Какие бывают газопоршневые электростанции?
Что использовать дома и на предприятии?
Современные газопоршневые установки отменного качества, надёжности, с отличными техническими характеристиками и хорошими эксплуатационными параметрами созданы с учётом интересов самых различных потребителей электроэнергии и тепла.
Автономные газопоршневые электростанции можно рекомендовать для применения в самых различных отраслях экономики: для частных владений, в ЖКХ, строительстве, на промышленных предприятиях, в индустриальных парках, на мусорных полигонах ТБО-ТКО, в аграрном секторе, тепличных хозяйствах и нефтегазовой промышленности.
Успешное применение газопоршневых электростанций на мусорных полигонах РФ уже не научная фантастика – это факт.
Для удобства покупателей газопоршневые когенерационные (тепловые) электростанции обычно поставляются «под ключ». Для повышения надежности энергоснабжения газопоршневые электростанции могут иметь двухтопливное исполнение.
Почему газ? Основные виды газового топлива для электростанций
Природный газ является сегодня наиболее выгодным топливом для электростанций, ввиду своей доступности, высокой калорийности, отличной экологичности и цене.
Наиболее популярен магистральный природный газ, хотя в некоторых ситуациях применяют и его сжиженный вариант – СПГ. СПГ дороже – он близок по ценам к дизельному топливу. В Европе он может служить основным топливом для газопоршневых электростанций, в юго-западной части, особенно там, где нет транснациональных газовых магистралей, и, например, на многочисленных греческих островах, отрезанных от материковой инфраструктуры. В африканской Гане функционирует электростанция на сжиженном газе мощностью 200 МВт. В Европейском Союзе распространено использование биогаза, получаемого анаэробным способом, из специально выращенных растений, или из многочисленных органических отходов мусорных полигонов.
Свалочный газ – это другое топливо, но также получаемое из мусора. Его добывают из специально пробуренных скважин в мусорных массивах или собирают на выходе микрошахт, заложенных заблаговременно, при обустройстве полигона. Эти виды газов часто путают. Впрочем, как в биогазе, так и в свалочном газе, основным элементом является метан, в различных соотношениях с азотом и CO2. Есть попытки перерабатывать мусор пиролизным способом, но невозможно избавиться от крайне вредоносных остатков в виде диоксина и тяжёлых металлов.
После соответствующей подготовки, на газопоршневых установках в качестве основного топлива используется попутный нефтяной газ – ПНГ, а также шахтный газ, их происхождение ясно из самих названий. Основная проблема связанная с использованием ПНГ – это удаление сероводорода – H2S. Эти виды газов также базируются на метане.
Мощность газопоршневых электростанций
Электрическая мощность газопоршневых электростанций простирается в широчайшем диапазоне: от 1 кВт до 350 МВТ. Такие мощные, серьезные проекты имеют успех и в России. Для удобства восприятия и наглядного представления, описание газопоршневых электростанций правильно было бы начать, наверное, с маленьких установок для дома – все можно объяснить на их примере, потом можно будет перейти уже к солидным мегамонстрам промышленного масштаба. Парадокс заключается в том, что принципы их работы в целом очень схожи, отличаются лишь типоразмеры.
Небольшие газопоршневые установки для частного дома
Итак, газопоршневую электростанцию небольшой мощности 5 – 10 кВт можно обнаружить на заднем дворе, у загородного дома – здесь она поддерживает безопасность – выполняет резервные функции.
У таких газопоршневых электростанций обычно один – два цилиндра, воздушное охлаждение, соответственно, это 300-500 кубиков рабочего объема газового двигателя внутреннего сгорания – ДВС и 3000 его же оборотов.
Современные частные дома энергоэффективны и этого набора вполне хватает, чтобы гарантированно выдавать вышеуказанную мощность, 5 – 10 кВт, при этом произведённый киловатт от резервной электростанции, при её работе, будет обходиться владельцу такой «малышки» всего в 12-15 рублей, в ценах 2020 года. Это считается совсем незначительной платой, потому что станция всё же не основная, а резервная.
Да, и это ведь лучше, чем волноваться, как там мама без света или самому бегать на морозе с канистрой бензина вокруг застывшего генератора? Сразу вспомнился случай, когда внезапно погас свет, и домоуправ одного известного музыканта, бегал по коттеджному посёлку в 6 часов утра, с канистрами, в ожидании приезда из роддома молодой мамы с младенцем. И опять же всплыла из памяти ситуация с 10 гостями и пропавшим электричеством, из-за внезапно налетевшего урагана, в 11 часов вечера. Многие люди могут рассказать сотни, если не тысячи подобных историй.
В нормальном варианте такая электростанция имеет одну или реже три фазы, автоматический запуск (АВР), кстати, довольно непростую систему, имеет подогрев от внешней сети (когда температура падает ниже допустимого уровня, термостат включает подогрев аккумулятора, поддерживая его оптимальную температуру, а также обогревает масляный фильтр), автоматическую подзарядку АКБ, автоматику для управления режимами и осуществления тестовых запусков. Автоматика производит такие пуски, как правило один раз в неделю, на 5-10-15 минут – эта величина программируемая. Делается это для самопроверки, чтобы в ответственный момент, когда внезапно исчезнет напряжение, техника вас не подвела.
Такая компактная газопоршневая электростанция способна поддерживать независимое энергоснабжение дома в течение нескольких суток, а то и недель – все зависит от того, подключена ли она к топливной газовой магистрали или питается независимо, от газгольдера. Известен случай, когда описываемая газопоршневая электростанция, без всяких проблем, отработала в Дагестане целый год, с несколькими остановами на час, для проведения сервисных работ. Воздушный фильтр, кстати, за это время не менялся – горный воздух был очень чист.
Надо отметить, важные технические детали, значимые именно для пользователей, простых обычных людей, такие как автоматическая остановка электростанции, при снижении уровня моторного масла, комфортный запуск, удобное меню, светодиодная индикация основных режимов работы (дабы издали видеть световое подтверждение к готовности запуска), счётчик моторесурса, алюминиевый корпус и рама, прочная окраска и хорошее звукоизоляционное исполнение (62дБ) - ведь рядом жильё. Конструкторами минимизированы эмиссии - не приводя цифр, ограничусь выдержкой из инструкции - «не располагать электростанцию у открытых окон здания и решёток приточной вентиляции».
Расстояние до стены жилого дома не должно быть менее 0,5 метра. Да, и есть управление через интернет, если кому-то это интересно и важно.
В зимнее время случалось, что люди проживающие в доме, даже не замечали, то что такая электростанция работает двое суток подряд. Хороший показатель, конечно. Но цена вопроса для такой электростанции... Тысяч 200 она потянет, и это в самом лёгком случае. Есть широкая мощностная линейка и получить 200-300 кВт резерва от газопоршневой установки, и более, не проблема. Это уже уровень потребности многих промышленных предприятий.
Мощные газопоршневые электростанции для городов, крупных предприятий и промышленных зон и кластеров
Как правило, количество оборотов двигателя снижается с ростом удельной мощности. У некоторых мощных газопоршневых установок количество оборотов может быть 500-600 и ниже:105-180.
Такие низкие обороты снижают износ оборудования и значительно повышают ресурс газопоршневых агрегатов — гарантированный заводом–изготовителем срок службы составляет 300.000 часов — это 35–40 лет непрерывной работы. Значительной становится масса силовых агрегатов. Так например силовой агрегат известной немецкой фирмы, единичной мощностью 20 МВт, весит свыше 400 тонн. Появляются серьёзные требования к фундаменту под размещение и транспортировке оборудования. Длина установки составляет при этом 25 метров, а высота 9, при ширине 4,7 метра.
Перевозятся такие газопоршневые установки в разобранном виде. Изымается и разбирается на отдельные узлы поршневая группа. Электрический генератор также доставляется к месту монтажа отдельно.
Так получается, что газопоршневые установки с высокой единичной электрической мощностью – это весьма качественные, но специфичные установки для особых проектов. У таких агрегатов есть возможность работать на двух видах топлива с равной отдаваемой мощностью. Обычно это газ и дизельное топливо. В Европе, в зависимости от конъюнктуры рынка, электростанции могут делать переход на более выгодный в данный момент энергоноситель. В основном же, дизельное топливо служит в качестве резервного варианта. Поэтому такие установки правильнее называть газодизельными.
Их отличает высокий электрический КПД, низкий уровень выбросов CO2, Nox, отсутствие выбросов Sox. Такие газопоршневые электростанции можно размещать непосредственно на городских территориях.
Интересно, что к подобным же поршневым газодизельным установкам в инструкции для специалистов написано, что после осуществления регламентных работ, покидая цилиндр двигателя, механик не должен забывать в нём ветошь (и шапку)), иначе это может привести к поломке оборудования и даже пожару. Этот абзац из инструкции по эксплуатации газопоршневой установки подтверждает масштаб и размеры этого оборудования.
Наследие Единой Энергетической Системы СССР
С учетом большого количества крупных ТЭЦ, перешедших в наследие от СССР при распаде единой энергетической системы, востребованность очень мощных газопоршневых электростанций, как упомянутые выше, в городах сравнительно невелика. Вместе с распадом ЕЭС СССР, обрели статус отдельных предприятий, компании, занимающиеся транспортировкой электроэнергии — МРСК. Вполне естественно, что это организации без рефлексий гуманитарного толка и поэтому они имеют тарифы на передачу электроэнергии по собственным сетям, с её распределением и трансформацией. В структуре тарифа на электроэнергию её передача, включая сбытовую надбавку и административно-инфраструктурные платежи, составляет в среднем 40-50%.
С учетов официальных, признанных потерь произведённой электроэнергии из-за изношенности сетей при передаче в 11% эти тарифы уменьшатся не будут. Естественно, что так или иначе, через эти тарифы, проблемы электросетевых организаций перекладываются на потребителя. Собственная электростанция на газовом топливе поможет избежать этого оброка. Ведь электрическая энергия будет производиться на месте, прямо там, где она необходима сейчас, именно в этот момент.
С учетом постоянного роста цен на производство электричества на гидроэлектростанциях, ГРЭС, АЭС, ТЭЦ — за период, например, с 2000 по 2010 годы, тарифы увеличились в 7 раз.
Кстати, за этот же период времени цены на отопление и горячее водоснабжение выросли примерно в 10 раз. Их рост продолжается и в нынешние пандемические времена. И в этой ситуации автономная газовая электростанция станет палочкой-выручалочкой и некоей страховкой от роста тарифов на электрическую энергию и тепло от монопольных поставщиков.
Производство электроэнергии в РФ и мощность всех электростанций — факты и статистика
Производство электроэнергии в РФ, с 1990 года по настоящее время, только недавно лишь приблизительно сравнялось с объёмами производства этого продукта в СССР. В настоящее время промышленные предприятия в России, без учёта ТЭК, потребляют 36% от всей произведённой электроэнергии. Установленная мощность всех российских электростанций на сегодня в 4 раза меньше, чем в США, и примерно в 6 раз меньше, чем в КНР.
Газопоршневые электростанции — в каких странах они распространены и каковы их перспективы в России?
Как раз в Соединённых Штатах Америки, с их ценами на газ, сопоставимыми с ценами Газпрома(!), и с идентичными тарифами на электроэнергию для промышленных предприятий, как в РФ(!), распространены автономные газовые электростанции, это так называемая, распределённая генерация. Отсутствуют огромные мега-тэц, а есть масса электростанции средней и малой мощности, расположенных именно там, где они востребованы. Собственно, ситуации у нас с американцами где-то схожие, и поэтому в России, для подобного распространения и внедрения газопоршневых электростанций есть неплохие перспективы. Этот процесс развивается и таких проектов уже сотни. Большинство из них вполне успешны. Кстати, в России, эту отрасль экономики стали называть малой генерацией или малой энергетикой.
Обоснования общего толка для строительства автономной электростанции
Если представлять масштабно, то у России сегодня имеется хороший потенциал развития собственных производств: это доступная рабочая сила, обширные рынки с низкой конкуренцией, возможность поставок товаров на экспорт в ЕС. В России сегодня существуют такие предприятия, поставляющие готовую продукцию не только в Европу, но и в КНР. Надо, чтобы таких предприятий было больше. Так, впрочем, и будет. Тем более, что конкурентная борьба между компаниями будет обостряться и выигрывать будут те, у кого меньшие затраты на производство качественного продукта.
Владея собственной электростанцией, можно серьезно влиять на снижение себестоимости конечного продукта, особенно это касается энергозатратных отраслей.
Газопоршневые электростанции малой и средней мощности с выработкой тепловой энергии востребованы в РФ
Основной спрос в России приходится на сегмент газопоршневых установок мощностью от 200 кВт до 30-40 МВт.
В РФ, в большинстве случаев, единичная электрическая мощность газопоршневых агрегатов для автономной работы на предприятиях не столь высока — она начинается с 200-400 кВт.
По КПД, качеству, надёжности и ресурсу лидируют немецкие производители, такие например, как MWM.
С учетом необходимости 3–4-5 агрегатов в силовой структуре классической газопоршневой электростанции, для её стабильной работы, общая мощность энергокомплекса начинается с 1,2-2,2 МВт.
Что даёт высокий электрический КПД газопоршневых электростанций?
У газопоршневой электростанции высокий электрический КПД — он находится в диапазоне 42–50%! В отличии от газотурбинных электростанций, газопоршневые электростанции тратят примерно на одну треть топлива меньше.
Для потребителя хороший КПД газопоршневой установки означает реальную экономию затрат на приобретение топливного газа.
Газопоршневые электростанции — некоторые детали
При эксплуатации газопоршневых установок важен расход смазочного масла. В современном газовом силовом агрегате с электрической мощностью 8.740 кВт тратится 3,6 кг/час моторного масла, стоимостью 50–60 рублей за 1 литр. Стоимость смазочного масла зависит от производителя, закупаемого объема и местонахождения электростанции. Замена смазочного масла требуется не всегда, часто в газопоршневой установке осуществляется его долив, только на естественную убыль.
Поршневые двигатели работают на газе низкого давления, разрешенного в населенных пунктах СНГ (до 6 бар), что позволяет в сравнении с газовыми турбинами избежать затрат на обслуживание дожимной компрессорной станции и связанных с этим разрешений. Верхний уровень системы автоматики газопоршневых электростанций позволяет работать без присутствия операторов. Несколько газопоршневых электростанций могут управляться из удаленного на большое расстояние диспетчерского пункта. Также стандартно поставляется автоматизированная система диагностики с выводом всех необходимых параметров газопоршневых двигателей и самой станции на компьютер оператора.
Сколько получается тепла от газопоршневой электростанции?
Температура выхлопных газов у газопоршневой электростанции составляет 390°С. Выдача тепловой энергии производится с коэффициентом 1:1,1, при этом возможно производство насыщенного пара с давлением 9–10 бар, или даже охлажденной воды с температурой 12 градусов. С экономической, да и технической точки зрения оптимальным считается производство тепла только в виде горячей воды, где получается в среднем 1 Гкал на 1 МВт выработанной электрической энергии. При комбинированном производстве горячей воды и пара или производстве только пара, тепловой КПД будет меньше, технологическая схема сложнее, а набор оборудования дороже. Данное правило касается всех производителей поршневых агрегатов.
При необходимости получения пара (особенно в больших объемах) опытные инженеры компании ЭЛЕКТРОСИСТЕМЫ рекомендуют получать тепло от электростанции в виде горячей воды, которая направляется в компактную котельную, где она и доводится до парообразного состояния — таким образом достигается определенная экономия газового топлива.
Впрочем, возможны самые различные конфигурации оборудования, зависящее от потребностей и пожеланий заказчика.
Как часто требуется капитальный ремонт силовых агрегатов газопоршневых электростанций?
Минимальная гарантируемая наработка до капитального ремонта и между капитальными ремонтами составляет 96.000 часов, при средней годовой работе 8.000, а это 12 лет. Количество обслуживающего персонала для проведения технического обслуживания и капитального ремонта зависит от его квалификации.
Сроки строительства газопоршневой электростанции для предприятия
Если устанавливать на объекте контейнерные газопоршневые установки высокой степени заводской готовности, то можно запустить электростанцию в течение шести месяцев. Совсем недавно таким образом, была построена и сдана в эксплуатацию газопоршневая электростанции на мусорном полигоне в Подмосковье. Станция работает на биогазовом топливе. Её мощность равна 10 МВт, а общую структуру составляют пять ГПУ по 2 МВт.
Все работы, начиная от изыскания и проектирование, поставка оборудования, его монтаж, пусконаладочные работы, проводила компания «Электросистемы» из Санкт-Петербурга (бесплатный многоканальный телефон 8(800) 555-05-37).
Стандартное время изготовления основных узлов автономной газопоршневой электростанции мощностью до 50 МВт ранее составляло не более 6 месяцев с момента получения авансового платежа. До одного месяца уходит на транспортировку и таможенную очистку, а монтаж оборудования и пусконаладочные работы занимают от 3 до 4 месяцев.
Таким образом, газопоршневая электростанция мощностью до 50 МВт может быть введена в эксплуатацию менее чем за 1 год. Для электростанции с мощностью 120–150 МВт строительство займет около 14-18 месяцев.
Стоимость строительства мощной газопоршневой электростанции
Стоимость строительства газопоршневых электростанций «под ключ» в здании или в специальных контейнерах, оснащенных системами утилизации тепла и автоматики верхнего уровня составляет в зависимости от мощности электростанции от 500 до 1300 евро за 1 кВт установленной электрической мощности.
Более точную и наиболее приближенную к реалиям стоимость газопоршневой электростанции можно получить после ознакомления с техническим заданием от заказчика, а также после посещения объекта нашими специалистами.
Предварительное технико–коммерческое предложение (ТКП) на строительство электростанции может быть подготовлено сразу после заполнения заказчиком краткого опросного листа.
Возможно, что после изучения полученного вами технико-коммерческого предложения с точки зрения ваших специалистов потребуются изменения в объеме поставки, соответственно, может измениться и цена предложения, причем, как в большую, так и в меньшую стороны. Просим принять во внимание, что на этом этапе означенная стоимость строительства электростанции является ценой предложения и конечно, предполагает переговоры. Однако уже заранее можно сказать, что стоимость может быть снижена путем оптимизации объема поставки в части разделения работ между заказчиком и поставщиком (там, где это существенно влияет на цену, но не на качество). Есть иные способы снижения стоимости строительства автономной электростанции. Необходимо быть в диалоге со специалистами.
Важный момент, который обязательно должен учитывать заказчик–покупатель электростанции — в хорошем технико–коммерческом предложении должен отображаться весь перечень поставляемого оборудования и производимых работ.
Часто недобросовестные компании, с целью завлечь покупателя любым способом озвучивают цены только на основные агрегаты. А ведь далее кто–то должен спроектировать, построить и запустить электростанцию! Такие «грязные» методы ведения бизнеса ведут к большим, неучтенным заказчиком затратам и фатальной задержкой сроков сдачи электростанции в эксплуатацию. Стоимость проекта, всех работ и дополнительного оборудования тепловой электростанции добавляет в среднем 40–50% к цене основного оборудования. Это соответствует реальному положению вещей.
Ознакомьтесь с выгодными предложениями по поставке и строительству газопоршневых электростанций от компании с 25 летним опытом работы-технический холдинг «Электросистемы». Официальный дилер немецкой компании MWM.
По вопросам строительства электростанций — ТЭЦ обращайтесь по тел: +7 (495) 649–81–79
Бесплатный многоканальный телефон 8(800) 555-05-37