Операция когенерация


10.12.2007

Мини-ТЭС, обеспечивающие производство двух видов энергии – электрической и тепловой одновременно, пользуются все большим интересом у потенциальных потребителей. Но получить необходимые согласования и разрешения на их установку не так-то просто.


Растущее количество энергопотребителей требует развития относительно дешевых, компактных, автономных и универсальных энергоисточников. Одним из таких вариантов являются автономные энергоустановки с комбинированной выработкой тепла и электричества.



Путь к независимости



– Когенерационная установка – это новый шаг в развитии теплоэнергетики, – уверена специалист департамента энерго-, теплообеспечения компании «Генерация» (Екатеринбург) Ольга Соколова. – Мини-ТЭС предназначены для комбинированного производства электрической энергии переменного тока частотой 50 Гц и тепловой энергии в виде горячей воды или пара.

Использование этого оборудования позволяет потребителю стать независимым от перебоев электроэнергии или ее нехватки, одновременно получая автономное теплообеспечение. С учетом тенденции ежегодного роста стоимости электрической энергии применение

когенератора дает значительный экономический эффект – снижение затрат

на тепло- и электроэнергию до 2,8 раза. Окупаемость установки составляет от

2 до 5 лет при сроке эксплуатации 25–30 лет.



Основными достоинствами мини-ТЭС являются:

· комбинирование процесса производства электроэнергии и тепла;

· низкая стоимость единицы тепловой и электрической мощности;

· качество и бесперебойность энергоснабжения;

· соответствие европейским экологическим стандартам;

· низкий срок окупаемости и большой ресурс энергоблока.



Мини-ТЭС состоит из четырех основных частей: двигателя, генератора, теплообменников для утилизации тепла системы охлаждения и отходящих газов и средств контроля и управления. Технологическое оборудование для утилизации тепла включают в себя котлы – утилизаторы отработавших газов, радиаторы, теплообменники и катализаторы.

Средства автоматики обеспечивают надежную работу установки в диапазоне рабочих режимов и достижение наиболее эффективных характеристик в течение всего срока службы. Работа установки может осуществляться в автоматическом режиме.

В качестве двигателя мини-ТЭС могут использоваться поршневой двигатель (внутреннего сгорания), газовая турбина, паровая турбина, а также их комбинации.



Для эффективной работы единичная мощность газопоршневой машины должна составлять от 1 МВт, газотурбинной – от 100 кВт.

С использованием небольших паровых турбин можно создавать мини-ТЭС на базе уже действующих паровых котлов, давление пара на выходе из которых значительно выше, чем необходимо для промышленных нужд. Давление понижается с помощью специальных устройств, что ведет к непроизводительной потере энергии – до 50 кВт на каждую тонну пара. Установив параллельно устройству турбогенератор, можно получать более дешевую электроэнергию. Несмотря на удачную технологию, парогазовые установки сейчас пользуются меньшим спросом, чем поршневые и газотурбинные.



Вопрос выбора



Двигатели внутреннего сгорания применяются для привода автономных электростанций, которые часто используются в качестве резервных источников электроэнергии или в местностях, где отсутствует централизованное энергоснабжение. При оснащении теплообменным оборудованием или котлом-утилизатором они преобразуются в мини-ТЭС, при этом для отопления и горячего водоснабжения используется тепло выхлопных газов, а в моделях с глубокой утилизацией – еще и тепло систем охлаждения и смазки. В механическую работу преобразуется около трети энергии топлива. Остальная ее часть превращается в тепловую.

Кроме дизельных двигателей внутреннего сгорания используются также газовые и газодизельные. Первый может быть оборудован несколькими карбюраторами, что дает возможность работать на нескольких сортах газа. А так называемые газодизели одновременно с газом потребляют до 10% дизтоплива, в аварийном же режиме переходят с газа на солярку.



В связи с более высокой ценой на дизтопливо себестоимость энергии, вырабатываемой газовыми установками, является наиболее низкой, а дизельными – наиболее высокой.

Как отмечают эксперты, поршневые двигатели не рекомендуется применять при потребности в получении большого количества теплоносителя с температурой более 110°С, при большой потребляемой мощности, а также при ограниченном числе пусков. В таких случаях мини-ТЭС с газовыми двигателями внутреннего сгорания оказываются эффективнее и экономичнее газотурбинных установок. Однако общие эксплуатационные затраты поршневых машин, в частности стоимость запасных частей, оказываются на 30–40% ниже газотурбинных, хотя техническое обслуживание двигателей внутреннего сгорания проводится чаще.



– Газопоршневые теплоэлектростанции также широко применяют в качестве резервного источника электро- и теплообеспечения, – объясняет Ольга Соколова. – В отличие от раздельно используемых энергетических установок и котлов номинальный общий КПД когенератора увеличивается до 92%.



На российском рынке представлены газовые установки на базе двигателей внутреннего сгорания электрической мощностью от 8 кВт до 5 МВт. Их электрический КПД составляет порядка 40%, а общий коэффициент использования топлива достигает 90%.

– Все крупные производители двигателей внутреннего сгорания имеют газо-поршневые машины, – поясняют специалисты ООО «Петербургтеплоэнерго». – Ведь не так сложно модернизировать дизельный двигатель, доработав его газовыми редукторами.

Так, например, газовые энергетические установки на базе двигателей собственного производства выпускает Caterpillar Inc (США), системы бесперебойного энергоснабжения, в том числе когенераторные и тригенераторные установки электрической мощностью от 10 до 1500 кВт на базе двигателей Volvo, Perkins и Ford, поставляет на российский рынок компания Elteco (Словакия). Среди других зарубежных поставщиков Jenbacher AG (Австрия), Spark Energy (Италия), DEUTZ AG (Германия), Waukesha и Cummins (США), Wilson (Англия).

Среди российских производителей, выпускающих подобное оборудование, ОАО «Барнаултрансмаш» (Барнаул), ЗАО «Волжский дизель имени Маминых» (Саратовская обл.), ОАО «Звезда» (Санкт-Петербург), АООТ «РУМО» (Нижний Новгород) и пр.

Газовые энергоагрегаты на базе российских дизельных двигателей выпускает ООО «Эконефтегаз» (Москва). Когенерационные установки на базе мотор-генераторов CHIDONG выпускает ПГ «Генерация».



Широко используются в энергетике газотурбинные двигатели, несмотря на то что они уступают поршневым по размеру удельных капвложений в производство электрической и тепловой энергии (около 20%).

Основные части газотурбинного двигателя – газогенератор и силовая турбина, они размещаются в одном корпусе. Газогенератор включает в себя турбокомпрессор и камеру сгорания, где создается высокотемпературный поток газов, который воздействует на лопатки силовой турбины. За счет утилизации тепла выхлопных газов с помощью теплообменника, водогрейного или парового котла-утилизатора обеспечивается тепловая производительность.

Значительная часть газотурбинных теплоэлектростанций малой и средней мощности создана на базе авиационных и судовых двигателей, но существуют также установки, изначально разработанные как энергетические.



Средняя удельная стоимость строительства мини-ТЭС составляет 1–1,1 тыс. евро за 1 кВт установленной мощности, а срок окупаемости – 3–5 лет.



Газотурбинные установки выпускаются электрической мощностью от 0,8 до 30 МВт. Нижний уровень обусловлен неэффективностью менее мощных теплоэлектростанций данного типа, верхний не является конечным, поскольку автономная станция может включать несколько энергоблоков. Коэффициент использования топлива (КИТ) при полной утилизации тепла достигает 85%, а электрический КПД – около 30%.



– Такие установки производят многие западные компании, такие как Алфа-Лаваль, Бинке (США), – рассказывает председатель энергетической секции «Союзпетрострой» Яков Абугов. – Есть и российские производители – их уже больше десятка. Первыми начали выпуск газотурбинных установок бывшие оборонные заводы в Перми, Екатеринбурге, Петербурге. Например, Турбомоторный завод, «Звезда», Опытный завод Турбинного института и пр.



– Для эффективной работы единичная мощность газопоршневой машины должна составлять от 1 МВт, газотурбинной – от 100 кВт, – уверен Вячеслав Бузин, заместитель генерального директора по перспективному развитию ООО «Петербургтеплоэнерго». – Средняя удельная стоимость строительства мини-ТЭС составляет 1–1,1 тыс. евро за 1 кВт установленной мощности, а срок окупаемости – 3–5 лет.



Согласовать и утвердить



Несмотря на привлекательность мини-ТЭС, многие специалисты отмечают, что основная сложность, препятствующая их широкому применению (помимо высокой их стоимости), связана с получением разрешений на их установку.



– В нашем городе теплоэнергетика контролируется правительством Санкт-Петербурга, – поясняет Вячеслав Бузин, заместитель генерального директора по перспективному развитию ООО «Петербургтеплоэнерго». – Обзавестись собственными источниками тепло- и электроснабжения, чтобы не зависеть от энергетиков и не платить лишних денег, хотят многие, однако это возможно только при отсутствии технической возможности централизованного тепло- и электроснабжения.



Сейчас Комитетом по энергетике и инженерному обеспечению администрации Петербурга проводится продуманная и технически грамотная политика в области тепло- и электроэнергетики, и районов, испытывающих дефицит в тепловой и электрической энергии, практически нет. Поэтому получить разрешение КЭиО на строительство собственного локального источника энергоресурсов возможно только при наличии отказов от тепло- и электроснабжающих организаций.

Но предприятия, если они активно развиваются при дефиците тепловой энергии в их районе, могут получить разрешение на строительство собственной мини-ТЭС или котельной. И такую возможность – установить собственный источник тепло- и электроснабжения – стремятся получить многие компании.

Им это выгодно с точки зрения автономности, качества тепло- и электроснабжения и экономики, так как стоимость присоединения дополнительной мощности «Ленэнерго» примерно равна стоимости строительства локального источника. Но при этом предприятие получает собственную электростанцию, которую нужно будет только обслуживать и покупать для нее газ. И хотя капитальные вложения в создание мини-ТЭС в разы больше, чем котельной, если учесть оплату услуг за присоединение к сетям «Ленэнерго», то разница нивелируется. При этом строительство собственной мини-ТЭС выгоднее, поскольку с нее можно получить два вида энергии – электричество и тепло.



Александра Романюк



Количество показов: 291


^ Наверх