比较的技术选择分布式Generation-Combined热量和电力在印度拉贾斯坦邦的状态

文摘

分布式发电(DG)的电力将成为未来更重要的发电系统。本文综述了不同的技术选项可供DG。DG提供了大量的潜在的好处。能够使用fuel-operated DG的废热,称为热电联产(CHP),既提供了降低成本和CO的显著减少₂排放。DG-CHP系统的总体效率可以达到90%,显著提高电网效率30 - 35%,50 - 90%的工业锅炉使用单独的生产效率。发电的成本从六个关键DG-CHP技术;汽油发动机、柴油发动机、柴油CI引擎、微型燃气轮机、燃气涡轮机,燃料电池,计算。一代的成本取决于负荷系数和折现率。发现年生命周期成本(ALCC) DG-CHP技术没有CHP大约一半的DG技术。考虑到不同的ALCC DG-CHP技术,燃气内燃的发动机CHP是最有效的病例,但生物柴油CI引擎CHP似乎是一个有前途的DG-CHP技术在不久的将来的拉贾斯坦邦自然状态由于可再生燃料。

1。介绍

在集中的一代(CG),在大型发电远程植物。权力必须在高压长距离运输才可以使用。分布式发电(DG)可以被定义为发电在分销网络或网络的客户端(1]。DG称为使用小型模块化发电达到或接近消费无论大小,技术,或燃料用于离网和《海角一乐园》代替大型发电和电力长距离运输(2]。

小功率的性能(即技术。,reciprocating engine and gas turbine) has improved remarkably over the last decade. In the last decade, technological innovations and a changing economic and regulatory environment have resulted in a renewed interest for distributed generation [3]。这是确认的五个主要因素造成这一进化;这些都是分布式发电技术的发展,限制新输电线路的建设,增加客户需求高度可靠的电力,电力市场自由化,担忧气候变化(4]。这引起了运营商的利益,监管机构和立法者在分布式发电。三个独立的趋势,首先,增加系统容量需求,其次,公用事业行业重组,第三,同时技术进步可能广泛介绍DG的奠定了基础。DG在客户的网站还可以提供好处包括减少电力的电力公司电力损失,样车升级延期货,输电阻塞缓解,和调峰5]。分布式发电的潜在积极作用为提高末端电压和功率因数修正都提到了Dondi et al。6]。国际能源机构(7)识别提供可靠的电力作为分布式发电的最重要的未来市场利基。

热电联产或热电联产(CHP)的定义是同时生成的热量和力量在一个单一的过程。功率输出通常是电但可能包括机械功率。热量输出可以包括蒸汽、热水或热空气加热的过程,空间加热,或吸收冷却(2]。分布式(co)一代(DG)代表一个替代性范式的能源供应和显著的机会有限公司₂减排(8]。很合理期待DG将扮演一个角色在减少本地、地区甚至全球空气污染(9]。成功的的关键之一的化石燃料DG在欧洲使用的余热发电的能力,也就是说,共和人民党,提高整个系统效率高达90%(高热值(疱疹))在最好的应用程序。热电联合系统的总体效率可以达到90%(考虑到功率和加热),显著提高电网效率30 - 35%,50 - 90%工业锅炉使用单独的生产效率(5]。

这样的应用程序效率高,共和人民党,提供降低成本和公司的显著减少₂排放。其他因素增强的可靠性和安全性,减少需要传输和分配升级,和简单工厂选址也可能促使增加部署未来DG的(10]。DG持有的承诺改善环境绩效的能源行业由于更高的效率(使用CHP)和低碳燃料的使用,例如,天然气或无碳燃料,例如,氢[11]。

DG提供低成本电力和自由化的一代能够访问公用事业市场分布。DG还提供了潜在的改善网络管理。这个网络管理需要的知识极大地增强了预测电力生产和电力分布有一些控制出口(8]。分布式能源资源(DER)技术,如燃气往复式发动机和微型涡轮,可以在满足商业部门能源经济有益的负载。即使获取较低的电池效率比传统的中央车站煤蒸汽涡轮机(CST)和集中的联合循环燃气轮机(燃机)结合现场燃气加热锅炉(DH)热电联产(CHP)应用程序可以提高整个系统的能量效率。从政策的角度来看,它是有用的,有良好的估计的普及率DER不同经济和监管情况下(12]。巴纳吉(13]分析了DG的不同技术选择,他们的地位和评价成本的基础上生成和未来潜在的在印度。Narula et al。14]研究了DG技术选项动机的目标到2030年实现“普遍能源获取”,看着电力访问南亚地区的农村家庭。他们开发了一个模型是用来评估的成本效益集中和分散的分布式发电(DDG)技术。

有兴趣增加可再生燃料在当前时间和在拉贾斯坦邦,被土地主要是甜点,范围从nonedible获得生物柴油等可再生燃料植物油来源是伟大的。枯竭的石油储量,提高油价,缺乏矿物油的可用性,以及环境污染的问题已经引起了全世界的研究为内燃机替代燃料(IC)引擎。Vegetable-oil-based燃料已经证明作为潜在的替代绿色能源代替化石柴油压缩点火(CI)引擎。植物油在本质上是可再生的,类似的属性与化石柴油。这些是可生物降解,无毒,有潜力减少有害排放15- - - - - -18]。柴油汽车仍然是一个在许多城市街道空气污染的主要原因。为新柴油车辆,日益严格的排放标准已经实施了减少污染物排放。汽油和柴油驱动汽车温室气体(GHG)排放的主要来源(19- - - - - -22]。在这个世纪,从原油中提取的燃料一直是世界能源的主要来源以及交通行业。未来的预测表明,经济和能源需求将会增加的关注生产合成燃料来自石油来源,包括生物质和废物23,24]。

需要检查成本效益各种DG-CHP拉贾斯坦邦的技术选项,考虑当地的需求和潜在的框架内现有DG技术。早期的研究已经涉及DG技术选择特定的国家没有采取共和人民党(CHP)的选择。但在我们的研究中,只有DG技术的比较与分析了DG-CHP选择DG技术,例如,内燃发动机由于柴油和生物柴油,微型燃气轮机等等仅供拉贾斯坦邦。这些不同DG-CHP技术选择提出了拉贾斯坦邦国家那里是沙漠土地,人口也是分散的。乡村和城市之间的远距离提示DG技术的使用。所以认为如果DG-CHP只是用来代替DG技术,可以实现显著的好处。本文探讨了成本效益的不同DG-CHP技术选项包括biodiesel-fuelled CI引擎CHP和评估基于CHP发电的成本。

2。电力行业地位在拉贾斯坦邦的状态

拉贾斯坦邦政府人口密度低,人们生活在遥远的地方。强制保险的电力需求拉贾斯坦邦政府这些村庄并没有满足现在的电力供应通过输电线路的输电线路由于缺乏可用性和电力短缺。拉贾斯坦邦政府落后他们的时间表提供电力的所有村庄,村庄作为中央政府的第11个五年计划中提到要实现的状态。这种短缺可以实现分布式发电。

在拉贾斯坦邦,1949年,房屋电力总装机容量为13.27兆瓦。33千伏线路的线路总长度137公里,11 kV是193公里。总34518消费者。在1951 - 1956年第一个五年计划期间,15卢比用于电力发展导致增加装机容量为34.90兆瓦。农村电气化的数量是36岁的威尔斯电气化是47,有51205消费者与人均能源消费量2.8单位。

拉贾斯坦邦国家电力委员会构成了影响从7月1日,1957年,由政府下的拉贾斯坦邦电力(供应)法案,1948年的颁布为其目标的协调发展和合理化发电和供电的一个地区性的基础上在全国最有效和经济的方法。拉贾斯坦邦政府7月19日,2000年,发表了一份公报通知拆分拉贾斯坦邦国家电力委员会在拉贾斯坦邦Rajya Vidyut Utpadan尼噶有限公司(RVUN)作为一代公司;拉贾斯坦邦Rajya Vidyut Prasaran尼噶有限公司(RVPN)作为传输公司,和三个区域分销公司,即斋浦尔Vidyut Vitran尼噶有限公司(JVVNL),阿杰梅尔Vidyut Vitran尼噶有限公司(AVVNL)和焦特布尔Vidyut Vitran尼噶有限公司(JdVVNL)。

代公司拥有并经营着热发电站在哥打和Suratgarh,基于燃气发电厂在Ramgarh,水力发电的电站在、和minihydel电台。传播公司经营400千伏、220千伏、132千伏和66千伏电力线路和系统状态。三个分销公司运作和维护电力系统在各自地区66 kV以下提到的许可证。

拉贾斯坦邦的满足电力需求主要来自CG(集中代)包括热、水力、核能和可再生能源。拉贾斯坦邦有一个7523.96兆瓦的装机容量集中电力公司1月3日,2010年。本4689.51 MW热电厂,占1454.80 MW大型水力发电厂,910.65兆瓦的可再生能源,和469.0兆瓦核电站如表所示1和图1(25]。

拉贾斯坦邦国家已经显著的发展在最近的过去十年,也在开发阶段。这意味着能源需求将超过预测状态。在这种背景下柴油和天然气消费将增加在未来几年。

3所示。分布式发电在拉贾斯坦邦的重要性

在拉贾斯坦邦,分布式发电已经发现三个截然不同的市场给出低于CHP可以用作/要求:(我)备用小型发电系统包括柴油发电机被用于国内和小型商业领域,(2)独立的离网系统或小型电网农村和偏远地区的电气化。单位将位于分散的农村地区,这减少了传输和分配(T&D)在某种程度上的损失。拉贾斯坦邦于2002年约28%的电力损失(26),(3)等大型俘虏发电厂安装的有限的行业。

然而在这三个市场,有必要研究政府政策对发电。一个全面的电费在2000年起草后广泛协商的过程。大量的修改之后,它穿过了立法过程,6月10日颁布2003年。它被称为2003年电力法案。它取代了三个现有的立法管理权力部门,即第一,印度电力法案,1910年,第二,电力(供应)法案,1948年,第三,电力监管委员会法案,1998年。的政策在第三节(3.3)2003年电力法案确定分散的分布式发电设施和当地的分销网络的建立基于常规或非常规资源的生成方法。

也促进分布式发电,印度政府宣布了许多计划。两个印度政府的具体方案,RGGVY(拉吉夫·甘地乡村Vidyutikaran由旬)和RVE(偏远村庄电气化)计划,为农村电气化项目提供资金补贴90%使用干玉米酒糟(分散的分布式发电)基于传统和非传统燃料选项,分别。

记住以上因素似乎DG可以额外的发电方法。因此本文之间的经济比较了DG的各种技术选项。本研究的各种技术选项选择往复式柴油发动机,柴油CI引擎,往复式内燃机,microturbine,小型燃气轮机和低温燃料电池。

4所示。比较的方法

为了比较发电的成本从上面的技术选项,这些选项被用作CHP供应时,年化生命周期成本(ALCC) [13使用)。年化生命周期成本代表了年度采购成本系统及其操作。燃料消耗的数量每年发电只有DG-CHP选项是通过减去生产燃料消耗的热量从每年的燃料消耗总量DG-CHP技术选项。燃料消耗生产热量DG-CHP选项的帮助下计算余热来驱动比例(HPR) [8每种技术的表2:

在这项研究中,认为有一个加热要求国内的目的或过程在小行业,等等。加载不提出任何具体情况;认为几乎总是有一个加热要求本地这地方使用DG-CHP技术可以满足要求(根据余热来驱动比)和一个单独的锅炉将不需要取暖的目的因此节省燃油成本。折合成年率加载被认为在研究中主要集中在负荷系数的变化及其对生命周期成本的影响的技术。在集中式发电,如果单独产生热量,锅炉将是必需的。在DG-CHP锅炉保存但不是成本减去成本的技术选项和考虑热将使用本地和热量分布不考虑损失。发电的成本获得ALCC除以年度发电。

ALCC是计算 在哪里初始资本成本的技术选项,资本采收率技术选择基于贴现率””,选择”的生活“近年来,每年的发电燃料成本仅为技术选择,和的年度运营和维护成本的技术选择。

首都采收率(CRF)使用方程计算

一年一度的一代CHP依赖于负载系数。代的CHP的成本取决于设备和应用程序负载的大小的因素。本文基于典型的单元尺寸范围在表2,50千瓦峰评级作为计算的基础,除了小型燃气轮机(500千瓦)。表2,3,4用于ALCC计算选定的技术选择。计算完成现有的拉贾斯坦邦州的燃料和设备价格。其他数据使用柴油燃料成本Rs。42.06每升2011年6月,Rs。49.30每升2013年1月在拉贾斯坦邦。天然气价格是Rs。18 / sm³2011年6月和Rs。22.5 / sm³2013年1月。

的技术不是商用在拉贾斯坦邦和印度现有的国际价格在美元转换为印度卢比汇率(Rs)普遍(1美元= 52.5 Rs. 2013年1月)。的比较成本的技术选项,当这些仅用作权力CHP,和负载的影响因素将提供一个想法的可行性DG-CHP选项。每个选项的状态在拉贾斯坦邦一起讨论了采用相关的一些问题。

5。代成本

比较各种技术选项,加载因子和ALCC。负荷系数代表了引擎的一部分的操作小时一天。ALCC各种技术选项计算使用(2)和(3)。图ALCC和负荷系数之间画两个利率10%和30%有或没有热功率比获得特定技术选择2011年6月和2013年1月。

数据2和3显示年生命周期成本的柴油发动机,燃气发动机,microturbine,小型燃气轮机和燃料电池选项,作为负载因子的函数的社会折现率10%,2011年6月和2013年1月,分别对DG,也就是说,没有DG-CHP。数据对生物柴油CI引擎只拍摄于2013年1月。

从图2燃料电池是最便宜的选择,负荷系数超过0.3 2011年6月,从图3在负荷系数超过0.24的2013年1月。这表明燃料电池越来越有利的在低负荷系数在时间的流逝;那是因为,柴油成本增加。但专业技术的燃料电池不可用状态。因此燃料电池是不可能在目前的拉贾斯坦邦的场景但似乎对未来更好的选择。

从数据2和3它可以分析燃气发动机的燃气发动机的下一个便宜的选择,但ALCC增加了从2011年6月到2013年1月相比,燃料电池。燃气发动机是不太受欢迎的国家由于更高的初始资本成本和可怜的分销系统的气体作为燃料。天然气的改善可用性和天然气分销公司在该州的存在可能会看到增加燃气发动机的选择。然而柴油机在低负荷系数作为后备电源。图3表明,在低负荷系数生物柴油CI比柴油发动机引擎是更好的选择。生物柴油CI引擎也更好的环保特点。

从数据看4和5在高负载因素燃料电池更便宜比其它选择。燃气发动机在高负载下一个便宜的选择因素。柴油机是昂贵的在高负荷的因素。在低负荷系数生物柴油CI引擎是最便宜的。

在数据4和5()和比较数据2和3(),燃料电池的ALCC增加从Rs 14000 - Rs。26000年由于折现率从0.1增加到0.3。可能的原因增加的成本是高的燃料电池的初始资本成本。因为高初始资本成本,利息金额将增加ALCC高。

数据6和8显示ALCC社会折现率的10%和30%,分别为DG-CHP在2011年6月。也在这里,除了在非常低的负载因素,天然气引擎选项比柴油机便宜。

数据7和9显示ALCC社会折现率的10%和30%,分别为DG-CHP在2013年1月。也在这里,除了在非常低的负载因素,天然气引擎选项比柴油机便宜。

注意到从数据6- - - - - -9燃气发动机是最有利的选择DG-CHP考虑。即ALCC燃气发动机在几乎所有的负载因素是最低的。仅在DG的情况下,它被认为ALCC燃料电池是最低的,但在DG-CHP超过所有其他选项在低负荷和超过燃气发动机在高负荷的因素。找到与DG-CHP柴油机负荷因素是最昂贵的选择。生物柴油CI引擎总是比柴油发动机更有利。

见数据8和9,除了在非常低的负载因素,天然气发动机比柴油机便宜。燃料电池是昂贵的比其他选项在几乎所有负载因素。原因燃料电池成本高是其HPR相比其他选项值低。这意味着有用热代很低不帮忙节约成本。初始设置燃料电池的成本也是非常高的,增加了ALCC。

图9表明生物柴油CI引擎比柴油机在几乎所有的负载更有利的因素。它可以看到从图的2013年1月至2011年6月当月,ALCC不同的选择在不同的方式增加了随着时间的推移的选项。ALCC不同选择不同年的上升趋势可以观察到通过比较数据2,4,6,8与数据3,5,7,9。

6。结论

DG和DG-CHP比较各种技术选项在两个不同的贴现率和两个不同的时间找到最合适的选择。以下结论的研究。(1)燃料电池是很经济的,不可能实现燃料电池目前由于技术设施。(2)DG的ALCC对于大多数的选项发现DG-CHP两倍以上。因此DG-CHP只有DG相比可能更有益。(3)以防DG-CHP发现燃气发动机的成本是最低的,这表明燃气发动机是最有效的选择在未来将提供更多关于燃气发动机的技术诀窍。(4)生物柴油的CI engine CHP发现是很有吸引力的ALCC低于柴油机CHP和更具竞争力相对于其他选项的情况下,此外由于其可再生自然可能成为最有效的选择考虑到当地的条件在拉贾斯坦邦。因此从上面的研究,可以得出结论,DG-CHP技术可能被证明是更好的选择对能源可持续发展相比只有DG技术和最有效的DG-CHP可以选择根据当地条件和可用性的燃料来源。

引用

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