ДЕЦЕНТРАЛІЗАЦІЯ СИСТЕМ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ ТА ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ НА ОСНОВІ ГАЗОТУРБІННИХ КОГЕНЕРАЦІЙНИХ УСТАНОВОК
DOI:
https://doi.org/10.18664/1994-7852.215.2026.358724Ключові слова:
газотурбінні установки, когенерація, децентралізація, теплопостачання, техніко-економічний аналіз, ГТ-ТЕЦ, енергетична безпека, dual-fuel системиАнотація
У статті досліджено концепцію децентралізації енергопостачання міських районів на основі газотурбінних теплоелектроцентралей (ГТ-ТЕЦ). Проведено технікоекономічний аналіз впровадження когенераційної системи для типового району в кліматичних умовах м. Харкова із розрахунком теплових і електричних навантажень. Проаналізовано і порівняно три альтернативні варіанти ГТУ провідних світових виробників (Siemens SGT-500, GE LM2500+G4, Solar Titan 130). Детально досліджено технічні можливості роботи вибраних установок на альтернативних видах палива (дизельне пальне, біогаз, водневі суміші) для забезпечення резервування критичної інфраструктури. Розраховано основні економічні показники: NPV = 185,1 млн дол., IRR = 14,2 %, DPP = 8,6 року для рекомендованого варіанта. Обґрунтовано переваги децентралізованої генерації: підвищення енергетичної безпеки, зниження втрат у мережах, підвищення ККД до 78–83 % завдяки когенерації, скорочення викидів CO₂ на 202 тис. т/р. Визначено основні ризики та запропоновано заходи мітигації. Результати можуть служити моделлю для реплікації в інших міських районах України.
Посилання
International Energy Agency. World Energy Outlook 2023 / IEA. Paris : IEA Publications, 2023. 468 p.
Ukraine Energy Profile / International Energy Agency. (2023). URL: https://iea.blob.core.windows.net/assets/ac51678f-5069-4495-9551-87040cb0c99d/UkraineEnergyProfile.pdf.
How to Improve the District Heating Sector in Kharkiv / World Bank ESMAP. (2010). URL: https://www.esmap.org/sites/default/files/esmap-files/P105603_Ukraine_How to Improve the District Heating Sector_Johnson-FINAL.pdf.
Zaporowski B. (2012). Energy and economic effectiveness of gas-steam combined heat and power plants. Polish Journal of Environmental Studies.. No. 21(4). Pp. 1377–1387.
Banjac M. et al. (2020). Techno-Economic Analysis of Gas Turbine-Based CHP Plant. Thermal Science, No. 24(6). Pp. 4135–4148. DOI: 10.2298/TSCI200103150B
Koch S. (2019). Decentralized district heating : benefits and drawbacks for end-users. Energy and Buildings, No. 180. Pp. 239–252. DOI: 10.1016/j.enbuild.2018.09.034
CHP Sizing to Optimise Performance. Edina. (2020). URL: https://www.edina.eu/news/chp-sizing-to-optimise-performance.
Lee S. et al. (2017). Optimum sizing and operational strategy of CHP plant for district heating system. Energy, No. 124. Pp. 258–271. DOI: 10.1016/j.energy.2017.02.048.
CHP Cheat Sheet – Gas Engines & Gas Turbines. ADG Efficiency. (2024). URL: https://adgefficiency.com/blog/cheat-sheet-gas-engine-gas-turbine-chp/
Combined Heat and Power Technologies. UK BEIS. (2021). URL: https://assets.publishing.service.gov.uk/media/602a7b6bd3bf7f031e1bdcdd/Part_2_CHP_Technologies_BEIS_v03.pdf.
Udeh G. T. et al. (2019). Comparative thermo-economic analysis of multi-fuel fired combined cycle plant. Energy, No. 186(115790). DOI: 10.1016/j.energy.2019.115790
Mousavi S. M. et al. (2018). Gas turbine efficiency improvements : a comprehensive review. Energy Conversion and Management, No. 173. Pp. 521–541. DOI: 10.1016/j.enconman.2018.07.095.
Shaw S. J. (2022). Heat Recovery Steam Generator : design and operation. Industrial & Engineering Chemistry, No. 155. Pp. 18–35.
Dockery D. et al. (2020). Air Pollution and Health : a review of mechanisms and evidence. Environmental Health and Disease Prevention, Pp. 156–189.
Quantifying the Heating and Cooling Demand in Europe / Heat Roadmap Europe. (2018). URL: https://heatroadmap.eu/wp-content/uploads/2018/09/STRATEGO-WP2-Background-Report-4-Heat-Cold-Demands.pdf.
Valkering P. et al. (2023). Representing decentralized generation and local energy systems in national energy planning models : A case study for Belgium. Applied Energy, No. 348(121496). DOI: 10.1016/j.apenergy.2023.121496.
Xu Y. et al. (2024). District multi-energy systems : A comprehensive review of modeling methods and optimization approaches. Building and Environment. No. 250(111160). DOI: 10.1016/j.buildenv.2024.111160.
Karpenko D. (2024). Method for assessing the efficiency of the district heating system under market conditions. Vidnovluvana Energetika, No. 4(79). Pp. 28–38. DOI: 10.36296/1819-8058.2024.4(79).28-38.
Korteweg H. (2024). Cogeneration evolving into the backbone of a decentralized, integrated energy system. EM-Power Europe. URL: https://www.em-power.eu/news/expert-interviews-cogeneration.
Jahanshahi A. et al. (2024). Techno-economic, techno-environmental assessments of an integrated system for CO₂ capturing from a gas turbine. Energy, No. 307(132616). DOI: 10.1016/j.energy.2024.132616.
Wang J. et al. (2023). Multi-objective optimization of district heating systems with turbine-driving fans and pumps. Energy, No. 278(127671). DOI: 10.1016/j.energy.2023.127671.
European Bank for Reconstruction and Development : Projects in Ukraine. EBRD. (2024). URL: https://www.ebrd.com/what-we-do/projects/ukraine.
Electric power consumption (kWh per capita) – Ukraine. World Bank Data. (2023). URL: https://data.worldbank.org/indicator/EG.USE.ELEC.KH.PC?locations=UA.
SGT-500 Industrial Gas Turbine : Technical Specifications. Siemens Energy. (2023). 8 p.
Kumar S. et al. (2023). Gas turbine fuel flexibility : A review of current capabilities and future outlook. Fuel, No. 340(127510). DOI: 10.1016/j.fuel.2023.127510.
Schütze M. et al. (2022). Development and Integration of the Dual Fuel Combustion System for the MGT Gas Turbine Family. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, No. 144(2,021021). DOI: 10.1115/1.4052448.
LM2500 Gas Turbine : Performance and Fuel Flexibility. GE Vernova. (2024). URL: https://www.ge.com/gas-power/products/gas-turbines/lm2500.
Serbin S. et al. (2023). Investigation of the efficiency of a dual-fuel gas turbine combustion chamber with plasma-chemical element. Polish Maritime Research, No. 30(2). Pp. 113–121. DOI: 10.2478/pomr-2023-0022.
Kumar R., Singh P. (2023). Effect of alternative fuels and operating conditions on the performance and emission for a gas turbine. International Journal of Engineering Sciences & Emerging Technologies, No. 6(10). Pp. 49–54.
Marin G. E. et al. (2025). Full length article : A comparative investigation of two gas turbines utilizing natural gas and diesel fuel through energy, exergy, exergoeconomic, and exergoenvironment assessments. International Journal of Hydrogen Energy, No. 94. Pp. 1099–1115. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.11.239.
Marin G. E. et al. (2025). Comparative assessment of the parameters of the gas turbine power plant when operating on natural gas, biogas and hydrogen. International Journal of Hydrogen Energy, No. 98. Pp. 685–698. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2025.03.156.
Nassini A. et al. (2024). Experimental analysis of dual-fuel (CH₄/H₂) capability in a partially-premixed swirl stabilized combustor. Combustion and Flame, No. 270(113745). DOI: 10.1016/j.combustflame.2024.113745.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
