Повышение мощности ТЭС – природный процесс, диктуемый необходимостью компенсации постоянно растущих затрат топливного цикла.
3 основных направления развития технологий ТЭС на природном газе:
1) высокотехнологичные газотурбинные установки(ГТУ). Продукты сгорания действуют на лопатки турбины. Основными направлениями совершенствования являются:
Повышение температуры газа перед турбиной, за счет эффективных высокотемпературных конструкционных материалов; использование системы защиты высокотемпературных элементов и усовершенствования процесса экологически чистого сжигания топлива. На сегодняшний день параметры ГТУ:
-температура 1260-1400°С;
-КПД = 35-36%;
Можно довести до:
-КПД = 40%;
-температура 1600°С;
2) комбинированные, парогазовые установки (ПГУ). Действующие ПГУ реализуют высокотемпературный газотурбинный цикл Брайтона с отводом тепла в двухконтурный паротурбинный цикл Ренкина, КПД = 48-52%. Планируется довести до 60%.
3) гибридные установки на основе объединения ПГУ с высокотемпературными топливными элементами
Топливный элемент – электрохимическая установка, которая может иметь очень высокий коэффициент превращения химической энергии в электрическую. Твердооксидные элементы на основе расплавленных карбонатов работают при температуре t = 650-850°C, η = 70%. Мощность экспериментальных установок P = 200 МВт – 10 ТВт.
Перспективы развития угольных ТЭС:
1) паротурбинные ТЭС с суперкритическими параметрами пара. В основу положено повышение КПД цикла Ренкина за счет повышения рабочей температуры и давления пара. Параметры ПТУ: р = 23,5 МПа,
t = 540°C, η = 30%. К 2030 году предполагается довести до η = 50% и t = 800°С.
2) парогазовые ТЭС с внутрицикловой газификацией угля. Принцип работы: рабочий цикл включает воздушную газификацию под давлением, созданным компрессором, очистку генераторного газа от соединений серы, последующее сжигание генераторного газа, η = 46%.
3) гибридные парогазовые ТЭС. Применяется технология прямого сжигания угля, продукты сгорания после очистки расширяются в газовой турбине и выполняют полезную работу. Теплота используется в ПТУ. η = 40-42%, основная проблема – габариты.
