А.Д. Никитин – представительство компании Wartsila, Москва

На мировом рынке генерирующего оборудования (поршневые и газотурбинные энергоустановки) единичной мощностью менее 60 МВт доля Wartsila составляет около 15%. Компания предлагает различные конфигурации когенерационных и тригенерационных электростанций на базе однотопливных и двухтопливных поршневых двигателей собственного производства.

Стабильный подъем экономики России обусловил рост энергопотребления во всех ее отраслях. Традиционное сокращение потребления энергии в летнее время уходит в прошлое, поскольку в разы увеличилось энергопотребление на системы кондиционирования.
Несколько лет назад в России рассматривалась возможность строительства собственных генерирующих мощностей как альтернатива сопоставимым по цене техническим условиям подключения к центральной сети своих предприятий. Но сегодня рост цен на электроэнергию и тепло, специальная плата за присоединение к сети и, вместе с тем, недостаточная надежность электрических сетей в значительной степени усиливают интерес к так называемой «малой» энергетике.
На фоне затянувшегося кризисного состояния отечественного машиностроения, в частности дизелестроения, рынок генерирующего оборудования на основе поршневых двигателей развивается за счет участия в нем иностранных компаний и небольших российских фирм, выполняющих агрегатирование и установку двигателей известных зарубежных производителей в контейнеры и капоты.
Финская корпорация Wartsila работает на российском рынке силового оборудования с 1991 года. Ее деятельность ведется по трем направлениям:
•    продажа главных и вспомогательных двигателей и сопутствующего оборудования для судов;
•    поставка комплектных электростанций с приводом от поршневых двигателей собственного производства;
•    продажа запчастей и обслуживание поставленного оборудования.
По всем трем направлениям корпорация достигла определенных результатов: свыше 90% потребностей российских верфей в двигателях удовлетворяется за счет ее поставок.
В 2006 году российским верфям было поставлено оборудования на сумму около 60 млн евро.
Примерно в 40 млн евро оцениваются поставки электростанций в Россию. Станция мощностью 20,8 МВт (4x12V32LFO) поставлена для золотодобывающей компании на Чукотке (местечко Купол). Запущен в эксплуатацию третий агрегат мощностью 6 МВт (1x18V34SG) на Магнитогорском металлургическом комбинате. Отгружено оборудование для электростанции мощностью 32 МВт (4x18V32CRO) на Варандейском нефтяном терминале, принадлежащем компании «Лукойл». Вступили в силу контракты на поставку электростанций мощностью 52,2 МВт (6x20V34SG) для Тарасовского месторождения (Роснефть) и 17,4 МВт (2x20V34SG) – для г. Ейска.
Суммарная мощность электростанций, поставленных в настоящее время и строящихся в России корпорацией Wartsila, приближается к 550 МВт (без учета аварийных агрегатов на АЭС).
Клиентами корпорации являются также Газпром (Пуртазовская электростанция 22 МВт на базе 4x18V34SG; две станции для газопровода «Голубой Поток» 8,4 МВт и 6,3 МВт на базе 12V220SG), компания «Алроса» (Нюрбинская электростанция мощностью 19,5 МВт на базе 6L32). Нужно отметить положительный опыт эксплуатации станции мощностью 33 МВт (5x18V32) в Ямало-Ненецком округе, последняя очередь которой введена в 1998 г.
Вложив огромные интеллектуальные и материальные ресурсы в дизелестроение, Wartsila менее чем за 30 лет вошла в тройку ведущих мировых производителей дизелей. При этом в области развития и производства газопоршневых и двухтопливных двигателей компания лидирует. Персонал корпорации насчитывает свыше 12000 сотрудников, которые работают в 130 представительствах, открытых более чем в 60 странах мира.
На мировом рынке генерирующего оборудования (поршневые и газотурбинные энергоустановки) единичной мощностью менее 60 МВт доля Wartsila составляет около 15%. Для сравнения: суммарная доля конкурентов, производящих поршневые двигатели, немногим более 16%. Газовые турбины занимают остальные 69%.
В условиях либерализации мирового энергетического рынка и складывающихся в результате реформирования РАО ЕЭС условий для российских потребителей энергии активизируются процессы децентрализации. Энергопроизводство приближается к потребителю, сокращая, таким образом, его расходы на транспортировку энергии. Очевидно, что распределенное производство энергии укрепляет надежность энергоснабжения страны, уменьшает риски в экстремальных ситуациях, в том числе в связи с террористической угрозой.
Одновременно с децентрализацией возрастают требования к эффективному использованию теплотворной способности топлива и снижению вредных выбросов в атмосферу. Достижение этих целей требует больших расходов на конструкторские разработки и совершенствование технологий. Wartsila тратит на эти цели около 3% годового оборота. Например, в 2005 году эти расходы составили примерно 80 млн евро.
Компания предлагает своим клиентам различные конфигурации когенерационных и тригенерационных электростанций на базе одно- и двухтопливных поршневых двигателей собственного производства. Обычно мощность таких станций 4...100 МВт, электрический КПД составляет 43…46%. Суммарная эффективность достигает 90% и более.
Примером системного государственного подхода к децентрализации национальной энергетики и повышению надежности энергоснабжения является проект в Азербайджане (журнал «Турбины и Дизели». 2006, №4), где работают 5 электростанций на базе газопоршневых двигателей 20V34SG суммарной мощностью 452 МВт.
В январе этого года вступил в силу новый контракт с Азерэнерджи на строительство электростанции мощностью 300 МВт на основе двухтопливных двигателей 18V50DF единичной мощностью 16,7 МВт. Электрический КПД агрегатов составляет 47,7%. В базовом режиме станция будет работать на природном газе с впрыском пилотного дизельного топлива (12 кг/ч на один двигатель), которое является резервным на случай внезапного прекращения подачи газа. При необходимости двигатель можно перевести на более дешевое топливо – мазут. Для этого в головке цилиндра может быть установлена дополнительная форсунка.
Целесообразность использования газопоршневых приводов, в сравнении с привычными газотурбинными, вызывает у российских потенциальных клиентов сомнения, в то время как в большинстве стран мира заказчики руководствуются другими, главным образом экономическими показателями самой электростанции, т.е. ее выходными параметрами.
Удельный расход газа на выработку одного кВт у турбины на 10…15% выше, соответственно выше и расходы на закупку топливного газа. Правда, у поршневых двигателей, по сравнению с турбинами, более высокий расход смазочного масла. Но при этом следует учитывать то обстоятельство, что ГТУ мощностью до 15 МВт, как правило, – авиационного типа, и масло для них применяется особое, стоимость которого в десятки раз выше, чем для поршневых машин.
Капитальный ремонт поршневого двигателя осуществляется на месте его эксплуатации, в то время как ротор турбины можно ремонтировать только в заводских условиях, т.е. демонтируя его и отправляя на завод-изготовитель. На практике эксплуатационные расходы ГТУ в полтора-два раза выше обычно заявляемых поставщиками.
Право заказчика – выбирать тот или иной тип привода генератора. Но при этом он должен иметь ясное представление о режиме работы электростанции, климатических условиях, в которых она будет эксплуатироваться, квалификации обслуживающего персонала, эксплуатационных расходах и многих других факторах, влияющих, в конечном счете, на выходные параметры станции и период ее окупаемости.
Характерен пример датской теплофикационной компании Ringkoping Fjernvarmevark, которая 16 лет назад построила когенерационную городскую электростанцию на основе газотурбинной установки. По словам ее владельца, реальный электрический КПД станции составлял 27%. Обычно когенерационные электростанции в Дании работают 15 часов в сутки, за исключением особо холодных зимних дней. Этот режим работы не самый лучший для газовых турбин: при каждом запуске их ресурс снижается минимум на 10 часов, что увеличивает эксплуатационные расходы.
В начале 2002 г. компания приняла решение заменить газовую турбину поршневым приводом. С этой целью был поставлен агрегат на основе газопоршневого двигателя 20V34SG, и через 3 месяца электростанция Rindum заработала вновь. Технические и экономические показатели электростанции существенно изменились: расходы на производство тепла снизились на 20%, общий КПД почти на 5% выше, чем у газотурбинной станции.
Согласно датскому законодательству, не менее 90% тепла должно производиться когенерационными электростанциями. Остальные 10% обеспечиваются за счет резервных котельных и других источников. Тарифная система для природного газа и электроэнергии является главным фактором, определяющим размеры и конструкцию электростанции. Стоимость природного газа определяется по двум тарифам – для производства тепла и для выработки электроэнергии.
В муниципальной системе горячего водоснабжения цена газа для производства только тепловой энергии примерно в 2,8 раза выше, чем для производства электроэнергии.
Подобная схема установления тарифов обусловливает выбор такого оборудования, которое может производить около 90% годовой тепловой нагрузки в часы пик и дорогого тарифа, минимизируя выработку в часы с низким тарифом. В периоды часов пик и дорогого тарифа оборудование производит тепло для потребителей, при этом часть тепла передается в водяной бак-аккумулятор. В часы с низким тарифом накопительный бак снабжает потребителей теплом.
Когда двигатель останавливается на обслуживание, потребители получают тепло от бака-аккумулятора или от резервного котла. В большинстве случаев эта система оправдывает себя при годовой продолжительности работы двигателя 3500…5000 часов. Используя тепловой бак-аккумулятор, можно поставлять тепло одновременно с поставкой его потребителям от контура охлаждения двигателя в периоды, когда двигатель самостоятельно не справляется с высокой тепловой нагрузкой.
Корпорация Wartsila, активно участвуя в датской программе модернизации энергетического оборудования, поставила газомоторные установки для 40 когенерационных станций общей мощностью 200 МВт. Большая часть их работает в автоматическом режиме и управляется дистанционно.
Многие потенциальные клиенты компании посетили газопоршневую электростанцию в г. Валкеакоски, недалеко от известного финского города Тампере. Станция общей мощностью 12 МВт введена в эксплуатацию в 1999 году.
Она создана на базе двух двигателей 18V34SG и производит 60 тыс. МВт•ч электроэнергии в год. На практике эти цифры соответствуют количеству электроэнергии, необходимому для снабжения 3000 частных домов. Производимая тепловая энергия – 13 МВт – полностью потребляется городской теплосетью. Общий КПД станции составляет 89%, электрический – 42%.
Электростанция построена на условиях «под ключ». Двигатели были изготовлены на заводе Wartsila в городе Вааза. В ходе строительства максимально привлекались местные субподрядные организации.
Поскольку станция расположена в центре города, то ограничения по вредным выбросам были очень жесткие (согласно европейским нормам TA-Luft, выброс NOx – 150 мг/м³). Передовые технологии и использование в качестве топлива природного газа обеспечили выполнение этих норм. Требования по шуму тоже были очень строгими, так как в 70 метрах от станции расположена начальная школа. Это условие также было выполнено с использованием современных методов проектирования. Большую роль при этом сыграл предшествующий опыт компании Wartsila по проектированию станций с низкими шумовыми характеристиками.
Электростанция работает без присутствия персонала, имеет дистанционное управление. Эксплуатационные параметры могут контролироваться из инженерного центра в городе Вааза. Инжиниринговая компания Vaasa Engineering (VE) и корпорация Wartsila подписали 5-летний сервисный контракт, включая поставку запчастей, помощь при проведении технического обслуживания, дополнительное обучение обслуживающего персонала.
Данная электростанция – показательный пример направления, в котором развивается малая энергетика. Станция непосредственно обеспечивает потребителей в центре города, а совместное производство тепла и энергии – наиболее гибкая технология в энергетике как Финляндии, так и Европы. Компания VE – один из пионеров на этом быстрорастущем рынке децентрализованной энергетики.
В южных регионах, где тепло не всегда востребовано в объемах, получаемых попутно при производстве электроэнергии, предлагаются решения с применением парогазового цикла.
В 2005 году в южном штате Индии (Тамилакду) компания Arkay Energy приступила к реализации проекта электростанции мощностью 112 МВт на базе энергоблоков Wartsila. Она расположена на локальном газовом месторождении, но вдали от крупных промышленных потребителей.
Первый этап проекта завершен в марте 2006 г. Было установлено 10 агрегатов 20V34SG общей мощностью 87,3 МВт, укомплектованных паровыми котлами-утилизаторами, которые работали на паровую турбину мощностью 8,1 МВт. На втором этапе, к концу 2007 г., будут установлены еще два агрегата 20V34SG. Электрический КПД газопоршневых агрегатов составляет 43,8%. Комбинированный цикл увеличивает эффективность еще на 3,93%. Общий электрический КПД составляет 47,78%.
Проект вполне конкурентоспособен с электростанциями парогазового цикла, особенно если учесть, что стоимость его примерно в 1,5 раза ниже аналогичной парогазовой электростанции, построенной РАО ЕЭС в г. Сочи. При этом следует учитывать, что КПД газопоршневого привода в отличие от газовой турбины гораздо меньше зависит от температуры окружающего воздуха.
Корпорация Wartsila предлагает среднеоборотные агрегаты (750 об/мин), которые рассчитаны на 25-30 лет эксплуатации в базовом режиме, т.е. около 8000 часов в год. По сравнению с высокооборотными (1000...1500 об/мин), среднеоборотные двигатели и электрогенераторы к ним являются более металлоемкими и, соответственно, более дорогими. Но эксплуатационные расходы на такие двигатели существенно ниже. Полной замены смазочного масла не требуется – необходимо только компенсировать масло, расходуемое на угар. Кроме того, двигатели отличаются высокой ремонтопригодностью.
Мировое дизелестроение развивалось изначально для удовлетворения нужд судостроения. Основными требованиями судостроителей являются долговечность, возможность ремонта в условиях автономного плавания, экономичность. Всем этим требованиям отвечают низко- и среднеоборотные поршневые двигатели. Сравнивая различные типы генерирующего оборудования, имеет смысл делать экономические расчеты на период окупаемости электростанции, если заказчик хочет получить объективную картину.
Из выступающих на российском рынке поставщиков генерирующего оборудования Wartsila практически единственная компания, поставляющая электростанции под ключ. Проектирование, заказ и поставка оборудования, строительство и сдача заказчику осуществляются единым юридическим лицом – корпорацией Wartsila, которая и гарантирует выходные параметры станции. Естественно, проектирование ведется в сотрудничестве с российскими проектными институтами. Но подготовка площадки и фундамент, как правило, выполняется заказчиком по чертежам компании и под руководством специалистов Wartsila, что способствует экономии средств клиента.
Продажу запасных частей и обслуживание построенных электростанций осуществляет зарегистрированная в России сервисная компания, в штате которой более 150 квалифицированных специалистов. В практике компании – эксплуатация и техническое обслуживание электростанций на договорной основе. Договор может включать все виды услуг, в том числе текущий и капитальный ремонт.