PODIZANJE ENERGETSKE EFIKASNOSTI KROZ POVEĆANJE SNAGE BLOKA NA PRIMERU BLOKA A6 TE NIKOLA TESLA ACHIEVING THE INCREASED ENERGY EFFICIENCY THOUGH THE THERMAL POWER PLANT POWER OUTPUT INCREASE - EXAMPLE OF TPP NIKOLA TESLA A6 Maja Stipić i Mileva Vasić Energoprojekt Entel, Bul. Mihaila Pupina 12 Abstract: The paper considers technical and economical feasibility of power increase in the unit A6 of the TPP Nikola Tesla A, compared to its operation as designed. Having in mind that the average age of power plants is about 25 years they have to be modernized and reconstructed in order for their working parameters to be returned to designed values. On the other hand, current situation in the energy sector in the Republic of Serbia requires immediate erection of new electricity producing capacity. Since construction of such facility would take several years, it is necessary to find other ways to reduce the deficit in electricity production. One of the proposed measures refers to the power increase in the existing thermal power units. The paper analyses the effects of such measure, primarily on economical aspects of plant operation, with short reflection on other aspects as well. Key words: Deficit of electricity production - Power increase Power increase feasibility. 1. UVOD Potrošnja električne energije u Evropi je u konstantnom porastu što nameće pitanje obezbeđenja potrebnih kapaciteta za njenu proizvodnju. Naime veliki broj postojećih postrojenja moraće zbog tehnološke zastarelosti i dotrajalosti da bude povučeno iz eksploatacije, tako da već sada postoji potreba za novim kapacitetima. S obzirom na činjenicu da izgradnja jednog energetskog objekta traje duži niz godina, treba preduzeti sve moguće mere i aktivnosti kako bi se postojeći kapaciteti maksimalno iskoristili. Jedna od mera kojom se to može postići je povećanje snage blokova u postojećim termoelektranama. Time će se obezbediti siguran, pouzdan i ekonomičan rad ovih postrojenja, uz istovremeno povećanje energetske efikasnosti i zadovoljenje savremenih zahteva u pogledu zaštite životne sredine. Termoelektrana Nikola Tesla A sastoji se od šest blokova ukupne bruto snage 1.650,5 MW, koji su projektovani za rad u baznom delu dijagrama opterećenja elektroenergetskog sistema Javnog preduzeća Elektroprivreda Srbije. Blok A6, nominalne snage 308,5 MW i snage na pragu 280 MW, pušten je u pogon 1979. godine i radio je do 1985. godine kada je došlo do havarije turbine i generatora. Ponovo je pušten u pogon 1986. godine. U tabeli 1 prikazani su osnovni podaci o bloku A6.
Tabela 1. Karakteristike bloka A6 Parametri Vrednost Rad na mreži do 31.12.2005, h 143.065 / 43.105* Ukupan broj startova do 31.12.2005. god. 742 / 204* Projektna specifična potrošnja neto, kj/kwh 10.840 Proizvođač turbine CEM / ALSTOM, Francuska Proizvođač kotla Rafako Sulcer Proizvođač generatora CEM / ALSTOM, Francuska * do havarije turbine i generatora (29.12.1986.) Do sada nisu vršeni obimni zahvati na bloku u cilju produženja radnog veka, što je s obzirom na njegovu starost i intenzivno angažovanje u baznom režimu rada elektroenergetskog sistema glavni uzrok smanjenja snage, sigurnosti rada, pada raspoloživosti i ekonomičnosti. Zato je neophodno uraditi određene revitalizacione zahvate na bloku u cilju produženja radnog veka i vraćanja parametara bloka na projektne vrednosti, uz zadovoljenje novih propisa iz oblasti zaštite životne sredine. S druge strane, imajući u vidu deficit električne energije u Srbiji u narednom periodu razmatrana je mogućnost da se dodatnim radovima u toku revitalizacije bloka obezbedi povećanje njegove snage i energetske efikasnosti. Iz tog razloga se pristupilo analizi opravdanosti povećanja snage bloka A6, TE Nikola Tesla A. Kompletna, kako tehnička, tako i ekonomsko-finansijska analiza rađena je samo za dodatne radove neophodne u cilju povećanja snage i energetske efikasnosti bloka. Kroz analizu su obrađeni sistemi kod kojih treba izvršiti dodatna investiciona ulaganja, posmatrano u donosu na klasičnu revitalizaciju bloka. 2. RADOVI KOJE TREBA OBAVITI NA BLOKU U CILJU POVEĆANJA SNAGE Osnovne smernice i podloge za analizu opravdanosti povećanja snage bloka proistekle su iz dokumenta ECORAM faza 1, koji je uradio ALSTOM, a stručna služba TENT-a usvojila. Na taj način su identifikovana potencijalna mesta mogućih poboljšanja na opremi i sistemima bloka u pogledu povećanja snage bloka, povećanja efikasnosti i raspoloživosti. Usvojeno je tehničko rešenje podizanja snage bloka za oko 40 MW na generatoru, odnosno sa nominalne projektne snage od 308,5 MW na 348,5 MW, uz istovremeno smanjenje specifične bruto potrošnje turbopostrojenja sa projektovanih 7.825 kj/kwh na 7.719,5 kj/kwh. Povećanje snage podrazumeva sledeće dodatne mere i zahvate na osnovnoj opremi i sistemima u odnosu na klasičnu revitalizaciju: zamenu unutrašnjih modula turbina visokog, srednjeg i niskog pritiska, delova ležajeva i regulatora turbine, retrofit napojnih pumpi (zamene unutrašnjeg dela pumpe novim, modifikovanim), povećanje kapaciteta mlinova, rekonstrukciju kotla, rekonstrukciju elektrofiltarskog postrojenja, (zbog povećanja snage bloka, pa time i povećanja produkcije kotla za oko 10% u odnosu na projektne vrednosti, povećava se potrošnja garantnog uglja srazmerno povećanju produkcije kotla. To na kraju dovodi do povećanja izlaznih koncentracija pepela), rekonstrukciju postrojenja za odsumporavanje dimnih gasova, proveru generatora i pobude, rekonstrukciju transformatora.
Pored ovih sistema gde je neophodno izvršiti određene modifikacije, postoje tehnološkomašinski sistemi, kao što su: sistem rashladne vode, hemijska priprema vode, sistem tečnog goriva, sistem pepela i šljake), na kojima nije potrebno obavljati dodatne radove u odnosu na one koji će se izvršiti u okviru klasične revitalizacije ovih sistema. Što se tiče građevinskih radova, povećanje snage bloka ne zahteva nikakve dodatne građevinske radove u odnosu na radove koji će se izvesti u klasičnoj revitalizaciji bloka. Uticaj povećanja snage na životnu sredinu je neznatan i ogleda se kroz malo povećanje emisije SO 2 (za 13,8 g/s sa ODG), emisije NO x 13,1 g/s, emisije čestica pepela 1,7 g/s, količina pepela i šljake 8,3 t/h. Elektroenergetska analiza stanja sistema EPS-a pokazala je da je svakao povećanje proizvodnje i snage u sistemu energetski opravdano i da je samim tim plasman energije i snage bloka A6, nakon izvršenog povećanja snage obezbeđen. Osim toga, energetski efekti ovog povećanja mogu se iskazati kao efekti na smanjenje uvoza ili redukcija i kao efekti na smanjenje potrebnog nivoa izgradnje alternativnih kapaciteta, kao i efekti na smanjenje troškova goriva u sistemu. 3. PRIMENJENA METODOLOGIJA Analiza opravdanosti ulaganja rađena je samo za dodatne radove na bloku A6, neophodne u cilju povećanja njegove snage i energetske efikasnosti, posmatrano u odnosu na klasičnu revitalizaciju bloka. Analiza je rađena prema metodologiji koja se uobičajeno koristi kod ovakvih analiza, a koja se zasniva na komparaciji i analizi prihoda i troškova projekta. Za obračun prihoda i troškova korišćene su stalne cene, odnosno cene koje su važile u periodu izrade studije. Parametri koji služe kao osnova za utvrđivanje opravdanosti baziraju se na dinamičkim pokazateljima koji proističu iz bilansa uspeha, ekonomskog toka i finansijskog tok projekta. U ove parametre spadaju: neto sadašnja vrednost (NSV), interna stopa rentabilnosti (ISR), period povraćaja investicje (PPI). 4. EKONOMSKO-FINANSIJSKA ANALIZA Osnovne pretpostavke od kojih se pošlo u ekonomsko-finansijskoj analizi pri obračunu prihoda i troškova projekta su sledeće: snaga bloka na klemama generatora uvećana je za 39,9 MW, prodajna cena električne energije na pragu elektrane je 4,45 EURc/kWh, donja toplotna moć uglja je 6.608 kj/kg, cena uglja je 1,4 EUR/GJ, godišnje angažovanje bloka je 6.000 sati, vremenski period posmatranja i valorizacije projekta je 15 godina. Investicije potrebne za povećanje snage bloka A6 (u odnosu na revitalizovan blok) procenjene su na iznos od oko 30 miliona EUR.
Kod obračuna prihoda uzeti su u obzir samo prihodi ostvareni prodajom dodatno proizvedene električne energije bloka, a koja je rezultat povećanja snage bloka od 39,9 MW i angažovanja bloka od 6.000 sati godišnje. Na ovaj način se obezbeđuje dodatna godišnja prizvodnja električne energije od 239.400 MWh. Godišnji troškovi, koji služe kao osnova za određivanje cene koštanja kwh proizvedene električne energije, uključuju godišnje operativne troškove, amortizaciju i troškove finansiranja (kamate). Operativni troškovi se dele na fiksne i varijabilne. Fiksni troškovi obuhvataju: troškove investicionog i tekućeg održavanja, trokove premije osiguranja, troškove zarada, troškove poreza na imovinu, ostale troškove. Od ovih troškova samo su troškovi premije osiguranja uključeni u analizu, budući da se samo oni menjaju sa povećanjem snage, dok ostali ostaju nepromenjeni u odnosu na iste revitalizovanog bloka. Varijabilni operativni troškovi, koji se kao što im i naziv govori menjaju sa promenom obima proizvodnje (do kojeg dolazi usled povećanja snage bloka), odnose se na sledeće troškove: troškove uglja koji su obračunati na osnovu dodatne potrošnje uglja od 45 t/h potrebnih za dodatnu proizvodnju električne energije i cene uglja od 1,4 EUR/GJ, troškove dodatne sopstvene potrošnje bloka koja iznosi ~3 MW, troškove deponovanja pepela koji uključuju, pored troškova transporta i deponovanja pepela i taksu za deponovanje otpada koja iznosi ~10 EUR po toni deponovanog pepela, ostale varijabilne troškove u koje spadaju troškovi nabavke krečnjaka, troškovi deponovanja gipsa, troškovi hemijske pripreme vode, troškovi vodnog doprinosa i ekološke takse. Budući da se celokupna investicija finansira iz sredstava Elektroprivrede Srbije u bilansu uspeha se ne pojavljuje stavka troškovi finansiranja. Amortizacija je obračunata samo za dodatne radove na opremi u cilju podizanja snage bloka. Analizom godišnjih troškova nastalih povećanjem snage bloka od 39,9 MW dolazi se do jedinične cene po MWh, koja u stvari predstavlja cenu koštanja MWh dodatno proizvedene električne energije i koja iznosi prosečno za posmatrani period 26,99 EUR/MWh. 5. OCENA RENTABILNOSTI U cilju ocene rentabilnosti ulaganja koristi se ekonomski tok projekta razlike dva stanja (sa i bez povećanja snage) koji se sastoji od: priliva projekta koji se sastoje od prihoda od prodaje električne energije na pragu elektrane, odliva projekta koje čine: investicije, fiksni i varijabilni godišnji operativni troškovi i porez na dobit, neto priliva koji predstavlja njihovu razliku i služi kao osnova za diskontovanje.
Diskontovanje predstavlja postupak svođenja budućih vrednosti na sadašnju vrednost. Smisao ovoga je da se sagleda koliko danas iznosi dobitak koji će se ostvariti povećanjem snage u analiziranom periodu od 15 godina. U osnovi ovoga leži koncept vremenske vrednosti novca koji polazi od toga da dinar danas vredni više od 1 dinara koji će se primiti u budućnosti. Rezultat diskontovanja je neto sadašnja vrednost koja je, kao što je već pomenuto, jedan od kriterijuma ocene rentabilnosti. Kao drugi kriterijum koristi se interna stopa rentabilnosti koja treba da bude veća od diskontne stope (koja u ovom slučaju iznosi 9%) da bi projekat bio prihvatljiv, dok treći kriterijum čini period povraćaja, koji treba da bude u granicama veka projekta. Analiza opravdanosti povećanja snage bloka A6 TE Nikola Tesla pokazuje da je investiranje u ovaj projekat isplativo po sva tri kriterijuma: neto sadašnja vrednost projekta je 11.201.691 EUR, interna stopa rentabilnosti je 15,20%, period povraćaja kapitala je 6 godina. Pozitivna NSV pokazuje da povećanje snage bloka A6 investitoru donosi dobitak u visini od 11,2 miliona EUR, uz ISR koja je veća od referentne diskonte stope za 6,20 procentna poena. Povraćaj investicije je u prvoj polovini procenjenog radnog veka bloka A6. 6. ANALIZA OSETLJIVOSTI S obzirom na to da su i prihodi i troškovi projekta podložni promenama, što se naročito odnosi na cene energenata, tokom realizacije projekta može doći do odstupanja od projektnih veličina i naviše i naniže. Upavo zbog toga se radi analiza osetljivosti u kojoj se variraju vrednosti ključnih parametara koji bitno utiču na rentabilnost ulaganja. Na taj način se mogućnost donošenja pogrešne odluke svodi na minimum. Analizom osetljivosti (čiji su rezultati prikazani u tabeli 2) obuhvaćeni su sledeći parametri: visina investicija menjana je opsegu + 10% i + 20 %, cena uglja menjana je u istom rasponu, prodajna cena električne energije na pragu elektrane menjana je u rasponu 10 % i 20%. Promena bilo kojeg od analiziranih parametara, posmatrano pojedinačno, nema negativnog uticaja na projekat. Znači da se isplati ići na povećanje snage bloka A6 čak i u slučaju kada se cena električne energije smanji za 20 % ili kada se investicije povećaju za isti procenat. Treba istaći da su pokazatelji opravdanosti ulaganja mnogo osetljiviji na promenu cene električne energije nego na promenu druga dva parametra. Naime, kada se cena smanji za 20%, NSV dostiže visinu od 163.376 EUR, odnosno ISR je neznatno iznad referentne stope, 9,10%. U slučaju povećanja investicija za 20% ostvaruje se dosta veća NSV (6.169.195 EUR), kao i ISR koja iznosi 11,99%. Projekat je najmanje osetljiv na promenu cene uglja. Ako se analiziraju promene različitih parametara istovremeno, negativni rezultati se postižu u slučajevima smanjenja cene el. energije za 20% u kombinaciji sa povećanjem vrednosti ostala dva parametra, bilo za 10, odnosno 20%. Znači da će u slučaju da cena električne energije dostigne visinu od 3,56 EURc/kWh (smanjenje od 20%) povećanje investicija od 10% rezultiraće negativnom NSV u visini (2.352.872 EUR), dok će ISR biti 7,66%, odnosno za 1,34 procentna poena ispod referentne stope. U slučaju da se, pri istom smanjenju cene el. energije cena uglja poveća za 10% dobiće se NSV u visini (1.248.302) i ISR u visini 8,23%.
Tabela 2 Rezultati analize osetljivosti Cena uglja Osnovni slučaj +10 % +20 % Cena uglja Osnovni slučaj +10 % +20 % Cena el. energije Osnovni slučaj -10 % -20 % Cena električne energije Osnovni slučaj -10 % -20 % 11.201.691 EUR 5.682.534 EUR 163.376 EUR 15,20 % 12,29 % 9,10 % 9.790.013 EUR 4.270.856 EUR (1.248.302) EUR 14,48 % 11,50 % 8,23 % 8.378.335 EUR 2.859.177 EUR (2.659.980) EUR 13,74 % 10,70 % 7,32 % Investicije Osnovni slučaj +10 % +20 % 11.201.691 EUR 8.685.443 EUR 6.169.195 EUR 15,20 % 13,48 % 11,99 % 9.790.013 EUR 7.273.765 EUR 4.757.517 EUR 14,48 % 12,79 % 11,33 % 8.378.335 EUR 5.862.087 EUR 3.345.838 EUR 13,74 % 12,09 % 10,66 % Investicije Osnovni slučaj +10% +20% 11.201.691 EUR 8.685.443 EUR 6.169.195 EUR 15,20 % 13,48 % 11,99 % 5.682.534 EUR 3.166.286 EUR 650.037 EUR 12,29 % 10,71 % 9,33 % 163.376 EUR (2.352.872) EUR (4.869.120) EUR 9,10 % 7,66 % 6,40 % 7. ZAKLJUČAK Postoje nesporne potrebe elektroenergetskog sistema Srbije za proizvodnjom dodatne snage i energije, tako da je povećanje snage bloka A6 TE Nikola Tesla i te kako potrebno, a ekonomsko-finansijska analiza je pokazala da je i isplativo. Pored toga, treba imati u vidu i činjenicu da se sa relativno malo investicija dobijaju dodatni megavati, koji u situaciji kada postoji manjak električne energije, ne samo u Srbiji već i u zemljama okruženja omogućavaju sigurnije snabdevanje električnom energijom, ali i doprinose smanjenju uvoza iste. Na taj način, pozitivno se utiče na platni bilans zemlje, budući da se smanjuje odliv deviza. Rezultati tehno-ekonomske analize pokazuju da je opravdano ići na ulaganje u povećanje snage bloka. REFERENCE Studija [1] Tehno-ekonomska analiza opravdanosti povećanja snage bloka A6 u TE Nikola Tesla A, Energoprojekt Entel, Beograd, 2008.