Санкт-Петербург, 13-ая линия В.О. д.6-8, офис 54
+7 (812) 643-42-76

Кому и при каких мощностях выгодна собственная генерация электроэнергии на базе ГПУ

13.10.2022

Газопоршневая установка – оборудование для собственной выработки электроэнергии. Помимо электроэнергии ГПУ при когенерации может поставлять техническую горячую воду и пар за счёт когенерации.

Таким образом, вы можете получать два или три вида энергии по цене одного. Относительно дешёвое топливо (газ) гарантирует экономичность и низкие эксплуатационные расходы на контейнерную газопоршневую электростанцию.

Светлана Антонова. Работаю в энергетике с 2018 года.

Кому выгодна установка ГПУ

Газопоршневая когенерационная установка – реальная альтернатива сети и дизельным электростанциям, которая будет выгодна там, где есть возможность подключиться к газу или есть попутный, биогаз. Также ГПУ подключают в параллельном режиме с сетью для получения большей мощности с меньшей стоимостью.

Условия, при которых установка ГПУ является экономически целесообразной:

  • потребность в энергии от 500 кВт;
  • средние и крупные размеры бизнеса;
  • доступность природного, попутного, биогаза, свалочного газа;
  • потребность в технической горячей воде и паре и/или холоде и/или CO2.

При работе на природном газе величина экономии в среднем составляет 10% от тарифа на электричество, 20% от тарифа на отопление. Показатели экономической эффективности зависят от источника энергии, которым может стать не только природный газ, но и нефтяное, попутное, коксовое, пиролизное топливо и биогаз. Наши специалисты могут сделать расчёт экономии для вас, для этого нужно заполнить опросный лист и отправить нам.

Скачать опросный лист

Газопоршневые установки позволяют использовать в качестве топлива альтернативные источники энергии, в том числе отходы. Например, организовав сбор биогаза или свалочного газа можно обеспечить топливом ГПУ высокой производительности и полностью покрыть энергетические потребности предприятия или небольшого посёлка, попутно заботясь о сокращении вредных выбросов в окружающую среду.

Поставка газопоршневых станций для выработки электроэнергии от производителя

Компания «Альфа Балт Инжиниринг» предлагает к использованию автоматизированную газопоршневую электростанцию, произведенную в России и для российских климатических условий. У нас вы можете заказать ГПУ, изготовленную с учётом ваших потребностей, в открытом исполнении, в кожухе и в контейнере.

Преимущества газопоршневых установок Альфа Балт Инжиниринг:

  • Компактность. Малый вес и небольшие габариты упрощают доставку и размещение.
  • Информационное и техническое сопровождение на всех этапах эксплуатации – от подбора и пусконаладки до техобслуживания и ремонта.
  • Адаптивность под потребности заказчика. Исполнение «под заказ» гарантирует полное соответствие запросу клиента.
  • Ресурс работы ГПУ может достигать до 80 000 моточасов.
Общие данные
Модель установки БКЭМ ГП «Норд-2000/10,5-ХЛ1» 20V4000L64
Электрическая мощность (кВт), cos(fi)=0,8 1071
Электрическая мощность (кВА), cos(fi)=0,8 2711
Электрическая мощность (кВт), cos(fi)=1,0 1104
Двигатель
Модель двигателя MTU 20V4000L64
Мощность двигателя (кВт) 1070
Количество цилиндров 20 V-образно
Диаметр цилиндров / ход поршня (мм) 170/210
Рабочий объем (л) 69
Номинальная частота вращения (об/мин) 1500 (50 Гц)
Система охлаждения
Температура окружающего воздуха (°C) 25
Температура рубашки охлаждения (максимально, °C) 78/90
Выхлопная система
Объем воздуха на образование смеси, нм³/мин 67,9
Температура выхлопных газов, °С 478
Объем выхлопных газов, нм³/мин 78,8
Тепловая система
Отвод тепла рубашки охлаждения и масляного радиатора (кВт) 817 (без учета масляного радиатора)
Отвод тепла в выхлоп (НТС, до 25°C, кВт) 929
Отвод тепла в выхлоп (НТС, до 120°C, кВт) 701
Отвод тепла в атмосферу от двигателя (кВт) 112
Отвод тепла в атмосферу от генератора (кВт) 40,7
Генератор переменного тока
Типоразмер рамы генератора 697
Пусковая характеристика при 30-процентном падении напряжения (кВА) 2259
Повышение температуры (°C) 105
Топливная система
Топливо газ свалок, биогаз
Расход топлива: биогаза (нм³/ч) 526 (при 100% нагрузке)
433 (при 75% нагрузке)
315 (при 50% нагрузке)
Уровни токсичности выхлопных газов
NOx при содержании O2 5% (мг/нм³) < 500
CO при содержании O2 5% (мг/нм³) < 1000
HC (всего) при содержании O2 5% (мг/нм³) < 88
Уровень шума (дБ) 95
Габариты и масса
Длина (мм) 5900
Ширина (мм) 2000
Высота (мм) 2400
Отгрузочная масса (кг) 19 750

Сердце ГПУ – приводной двигатель внутреннего сгорания, передающий энергию синхронному электрическому генератору. Для производства газопоршневой установки используем двигатели таких изготовителей как: MTU, Cummins, Jenbacher, Yuchai, Weichai, Jichai.

Газопоршневые установки от «АБ Инжиниринг» оснащены:

  • Современной системой автоматического контроля, что до минимума снижает риски взрывоопасных состояний.
  • КПД таких электростанций не зависит от уровня загрузки.
  • Полное сгорание топлива позволяет говорить об их экологичности.
Спрос на энергоцентры сейчас в самом разгаре, и нашу команду просто засыпали вопросами. Поэтому ответы на эти вопросы публикую ниже:

— Кому в России нужны такие энергоцентры?

  • ЦОДам, для них собственный энергоцентр – это и экономия, и возможность получить ещё один вектор питания/охлаждения.
  • Промышленным предприятиям, чаще всего – либо новым, либо реконструируемым. Здесь просто вопрос экономии.
  • Фермерским и жилищным хозяйствам.
  • Логистическим объектам, потребляющим от 1 до 50 МВт электрической мощности — здесь на первое место выходит автономность.
  • Торговым центрам: как и ЦОДы, они являются идеальным «клиентом» для энергоцентра, поскольку используют и энергию, и тепло и холод.

— Что чаще всего спрашивают до заказа?

Примерно в 20% случаев мне звонят инженеры-технологи и задают конкретные технические вопросы. В остальных 80% случаев вопросы касаются финансовых и временных показателей: как получить внутреннюю норму рентабельность 30% (легко), сколько примерно стоит такой-то энергоцентр в таком-то районе с такой-то мощности, какая нужна площадь под застройку, сколько времени строится, сколько будет стоить по нашей практике внешняя газовая труба и так далее.

— Есть пример объекта?

Да, пожалуйста. Например, сейчас работаем над энергоцентром для ЦОДа и нескольких административных зданий во Владикавказе. Всё это нуждается в электричестве, тепле и холоде. Они находятся на окраине города и довести туда электрические и тепловые сети недешево и долго, а газ уже проведён. Было принято решение построить собственный энергоцентр. Он небольшой по мощности — 3 Мегаватт электрической мощности и 1,6 Мегаватт тепла и холода. Холод необходим для центрального кондиционирования помещения и для подачи в машзал ЦОДа, а тепло для ГВС и отопления, это достаточно распространенная ситуация.

Построенный нами энергоцентр на 20 МВт на базе БКЭМ НОРД с газопоршневыми двигателями MTU

— А напомните, что такое когенерация?

Когенераторная установка вырабатывает одновременно электрическую и тепловую энергию. Эффективность использования топливных ресурсов в когенерационных установках на 30—40% выше, чем при раздельном производстве электроэнергии и тепла.

— А тригенерация?

Тригенерация – это ещё и производство холода. Когенераторные установки оснащаются системами теплообменников, утилизирующих тепло, выделяющееся при работе двигателя. Это тепло может быть использовано в технологических целях (в том числе и для производства пара), для отопления и горячего водоснабжения. Излишки тепла могут быть абсорбированы с целью получения охлажденной воды. В общем случае – захоложенной до 5 градусов Цельсия воды, идеально подходящей для систем кондиционирования тех же торговых центров, офисных и общественных зданий, ЦОДов.

— Всегда ли используется тригенерация?

Нет, не всегда. Энергоцентр может производить несколько типов энергоресурсов: электричество, тепло, холод, пар и СО. В зависимости от задач на конкретном объекте. Иногда нужно только электропитание, иногда – всё сразу. Использование нескольких энергоресурсов повышает общую эффективность энергоцентра. Например, в Ленинградской области есть коммерческий энергоцентр в поле. Он производит электричество и тепло. Электричество поставляется как прямым потребителям (по прямому договору), так и в сеть по защищенному тарифу. Тепло поставляется в ближайший поселок по собственной теплотрассе.

— А как работает АбХМ для производства холода?

Это такой здоровый чугунный аппарат размером в полквартиры. Там сложные химические процессы на основе литий-бромового раствора, постоянного испарения, конденсирования, в три цикла. В итоге, на вход даешь горячую воду, а на выходе получаешь охлажденную.

— Есть пример объекта, где делается только часть энергоцентра?

К примеру, мы сейчас делаем для одного предприятия мы поставляем блок-контейнеры БКЭМ НОРД, для другого строим энергоцентр “под ключ” и так далее – разной работы много.

Вот карточка одного из объектов:

  • Тип строительства – новое строительство
  • Место расположения строительной площадки – Ленинградская область
  • Предназначение – получение электроэнергии и теплоснабжения для производства
  • Номинальные мощности - мощность 1,6 МВт тепловая мощность — 1,8 МВт
  • Исполнение ТЭЦ – цеховое
  • Оборудование – КГУ – MTU (Германия)
  • Срок окупаемости проекта – 3 года

— Чем отличаются турбинные энергоцентры от газопоршневых?

Типом двигателя, вращающим генератор.Мощности до 50 Мегаватт удобнее закрывать поршневыми двигателями. Те, которые 50 Мегаватт и больше, это уже разряд большой энергетики, вот там турбина. Но выбор не только по мощности, но и по режиму отбора.

Элемент поршневого энергоцентра. В верхней части – воздушный коллектор с фильтром, в нижней части система блоков цилиндров.

— Что такое режим отбора мощности?

Турбина довольно долго «разгоняется», чтобы выйти на режим. К примеру, в Москве на ТЭЦ 21 и 24 стоят почти такие же турбины Siemens на 300 МВт, как на Боингах (только больше и с некоторыми конструктивными отличиями). Для полноценного выхода на режим нужно от 20 до 25 минут. Если мощность прыгает постоянно, может возникнуть две ситуации: когда одна из турбин не включена (а её ресурс очень нужен) и когда турбин включено больше, чем нужно (в этом случае мы будем греть атмосферу). У газопоршневых машин время выхода на режим куда меньше — 5-7 минут. На практике объекты более 50 Мегаватт для предприятий, ЦОДов и логистических центров почти отсутствуют, поэтому мы используем преимущественно газопоршневые агрегаты для реализации таких проектов.

— А что бывает при скачках потребления?

У первых энергоцентров, построенных чуть ли не в момент электрификации страны, была сложная балансировка. Современные делают всё onboard, как и те же ДВС автомобиля. Когда вы включаете музыку в машине, фары моргать не начинают — так и здесь, внутренняя система регулировки генератора мгновенно реагирует на изменения потребляемого тока, регулирует мощность отбора таким образом, чтобы все потребители питались без каких-либо отклонений в качестве и частоте. На сегодняшний день эта технология отлично отработана. Обычно в энергоцентры ставят большое количество контроллеров: на самом газовом агрегате, на КГУ, грубо говоря, на двигателе с присоединенным генератором. Нагрузка все время меняется в зависимости от внешних потребителей. Контроллер управляет мощностью, частотой вращения коленвала, подачей топлива и всеми режимами двигателя таким образом, чтобы стабилизировать выходные параметры.

Один из параметров — шаг наброса и сброса электрической мощности – вопрос проектного решения в зависимости от потребностей заказчика. Для одних потребителей, например, для питания электричеством дата-центров, очень важен резкий наброс мощностей, для других, например, для промышленных предприятий, приемлем наброс в 10%-15% от номинальной мощности установки в минуту. К примеру, для типового потребления логистического центра 2-4 МВт можно использовать ГПУ, но важно, чтобы наброс мощности был не более 20% от номинальной мощности в минуту. Для иллюстрации — в среднем стандартный шаг наброса мощности на ГПУ – 15-20%, а ГТУ – ниже. Но даже если шаг наброса мощности на установке недостаточен для потребителя, это можно исправить, например, подпоркой внешней сети (на начальном этапе мощность будет браться дополнительно еще и из сети), либо комбинацией с источниками бесперебойного электроснабжения, либо установкой системы плавного пуска на стороне потребителя, либо настройкой контроллера таким-то образом. Все эти варианты проработки переходных процессов индивидуальны под объект и могут быть учтены на этапе проектирования.

Принципиальная схема управления выдачей электрической мощности

— Как отводится тепло от двигателя?

Двигатель обвешивается теплообменниками, есть много разных схем. Тепло отводится от рубашки, от интеркулера, от выхлопа и так далее. В общем, всё то, что в противном случае уходило бы в атмосферу, уходит потребителям тепла с помощью системы утилизации тепла.

— А что с выхлопными газами?

Они образуются так же, как при работе обычного ДВС в автомобиле. Природный газ – относительно чистое топливо, но в процессе работы образуются отработанные газы. Более подробно о системе вывода отработанных газов можно прочесть в статье моего коллеги - Понимание основ: что такое система отвода отработанных газов в ГПУ и что требуется учесть при проектировании.

— Можно ли вводить мощности в эксплуатацию поэтапно?

Да, и это очень удобно, когда нужно распределить инвестиции на 1-2 года: ввод мощностей делается поэтапно по мере роста потребности в них. Но, понятно, в хороших руках, в тех руках, которые умеют организовывать процесс эксплуатации, энергоцентр будет работать хорошо. И наоборот, можно хорошо сделать энергоцентр, но отдать это в “кривые” руки, то из-за человеческого фактора затраты будут постоянно расти. Это человеческий фактор, это фактор организации процесса эксплуатации.

— Когда делается ТО?

На стандартных агрегатах — каждые 2000 моточасов. На практике это осмотр 1-2 инженерами 4 раза в год. Иногда это делаем мы, но чаще – эксплуатационные команды заказчиков.

— Какое можно использовать топливо?

Природный газ, попутный газ, биогаз из отходов деревообработки и животноводческих хозяйств, биогаз очистных сооружений и мусороперерабатывающих заводов, уголь, топливные пеллеты. В моей практике 98% энергоцентров работает на природном газе.

— Цена на газ ведь не фиксированная: если тарифы на электроэнергию растут, она же тоже может расти?

Темпы роста тарифов на электроэнергию и на газ могут различаться, но вилка между ними всегда будет примерно одинаковой, поскольку электроэнергия есть продукт от газа. Конечный продукт всегда дороже сырья.

— Какой приблизительно КПД обеспечивается поршневой установкой при работе на газе и генерации тепла и электроэнергии?

До 43% электрический, до 50% тепловой. В сумме до 93%.

Вы можете задать свои вопросы в форме обратной связи ниже.

Кому и при каких мощностях выгодна собственная генерация электроэнергии на базе ГПУ
Остались вопросы?

Заполните форму или позвоните
по телефону +7 (812) 643-42-76