Малая генерация – очевидные преимущества

 

В настоящее время доминирующее положение на энергетическом рынке занимают средние и крупные ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС и ГЭС, входящие в систему централизованного энергоснабжения российских потребителей. Сразу же заметим, что до 70 % территории России находится в зонах децентрализованного энергоснабжения.

Cущественное влияние на цену отпускаемых энергоресурсов оказывает низкая эффективность российских ТЭЦ и ТЭС, которые были введены в эксплуатацию несколько десятков лет, назад и сегодня их оборудование морально и физически устарело и изношено. В настоящее время износ генерирующих мощностей в России находится на уровне 65–70 % – это около 25 % мощностей энергоблоков и более 40 % мощностей неблочного оборудования ТЭС и ТЭЦ уже выработало свой ресурс. Более 50 % оборудования ГЭС также перешагнуло нормативный срок эксплуатации.

Росту сетевой составляющей способствует не только износ свыше 60 % основного оборудования сетевого хозяйства, но и перекрестное субсидирование, когда промышленные предприятия, оплачивая тариф на передачу электрической энергии, покрывают убытки сетевых компаний, возникающие при оказании аналогичной услуги населению. Кроме этого, отмена системы регулирования сбытовых надбавок на розничном рынке привела к росту сбытовой составляющей.

При необходимости подключения к централизованным электрическим сетям, потребитель должен оплатить затраты на технологическое присоединение, включающие в себя стоимость реконструкции сетевого хозяйства, а возможно и строительства новых подстанций. Общее время необходимое для проведения реконструкций может занимать до 3-х и более лет.

При подключении к централизованным тепловым сетям необходимо проводить реконструкцию ближайшей котельной для увеличения установленной мощности и прокладку тепловых сетей до объекта потребителя. В случае отсутствия технологической возможности, потребитель вынужден строить собственную котельную, при этом неся затраты на подключение к газопроводу. 

Применение малой генерации позволяет значительно уменьшить общее потребление топлива путем когенерации (совместного производства электроэнергии и тепла). Исследования, разработки и проекты, реализованные в течении последних 25 лет в области когенерации, привели к существенному усовершенствованию технологии, которая теперь является действительно зрелой и надежной. Уровень распространения когенерации в мире позволяет утверждать, что это наиболее эффективная, из существующих сегодня, технология энергообеспечения значительной части потребителей. Данная технология является не просто комбинированным производством электрический и тепловой энергии, но представляет собой уникальную концепцию, сочетающую в себе преимущества когенерации, распределенной энергетики и оптимизации энергопотребления.

При эксплуатации традиционных (паровых) электростанций в связи с технологическими особенностями процесса генерации энергии большое количество выработанного тепла сбрасывается в атмосферу через конденсаторы пара, градирни и т.п. Большая часть этого тепла может быть утилизирована и использована для удовлетворения тепловых потребностей, что повышает эффективность с 30-50% для электростанции, до 80-90% в системах когенерации. Сравнение между когенерацией и раздельным производством электричества и тепла приведен на Рисунке 1, основанном на типичных значениях КПД.

 

Рисунок 1.

 Экономический эффект для потребителя при переходе к малой генерации обеспечивается за счет:

·       отсутствия затрат на технологическое подключение;

·       более совершенной технологии совместного производства электрической и тепловой энергии;

·   снижения практически до нуля технологических потерь связанных с передачей энергоресурсов от места  производства до потребителя;

·       экономичного расхода топлива за счет автоматической подстройки Мини-ТЭЦ под режим потребления  объекта.

 

 

Когенерационные установки - вариант исполнения

 

 

Так что же все-таки такое когенерационные установки? Одним из привлекательных способов решений использование когенерационных установок в контейнерном исполнении. Основные преимущества генераторных агрегатов в контейнерном исполнении заключаются в отсутствии затрат на строительство здания ТЭЦ, простоте транспортировки, монтажа, а также пуска в эксплуатацию. Поставляемый заказчику силовой модуль уже имеет все необходимые вводы/выводы для подключения внешних систем: подвода топлива, трубопроводов сетевой воды, электрической нагрузки и т.д. Кроме того, при необходимости можно быстро нарастить уже имеющиеся генерирующие мощности за счет установки дополнительных силовых модулей.

Контейнеры для генераторных установок могут быть трех основных типоразмеров: 20,30 и 40 футов (соответственно 6, 9 и 12 метров). Модельный ряд силовых агрегатов, который может поставляться в контейнерном исполнении, обширен. Практически любая генераторная установка, как газопоршневая, так и дизельная, может находиться в контейнерном исполнении в диапазоне от 70 до 3000 кВт.

Когенерационная установка включает в себя следующие основные компоненты: мотор-генератор с системами двигателя, систему управления, защиты и распределения нагрузки, а также оборудование для рекуперации теплоты выхлопных газов и рубашки охлаждения двигателя. Контейнер имеет теплоизоляцию или шумоизоляцию и различное вспомогательное оборудование в зависимости от требований заказчика.

Различные системы управления и синхронизации предназначены для параллельной работы нескольких генераторных установок, а также автоматического или ручного ввода генератора в параллельную работу с внешней сетью в режиме постоянной нагрузки, с возможностью работы установки в режиме аварийного энергоснабжения при отключении сети. Управление генераторной установкой в режиме постоянной нагрузки осуществляется микропроцессорной системой с автоматическим управлением плавным изменением нагрузки при входе в режим параллельной работы с сетью в выходе из него.

Распределительное устройство обеспечивает параллельную работу с сетью и другими силовыми модулями. Оно состоит из автоматических выключателей, фидеров и другого коммуникационного оборудования. Надо отметить, что когенерационные установки оборудованы всеми необходимыми системами защиты, гарантирующими безопасную и надежную работу самой установки и вспомогательного оборудования.

При необходимости поддержания генераторной установки в горячем резерве и для обеспечения быстрого запуска и принятия нагрузки на двигателе установлен электрический подогреватель охлаждающих жидкостей с терморегулятором. При запуске двигателя и появлении напряжения на шине генератора, подогреватель автоматически отключается. Контейнер оборудован основным и аварийным освещением, а также имеет внутренние  электрообогреватели. В контейнере предусмотрены специальные двойные двери по бокам для обеспечения доступа к двигателю и максимально удобного его технического обслуживания.

Система утилизации тепла может быть смонтирована в том же контейнере, что и генераторная установка, или отдельно в зависимости от габаритных размеров агрегата. В процессе сжигания газообразного или дизельного топлива в двигателе внутреннего сгорания выделяется теплота, которая отводится посредствам охлаждающей жидкости. При работе когенерационной установки охлаждающая жидкость из рубашки охлаждения двигателя поступает в водяной теплообменник, где происходит нагрев сетевой воды потребителя и соответствующий отвод тепла из охлаждающей жидкости.

При отсутствии тепловой нагрузки используется трехходовой клапан, который направляет охлаждающую жидкость в радиатор сброса тепла для предотвращения перегрева двигателя. Сетевая вода после нагрева в водяном теплообменнике поступает в котел-утилизатор тепла выхлопных газов, который представляет собой теплообменник «газ/вода». В котле-утилизаторе происходит дополнительный нагрев сетевой воды. Для случаев, когда отсутствует необходимость в утилизации тепла выхлопа, предусмотрена система прохождения выхлопных газов в обход котла утилизатора.

     Многообразная компоновка контейнеров, наличие разнообразного дополнительного оборудования, а также обширный диапазон используемого газообразного и дизельного топлива, позволяет использовать генераторные установки в любых климатических условиях, что делает их незаменимыми для выработки энергии на нефтяных месторождениях, шахтах, полигонах бытовых отходов, объектов жилищно-коммунального хозяйства и социальной сферы, в труднодоступной местности, а также на динамично развивающихся промышленных предприятиях, где силовой модуль может быть легко перемещен на другую площадку при перепланировке или расширении производства.