Скачать презентациюЗаявка на оборудование

Производство энергии или возможные варианты генерации электроэнергии для промышленных предприятий

Централизованное электроснабжение, столь характерное для нашей страны обладает рядом существенных недостатков. Несмотря на то, что оно достаточно надёжно и устойчиво, обладая при этом и гибкостью и манёвренностью, в его работе не хватает должной эффективности.

Невозможность снабжения труднодоступных и отдалённых регионов (а таковых у нас 65% территории страны; кроме того, именно там происходит добыча значительного количества полезных ископаемых), высокий уровень сетевых потерь при транспортировке электроэнергии, бесправное положение потребителей, – весь этот набор проблем заставляет искать альтернативные варианты в виде установок децентрализованной (распределённой или малой) энергетики.  

В своей работе они могут использовать как традиционные: газ, нефть, уголь, гидроэнергию, ядерное топливо, так и альтернативные: ветер, солнечный свет, внутреннюю тепловую энергию земных недр, биотопливо, –источники энергии.

Явным преимуществом децентрализованного подхода к вопросам электроснабжения (а также и теплоснабжения) является возможность устранения проблем большой энергетики. Впрочем, наибольший экономический эффект приносит всё же оптимальное совмещение того и другого там где это возможно и наиболее целесообразно. Практика американских и китайских энергетиков со всей убедительностью это подтверждает.

Газопоршневые электростанции на природном газе и отходах

Одной из наиболее удачных разработок для осуществления распределённого электроснабжения являются газопоршневые электростанции. Впервые появившиеся на отечественном рынке в последнем десятилетии прошлого века, эти зарубежные источники энергии вначале не завоевали популярности у потребителей по причинам слишком жёстких эксплуатационных характеристик, дороговизны и нерентабельности. Такая же судьба ждала и российские разработки на базе двигателя Д-12 созданные ПАО ХК «Барнаултрансмаш». Они не были в должной степени автоматизированы, имели малый ресурс и не синхронизировались с режимами работы сетевых организаций.

С течением времени ситуация в корне изменилась. Современная ГПЭС (газопоршневая электростанция) представляет собой компактный автономный объект генерации электричества и тепла на базе хорошо скомплектованных модульных блоков, в составе которых присутствует силовая часть: газопоршневой двигатель внутреннего сгорания с внешней схемой формирования смеси и электрогенератор переменного тока, а также – системы управления и контроля.

Агрегаты такого рода – ГПЭС, способны генерировать дешёвую электроэнергию и одновременно производить утилизацию отходов нефтедобычи и нефтепереработки. Работая на природном газе, они своими выхлопами оказывают минимальное воздействие на окружающую среду, не загрязняя атмосферу вредными и опасными для жизнедеятельности человека веществами, как иные виды энергоносителей.

Кроме того, установка способна работать и на других видах газообразного топлива, среди которых присутствуют:

  • биогаз,
  • свалочный газ,
  • рудничный газ,
  • шахтный газ,
  • газы металлургических производств: доменный, коксовальный, конверторный, ферросплавный,
  • попутный нефтяной газ,
  • пиролизный газ,
  • очистной газ,
  • газовые отходы химической индустрии,
  • жидкие углеводородные газы.

За этим перечислением стоит опыт европейских и российских компаний, сумевших воспользоваться энергетическим потенциалом разного рода промышленных газов.

Однако за столь широким разнообразием источников топлива стоит серьёзная проблема: неоднородность химического состава, нестабильность его поступления из источника. Различные месторождения и разнообразные технологии требуют индивидуального подхода в выборе оптимальной модели ГПЭС. В противном случае процесс сжигания и генерации может быть неэффективным, а оборудование станет часто выходить из строя.

Чтобы ничего подобного не случилось, а работа установки обеспечивала должный экономический эффект, выполняются следующие технические мероприятия:

  • Берутся пробы потенциального топлива, и проводится лабораторный химический анализ смеси газов. Очень важно знать её качественный состав: будет ли она тощей, средней или жирной?
  • Анализируется турбулентность газовых потоков при входе в камеру сгорания.
  • Изучается процесс зажигания с помощью искры и взаимосвязь работы клапанной системы двигателя.
  • Учитываются температурно-климатические условия работы всех систем ГПЭС.

На основании расчётов всех необходимых параметров и характеристик, производится выбор наиболее приемлемого агрегата. С помощью современных цифровых технологий регулируется подача топлива, и процесс горения газовой смеси. Впрочем, имеются и достаточно дешёвые варианты на базе неприхотливых двигателей, которые значительно менее эффективны. 

По желанию заказчика газопоршневая установка может иметь блочно-модульное или стационарное исполнение. В любом случае она будет работать либо автономно, либо параллельно с внешними сетями, генерируя туда энергию или просто «следуя за нагрузкой» без генерации.

Благодаря всем перечисленным особенностям, потребители имеют возможность получить максимум преимуществ, воспользовавшись комплексом услуг по выбору, проектированию, монтажу, наладке и обслуживанию газопоршневых электростанций. Лучше всего на базе изделий ведущих иностранных производителей: MWM, Caterpillar, Jenbacher, Cummins, Man или хорошо зарекомендовавших себя российских разработок.

В список преимуществ ГПЭС входят:

  • Самый высокий среди подобного рода агрегатов КПД, доходящий до 48%.
  • Доступная цена.
  • Возможность производства электроэнергии из самых дешёвых источников и отходов.
  • Широкий диапазон мощностей, что позволяет покупателем выбрать наиболее подходящий вариант.
  • Возможность получения дополнительных видов энергии в виде тепла и холода.
  • Надёжность, безотказность и долговечность.
  • Компактность и при необходимости – мобильность.
  • Низкий уровень расходов на эксплуатацию.
  • Малый срок окупаемости: от одного года – до пяти лет.
  • Экологичность и эксплуатационная безопасность.

В целом можно утверждать, что установка ГПЭС – достаточно хороший вид инвестиций, особенно для тех, кто желает иметь энергетическую независимость и расходовать лишние средства на приобретение электрической и тепловой энергии.

Мини-ТЭЦ

Следующим наиболее удачным решением в области малой энергетики являются мини-ТЭЦ, представляющие собой небольшие теплоэнергоцентрали мощностью до 25 МВт и способные производить как тепловую, так и электрическую энергию. При необходимости с помощью абсорбционной холодильной машины функционал станции можно расширить, вырабатывая ещё и холод.

В настоящее время значительное количество мини-ТЭЦ работают на базе газопрошневых установок, однако применяются и паровые конденсационные и противодавленческие турбины, дизельные и газодизельные агрегаты, а также газотурбинные установки. Стандартная структура станции представляет собой:

  • двигатель внутреннего сгорания,
  • электрический генератор,
  • теплообменник, использующий в качестве источника тепловой энергии воду, нагревшуюся в процессе охлаждения агрегатов работающей установки (двигателя, системы масло обмена, выхлопной трубы),
  • водогрейный котёл, сглаживающий температурный режим работы во время пиковых нагрузок.

Топливом для мини-ТЭЦ могут служить:

  • Горючие газы.
  • Жидкие нефтепродукты.
  • Биотопливо.
  • Твёрдые горючие материалы: уголь, торф, древесина.

Мини теплоэнергоцентрали, изготавливаемые в блочно-модульном или стационарном исполнении, наиболее всего востребованы там, где отсутствует централизованное теплоснабжение.

Это могут быть:

  • Удалённо расположенные объекты добычи полезных ископаемых.
  • Предприятия промышленного назначения.
  • Горно-обогатительные комбинаты.
  • Агрофирмы.
  • Транспортные сооружения: вокзалы, аэропорты, морские и речные порты.
  • Индустриальные парки.
  • Строительные объекты.
  • Жилищно-коммунальное хозяйство.
  • Кооперативные хозяйства: коттеджные посёлки, дачные участки, гаражи и тому подобное.

Пожалуй, самым весомым фактором в пользу выбора мини-ТЭЦ, является трёх-четырёх кратное снижение расходов на электроэнергию и тепло и небольшой срок окупаемости, составляющий в среднем 4 года. Но есть и другие доводы в её пользу:

  • энергетическая независимость,
  • малый капитальные затраты,
  • отсутствие необходимость согласования технических условий на подключение,
  • минимальное расстояние до потребителя, что в значительной степени снижает потери на транспортировку,
  • бесперебойность и надёжность при высококачественных показателях энергоносителей,
  • возможность выступать в роли продавца энергетических мощностей.

Модульные блок-контейнеры

Как уже было сказано, газопотребляющие установки выполняют или в стационарном исполнении, устанавливая их внутрь капитального здания, что имеет свои преимущества; или в блочно-модульном. Последний вариант представляет значительный интерес, так как не всегда имеется возможность размещения станции внутри производственных помещений, зато практически всегда в распоряжении хозяйствующих субъектов есть свободные территории.

Современные строительные технологии позволяют в кратчайшие сроки изготавливать компактные модули, тем более, если это поставлено на поток. Перевозка и установка их также не составляет большого труда. Вопросы возведения фундамента, выполнения монтажа и проведения пуско-наладочных работ, чтобы подключить газопоршневую электростанцию или мини-ТЭЦ, для специалистов не представляют каких-либо сложностей и проблем.  Технологии давным-давно отработаны.

Причём в случае надобности блочно-модульную установку всегда можно отключить, демонтировать и перевезти на новое место эксплуатации. И выполняется весь этот комплекс работ в достаточно сжатые сроки, укладывающиеся в несколько недель.

Но это ещё не все преимущества, есть и целый ряд других:

  • Минимизация затрат, как первоначальных, так и текущих.
  • Быстрота введения в эксплуатацию. К примеру: для мини-ТЭЦ, установленной мощностью в 4 МВт, требуется полмесяца.
  • При необходимости количество модулей может быть увеличено. А разместить их можно в самых удобных местах (это ещё одно, очень важное достоинство).
  • Простота и лёгкость выполнения ремонтных работ. Что существенно сокращает сроки простоя оборудования.

Варианты изготовления модульных газопотребляющих установок у различных производителей могут значительно отличаться друг от друга. Некоторые разработчики размещают силовую и управляющую часть в одном контейнере, разделяя их перегородкой. Иные изготовители предпочитают разделять аппаратуру между блок-контейнерами для генерирующего оборудования и блок-контейнерами аппаратными.

В таком случае внутри генерирующего отсека располагаются:

  • Дизельная или иная генераторная установка.
  • Топливный бак.
  • Щит собственных нужд.
  • Системы пожаротушения, освещения, вентиляции, газового выхлопа, гашения вибраций, глушения и погашения шумов.

Внутри аппаратного отсека находятся:

  • РУ-0,4 кВ.
  • РУ-6(10) кВ.
  • Первично-элементная база Автоматизированной информационно-измерительной системы коммерческого учёта электроэнергии (АИИСКУЭ).
  • Контрольно-исполнительные элементы Автоматизированной системы диспетчерского управления электроснабжением (АСДУЭ).
  • Блоки телематики и телемеханики.
  • Блоки автоматических систем бесперебойного электроснабжения на базе кинетических источников энергии.
  • Блоки химических источников тока для бесперебойного снабжения промышленных объектов.

Столь высокий уровень насыщенности блочно-модульных локальных средств генерации электроэнергии позволяет оперативно осуществлять их диспетчеризацию и мониторинг из любого пункта управления на базе общедоступных мобильных информационных средств.