КОМБИНИРОВАННОЕ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ СРЕДНИХ И МАЛЫХ ГОРОДОВ
В.И. ШАПИРО (ОАО "Институт ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ"), Ю.Н. ЧАУСОВ (ЗАО НПК "Дельфин-информатика")
Многие средние и малые города России не имеют собственных электростанций и питаются от подстанций ЕЭС. При этом тепловые нагрузки обеспечиваются от местных распределённых источников - котельных. Эффективность сжигания топлива в котельных гораздо ниже, чем на ТЭЦ, особенно на ТЭЦ с парогазовыми установками.
Надёжность электроснабжения от подстанций ЕЭС зависит от погодных условий на всех территориях прохождения питающих сетей. Кроме того, в случае потери электропитания останавливаются и местные котельные.
Для примера рассмотрим Тверскую область. В области, расположенной в центре Европейской части России, только два города (Тверь с населением 411 тыс. человек и Вышний Волочок с населением 49 тыс. человек) имеют собственные ТЭЦ (на ТЭЦ Вышнего Волочка всего одна турбина пенсионного возраста мощностью 4 МВт). Остальные города (Ржев - 61 тыс., Кимры -48 тыс., Торжок - 47 тыс., Бежецк -25 тыс., Бологое - 23 тыс. человек и иные) не имеют собственных ТЭЦ. При этом, например, Ржев снабжается теплом от 16 малоэффективных котельных.
Существует ли реальная возможность устранения этого несоответствия с повышением общей энергоэффективности энергетики и надёжности энергоснабжения? Проблему может решить организация комбинированного энергоснабжения с преимущественным использованием тепло- и электрогенерации на собственных ТЭЦ при сохранении связи городской энергоси-
стемы с ЕЭС России. Преимущественное использование собственной электрогенерации позволяет вдвое снизить стоимость электроэнергии. Сохранение связи с ЕЭС гарантирует надёжность энергоснабжения даже при отказе от строительства собственных резервных мощностей.
Рассмотрим ряд реальных примеров строительства ТЭЦ в средних и малых городах.
В городе Елец (население 107 тыс. человек) мощность ранее существовавшей ТЭЦ увеличена с 18 до 70 МВт путём строительства ПГУ на базе оборудования отечественных производителей:
• двух ГТУ мощностью по 20 МВт изготовления ФГУП «НМПП "Салют"»;
• двух паровых котлов-утилизаторов изготовления ОАО «Машиностроительный завод "ЗиО - Подольск"»;
• теплофикационной паровой турбины мощностью 12 МВт изготовления Калужского турбинного завода;
• турбогенераторов производства и изготовления Завода тяжёлого энер- ^ гомашиностроения "Привод", город § Лысьва.
Расширение ТЭЦ с применением ПГУ | позволило уменьшить удельные расхо- 1 ды топлива на производство электро- | энергии с 474 г/кВт • ч до 210 г/кВт • ч, I а на производство тепловой энергии с ^ 161 кг/Гкал до 145 кг/Гкал. К
В городе Тутаев (население 41 тыс. § человек) вновь строится ТЭЦ с двумя « ПГУ общей мощностью 52 МВт. На ТЭЦ | использовано оборудование: |
• четыре ГТУ мощностью по 8 МВт = производства ОАО "Сатурн-Газовые турбины";
© В. И. Шапиро, Ю. Н. Чаусов
45
• четыре паровых котла-утилизатора изготовления ЗАО "Энергомаш" (Белгород);
• две теплофикационные паровые турбины мощностью по 10 МВт Калужского турбинного завода;
• турбогенераторы разработки и производства ООО "Электротяжмаш-При-вод", город Лысьва.
Ожидаемый коэффициент использования топлива (КИТ) ТЭЦ в теплофикационном режиме работы паровых турбин достигнет 85%.
В городе Знаменск Астраханской области с населением 27.5 тыс. человек заканчивается строительство парогазовой ТЭЦ мощностью 44 МВт. Состав оборудования:
а ^
о с
о *
о 2
о а
• две газовые турбины по 16 МВт производства ОАО "Пермский моторный завод";
• два котла-утилизатора типа КГТ-26 производства ООО «Котельный завод "Белэнергомаш"» с горелками дожигания, повышающими температуру за котлом при низких температурах наружного воздуха;
• одна паровая турбина типа Т-8/10-3.4/0.18 разработки и производства ОАО "Калужский турбинный завод";
• турбогенераторы типа Т-16-2РУХЛЗ разработки и производства ООО "Элек-тротяжмаш-Привод".
В городе предусматривается вывод из эксплуатации существующих котельных и реконструкция теплосетей.
Надо сказать, что моторостроительные заводы России серийно выпускают целую гамму турбо-вальных газотурбинных агрегатов, мощностью 2.5; 4; 6; 8; 10; 16; 20; 22; 25 МВт (таблица). Эти агрегаты, построенные на базе авиационных двигателей, используются как на газоперекачивающих станциях, так и для электрогенерации. Приведённый ряд вполне достаточен для создания ТЭЦ, обеспечивающих электроэнергией и теплом как малые, так и средние города.
Возможность производства на отечественных предприятиях котлов-утилизаторов соответствующей мощности сомнений не вызывает.
ООО "Электротяжмаш-Привод" (г. Лысьва) выпускает широкую гамму турбогенераторов мощностью 2.5; 4.0; 6.0; 8.0; 12.0; 20.0; 25.0....МВт; концерн "Силовые машины" -мощностью 6; 12; 15; 25; 30 МВт.
Концерн "Силовые машины" выпускает также теплофикационные паровые турбины мощностью
( И
Технические характеристики некоторых двигателей ГТЭС, производимые в России
Предприятие Марка двигателя Мощность, МВт КПД, %
ОАО "Сатурн- Д049Р 2.85 26.5
газовые турбины" ГТА-6РМ 6 25.2
(Рыбинск) ГТА-8РМ 8 25.7
ГТЭ-16/ 16 35.0
АЛ-31СТ (на клеммах генератора)
ГТЭ-20/ 18 37.0
АЛ-31СТЭ (на клеммах генератора)
ФГУП "Салют" ГТЭ-20С 20 35.0
(Москва)
ОАО "Кузнецов" АТГ-10 10 32.0
(Самара) (НК-14СТ)
ГТУ-25/39 25 36.4
ОАО "Авиадвига- ГТУ-2,5П 2.56 22.1
тель" (Пермь) ГТУ-4П 4.3 25.0
ГТУ-6П 6 27.2
ГТУ-10ПК 10 28.2
ГТУ-12П 12 Данные
ГТУ-16П 16 только
ГТУ-25П 23 по КИТ
ФГУП "Завод им. ГТЭ-1.25 1.25 24.0
Климова" (на клеммах
(С.-Петербург) генератора)
ГТЗ-2.5 2.56 24.0 (на клеммах генератора)
Операторские станции машзала
Операторские станции котлоагрегата
Рис. 1.
АСУ ТП энергоблока мощностью 200 -210 МВт на базе ПК "Делин" с использованием аппаратуры НПО "Элемер" и ЗАО ПК "Промконтроллер". Сокращения: ПК - программный комплекс; МФК - многофункциональный контроллер; АРЧМ - автоматическое регулирование частоты и мощности; ДУ - дистанционное управление; УСО - устройство связи с объектом: Рег. - регулирование; РТЗО - релейный терминал защиты оборудования.
25 и 30 МВт. В номенклатуре Калужского турбинного завода значатся теплофикационные паровые турбины для ПГУ ряда мощностей: 8/10 МВт; 10/11 МВт; 14/23 МВт; 15.5/20.3 МВт; 25/34 МВт; 28/35 МВт... Неравномерность приведённого ряда показывает, что завод нередко проектирует и изготавливает турбины под индивидуальные требования заказчика. Чем больше будет заказчиков, тем выше станет серийность и ниже стоимость изготовленных турбин.
Как видно, всё оборудование ТЭЦ -отечественных производителей. Ис-
ключение составляет АСУ ТП с зарубежным программно-техническим комплексом. Это вызывает удивление. В России работает целый ряд организаций, создающих АСУ ТП для электростанций любой мощности на базе отечественных программных и аппаратных средств, не уступающих зарубежным как с точки зрения функциональности, так и надёжности.
Приведём лишь один пример.
Компания ЗАО НПК "Дельфин-Информатика" (Москва) разработала программно-технический комплекс (ПТК) ДельТек1, предназначенный для по- и строения аСу ТП технологического § оборудования, преимущественно в об- | ласти энергетики. К настоящему вре- § мени на базе ПТК ДельТек созда- « ны информационные, информационно- | регулирующие системы и полнофунк- 1 циональные АСУ ТП для 13 паровых ® котлов производительностью от 90 до § 820 т/ч, 9 паровых и газовых турбин | мощностью до 180 МВт, 11 генерато- *
- £1
а>
1 Разработка и опыт применения ПТК "ДельТек" <? при автоматизации объектов тепловой энергетики / Е.В. Борисова, В.М. Качанов, В.И. Коновалов и др. // Теплоэнергетика 2009. № 7.
ров той же мощности, цеха химводо-подготовки, судовых холодильных машин трёх типов. Тот же ПТК более 11 лет используется в ОИВТ РАН2 при проведении исследований на экспериментальной ГТУ мощностью 1 МВт.
На рис. 1 приведён пример структуры АСУ ТП мощного энергоблока с применением на контроллерном уровне высоконадёжной аппаратуры Группы компаний "ТЕКОН" (Москва) и НПП "ЭЛЕМЕР" (Зеленоград).
В ПТК ДельТек используется программный комплекс (ПК) "Делин"3 разработки ЗАО НПК "Дельфин-Информатика". ПК "Делин" работает под управлением быстродействующей операционной системы жёсткого реального времени QNX, предназначенной для ответственных применений.
С использованием ПК "Делин" созданы не только агрегатные, но и интегрированные системы мониторинга и управления (Ново-Иркутская ТЭЦ мощностью 700 МВт и ГРЭС-3 Мосэнерго с ГТУ отечественного производства общей мощностью 600 МВт). Нет препятствий и для построения на базе ПК "Делин" системы управления городской ТЭЦ, оборудованной ГТУ с водогрейными котлами-утилизаторами, или ПГУ.
Возвращаясь к технологическому оборудованию ТЭЦ, следует отметить, что экономичность ПГУ на базе авиадвигателей ниже, чем при использовании газовых турбин, изначально предназначенных для бинарных установок и отличающихся более высокой температурой газов на выходе (то есть, £ перед котлом-утилизатором). Однако
* этот недостаток на ТЭЦ нивелируется 1 применением теплофикации, а также | снижением потерь в ЛЭП связи города с ЕЭС.
*
s -
X
5 2 Особенности применения программного ком-m плекса Делин для сопровождения экспери-! ментов на газотурбинной установке газопаро-§ вого цикла с впрыском воды / В.Б. Алексеев, m В.И. Залкинд, О.А. Пшеничникова и др. // Теп-| ловые процессы в технике, 2012, № 10. §■ 3Программный комплекс "Делин" и примеры его « применения при построении систем управления теплоэнергетических установок / Борисова Е.В., Кудрявцев Е.С., Поняева Т.Я. и др. // Теплоэнергетика. 2012. № 1.
При строительстве городских ТЭЦ для обеспечения устойчивости энергоснабжения (в том числе и при проведении ремонтов оборудования ТЭЦ) необходимо сохранять существующие ЛЭП связи с ЕЭС. В нормальных режимах для минимизации потерь в сетях целесообразно поддерживать нулевой переток мощности по указанной линии. Переток разрешается в двух ситуациях: при дефиците собственной генерации городской ТЭЦ и существенных отклонениях частоты в ЕЭС от нормы. Со
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.