МИНИ-ТЭС: АЛЬТЕРНАТИВА И ДОПОЛНЕНИЕ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОМУ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЮ

В условиях износа систем централизованного тепло- и электроснабжения и постоянного роста тарифов на тепловую и электрическую энергию альтернативой и разумным дополнением централизованного энергоснабжения может стать малая энергетика, в частности, мини-ТЭС с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии

Принятая в 2000 году «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года» предусматривает сохранение доминирующей роли теплофикации и централизованного теплоснабжения в обеспечении теплом городов и промышленных комплексов.
Вместе с тем, учитывая изменение структуры собственности как в производственной, так и в жилищно-коммунальной сфере, доля децентрализованного теплоснабжения возрастает. Сооружение малых и средних ТЭС (в том числе за счет преобразования котельных в мини-ТЭС) позволит не только обеспечить более эффективное использование топлива за счет комбинированного производства электрической и тепловой энергии, но и повысить надежность электроснабжения населенных пунктов и отдельных объектов.

Основными достоинствами мини-ТЭС являются:
· малые потери при транспортировке тепловой и электрической энергии по сравнению с системами централизованного тепло- и электроснабжения;
· автономность функционирования (независимость от энергосистемы) и возможность продажи в энергосистему излишков вырабатываемой электроэнергии;
· улучшение экономических показателей существующих котельных за счет выработки в них кроме тепловой также электрической энергии;
· повышение надежности теплоснабжения, так как возможные перебои в электроснабжении не приводят к прекращению работы теплоисточника;
· более низкая себестоимость тепловой и электрической энергии по сравнению с системами централизованного тепло- и электроснабжения.

Для выработки электроэнергии на децентрализованных малых тепловых электростанциях используются несколько типов двигателей: дизельные, газопоршневые, двухтопливные и газотурбинные.

Дизельные установки предназначены для использования в качестве основного и резервного источника электроэнергии без ограничений по количеству часов работы. Дизельная установка способна работать при переменных нагрузках. Суммарная нагрузка за сутки должна составлять не менее 75 %. Дизельные установки могут поставляться как для выработки электроэнергии, так и для утилизации тепла выхлопных газов.

Газопоршневые установки предназначены для использования в качестве основного и резервного источника электроэнергии. Газопоршневая установка рассчитана на работу на различных составах природного газа, включая газ, получаемый из промышленных отходов. Отличительной особенностью таких установок является высокая производительность и пониженное содержание вредных веществ в выхлопе по сравнению с дизельными установками. Газопоршневые установки могут поставляться как для выработки электроэнергии, так и для утилизации тепла выхлопных газов и антифриза, охлаждающего двигатель.

Двухтопливные установки предназначены для использования в качестве основного и резервного источника электроэнергии. Основной особенностью работы двухтопливной установки является возможность ее работы как на природном газе, так и на дизельном топливе. При этом при работе установки в базовом режиме используется до 70% газообразного топлива и 30% дизельного топлива. Подобные установки способны работать при переменных нагрузках.

Благодаря применению двух видов топлива такие установки обладают рядом преимуществ:
· при отсутствии природного газа и во время переходных процессов установка автоматически переходит на работу на дизельном топливе;
· при выходе на рабочий режим осуществляется обратный процесс перехода на работу на природном газе и дизельном топливе;
· благодаря применению натурального газа увеличены периоды между регламентным техническим обслуживанием;
· меньшие эмиссионные показатели в выхлопных газах;
· сокращение сроков окупаемости благодаря применению более дешевого природного газа.
Двухтопливные установки спроектированы и сконструированы на основе дизельных двигателей. Дополнительным оборудованием по сравнению с дизелями той же мощности являются система управления режимами подачи топлива и магистраль подачи газа. Возможно оснащение такой установки дополнительными глушителями для снижения уровня шума.

Газотурбинные установки (ГТУ) предназначены для работы в составе энергетических установок простого и когенерационного цикла. Газотурбинные установки производят гораздо большее количество тепла по сравнению с газопоршневыми.
Как правило, ГТУ состоит из компрессора, камеры сгорания и турбины, которые расположены на силовой раме установки. В комплект ГТУ входит также топливно-регулирующая аппаратура, система смазки с насосами и маслорадиатором воздушного охлаждения, система диагностики, синхронный бесщеточный генератор со шкафами системы управления и системы возбуждения. Кроме этого, в состав ГТУ включены системы подготовки воздуха с воздухоочисткой, шумоглушением и антиобледенительной системой и системы топливоподготовки и газовыхлопа.
В качестве теплогенераторов в ГТУ используются котлы–утилизаторы выхлопных газов, теплообменники охлаждающей воды, водогрейные или паровые котлы.
Автоматизированная система управления современных ГТУ сформирована на базе микропроцессорной техники; она обеспечивает управление и контроль работы установки во всех режимах эксплуатации. Разработанные АСУ ТП для различных ГТУ позволяют полностью автоматизировать процесс работы газотурбинной установки без вмешательства оператора.

Целесообразность выбора того или иного типа привода электрогенератора мини-ТЭС определяется рядом факторов, важнейшими из которых являются стоимость используемого топлива (дизельного, природного газа, пропан-бутана), удельная стоимость оборудования, эксплуатационные затраты, срок окупаемости оборудования станции.
При единичных мощностях менее 3,5 МВт наименьшую удельную стоимость оборудования имеют поршневые машины. (Следует учесть, что общая стоимость станции значительно превосходит стоимость оборудования, особенно при применении газовых турбин, когда требуется подвод газа высокого давления).
Удельный расход топлива на выработанный кВт/ч меньше у газопоршневой установки, причем при любом режиме нагрузки. Это объясняется тем, что КПД поршневых машин составляет 36–45%, а газовых турбин – 25–34%.
Эксплуатационные затраты на мини-ТЭС с поршневыми машинами ниже, чем на электростанцию с газовыми турбинами, так как затраты на капитальный ремонт газотурбинного двигателя несколько выше, чем на ремонт газопоршневых установок.
Сравнение газотурбинных установок и газопоршневых двигателей в составе мини-ТЭС показывает, что установка газовых турбин наиболее выгодна на крупных промышленных предприятиях, которые имеют значительные (больше 8–10 МВт) электрические и тепловые нагрузки, собственную производственную базу, высококвалифицированный персонал для эксплуатации установки, а также подвод газа высокого давления.

Газопоршневой двигатель может запускаться и останавливаться неограниченное число раз, что не отражается на его моторесурсе. К тому же для газопоршневого двигателя даже 50-процентное снижение нагрузки не влияет ни на общий, ни на электрический КПД (тогда как электрический КПД газовой турбины в аналогичных условиях снижается почти в 2 раза). Поэтому газопоршневой двигатель лучше приспособлен для покрытия пиковых нагрузок.
Газотурбинную установку из-за резких изменений термических напряжений, возникающих в наиболее ответственных узлах и деталях горячего тракта ГТУ при быстрых пусках агрегата из холодного состояния, предпочтительнее использовать для покрытия базовой нагрузки.
Важным преимуществом применения газотурбинных и газопоршневых установок перед дизельными является более низкое содержание вредных выбросов, содержащихся в выхлопных газах агрегатов, применяемых на автономных мини-ТЭС. При этом по уровню выбросов газопоршневые установки несколько уступают газотурбинным.
Сравнительные характеристики установок дают возможность учесть все факторы и выбрать оптимальную установку для децентрализованного энергообеспечения, которое должно стать альтернативой и разумным дополнением централизованного энергоснабжения.

По материалам ЗАО «А.Д.Д.»

тел. (812) 102-4402