Разработка системы электроснабжения «Межениновской птицефабрики»
|
Введение
1.Характеристика ООО «Межениновская птицефабрика» 14
3. Аналитический расчет строительства биогазовой установки 20
3.1. Применение биогазовых установок в сельском хозяйстве в России и в мире 24
3.2. Биогаз и способы его получения 29
3.3. Потенциал для выхода биогаза на ООО «Межениновская птицефабрика» 47
3.4. Выбор оборудования для ООО «Межениновская птицефабрика» 50
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 60
4.1.Определение суммарных приведенных затрат традиционного варианта электроснабжения ...62
4.1.1.Определение суммарных приведенных затрат на сооружение ЛЭП 35 кВ и ПС 35/10 кВ 62
4.1.2.Определение суммарных приведенных затрат силового оборудования 64
4.2. Технико-экономический расчет строительства биогазовой установки 66
4.2.1.Определение суммарных приведенных затрат на строительство биоэнергетической установки 66
4.2.2. Определение суммарных приведенных затрат силового оборудования 68
4.3.Заключение по разделу 72
Заключение 73
Список публикаций 76
1.Характеристика ООО «Межениновская птицефабрика» 14
3. Аналитический расчет строительства биогазовой установки 20
3.1. Применение биогазовых установок в сельском хозяйстве в России и в мире 24
3.2. Биогаз и способы его получения 29
3.3. Потенциал для выхода биогаза на ООО «Межениновская птицефабрика» 47
3.4. Выбор оборудования для ООО «Межениновская птицефабрика» 50
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 60
4.1.Определение суммарных приведенных затрат традиционного варианта электроснабжения ...62
4.1.1.Определение суммарных приведенных затрат на сооружение ЛЭП 35 кВ и ПС 35/10 кВ 62
4.1.2.Определение суммарных приведенных затрат силового оборудования 64
4.2. Технико-экономический расчет строительства биогазовой установки 66
4.2.1.Определение суммарных приведенных затрат на строительство биоэнергетической установки 66
4.2.2. Определение суммарных приведенных затрат силового оборудования 68
4.3.Заключение по разделу 72
Заключение 73
Список публикаций 76
Реферат
Выпускная квалификационная работа 191 с.,14 рис.,27 табл.,48
источников, 10 приложений.
Ключевые слова: расчетная нагрузка, выбор трансформаторов, выбор оборудования, выбор биоэнергетической установки, финансовый
менеджмент, ресурсоэффективность, ресурсосбережение, социальная ответственность.
Объектом исследования является ООО «Межениновская
птицефабрика»
Цель работы: разработка системы электроснабжения ООО
«Межениновская птицефабрика».
В процессе исследования был произведен расчет электрических нагрузок птицефабрики. Далее были выбраны распределительные и питающие линии. Произведен расчет потенциала предприятия для возможности внедрения биоэнергетической установки. Выбор биоэнергетической установки и необходимого оборудования. Сравнение двух вариантов электроснабжения: традиционного и с применением ВИЭ.
В результате исследования была спроектирована модель
электроснабжения с применением биоэнергетической установкой, представлена ее техническая целесообразность и безопасность для окружающей среды .
Основные конструктивные, технологические и техникоэксплуатационные характеристики: исследуемый завод состоит издвадцати шести цехов, из них пять цехов относятся к первой категории по степени надежности электроснабжения; напряжение питающей линии 35 кВ; рабочие напряжения внутри завода: 10, 0,4 кВ; схема внутризаводской сети - радиальная.
Область применения: предприятия сельскохозяйственной отрасли.
Определения, обозначения, сокращения, нормативные ссылки
В настоящей работе использованы ссылки на следующие стандарты:
СанПиН 2.2.1.13-5-2006 «Гигиенические требования к проектированию, содержанию и эксплуатации производственных предприятий»;
СНиП 2.10.01-84 «Генеральные планы сельскохозяйственных предприятий. Нормы проектирования»;
СНиП II-89-80 «Генеральные планы промышленных предприятий. Нормы проектирования»;
СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-33-2002 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»;
СПиН № 9-80-98 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»;
ГОСТ 12.1.005-97ССБТ «Система стандартов безопасности труда»;
СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»;
ГОСТ 12.1.009-76 «Система стандартов безопасности труда.
Электробезопасность. Термины и определения»;
ГОСТ 12.1.013-78 «Система стандартов безопасности труда.
Строительство. Электробезопасность. Общие требования»
ГОСТ 12.2 037-78 «Система стандартов безопасности труда. Техника пожарная. Требования безопасности»;
СНиП 2.01.02-85 «Противопожарные нормы».
В данной работе применены следующие термины с соответствующими определениями :
трансформаторная подстанция: электроустановки, которая
необходима для получения напряжения, а также для повышения или же его понижения в сети переменного тока. Данная подстанция позволяет необходимым образом распределять электроснабжения различных объектов, таких видов как сельский, поселковый, городской и промышленный.
главная понизительная подстанция: подстанция, получающая питание непосредственно от районной энергосистемы и распределяющая энергию на более низком напряжении ( обычно 10 или 6 кВ) по всему предприятию или отдельному его району.
биоэнергетическая установка: комплекс оборудования,
предназначенный для получения биогаза и преобразования его энергии в другие виды энергии.
биотопливо: топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов.
когенерационная установка: установка, которая представляет собой сложное технологическое оборудование, предназначенное для совместного производства тепла и электроэнергии.
Введение
В настоящее время птицеводческая отрасль развивается очень быстрыми темпами. Это объясняется тем что цена на мясо птице более низкая, по сравнению с говядиной и свининой, также мясо птицы обладает высокими диетическими свойствами. В такой ситуации бизнес по разведению кур выглядит весьма привлекательным делом. Но есть ряд проблем, который на данный момент не может быть решен в полной мере, проблемы питания, включая сиюминутные отключения, скачки напряжения или понижение напряжения. все эти проблемы сказываются на надежности электроснабжения, о чем и пойдет речь в данной работе.
За последние годы характер сельскохозяйственного производства существенно изменился. На современных птицеводческих предприятиях, появились новые потребители электроэнергии, такие как, автоматизируемые установки для поддержания нужного освещения в помещениях, установки для обеспечения оптимального микроклимата. Роль электроэнергии в сельскохозяйственном производстве возрастает,а значит и возрастает необходимость обеспечения надежности электроснабжения, благодаря которой можно в любой момент обеспечить потребителя электроэнергией. Крупные птицефабрики с хозяйством состоящим из 100 тыс. и более голов несущих кур, 25 тыс.голов и более молодых кур, 1 млн. голов и более мясных цыплят, относятся к электропотребителям I категории, так же к этой категории относятся установки кормления и поения птиц, обогрев, инкубации яиц, установки сбора, приема и обработки яиц. Эти потребители должны обеспечиваться от двух независимых взаимно резервирующих друг друга источников питания, потому что перерыв в электроснабжении может привести к значительному ущербу хозяйства , повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовому браку продукции, расстройству сложного технологического процесса. [26]
К сожалению в работе российских электроэнергетических систем и сетей прослеживаются неблагоприятные тенденции, связанные с изношенностью основного оборудования и медленным его обновлением, отставанием в технологии генерации электроэнергии, отсутствием внедрения новых технологий и дефицитом квалифицированных кадров.
Из за таких проблем как износ оборудования, в Москве 24 мая 2005 года на подстанции № 510 "Чагино" произошла авария. Из за аварии от централизованной электроэнергетической системы были отключены множество ответственных потребителей. Одной из пострадавших потребителей была птицефабрик "Мирная". Из за низкой надежности электроснабжения птицефабрики были приостановлены важнейшие технологические процессы, это привело к большому недоотпуску продукции и как следствие материальному. Материальный ущерб из за недоотпуска электроэнергии составил свыше 60 млн руб. и это только для птицефабрик Московской области. [27]
Как говорилось ранее, такие важные потребители как птицефабрики должны обеспечиваться от двух независимых источников питания , в случае сбоя работы первого источника питания, электроснабжение должно идти от надежного второго, в качестве которых могут использоваться электрические местные электростанции. сети энергосистемы или специальные резервные электростанции, а так же специальные автономные установки, способные обеспечить электропитанием важных потребителей. На примере ООО «Межениновская птицефабрика» будем исследовать эффективность и рациональность применения биоэнергетической установки в качестве резервного источника питания. Как это технически реализуемо и выгодно с экономической точки зрения.
Выпускная квалификационная работа 191 с.,14 рис.,27 табл.,48
источников, 10 приложений.
Ключевые слова: расчетная нагрузка, выбор трансформаторов, выбор оборудования, выбор биоэнергетической установки, финансовый
менеджмент, ресурсоэффективность, ресурсосбережение, социальная ответственность.
Объектом исследования является ООО «Межениновская
птицефабрика»
Цель работы: разработка системы электроснабжения ООО
«Межениновская птицефабрика».
В процессе исследования был произведен расчет электрических нагрузок птицефабрики. Далее были выбраны распределительные и питающие линии. Произведен расчет потенциала предприятия для возможности внедрения биоэнергетической установки. Выбор биоэнергетической установки и необходимого оборудования. Сравнение двух вариантов электроснабжения: традиционного и с применением ВИЭ.
В результате исследования была спроектирована модель
электроснабжения с применением биоэнергетической установкой, представлена ее техническая целесообразность и безопасность для окружающей среды .
Основные конструктивные, технологические и техникоэксплуатационные характеристики: исследуемый завод состоит издвадцати шести цехов, из них пять цехов относятся к первой категории по степени надежности электроснабжения; напряжение питающей линии 35 кВ; рабочие напряжения внутри завода: 10, 0,4 кВ; схема внутризаводской сети - радиальная.
Область применения: предприятия сельскохозяйственной отрасли.
Определения, обозначения, сокращения, нормативные ссылки
В настоящей работе использованы ссылки на следующие стандарты:
СанПиН 2.2.1.13-5-2006 «Гигиенические требования к проектированию, содержанию и эксплуатации производственных предприятий»;
СНиП 2.10.01-84 «Генеральные планы сельскохозяйственных предприятий. Нормы проектирования»;
СНиП II-89-80 «Генеральные планы промышленных предприятий. Нормы проектирования»;
СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-33-2002 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»;
СПиН № 9-80-98 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»;
ГОСТ 12.1.005-97ССБТ «Система стандартов безопасности труда»;
СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»;
ГОСТ 12.1.009-76 «Система стандартов безопасности труда.
Электробезопасность. Термины и определения»;
ГОСТ 12.1.013-78 «Система стандартов безопасности труда.
Строительство. Электробезопасность. Общие требования»
ГОСТ 12.2 037-78 «Система стандартов безопасности труда. Техника пожарная. Требования безопасности»;
СНиП 2.01.02-85 «Противопожарные нормы».
В данной работе применены следующие термины с соответствующими определениями :
трансформаторная подстанция: электроустановки, которая
необходима для получения напряжения, а также для повышения или же его понижения в сети переменного тока. Данная подстанция позволяет необходимым образом распределять электроснабжения различных объектов, таких видов как сельский, поселковый, городской и промышленный.
главная понизительная подстанция: подстанция, получающая питание непосредственно от районной энергосистемы и распределяющая энергию на более низком напряжении ( обычно 10 или 6 кВ) по всему предприятию или отдельному его району.
биоэнергетическая установка: комплекс оборудования,
предназначенный для получения биогаза и преобразования его энергии в другие виды энергии.
биотопливо: топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов.
когенерационная установка: установка, которая представляет собой сложное технологическое оборудование, предназначенное для совместного производства тепла и электроэнергии.
Введение
В настоящее время птицеводческая отрасль развивается очень быстрыми темпами. Это объясняется тем что цена на мясо птице более низкая, по сравнению с говядиной и свининой, также мясо птицы обладает высокими диетическими свойствами. В такой ситуации бизнес по разведению кур выглядит весьма привлекательным делом. Но есть ряд проблем, который на данный момент не может быть решен в полной мере, проблемы питания, включая сиюминутные отключения, скачки напряжения или понижение напряжения. все эти проблемы сказываются на надежности электроснабжения, о чем и пойдет речь в данной работе.
За последние годы характер сельскохозяйственного производства существенно изменился. На современных птицеводческих предприятиях, появились новые потребители электроэнергии, такие как, автоматизируемые установки для поддержания нужного освещения в помещениях, установки для обеспечения оптимального микроклимата. Роль электроэнергии в сельскохозяйственном производстве возрастает,а значит и возрастает необходимость обеспечения надежности электроснабжения, благодаря которой можно в любой момент обеспечить потребителя электроэнергией. Крупные птицефабрики с хозяйством состоящим из 100 тыс. и более голов несущих кур, 25 тыс.голов и более молодых кур, 1 млн. голов и более мясных цыплят, относятся к электропотребителям I категории, так же к этой категории относятся установки кормления и поения птиц, обогрев, инкубации яиц, установки сбора, приема и обработки яиц. Эти потребители должны обеспечиваться от двух независимых взаимно резервирующих друг друга источников питания, потому что перерыв в электроснабжении может привести к значительному ущербу хозяйства , повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовому браку продукции, расстройству сложного технологического процесса. [26]
К сожалению в работе российских электроэнергетических систем и сетей прослеживаются неблагоприятные тенденции, связанные с изношенностью основного оборудования и медленным его обновлением, отставанием в технологии генерации электроэнергии, отсутствием внедрения новых технологий и дефицитом квалифицированных кадров.
Из за таких проблем как износ оборудования, в Москве 24 мая 2005 года на подстанции № 510 "Чагино" произошла авария. Из за аварии от централизованной электроэнергетической системы были отключены множество ответственных потребителей. Одной из пострадавших потребителей была птицефабрик "Мирная". Из за низкой надежности электроснабжения птицефабрики были приостановлены важнейшие технологические процессы, это привело к большому недоотпуску продукции и как следствие материальному. Материальный ущерб из за недоотпуска электроэнергии составил свыше 60 млн руб. и это только для птицефабрик Московской области. [27]
Как говорилось ранее, такие важные потребители как птицефабрики должны обеспечиваться от двух независимых источников питания , в случае сбоя работы первого источника питания, электроснабжение должно идти от надежного второго, в качестве которых могут использоваться электрические местные электростанции. сети энергосистемы или специальные резервные электростанции, а так же специальные автономные установки, способные обеспечить электропитанием важных потребителей. На примере ООО «Межениновская птицефабрика» будем исследовать эффективность и рациональность применения биоэнергетической установки в качестве резервного источника питания. Как это технически реализуемо и выгодно с экономической точки зрения.
С развитием сельскохозяйственного комплекса появились новые потребители электроэнергии, такие как автоматизируемые установки для обеспечения микроклимата, поддержания нужного освещения помещений, установки для удаления отходов от животных , системы подачи воды и корма, автоматизированные системы разделки , фасовки и упаковки готового продукта. При появлении новых важных потребителей возрастает роль электроэнергии в сельском хозяйстве, а именно необходимость в обеспечении надежного электроснабжения. Для того чтобы обеспечить надежное электроснабжение необходимо менять основное оборудования в связи с его износом, изобретать и внедрять новые технологии генерации электроэнергии, обучать и привлекать квалифицированные кадры. Но к сожалению в России в этих вопросах прослеживается неблагоприятная тенденция. А именно аварии на централизованной электроэнергетической сети, приводящие к отключению ответственных потребителей, к которым относится сельскохозяйственный комплекс. Для того чтобы избежать отключения ответственных потребителей нужно включать в работу резервные источники питания. На примере ООО «Межениновская птицефабрика» я рассмотрела работу биоэнергетической установки как резервного, при аварийной ситуации источника питания, и основного ,при нормальной работе электроэнергетической системы.
Исходя из расчета традиционного электроснабжения и расчета количества отходов получаемых на птицефабрике, была выбрана биоэнергетическая установка и оборудование к ней. Так же была составлена схема расположения установки и однолинейная схема электроснабжения птицефабрики. Внедрение биоэнергетической установки, БИО-350 компании «Агробиогаз», в работу позволило не только покрыть часть нагрузки предприятия, но и эффективно и безопасно утилизировать отходы, которые получаются в ходе производственного процесса. А именно при помощи
установки можно утилизировать 240 т. птичьего помета в год, из которых при помощи двух газопоршневых двигателей GE’s Distributed Power J612 1818кВт можно выработать электроэнергии 1327,14 МВт в год. Это позволит в нормальном режиме работы обеспечить половину нагрузки предприятия 3636 кВт, а именно потребителей III и II категории, а при аварийных ситуациях обеспечить электроснабжение таких ответственных потребителей I категории, как корпуса напольного и клеточного содержания и инкубатор.
Важным критерием при внедрении установки является ее ресурсоэффективность и ресурсосбережение. Так как установка использует возобновляемое биотопливо вместо ископаемого, можно сказать что такой способ получения электроэнергии внесет большой вклад при решении проблем, связанным с истощением запасов ископаемого топлива. Большой выгодой является решение проблемы с хранением отходов и их утилизацией, не нужно оплачивать огромные штрафы за неверное хранение отходов. Экологический аспект тоже играет в пользу использования биоэнергетической установки: отсутствие вредных выбросов, прекращение загрязнения атмосферы, водоемов и почвы на территории и на близь лежащих границах предприятия. Так же существует возможность получать дополнительный доход от производства удобрений из отходов. Для того чтобы понять на сколько выгодно будет иметь на производстве биоэнергетическую установку в разделе «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение» были посчитаны затраты на оба варианта электроснабжения. Затраты на строительство биоэнергетической установки оказались больше 72701,8 тыс.руб, чем на систему традиционного электроснабжения 7431,5 тыс.руб, но годовой платеж по двухставочному тарифу первого варианта с БГУ меньше 73500тыс.руб., второй вариант 89400 тыс.руб. Так же была посчитана годовая экономия на затратах, а экономия заключается, в том что при запуске в эксплуатацию БИО- 350 больше не придется платить штрафы за хранение и неправильную утилизацию отходов 3 класса опасности, и эта экономия составит 151181 тыс.руб. в год. Так же был определен чистый дисконтированный доход, равный
610925,4 .Индекс доходности равен 9,33, это говорит о том что проект нужно реализовывать. Срок окупаемости проекта составляет всего лишь два года, а это значит что после двух лет проект будет приносить большую прибыль, за счет экономии на электроэнергию, за счет безопасной утилизации отходов и за счет выпуска удобрений, что принесет дополнительный доход. Так же не мало важным фактором является улучшение экологической ситуации на производстве и вблизи него. Минусом внедрения биоэнергетических установок является большие капитальные вложения на строительство, закупку оборудования, это связано с применением новых технологий и знаний в этой сфере, но технологический прогресс не стоит не месте и возможно в скором будущем большая часть сельскохозяйственного комплекса перейдет именно на такое автономное электроснабжение. В целом можно сказать что строительство биоэнергетической установки на предприятии ООО «Межениновская птицефабрика» будет является целесообразным, эффективным, позволит сберечь энергетические ресурсы и в будущем станет источником дополнительного дохода.
Исходя из расчета традиционного электроснабжения и расчета количества отходов получаемых на птицефабрике, была выбрана биоэнергетическая установка и оборудование к ней. Так же была составлена схема расположения установки и однолинейная схема электроснабжения птицефабрики. Внедрение биоэнергетической установки, БИО-350 компании «Агробиогаз», в работу позволило не только покрыть часть нагрузки предприятия, но и эффективно и безопасно утилизировать отходы, которые получаются в ходе производственного процесса. А именно при помощи
установки можно утилизировать 240 т. птичьего помета в год, из которых при помощи двух газопоршневых двигателей GE’s Distributed Power J612 1818кВт можно выработать электроэнергии 1327,14 МВт в год. Это позволит в нормальном режиме работы обеспечить половину нагрузки предприятия 3636 кВт, а именно потребителей III и II категории, а при аварийных ситуациях обеспечить электроснабжение таких ответственных потребителей I категории, как корпуса напольного и клеточного содержания и инкубатор.
Важным критерием при внедрении установки является ее ресурсоэффективность и ресурсосбережение. Так как установка использует возобновляемое биотопливо вместо ископаемого, можно сказать что такой способ получения электроэнергии внесет большой вклад при решении проблем, связанным с истощением запасов ископаемого топлива. Большой выгодой является решение проблемы с хранением отходов и их утилизацией, не нужно оплачивать огромные штрафы за неверное хранение отходов. Экологический аспект тоже играет в пользу использования биоэнергетической установки: отсутствие вредных выбросов, прекращение загрязнения атмосферы, водоемов и почвы на территории и на близь лежащих границах предприятия. Так же существует возможность получать дополнительный доход от производства удобрений из отходов. Для того чтобы понять на сколько выгодно будет иметь на производстве биоэнергетическую установку в разделе «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение» были посчитаны затраты на оба варианта электроснабжения. Затраты на строительство биоэнергетической установки оказались больше 72701,8 тыс.руб, чем на систему традиционного электроснабжения 7431,5 тыс.руб, но годовой платеж по двухставочному тарифу первого варианта с БГУ меньше 73500тыс.руб., второй вариант 89400 тыс.руб. Так же была посчитана годовая экономия на затратах, а экономия заключается, в том что при запуске в эксплуатацию БИО- 350 больше не придется платить штрафы за хранение и неправильную утилизацию отходов 3 класса опасности, и эта экономия составит 151181 тыс.руб. в год. Так же был определен чистый дисконтированный доход, равный
610925,4 .Индекс доходности равен 9,33, это говорит о том что проект нужно реализовывать. Срок окупаемости проекта составляет всего лишь два года, а это значит что после двух лет проект будет приносить большую прибыль, за счет экономии на электроэнергию, за счет безопасной утилизации отходов и за счет выпуска удобрений, что принесет дополнительный доход. Так же не мало важным фактором является улучшение экологической ситуации на производстве и вблизи него. Минусом внедрения биоэнергетических установок является большие капитальные вложения на строительство, закупку оборудования, это связано с применением новых технологий и знаний в этой сфере, но технологический прогресс не стоит не месте и возможно в скором будущем большая часть сельскохозяйственного комплекса перейдет именно на такое автономное электроснабжение. В целом можно сказать что строительство биоэнергетической установки на предприятии ООО «Межениновская птицефабрика» будет является целесообразным, эффективным, позволит сберечь энергетические ресурсы и в будущем станет источником дополнительного дохода.