В. С. Беляков, С. С. Чернышев – ЗАО «Автономный энергосервис»
Д. А. Капралов – ООО «Турбомашины»

Энергоснабжение современного высокотехнологичного производства требует гарантированного и высококачественного электроснабжения. Обеспечить это за счет возможностей электросистемы подчас практически нереально и, кроме того, очень дорого. На помощь приходят технологии автономного производства энергии.

Распределенное производство электрической энергии в России увеличивается с каждым годом. В 2012 г. объем введенных в эксплуатацию энергоблоков малой мощности (до 25 МВт), работающих на природном газе, составил 20 % (в 2008 г. – 40 %). Сегодня в стране эксплуатируется больше тысячи газопоршневых электростанций суммарной мощностью свыше 4 000 МВт. Поэтому неверно говорить о том, что децентрализованная энергетика в районах присутствия энергосистемы является «экзотикой». Все большее количество предприятий различных отраслей промышленности внедряют собственные электростанции. Это касается, в первую очередь, заводов с энергоемким производством, а также тех предприятий, в себестоимости товаров или услуг которых электроэнергия занимает существенную долю.
В 2012 году в г. Южноуральске начал работать завод по производству энергостроительных конструкций – «ЭСКОН», оснащенный самым передовым оборудованием. Основная особенность предприятия – автоматизированный процесс непрерывного горячего цинкования, где используется закрытая капсула с ваннами предварительной подготовки (обезжиривание, травление, промывка, флюсование).
Продукция завода – оцинкованные опоры для линий электропередачи, стойки контактной сети железнодорожных магистралей, мачты освещения. Годовая производительность составляет 40000 тонн металлоконструкций.
Все технологическое оборудование, используемое на предприятии, изготовлено немецкими и американскими компаниями и отличается высокой производительностью. В оборудовании используются микротехнологии, системы управления очень чувствительны к качеству электроснабжения (стабильная частота тока, напряжение). Пусконаладочные работы выполняли иностранные специалисты, причем оборудование сразу запускалось в работу – простой завода стремились свести к минимуму.
С учетом технологии производства, новому предприятию требуется определенный объем электрической энергии для питания сварочного оборудования, электропечей, для обеспечения вентиляции и т.д. Также требуется тепловая энергия для отопления и горячего водоснабжения (в несколько меньшем объеме).

Автономное энергоснабжение
При решении вопросов автономного энергоснабжения завода сравнивались характеристики оборудования различных производителей. В результате предпочтение было отдано электростанциям Guascor, которые выгодно отличаются от конкурентов по ряду критериев:
•    низкая стоимость оборудования и обслуживания;
•    возможность заключить прямой договор поставки с заводом-изготовителем (Постановление Правительства РФ №372), трехсторонний договор, с участием лизинговой компании;
•    оперативный срок изготовления;
•    возможность модификации стандартного оборудования: модель SFGLD560 электрической мощностью 957 кВт была форсирована до 1000 кВт;
•    партнерская сервисная служба в г. Челябинске;
•    возможность обучения специалистов в исследовательском центре Guascor R + D в Испании.
Вопросы финансирования, которые подчас становятся самыми сложными при реализации проектов, завод «ЭСКОН» взял на себя. Рассматривались разные варианты финансирования поставки – кредит и лизинг. В результате была принята лизинговая схема и проведена стандартная процедура: лизинговая компания проверила оборудование, установленное Guascor Power в России, устойчивость лизингополучателя и т.д., после чего был заключен трехсторонний договор.
Для снижения затрат покупателя реализована прямая поставка оборудования в полном комплекте с системой утилизации тепла, охлаждением и управлением по прямому контракту с Guascor Power. Готовность заводаизготовителя работать с конечным заказчиком позволила избежать затрат на уплату таможенного НДС в размере 18 %. В результате заемные лизинговые средства были привлечены в существенно меньшем объеме.
Одно из условий, изначально поставленных заказчиком, – энергоблоки должны иметь гарантированную мощность 1000 кВт. Так как стандартная модель SFGM560 мощностью 1025 кВт в 2011 г. изготавливалась несколько дольше, а сроки поставки были очень сжатые, модель SFGLD560 (957 кВт) форсировали до 1000 кВт. Это решение было предложено специалистами исследовательского центра Guascor R + D после изучения требований заказчика. Для этого были внесены изменения в конструкцию системы забора воздуха, применена более мощная система турбонаддува, увеличена мощность системы охлаждения и расширены возможности систем топливоподачи и зажигания.
В состав мини-ТЭС входят три газопоршневые установки: две рабочие и одна – с расчетом на рост производства и увеличение потребности в электроэнергии. Станция работает полностью автономно, сетевые вводы отсутствуют. Поскольку кроме газопоршневых установок у предприятия других энергоисточников нет, к станции предъявляются очень высокие требования по надежности и качеству вырабатываемой электроэнергии.
Для снижения стоимости оборудования реализована прямая поставка энергоблоков в полном комплекте с системой утилизации тепла, охлаждением и системой управления по прямому контракту с Guascor Power.

Описание энергоблока
Двигатели Guascor характеризуются низкими эксплуатационными расходами. Так, затраты на запасные части, с учетом всех ТО до капремонта (60000 ч) и включая капремонт, для электростанции составляют от 0,36 р./кВт·ч, а затраты на масло (замена при каждом ТО и на угар масла) – от 0,06 р./кВт·ч. Данные затраты включают в себя НДС и таможенную очистку. Для каждой ГПУ предусмотрен собственный бак долива масла на угар (300 л) с насосом предварительной смазки. Также каждая установка снабжена газовым фильтром, расположенным на газовой рампе; масляными фильтрами, установленными на двигателе, и воздушными фильтрами – на двигателе перед турбиной.
Продукция компании Guascor Power соответствует ГОСТ, сертифицирована: обладает сертификатами качества ISO-9001 и экологическим сертификатом ISO-14001. Подтверждением качества двигателей Guascor служит тот факт, что они используются в энергоблоках, где полная рабочая нагрузка достигает 8000 часов в год.
Четырехтактные газовые двигатели Guascor работают по циклу Миллера на обедненном составе топливной смеси. В двигателях применяется двухконтурная система охлаждения и система турбонаддува с охлаждением наддувочного воздуха. Процесс горения оптимизирован за счет удачной конструкции камеры сгорания и применения турбонагнетателей последнего поколения. В результате достигнута высокая мощность при низких потерях, а также высокий уровень КПД.
Картер двигателя и коленвал изготовлены из легированного чугуна. Блок цилиндров имеет лючки для контроля состояния коленвала и распредвала. Чугунные гильзы цилиндров скомпонованы в блок и легко демонтируются для проведения сервисных работ.
Система охлаждения двигателя – жидкостная. Двигатель укомплектован механическим масляным насосом с приводом от коленчатого вала. При обслуживании газопоршневой установки Guascor клиенты могут использовать любое масло (из списка одобренных).
Двигатели Guascor оборудованы современными электронными системами регулирования подачи топлива, частоты вращения и мощности. Центральным блоком топливной системы является контроллер EGS-02. Электронная и компьютерная система регулирования зажигания CPU95 обеспечивает оптимальный выбор и регулирование установки угла опережения зажигания для каждого вида топливного газа. Для выявления и гашения детонации применена современная электронная система DetCon20.
Одна из особенностей двигателей Guascor – простое и экономичное обслуживание: более 90 % деталей различных моделей являются взаимозаменяемыми. Это позволяет увеличить срок эксплуатации и оптимизировать процесс обслуживания. Компания производит практически все основные расходные элементы, что значительно снижает их стоимость для потребителя. При этом на складе в России всегда имеются в наличии необходимые для обслуживания комплектующие. В экстренных случаях любая запасная часть может быть поставлена с завода в течение 48 часов.
Интервал между капитальными ремонтами двигателей составляет 60 тыс. часов. Ремонт производится на месте, количество капремонтов теоретически не ограничено. Поскольку завод обеспечивает поставленное оборудование запчастями, которых достаточно как минимум на три капремонта, минимальный жизненный цикл составит 240 тыс. часов.
Генератор LSA 50.2L8TR (Leroy-Somer) переменного тока – синхронная электрическая машина с явнополюсным (р=2) ротором; класс изоляции – Н; исполнение по степени защиты – IP23; охлаждение – воздушное. Вал ротора генератора жестко сочленен с коленчатым валом двигателя. Выходное напряжение генератора – 400 В. Агрегат в сборе установлен на жесткую сварную раму. На станции применяется стандартная система управления Guascor на три энергетические установки – мастер-панель и две ведомых.
В состав ТЭС входит пиковая котельная с двумя жаротрубными двухходовыми стальными котлами Super Rac-2910 фирмы Ivar (Италия) с модулируемой газовой горелкой BGN 400 DSPGN ME Baltur мощностью по 2,91 МВт. Тепловая энергия энергоблоков используется в основном для отопления предприятия.
Станция работает в островном режиме. Резерв и первый старт обеспечивается дизельгенератором мощностью 450 кВт.
Мини-ТЭС цехового исполнения расположена в новом здании. Энергоблоки установлены в едином цехе, рядом размещается котельное оборудование. Система управления станцией находится на втором этаже, что существенно экономит место застройки. Здание скомпоновано таким образом, что обслуживающий персонал имеет доступ к любому оборудованию.
Системы управления, когенерации и охлаждения, как и ГПУ, поставлялись в состоянии полной заводской готовности. Все элементы подобраны в соответствии с параметрами газопоршневой установки.
Стандартные системы управления позволяют работать трем генераторам, при том, что один из них является «мастером» – центральной панелью управления, а два других – вторичные (слэйвы). Установленные в щите управления мониторы оборудованы системой дистанционного мониторинга посредством ethernet, что обеспечивает доступ к системе управления не только заводскому персоналу, но и российскому представительству и непосредственно предприятию-изготовителю.
Близкое расположение ГПУ и котлов позволяет максимально оптимизировать распределение тепловой энергии центральным тепловым пунктом, включая котлы только для покрытия пиковой нагрузки.
Проектные решения в части эксплуатации оборудования (такие как ТМ, ЭС, вентиляция) согласовывались с предприятием и проверялись на соответствие регламенту работы. Специалисты Guascor очень тщательно отслеживают процесс реализации проектов на всех его этапах. Представители завода (и российские, и испанские) неоднократно посещали объект как до заключения контракта, в процессе изготовления оборудования, так и во время монтажных работ на ТЭС. Это еще раз подчеркивает максимальную ответственность компании.
В настоящий момент станция работает в режиме постоянного роста производства и нагрузки. С учетом того, что цикличность производства не совпадает с периодами день-ночь, производство по факту является круглосуточным, и нагрузка не падает менее чем до 500…600 кВт. Таким образом, одна из ГПУ работает 24 часа/сут на достаточно равномерной нагрузке, что является положительным моментом с точки зрения эксплуатации оборудования.
Сегодня можно подвести итоги эксплуатации мини-ТЭС в течение первых шести месяцев: энергоблоки стабильно работают в базовом режиме, полностью обеспечивая потребности завода в электрической и тепловой энергии. Качество энергии соответствует требованиям. Экономика проекта находится в пределах проектных расчетов. Окупаемость электростанции составит менее трех лет.

Испанская компания Guascor Power специализируется на выпуске газопоршневых установок. В последнее время продукция Guascor становится все более популярной среди российских заказчиков, основным критерием выбора оборудования для которых является качество и надежность. Это обусловлено следующими преимуществами газопоршневых электростанций Guascor: оптимальным соотношением цена – качество; низкой стоимостью и простотой обслуживания; надежностью эксплуатации.
Компания Guascor Power популярна как среди конечных заказчиков, так и среди инжиниринговых фирм, заинтересованных в построении долгосрочных партнерских отношений с производителем. Данная тенденция обусловлена тем, что стратегия компании предполагает работу через широкую сеть партнерских фирм, специализирующихся на строительстве электростанций и обеспечивающих высокое качество обслуживания поставленного оборудования. Сегодня в России эксплуатируются 16 электростанций с энергоблоками компании Guascor.
В 1996 г. компания создала новый Центр исследований и развития – он считается одним из лучших в мире. В распоряжении Guascor имеются 22 испытательных стенда (включая гидравлические тормоза, редукторы, генераторы, стенды измерения сопротивления, хроматографические газоанализаторы), а также лаборатория электронного оборудования и цех сборки и испытаний двигателей.
Технологический центр Guascor применяет самые современные компьютерные CAD-программы и программы расчета нагрузок, основанные на методе конечных элементов, для комплексного проектирования газовых и дизельных двигателей. На текущий момент такие методики являются самыми прогрессивными. Испытания и анализ работы двигателей позволили Guascor использовать новейшие технические решения для оптимизации их производительности, прочности и выносливости.
Постоянно расширяя свою дилерскую сеть, компания в то же время стремится непосредственно принимать участие в каждом конкретном объекте. Это необходимо для того, чтобы быть в курсе реальных потребностей конечного заказчика и иметь возможность помочь своим опытом в реализации наиболее эффективного решения.