Energy and economic effectiveness of gas-steam combined heat and power plants fired with natural gas

The paper presents the energy and economic effectiveness analysis of technological systems of natural gas fired gas-steam combined heat and power (CHP) plants, operating in district heating systems. The analysis was performed for the following technological systems of gas-steam CHP plants: (1) gas-steam CHP plant with two-pressure heat recovery steam generator (HRSG) and extraction-condensing steam turbine, and (2) gas-steam CHP plant with three-pressure HRSG and extraction-condensing steam turbine. For particular kinds of technological systems of gas-steam CHP plants there were determined the following quantities characterizing their energy effectiveness: annual efficiency of electricity produced in cogeneration, annual efficiency of heat produced in cogeneration, annual overall efficiency, power to heat ratio and primary energy savings (PES). In the second part of the paper there is presented the analysis of the following quantities characterizing the economic effectiveness of natural gas fired gas-steam CHP plants: net present value (NPV), internal rate of return (IRR) and unitary electricity generation costs (EGC). The results of performed calculations of these quantities are presented in figures and in table.

---

W pracy przedstawiono analizę efektywności energetycznej i ekonomicznej układów technologicznych elektrociepłowni gazowo-parowych opalanych gazem ziemnym, pracujących w miejskich systemach ciepłowniczych. Analiza była wykonana dla następujących układów technologicznych elektrociepłowni gazowo-parowych: 1) elektrociepłowni gazowo-parowej z dwuciśnieniowym kotłem odzysknicowym i upustowo-kondensacyjną turbiną parową i 2) elektrociepłowni gazowo-parowej z trójciśnieniowym kotłem odzysknicowym i upustowo-kondensacyjną turbiną parową. Dla każdego z tych układów były wyznaczane następujące wielkości, charakteryzujące ich efektywność energetyczną: średnioroczna sprawność wytwarzania energii elektrycznej w skojarzeniu, średnioroczna sprawność wytwarzania ciepła w skojarzeniu, średnioroczna sprawność ogólna elektrociepłowni, wskaźnik skojarzenia oraz oszczędność energii pierwotnej. W drugiej części pracy jest przedstawiona analiza następujących wielkości charakteryzujących efektywność ekonomiczną elektrociepłowni gazowo-parowych opalanych gazem ziemnym: wartości bieżąca netto (ang. net present value - NPV), wewnętrznej stopa zwrotu (ang. internal rate of return IRR) oraz jednostkowych kosztów wytwarzania energii elektrycznej. Wyniki wykonanych obliczeń tych wielkości są przedstawione na wykresach i w tablicy.