Газопоршневая ТЭС укрепляет энергоснабжение Новороссийска

Н.Д. Бесков, К.С. Кудрис, А.Д. Престинский – ООО «Теам»

Проектом генерального плана развития г. Новороссийска, разработанного институтом «Гипрогор» (Москва), предусматривается смешанная система энергоснабжения города – как за счёт поставок электроэнергии извне, так и за счёт производства электроэнергии и тепла внутри города на когенерационных ТЭС.

Компания «Теам» начала активную деятельность в Новороссийске в 2000 году. Это был период системного кризиса в электроснабжении города, когда происходили постоянные веерные отключения, приводящие к нарушению плановой работы на стройках и к срыву сроков введения объектов.
При выборе площадок для строительства обнаруживалось отсутствие или неразвитость электрических сетей, что зачастую не только не позволяло получить первую категорию по электроснабжению, но и вообще исключало возможность подключения к сети новых объектов. В целом Новороссийск испытывает значительные трудности в плане надёжности электроснабжения. Особенностью местных условий является периодически дующий ураганный ветер, обледенение опор и проводов воздушных линий электропередачи, что часто приводит к перерывам в электроснабжении города и близлежащих районов от нескольких часов до нескольких дней. Нарушается работа предприятий, останавливаются котельные, остаются без электричества жизненно важные объекты. Экономический ущерб при этом исчисляется десятками миллионов рублей.
Как вариант решения проблемы предложено было построить электростанции для обслуживания собственных новостроек и одновременно – обеспечить город резервным энергоисточником. Инициатива была поддержана руководством города, и в 2001 году принято Постановление главы администрации об утверждении программы строительства электростанций.
Согласно генеральному плану развития, энергоснабжение города будет осуществляться и за счёт внешних поставок электроэнергии, и за счёт производства электроэнергии и тепла на когенерационных теплоэлектростанциях, размещаемых на площадках городских котельных.
Компания «Теам» проделала большую работу по подготовке и реализации вышеуказанного постановления. Были привлечены специалисты, которые провели анализ фактического состояния инженерных коммуникаций города, а также их месторасположения. На основании собранных материалов и заключения экспертной комиссии выбраны оптимальные площадки для строительства с учётом настоящих и будущих потребностей, а также исходя из минимальной стоимости строительства дополнительных коммуникаций.
Для оснащения силовыми установками первой электростанции ТЭС-1 была выбрана компания GE Jenbacher. Решение принималось на основании сравнения технико-экономичес¬ких показателей оборудования и условий поставки. Учитывалась также возможность проведения монтажных работ собственными силами. Здание электростанции спроектировало научно-производственное объединение «Стромэкология» и компания «Новоросгражданпроект». Общая стоимость электростанции составила 7 миллионов долларов США, при строительстве использовались собственные и кредитные средства.
ТЭС построена с учётом последних технических достижений в области эффективного использования энергоносителей. В качестве топлива используется природный газ среднего давления, что позволило разместить станцию непосредственно в тепловом узле, обеспечивающем несколько микрорайонов.
Потребление газа составляет в год 16 млн м3, выработка электроэнергии – 56 млн кВт•ч. Контур охлаждения электростанции через теплообменники включён в сеть районной котельной. Таким образом, решён вопрос с утилизацией тепловой энергии, коэффициент использования теплотворной способности газа достигает 85%.
Электрически ТЭС подключена на шины 10,5 кВ трансформаторов подстанции «Южная» 110/10 и прямыми фидерами соединена с секцией распределительного устройства на напряжение 10,5 кВ котельной «Южная». Нужно отметить, что затраты на подключение к сетям в техническом плане довольно значительные.
Станция представляет собой капитальное сооружение, в котором размещены три энергетических модуля JMS 620 GS-N.LC электрической мощностью по 2,7 МВт и тепловой – по 2,8 МВт. Общая мощность ТЭС составляет соответственно 8,1 и 8,4 МВт.
Энергоблоки разработаны на базе двигателей J А855. Это 20-цилиндровый двигатель с V-образным расположением цилиндров, оборудован системой турбонаддува с двухступенчатым охлаждением. Запуск осуществляется электростартёром от аккумуляторных батарей.
Специалисты компании GE Jenbacher разработали и запатентовали систему Leanox, позволяющую существенно уменьшить выбросы СО, NOx и SО2. Благодаря этой системе заявленный уровень выбросов установок обеспечивается не только на номинальном режиме, как у большинства аналогов, но и при снижении их мощности до 50%.
Роль регулятора системы заключается в согласовании моментальной электрической мощности и моментальной температуры смеси с оптимальным давлением нагнетания. Линейная функция, связывающая эти параметры друг с другом, рассчитывается автоматически, на основании двух основных рабочих значений.
Непосредственная регулировка осуществляется пропорционально-интегральным регулятором, включающим мотор, который изменяет просвет газовой щели смесителя. От этого изменяется пропорция газ/воздух и, следовательно, значение коэффициента. Регулятор Leanox всегда активен в режиме параллельной работы с сетью, однако в зависимости от специфики установки он может использоваться и в обособленном (островном) режиме.
Энергетические модули укомплектованы четырехполюсными электрическими генераторами HVXI824H2 (производство компании Stamford) мощностью 3400 кВА на напряжение 10,5 кВ.
Утилизация тепла осуществляется по следующей схеме:
1)    входящая вода температурой 50...70 °С подаётся насосом на двигатель, где поток расходится параллельно на масляный и водяной холодильники;
2)    вода сливается и поступает в котёл-утилизатор (температурой 80 °С), подогреваясь там до 95 °С;
3)    после котла-утилизатора вода направляется на промежуточный пластинчатый теплообменник, где охлаждается водой из обратной магистрали теплосети.
В данной установке расчётная температура выходящей воды не превышает 95 °С, поэтому котёл-утилизатор выполнен в виде обычного трубчатого теплообменника (производство компании GE Jenbacher). Выхлопные газы в нем проходят по трубам, которые омываются водой. Проект тепловой части выполнен НПО «Стромэкология».
Масляная система в своём составе имеет следующие цистерны: расходную; цистерну отработанного масла; запасного масла; аварийного слива и цистерну временного хранения. Два шестеренных насоса и коллекторная система позволяют реализовать любое перемещение масла по цистернам и системам.
Специфическая гидравлическая характеристика теплосетей позволила подключить ТЭС параллельно котлам, ничего не меняя в системе управления котельной. Перепуск воды в котельной в обход котлов в штатном режиме превышает требуемый расход через электростанцию. В двигателях планируется использование масла марки Shell Mysella LA SAE 40 или Mobil Pegasus 705.
Топливная система состоит из узлов основного и форкамерного газа. При подаче в форкамеры газ предварительно дожимается компрессором до 0,4 МПа.
Система пожаротушения – водяная, в электрощитовых применяются углекислотные и порошковые огнетушители. Система пожарной сигнализации обеспечивает контроль за задымлённостью и загазованностью, превышением температуры и появлении открытого пламени.
Электрическая часть, спроектированная компанией «Стромэкология» и проектно-монтажной фирмой «Энергострой», включает три генератора, двухсекционное распределительное устройство на 10,5 кВ, два трансформатора собственных нужд по 250 кВА и распределительное устройство на 0,4 кВ.
Поставка электроэнергии планируется по прямым двусторонним договорам с потребителями. Возможна параллельная работа с сетью с заданной (неизменной во времени) нагрузкой. Установка независимых модулей обеспечит гарантированное электроснабжение ответственных потребителей.
В настоящее время компания «Теам» согласует условия для строительства нескольких газопоршневых электростанций различной мощности в соответствии с генеральным планом развития города. Турбины и Дизели