska) i 13,5 (meoda klasyczna) 38
NPV, 10 6 PLN 600 400 Fluidalny - NPV' Fluidalny - NPV'' 200 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42-200 -400-600 -800-1 000 N, laa Rys. Z5.1 Profile NPV dla bloku ciepłowniczego fluidalnego (ylko paliwo węglowe) Przychód ze sprzedaży gipsu Przychód ze sprzedaży świadecw czerwonych Przychód ze sprzedaży ciepła Przychód ze sprzedaży świadecw zielonych Przychód ze sprzedaży elekryczności Kosz urzymania i remonów Podaek akcyzowy od elekryczności Podaki lokalne Kosz korzysania ze środowiska Kosz pracy ludzkiej Kosz wody zdekarbonizowanej Kosz wody zdemineralizowanej Kosz uylizacji sałych ups Kosz wody amoniakalnej Kosz kamienia wapiennego Kosz przygoowania biomasy Kosz biomasy loco lekrownia Kosz ransporu i przygoowania paliwa pods. Kosz paliwa podsawowego loco kopalnia 0,00 0,00 0,00 3,12 1,13 0,49 0,05 1,52 0,00 0,00 7,01 4,51 11,82 16,48 25,00 32,48 116,92 Składniki przepływu operacyjnego (uśrednione) układ echnologiczny z kołem fluidalnym 141,66 163,96 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 10 6 PLN/rok Rys. Z5.2 Składniki przepływu operacyjnego dla bloku ciepłowniczego fluidalnego (ylko paliwo węglowe) 39
NPV, 10 6 PLN 600 400 Fluidalny - NPV' Fluidalny - NPV'' 200 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42-200 -400-600 -800-1 000 N, laa Rys. Z5.3 Profile NPV dla bloku ciepłowniczego fluidalnego (współspalanie biomasy - 10% wagowo w mieszance paliwowej) Współspalanie biomasy w idenycznej jak dla układu pyłowego ilości (10% udziału wagowego w mieszance palnej), przynosi poprawę zdyskonowanego czasu zwrou nakładów inwesycyjnych 12 la (meoda właścicielska), 18 la (meoda klasyczna). Na rysunkach Z5.1 oraz Z5.2 przedsawiono wyniki oblicze finansowych dla bloku ciepłowniczego z kołem fluidalnym w przypadku opalania wyłącznie węglem, a na rys.z5.3, w przypadku współspalania biomasy. 40
Załącznik 6. lekrociepłownia gazowo-parowa Jako przykład elekrociepłowni gazowo-parowej działającej w kraju przyjęo inwesycję zrealizowaną w południowo-wschodniej Polsce 5. Układ echnologiczny przykładowej elekrociepłowni gazowo-parowej sanowią: urbina gazowa produkcji Ansaldo Genua, yp V99.2 kocioł odzyskowy produkcji Sandardkessel Duisburg, urbina parowa upusowo-kondensacyjna produkcji Ansaldo Genua, yp CT-H110/LL6-D. Charakerysyka urbiny gazowej: moc elekryczna -167,6 MW el (zima) oraz 155,5 MW el (lao), emperaura spalin przed urbiną -1170 o C, emperaura spalin za urbiną -540 o C (zima), 546 o C (lao) srumień spalin -538,6 kg/s (zima), 517,2 kg/s (lao), srumień paliwa -9,99 kg/s (zima), 9,43 kg/s (lao). Paliwem jes gaz ziemny sieciowy, kórego roczne zużycie wynosi 330 mln m 3 n. Kocioł odzyskowy pracuje w układzie dwuciśnieniowy, kórego osanią powierzchnię ogrzewaną sanowi podgrzewacz wody sieciowej. Paramery produkowanej pary na dwóch poziomach ciśnienia: zima - 8,29 MPa; 528 o C; 67,3 kg/s 0,6 MPa; 219 o C; 14,2 kg/s lao - 8,11 MPa; 528 o C; 65,9 kg/s 0,59 MPa; 219 o C; 13,5 kg/s Pozosałe dane z charakerysyki koła: moc cieplna modułu ciepłowniczego 18,07 MW (zima), 16,35 MW (lao), emperaura spalin wyloowych -85 o C, srumień spalin -538,6 kg/s (zima), 517,2 kg/s (lao), sprawność koła-88,63 % (zima), 88,79 % (lao). Turbina parowa upusowo-kondensacyjna charakeryzuje się nasępującymi paramerami: 5 lekrociepłownia Lublin-Wroków; www.ec.lublin.pl. 41
moc elekryczna 71,55 MW el (zima), 76,62 MW el (lao), moc wymiennika ciepłowniczego 131,93 MW (zima), 23,37 MW (lao), paramery pary doloowej WP 7,99 MPa; 525 o C; 67,3 kg/s (zima), 7,82 MPa; 525 o C; 65,9 kg/s (lao), paramery pary doloowej NP 0,54 MPa; 217 o C; 14,2 kg/s (zima), 0,52 MPa; 217 o C; 13,5 kg/s (lao), paramery w upuście nieregulowanym 0,27 MPa; 143 o C; 2,2 kg/s (zima), 0,26 MPa; 144 o C; 2,9 kg/s (lao), paramery pary wyloowej do skraplacza 0,003 MPa; 21 kg/s (zima), 0,008 MPa; 66,5 kg/s (lao), moc cieplna skraplacza 46,5 MW (zima), 143 MW (lao). Roczna produkcja ciepła 2,9 mln GJ. Roczna produkcja energii elekrycznej -1600 GWh. W ablicy Z6.1 zamieszczono dane echniczno-ekologiczne sanowiące podsawę do analizy echniczno-ekonomicznej według modelu wskaźnikowego. W ablicy Z6.2 i na rysunku Z6.1 przedsawiono wyniki analizy. Według ścieżek cenowych przyjęych w założeniach do analizy (Załącznik 3) echnologia gazowo-parowa jes przedsięwzięciem nieopłacalnym. Na rysunku Z6.2 przedsawiono srukurę przepływu operacyjnego dla bloku ciepłowniczego gazowo-parowego. Dominującą pozycję sanowi w ym przypadku kosz gazu ziemnego. 42
Tablica Z6.1 Układ echnologiczny gazowo-parowy opalany gazem ziemnym (GZ) Podsawowe paramery bloku LP Paramer Jednoska Warość 1 fekywność obiegu parowego neo dla okresu I - 0,768 2 Sprawność urbiny gazowej neo - 0,38 3 Sprawność koła odzyskowego - 0,884 4 Sosunek mocy elekr. TP do cieplnej dla okresu I - 0,54 5 Wskaźnik skojarzenia - 0,95 6 Moc urbiny parowej neo dla okresu I MW 86,17082228 7 Moc urbiny parowej neo dla okresu II MW 93,40250228 8 Moc urbiny gazowej neo MW 242,2 9 Ciepło użyeczne w kole odzyskowym MW 340,4 10 Jednoskowe zużycie wody amoniakalnej Mg/GJ 0 11 Jednoskowe zuż. wody zdemineralizowanej Mg/MWh TP 0,015 12 Jednoskowe zuż. wody zdekarbonizowanej Mg/MWh TP 1,4 13 Wskaźniki emisji jednoskowej SO2 Mg/GJ 0 14 Wskaźniki emisji jednoskowej NOx Mg/GJ 3,53221-05 15 Jednoskowy nakład inwesycyjny na układ g-p PLN/kW 1800 16 Liczność obsługi Osób/zmianę 5 Tablica Z6.2 Wyniki analizy echniczno-ekonomicznej dla układu gazowo-parowego (GZ) Wskaźnik Jednoska Układ echnologiczny: Gazowo-parowy(GZ) NPV' PLN -1 844 895 037 NPV'' PLN -2 523 763 454 MNPV' PLN -1 844 895 037 MNPV'' PLN -2 523 384 467 IRR' - - IRR'' - - MIRR' - - MIRR'' - - DPB' laa brak zwrou DPB'' laa brak zwrou SPB' laa brak zwrou SPB'' laa brak zwrou 43
NPV, 10 6 PLN 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42-500 -1 000-1 500-2 000-2 500 Gazowo-parowy(GZ) - NPV' Gazowo-parowy(GZ) - NPV'' -3 000 N, laa Rys. Z6.1 Profile NPV dla bloku ciepłowniczego gazowo-parowego opalanego gazem ziemnym (GZ) Przychód ze sprzedaży świadecw czerwonych 145,55 Przychód ze sprzedaży ciepła 114,90 Przychód ze sprzedaży elekryczności 363,16 Kosz urzymania i remonów 11,10 Podaek akcyzowy od elekryczności Podaki lokalne 0,00 3,97 Składniki przepływu operacyjnego (uśrednione) układ echnologiczny gazowo-parowy (GZ) Kosz korzysania ze środowiska 0,70 Kosz pracy ludzkiej 4,86 Kosz wody zdekarbonizowanej 0,29 Kosz wody zdemineralizowanej 0,03 Kosz gazu ziemnego 786,93 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10 6 PLN/rok Rys. Z6.2 Składniki przepływu operacyjnego dla bloku ciepłowniczego gazowo-parowego opalanego gazem ziemnym (GZ) 44
NPV, 10 6 PLN Analizę echniczno-ekonomiczną układu gazowo-parowego wykonano akże warianowo, dla ścieżek cenowych elekryczności i gazu ziemnego widocznych w ablicy Z6.3.Pozosałe dane do analizy pozosały niezmienione. Tablica Z6.3 Ścieżki cenowe gazu ziemnego i elekryczności - dane do obliczeń warianowych układu gazowo-parowego zgodne wykorzysywanymi przy badaniu ekonomicznego poencjału wysokosprawnej kogeneracji 6 LP Paramer Jednoska Warość w roku: 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 1 Cena gazu ziemnego loco łocznia PLN/GJ 24.84 24.94 25.05 25.15 25.26 25.36 25.47 2 Cena elekryczności "czarnej" PLN/MWh 143.38 144.54 144.35 145.51 146.87 151.43 153.08 LP 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 1 25.57 25.67 25.78 25.88 25.98 26.09 26.19 26.30 26.40 26.51 26.61 26.72 26.83 2 154.92 154.24 154.92 155.60 156.29 156.98 157.67 158.36 159.06 159.76 160.46 161.17 161.88 LP 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 1 26.93 27.04 27.15 27.26 27.37 27.48 27.59 27.70 27.81 27.92 28.03 28.14 28.25 2 162.59 163.31 164.03 164.75 165.47 166.20 166.93 167.67 168.41 169.15 169.89 170.64 171.39 LP 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 1 28.37 28.48 28.59 28.71 28.82 28.94 29.06 2 172.15 172.91 173.67 174.43 175.20 175.97 176.74 Wyniki analizy warianowej układu gazowo-parowego przedsawiono na rysunku Z6.3 i w ablicy Z6.4. 1 500 1 000 500 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42-500 -1 000 Gazowo-parowy(GZ) - NPV' Gazowo-parowy(GZ) - NPV'' -1 500 N, laa Rys. Z6.3 Profile NPV dla bloku ciepłowniczego gazowo-parowego opalanego gazem ziemnym (GZ) - obliczenia warianowe dla ścieżek cenowych z ablicy Z6.3 6 Rapor Analiza krajowego poencjału wysokosprawnej kogeneracji, Warszawa, luy 2007 45
Tablica Z6.4 Wyniki analizy echniczno-ekonomicznej dla układu gazowo-parowego (GZ) - obliczenia warianowe dla ścieżek cenowych z ablicy Z6.3 Wskaźnik Jednoska Układ echnologiczny Gazowo-parowy(GZ) NPV' PLN 674 288 427 NPV'' PLN 1 052 992 553 MNPV' PLN 483 496 703 MNPV'' PLN 1 242 067 749 IRR' - 0.162 IRR'' - 0.100 MIRR' - 0.103 MIRR'' - 0.071 DPB' laa 12.6 DPB'' laa 16.0 SPB' laa 9.6 SPB'' laa 11.4 Po przyjęciu warianowych ścieżek cenowych elekryczności i gazu ziemnego elekrociepłownia gazowo-parowa odznacza się wyraźnie pozyywnymi wynikami analizy ekonomicznej. Fak en świadczy o znacznym wpływie wymienionych cen na efekywność ekonomiczną przedsięwzięcia. 46