Кризис, испытываемый энергетикой России, вышел минувшей зимой за рамки экономических явлений, обернувшись для отдельных регионов гуманитарной катастрофой, когда без тепла остались жители целых городов. Главная причина - отключения электроэнергии. Ответственные лица ссылались на отсутствие топлива для ее получения, но даже решение этой проблемы не гарантирует защиту от подобных бедствий ввиду старения энергетического оборудования.
В данной ситуации реальным выходом для предприятий, учреждений, коммунальных хозяйств и государства в целом является создание малых электростанций. Такие установки не требуют сверхвысоких вложений и окупают себя буквально за 1-4 года, что соблазнительно для инвесторов. Собственные источники энергии позволяют организациям не зависеть от предприятий монопольного электроснабжения.
При том, что средняя себестоимость электроэнергии на российских электростанциях составляет на данный момент 20-25 коп. за 1 кВт-ч ( лето 2001 г.), промышленным предприятиям европейской части страны в среднем приходится платить около 60 коп. за 1 кВт-ч, местами тариф так же выше и достигает 90 копеек!
Для открывающихся производств важно, что при строительстве собственных электростанций не нужно строить линии передач и понижающие подстанции.
Компания ЛУКОЙЛ, например, вынуждена содержать отдельное подразделение охраны ЛЭП от охотников за алюминием. Охранники периодически облетают линии на вертолетах, что само по себе стоит больших денег. Это одна из причин, почему ЛУКОЙЛ активно прорабатывает вопросы перевода своих объектов на автономное электроснабжение.
Схема мини-ТЭЦ с использованием модулей фирмы Jenbacher
Особенно перспективно создание так называемых мини-ТЭЦ, когда малая энергетическая установка является одновременно источником электрической и тепловой энергии (в виде пара и горячей воды). В таком случае КПД установки возрастает до 80% и более. Кроме того, при децентрализованном теплоснабжении во много раз снижаются потери тепла, которые зимой составляют в России от 20 до 50%. Большие возможности открывает переоборудование в мини-ТЭЦ промышленных и коммунальных котельных. (Для справки: в Беларуси планируют переделать в ТЭЦ все крупные котельные.)

на данный момент есть достаточно разработок оборудования для мини-ТЭЦ. Одним из наиболее оптимальных вариантов является использование в котельных паровых турбин. Их изготовление (мощность - от 250 кВт до 3 МВт) с 1993 г. налажено на Калужском турбинном заводе. Уже внедрено несколько десятков таких установок, в том числе за рубежом (например, в Дании). Этими турбинами оборудуются котельные с паровыми котлами (в основном ДКВр и ДЕ), давление пара на выходе из которых обычно значительно выше, чем требуется для промышленных нужд. Избыток давления пара гасится специальным дроссельным устройством, при этом на каждой тонне пара теряется 40-50 кВт энергии.
Установка паровой турбины, работающей на перепаде давлений позволяет получать электроэнергию в несколько раз дешевле покупной, используя лишнюю энергию. КПД достигает в этом случае 95%. Типовые габариты калужских паровых турбогенераторов - 4,0 х 2,0 х 2,5 м. Стоимость 1 кВт установленной мощности, включая затраты на монтажные и наладочные работы, составляет в зависимости от мощности турбины от 200 до 400 долл. Период окупаемости - 1-4 года (он также зависит от мощности агрегата). Практикуется поставка оборудования по лизингу со сроком оплаты от 5 до 20 лет. Кроме паровых турбогенераторов в Калуге, на НПП Турбокон, разработаны турбины мощностью 100-150 кВт для работы на горячей воде.
Из других новинок можно назвать энергоагрегат Пром ОАО Электротехническая корпорация (Москва). Это паровая роторная объемная машина мощностью от 125 до 600 кВт. Она также включается в схему промышленных котельных параллельно дроссельному устройству и работает на перепаде давлений. на данный момент действуют три пилотных проекта: на комбинате Шуйские ситцы (Шуя, Ивановская обл.), ДСК в Коврове (Владимирская обл.), в муниципальной котельной микрорайона Красная Горка (Люберцы, Московская обл.). Производственная база - Сафоновский электромашиностроительный завод. При наличии спроса разработчики готовы наладить выпуск моделей мощностью 50 кВт и ниже.
В числе положительных отличий Прома ОАО Электротехническая корпорация отмечает принцип. возможность его работы при любых состояниях пара: он может быть перегретым, насыщенным, иметь низкие параметры. Другое качество - ремонтопригодность машины, обусловленная простотой конструкции. Заявленный КПД составляет 50%, удельный расход условного топлива 150 г/кВт-ч. Стоимость Пром-600 - 110 тыс. долл. (примерно 183 долл. на 1 кВт установленной мощности).
Специалистам известна также винтовая электрогенерирующая установка ВМ-250 московской фирмы Независимая энергетика. Одна из ее опытных моделей работает на паре, который предприятие, где установлена машина, получает из городских тепловых сетей.
Использование в действующих котельных паровых установок для получения электроэнергии возможно не всегда. Из-за изношенности не всякий котел способен поддерживать нужное давление пара. В другом случае ограничением могут стать большие потери в паропроводах, из-за которых после включения в схему турбины или другой электрогенерирующей машины возможны сбои в технологическом цикле. Например, на АО Муром после запуска паровой турбины мощностью 500 кВт пошел брак по базовой продукции (фанера, шпон, мебель). Разбирательство показало, что в данном случае не были учтены реалии котельной. Всякий раз, когда генерируемая мощность превышала 300 кВт, параметры пара, необходимого для работы прессов, падали ниже допустимого уровня. Так что проектная привязка малых энергоблоков должна проводиться самым тщательным образом.
Конечно, подобные факты не могут служить поводом для отказа предприятия от строительства мини-ТЭЦ. В каждом случае найдется оптимальный вариант такой установки или комбинированное решение, вплоть до строительства маленькой конденсационной электростанции. Даже при отсутствии утилизации тепла такой проект окупит себя за 3-4 года.

Альтернативой паротурбинным технологиям совместного производства тепла и электроэнергии в более-менее крупных котельных является применение газовой турбины с котлом-утилизатором. В нашей стране газотурбинные установки мощностью от 2,5 до 16 МВт делают в Перми (ОАО Авиадвигатель). Стоимость газовых турбин существенно выше, чем паровых. К тому же данное оборудование требует дополнительной системы подготовки газа. Поэтому выше и сроки окупаемости таких проектов.
Эффективными являются газовые энергетические установки с моторным поршневым приводом - газопоршневые электрогенерирующие энергоблоки. Применять для автономного электрического питания двигатели внутреннего сгорания - не новшество. К самым распространенным случаям относится использование дизельных агрегатов (в том числе с утилизацией тепла). Чаще они применяются в отдаленных районах и в качестве резервного источника электричества. В широкой практике поршневые энергоблоки, работающие на жидком топливе, не могут служить реальной альтернативой централизованному электроснабжению из-за высокой стоимости горючего и экологических проблем. Иначе обстоит дело с газовыми машинами.
Уже около трех лет действует энергокомплекс столичного торгового центра Три Кита. Электроснабжение, обогрев, горячую воду и холод (через соответствующее оборудование) обеспечивает здесь мини-ТЭЦ австрийской фирмы Jenbacher. (В других случаях возможно и производство пара.) При использовании тепловой и электрической энергии КПД этого оборудования превышает 90%. Удельные инвестиционные издержки на 1 кВт установленной электрической мощности зависят от мощности станции и объема пост * . При покупке укомплектованной мини-ТЭЦ мощностью 600 кВт они составят около 900 долл/кВт. (для блока на 1400 кВт - порядка 600 долл.) В огромном комплексе Три Кита эксплуатируется четыре агрегата Jenbacher по 1400 кВт каждый. В отопительный сезон 2000-2001 гг. работали лишь две установки, в самые сильные морозы - три.
Несколько лет в подмосковном поселке Газопровод, где базируются подразделения ОАО Газпром - Мострансгаз и Межрегионгаз, действует энергоцентр, также состоящий из четырех установок Jenbacher по 1400 кВт.
Подобное оборудование выпускают многие из мировых производителей двигателей внутреннего сгорания. Обычно для работы на газе переделывают бензиновые и дизельные моторы. Агрегаты Jenbacher специально разработаны как газовые мини-ТЭЦ. Из других зарубежных продуктов для автономного электро- и теплоснабжения можно назвать энергоблоки словацкой фирмы Elteco. Специалисты отмечают удобство работы с этими компактными станциями контейнерного типа.
В Сочи введено в строй ряд установок Elteco, там эти агрегаты понадобились для бесперебойного снабжения холодом складов МПС РФ в условиях постоянного дефицита электроэнергии. Хотя к таким станциям в городах предъявляются повышенные требования по экологической безопасности, мини-ТЭЦ Elteco и Jenbacher соответствуют им с запасом.
В нашей стране один из немножественных изготовителей подобного оборудования- АО РУМО в Нижнем Новгороде. Газовые машины (Г68, Г71 и другие) производства РУМО используются на автономных электростанциях Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока. На базе последней модели Г98М, работающей на природном газе, изготавливаются электроагрегаты ДГ98М номинальной мощностью 1000 кВт, напряжением 0,4; 6,3; 10,5 кВ. Установки оборудованы котлом-утилизатором КУВ-30 (РУМО) номинальной тепловой мощностью 385 кВт. Применена также система съема полезного тепла от воды охлаждения двигателя и от системы его смазки. Суммарная тепловая мощность агрегата - 780 кВт. Общий КПД установки превышает 55%. В 2002 г. завод планировалось начать серийное производство котла-утилизатора КУВ-0,7 номинальной мощностью 700 кВт. В других случаях (пример - Коломенский машиностроительный завод) предлагаются газодизельные установки, в которых используется смешанное топливо. Добавление при этом около 10% солярки удорожает стоимость получаемой электроэнергии.
Преимуществом газодизельных агрегатов (например, ДГ98Д того же РУМО) является принцип. возможность работы на низкокалорийном газе низкого (0,1 МПа) давления. В качестве топлива может быть использован биогаз, генераторный газ, попутный нефтяной газ с высоким м тяжелых углеводородов и так далее. КПД отечественных газодизельных машин довольно высок (без утилизации тепла - 37%) и не слишком отличается от КПД зарубежных агрегатов. Капиталовложения при покупке российского оборудования составят 300-400 долл. на 1 кВт установленной мощности.
Перечисленными вариантами не исчерпываются возможности создания мини-ТЭЦ. Например, в Вологодской области эффективными будут энергоблоки, работающие на отходах лесоперерабатывающей промышленности. В каждом отдельном случае, как уже говорилось, могут быть найдены свои интересные решения, в том числе - комбинированные.

Схема включения паротурбогенераторов в
котельной с паровыми котлами.

*Данная статья была впервые опубликована впервые в июле 2001 г. в журнале АКВА-ТЕРМ

Послесловие
В аналитической статье приведены технико-экономические показатели разных электрогенерирующих установок.
Выбор типа установки иногда очевиден, например, если на предприятии имеется пар от промышленной котельной или сбросной пар высоких параметров.
В других случаях выбор неоднозначен и определяется сравнительным экономическим анализом, обычно излагаемом в бизнес-плане. Следует отметить, что в бизнес-плане целесообразно щепетильно учесть не только выгоду предприятия от строительства собственной электростанции но и потери энергосистемы (от потери потребителя), и определить эффективность этого решения для региона в целом (области) в том числе установив экологические эффекты. Этот анализ необходим, чтобы представить строительство ТЭЦ как мероприятие по энергосбережению и как экологически эффективное мероприятие для получения поддержки администрации региона, возможно в виде налоговых льгот.

Источник: www.profaudit.ru