Природный газ добывается из невозобновляемых источников, запасы его конечные, из чего следует необходимость его эффективного использования как наиболее ценного и экологически чистого вида топлива. В ближайшие три года дефицит ресурсов природного газа в России, даже при закупке его в среднеазиатских государствах, составит: в 2000 г. 11 млрд. нм3, в 2001 г. 36,6 млрд. нм3 и в 2002 г. 67 млрд. нм3 [1].

К системам тепло и электроснабжения, дающим максимальную экономию энергоресурсов и приносящим прибыль, относятся муниципальные и промышленные системы совместного производства тепла и электроэнергии с применением газовых турбин (ГТУТЭЦ и ПГУТЭЦ).

Эффективный k использования топлива таких систем достигает 90 % и не имеет себе равных среди других технологий [2].

Не случайно так же в 1978 г. в США принят закон, согласно которому запрещено использование природного газа на вновь вводимых и реконструируемых ТЭЦ и крупных котельных без применения газотурбинных технологий. Аналогичные меры приняты и в странах Европейского экономического сообщества (ЕЭС) [3]. В скором будущем такие же законы должныбыть приняты в России.

Для демонстрации преимуществ газотурбинных теплоэлектростанций по сравнению с существующими паротурбинными установками производства электроэнергии на 1 представлена энергетическая схема ГТУТЭЦ электрической мощностью 16,0 МВт и тепловой мощностью 22,0 Гкал/ч разработки ОАО Авиадвигатель в стационарных условиях. Из 1 видно, что данная ГТУТЭЦ при всех указанных потерях энергии на входе и выходе, в редукторе, генераторе, затратах на собственные нужды (1 %) и затратах электроэнергии на привод дожимного компрессора (5 %) при совместном производстве электроэнергии и тепла будет производить на отпуск 15,04 МВт электроэнергии и 21,98 Гкал/ч тепла, затрачивая при этом 3 457 кг/ч природного газа или 5 785,6 кг у. т./ч и иметь КПД использования топлива 86,1 %.

Без отпуска тепла удельный расход условного топлива на отпуск электроэнергии составит 384,7 г у. т./кВт ч, а без отпуска электроэнергии (условно) удельный расход условного топлива на отпуск тепла будет 263,2 кг у. т./Гкал.

Данные величины нанесены на оси координат графика 2 и соединены прямой линией, в соответствии с которой можно определять в базовом режиме удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии при задании удельного расхода условного топлива на выработку тепла или наоборот. Этим графиком удобно пользоваться при определении экономичности условного топлива при переоснащении существующих ТЭЦ, ГРЭС и котельных в ГТУТЭЦ, и при коммерческом перераспределении затрат на производство электроэнергии и тепла.

Для наглядности на тот же график 2 нанесены данные по средним в России удельным расходам условного топлива на ТЭЦ, взятые из работы [4]. Из 2 видны значительные преимущества газотурбинных технологий в области энергосбережения и экономичности топлива по сравнению с существующими технологиями на любой ТЭЦ АОэнерго и РАО ЕЭС России .

Анализ составляющих в себестоимости тепла от котельных, работающих на природном газе в Пермской области, показал, что стоимость электроэнергии в себестоимости тепла достигает 10 %, а затраты на топливо находятся в пределах 55 %. При такой структуре российской теплоэнергетики, даже при низких тарифах на природный газ, тепло становится дорогим и его оплата, дотируется из регионального бюджета.

Многие региональные органы власти прекрасно осознают порочность этого состояния, особенно при жутком дефиците финансовых средств.

Администрация Пермской области приняла решение о разработке проекта региональной программы Пермские газотурбинные технологии для систем тепло и электроснабжения . Такое решение принято, исходя из проблем указанных выше, с учетом следующих обстоятельств:

проблема технического перевооружения теплоэлектроэнергетики затрагивает основы надежности и живучести всех регионов страны и ЕЭС России в целом. отечественная энергетика построена на российском оборудовании, и весьма важно сохранить такое положение в будущем для обеспечения энергетической безопасности РФ. производственные возможности промышленных предприятий Пермской области по поставкам энергосберегающего оборудования для высокоэффективных газотурбинных систем тепло и электроснабжения обеспечивают примерно 85 % всего оборудования ГТУТЭЦ. Остальное оборудование (котлыутилизаторы, дожимные компрессоры, САУ высшего уровня и ряд другого оборудования) изготавливается российскими предприятиями других регионов. Внедрение газотурбинных технологий в электроэнергетике Прикамья началось в декабре 1997 г. после ввода в эксплуатацию на территории ОАО Пермские Моторы первой промышленной газотурбинной электростанции Янус мощностью 4 МВт. Блочномодульная теплоэлектростанция ГТЭС4 разработки ОАО Искра введена в эксплуатацию под ключ на ОАО Пермский газоперерабатывающий завод специализированным Пермским предприятием ЗАО ИскраЭнергетика совместным предприятием ОАО НПО Искра и компании Turbo Power & Marine Systems, INC (США).

Пермскими предприятиями за 7 лет разработано и введено в эксплуатацию 85 ГТУ мощностью от 2,5 до 16 МВт, которые на 01.02.2001 г. наработали около 591 тысячи часов. Лидерные образцы имеют наработку более 2535 тысяч часов.

Тесное и плодотворное сотрудничество промышленных предприятий Прикамья по созданию и вводу под ключ газотурбинных теплоэлектростанций стало основанием создания в Пермской области демонстрационной зоны энергоэффективных проектов Западный Урал .

На 3 представлена схема варианта реконструкции в рамках региональной программы Пермской области котельной № 25 (г. Кунгур) в ГТУТЭЦ с тепловыми и электрическими нагрузками, построенными по данным опросного листа.

На 3, кроме графиков электрических и тепловых нагрузок, представлен график изменения коэффициента полезного использования топлива для одного из трех рассмотренных вариантов эксплуатации ГТУТЭЦ*).

Анализ приведенных графиков демонстрирует, что для лучшего варианта № 2 в осеннезимний отопительный период k полезного использования топлива находится в пределах 8186 %, а в неотопительный период находится на уровне 60 %.

Это весьма высокие показатели эфф. использования топлива, т. к. в мировой практике бинарные парогазовые установки с коэффициентом использования топлива, равном 60 %, пока находятся только в стадии опытного производства.

Ниже в таблице представлены результаты расчета экономичности топлива и окупаемости вышеуказанной ГТУТЭЦ.

Пуск первой в Российской Федерации муниципальной ГТУТЭЦ, построенной по инициативе АО Башкирэнерго полностью на российском оборудовании с применением ГТУ4П, осуществлен 27 декабря 2000 г. в поселке Большеустьикинское Республики Башкортостан.

Реконструкция муниципальных и промышленных котельных в ГТУТЭЦ решает 4 основные задачи энергосбережения:

котельные, дающие населению до 62 % тепловой энергии, превращаются из потребителей электроэнергии в поставщиков дешевой электроэнергии как в пиковом, так и в базовом режимах; существенно снижаются удельные расходы топлива как на производство электроэнергии, так и на производство тепла; снижается себестоимость тепловой энергии, что весьма важно, т. к. дотации можно превратить в инвестиции; уменьшаются потери в сетях, т. к. в многотысячных отдаленных микрорайонах РФ появляются местные источники электроэнергии. Кроме энергосбережения, при использовании газотурбинных технологий улучшается экология, т. к. существенно снижаются выбросы в атмосферу загрязняющих веществ NO, CO и CO2 за счет того, что сэкономленное топливо не сжигается в топках существующих котлов, и за счет разности в выбросах за существующими котлами и за газотурбинными установками, из которых пермские ГТУ мощностью 2,5 и 4,0 МВт имеют экологические сертификаты.

Литература
Обсуждение проблем перспективной топливной политики в электроэнергетике. Энергетик , 2000, № 10, с. 2 Дэвид Брезовец, Питер Рейна, Джереми Уилокс. Комбинированное производство тепла и электроэнергии. общемировая энергетика , 1998, № 4, с. 263 Денисов В. Е. Технический прогресс в энергетике: взгляд в ХХI век. Энергетик , 1998, № 5, с. Зингер Н. М., Белевич А. И. Развитие теплофикации в России. Электрические станции , 1999, № 10, с. 7.