|
Московский энергетический кризис 2005 года поднял проблему надежности энергоснабжения. Многие социально значимые объекты здравоохранения, транспорта, ЖКХ, а также промышленные предприятия понесли значительные убытки. В этой связи резко возрос интерес к мини-ТЭЦ, и в первую очередь - на базе газопоршневых двигателей. Оказывается, что разрешенные к проектированию и строительству крупные объекты в столице тоже далеко не все обеспечены в полном объеме энергоресурсами. Увеличилось число отказов в выдаче технических условий на энергоснабжение строящихся объектов, а по выдаваемым разрешениям значительно выросла цена за присоединение к сетям энергоснабжения. И тут к радости заказчиков, инвесторов строительства, появились <серьезные> предложения десятков фирм обеспечить энергоснабжение объектов <под ключ> автономными газопоршневыми мини-ТЭЦ с себестоимостью производства электроэнергии по 50‑60 коп. за 1 кВт-ч. <Вахтовые> ТЭЦ По оценкам специалистов, в стране функционирует всего около 200 современных когенерационных газопоршневых установок. Большая их часть создана как автономные источники энергии вахтовых поселков, буровых, отдельных предприятий. Другая часть мини-ТЭЦ построена как резервные источники энергии на объектах, не допускающих сбоев энергообеспечения, и в этом случае вопросы себестоимости производства резервной энергии рассматриваются как второстепенные. Лишь небольшая часть когенерационных газопоршневых установок в стране работает параллельно с единой энергосистемой, воспринимающей <излишки> выработки энергии мини-ТЭЦ. На первый взгляд, в условиях резкой неравномерности потребления тепловой и электрической энергии в сложившейся энергосистеме принимать нового производителя, поставляющего свои излишки энергии в период минимальной потребности в энергии, не имеет смысла.
С другой стороны, гибкое наращивание энергетики способствует росту общегосударственной экономики, а при разумной тарифной политике обеспечивает экономическую выгоду как поставщикам энергии от мини-ТЭЦ, так и владельцам централизованных сетей.
Во многих странах гармонизация малой энергетики с централизованными системами регулируется на государственном и муниципальном законодательном уровне.
Коротко остановимся на характеристиках мини-ТЭЦ на базе газопоршневых двигателей на примере установки электрической мощностью 1 МВт. Именно такой агрегат, по данным статистического анализа, выполненного ООО <Стройтрансгазэнерго>, наиболее востребован в мировой практике.
Три контура теплоты Параллельно с выработкой электроэнергии этот агрегат выделяет тепловую энергию, которая с помощью теплообменников преобразуется в горячую воду системы теплоснабжения.
Агрегат в общем случае имеет три контура утилизации теплоты:
- контур охлаждения <рубашки> двигателя номинальной производительностью 500‑550 кВт;
- контур охлаждения масла теплопроизводительностью около 100 кВт;
- контур охлаждения отработанных продуктов сгорания мощностью 700‑750 кВт.
Таким образом, в номинальном режиме агрегат вырабатывает 1000 кВт электроэнергии и 1300‑1400 кВт полезной тепловой энергии, обеспечивая общий энергетический КПД 80‑85 %. Если же объект в теплое время года нуждается в холоде для систем кондиционирования воздуха, то с помощью абсорбционных холодильных машин агрегат может выдать до 1 МВт холода.
При оптимальной годовой загрузке установки, учитывая ее автономность и минимальную протяженность энергокоммуникаций, себестоимость производства электрической, тепловой энергии и холода по расчету оказывается в 1,5‑2 раза ниже действующих тарифов центральной энергосистемы. Некоторые фирмы в общении с заказчиком, как правило, ограничиваются примерно такой информацией.
На практике же приходится принимать во внимание еще целый ряд обстоятельств. Прежде всего: в какой степени суточный и годовой режимы энергопотребления объекта по электрической и по тепловой составляющим соответствуют оптимальному режиму энергопроизводства?
Следует иметь в виду, что глубина регулирования мощности газопоршневых двигателей, как правило, находится в пределах 50‑100 %, и если ночная потребность в электроэнергии составляет 10 % от дневной, то в системе должно стоять не менее 2‑3 двигателей с соответствующим подбором мощности.
Тепло и электричество
Производство тепловой энергии в мини-ТЭЦ жестко функционально связано с производством электроэнергии. Пиковые нагрузки на теплоснабжение отопления и вентиляции могут в 2‑2,5 раза превышать потребность в электроэнергии, и для восполнения дефицита тепловой энергии надо в систему включать пиковые водогрейные котлы.
С другой стороны, в теплый период года потребность в тепле таких объектов, как жилые и гражданские здания, ограничивается горячим водоснабжением, потребляющим всего лишь 10‑15 % производимого установкой тепла, и в этом случае его избыток надо отводить в окружающую среду, например, в сухих градирнях.
Проблем с соответствием режимов энергопроизводства и энергопотребления в значительной степени удалось бы избежать, если эксплуатировать мини-ТЭЦ с номинальной годовой нагрузкой и продажей излишков энергии в единую энергосистему.
В большей степени гармонизировать режимы производства и потребления энергии можно на промышленных предприятиях с 2‑3‑сменными режимами работы (60‑80 % годовой загрузки мини-ТЭЦ).
В любом случае решение о строительстве мини-ТЭЦ должен предварять глубокий анализ режимов энергопотребления объектов по отдельным составляющим.
Правильный учет коэффициента одновременности работы оборудования, снятие пиковых нагрузок за счет аккумулирующих систем, рациональное построение технологического процесса, использование энергосберегающих решений позволяют без ущерба качества энергоснабжения сократить на 20‑30 % и капитальные, и эксплуатационные затраты энергоцентра.
Вопрос о целесообразной области применения газопоршневых мини-ТЭЦ с позиции их мощности также неоднозначен.
Ряд специалистов считает, что мощность таких станций не должна быть более 25 МВт, другие ограничиваются 3‑5 МВт. При большей мощности считается целесообразным использовать газотурбинные и парогазотурбинные когенерационные системы.
Микротурбинные установки
Новым направлением в малой когенерации, успешно развивающимся в США и Западной Европе, стали микротурбинные установки единичной мощностью в 100‑200 кВт.
Есть первый опыт их применения и в России.
Очевидно, что жесткие границы по области применения газопоршневых установок нет смысла устанавливать; вопрос должен решаться с использованием серьезного технико-экономического анализа в конкретных условиях.
Приходится признать, что многие заказчики отдают предпочтение высокотехнологичной западной технике, по ряду характеристик превосходящей отечественные разработки. Также не редкость, когда их ожидания эффективного энергоснабжения оправдываются далеко не в полной мере.
Выше уже говорилось о недооценке соответствия режимов производства и потребления энергии и неоптимальности выбора характеристик мини-ТЭЦ. Здесь сказывается недостаточность нормативной и проектно-методической базы, а также дефицит квалифицированных специалистов‑проектировщиков.
Другая проблема, с которой приходится сталкиваться в работе с импортным оборудованием, - техническое обслуживание и сервис.
Трудно рассчитывать на своевременный и качественный сервис достаточно сложных импортных двигателей и мотор-генераторов, когда количество машин, установленных в разных регионах нашей страны, исчисляется всего десятками.
Не простой вопрос и цены технического обслуживания. Некоторые сервисные центры предлагают свои услуги за 5‑7 % в год от контрактной стоимости поставки и монтажа мини-ТЭЦ, а это опять же добавка к себестоимости энергии в 25‑40 коп. за кВт-ч. Но это проблемы временного характера: чем больше будет в стране мини-ТЭЦ, тем будет лучше и дешевле их сервис.
Могут ли конкурировать с западными технологиями мини-ТЭЦ отечественных производителей?
Да, и здесь несколько перспективных направлений. Одно из главных - разработка газопоршневых двигателей как усовершенствование дизельных. Они уступают по эффективности массогабаритным показателям западных аналогов, но значительно дешевле, и самое главное - неприхотливы в техническом обслуживании. Расходные материалы, запчасти доступны практически во всех регионах страны.
Мини-ТЭЦ - продукт интеграции технологий нескольких десятков производителей (двигатели, генераторы, теплообменники, насосы, котлы, горелки, электрооборудование, автоматика и т. п.).
Сборочные производства в стране с использованием импортных и отечественных комплектующих могут обеспечить мировой уровень качества при существенно меньших издержках на производство и техническое обслуживание установок.
Задачи для мини-ТЭЦ
Успешный опыт работы чешского предприятия , отечественных предприятий ПГ <Генерация> (Свердловская область), ООО <Прогресс> и ОАО <Электросистемы> (Санкт-Петербург) свидетельствует о широких перспективах развития интеграционной модели производства мини-ТЭЦ в России.
Консолидация лучших отечественных и импортных разработок в условиях отечественного современного производства позволит в самое ближайшее время создать газопоршневые мини-ТЭЦ высокого уровня, существенно дешевле и по стоимости, и по эксплуатационным затратам, чем зарубежные пакетированные аналоги. Программа получила поддержку Министерства образования и науки Российской Федерации.
Подводя итоги, следует подчеркнуть первоочередные задачи, стоящие перед малой когенерацией в стране:
- необходимость принятия закона и нормативных актов, регулирующих интеграцию мини-ТЭЦ в единую энергосистему страны;
- включение мини-ТЭЦ в систему перспективного планирования энергоснабжения регионов как разумное дополнение единой энергосистемы;
- развитие проектно-методической базы;
- создание отечественных конкурентоспособных производств мини-ТЭЦ с привлечением высоких технологий российских и зарубежных фирм;
- создание развитой сети надежного технического обслуживания.
Александр НАУМОВ |
