Климат для турбин
От повышенных температур в летнее время страдают не только природные экосистемы, но и энергетическое оборудование, используемое на ТЭС.
Мощность в дефиците
Генерирующие компании недополучают прибыль из-за летних технологических ограничений по выработке электроэнергии. Проблема, в частности, в том, что при повышении температуры наружного воздуха снижается мощность газотурбинных установок (ГТУ). При росте температуры воздуха, подаваемого в компрессор газовой турбины, уменьшаются его плотность и массовый расход. Как следствие, падают электрическая мощность и КПД ГТУ. Особенно этому эффекту подвержены турбины, разработанные на базе авиационных двигателей. У них при температурах воздуха 30-40 оС мощность может снижаться на величину до 30%.
От летних ограничений мощности страдают и паросиловые энергоблоки: повышается температура воды в системах охлаждения их основного и вспомогательного оборудования, а из-за этого ухудшается вакуум в конденсаторах паротурбинных установок (ПТУ).
Зимой, когда теплоэлектроцентрали обеспечивают отопление городов, их оборудование выводить в ремонт нельзя. Ремонты идут в тёплое время года, что только обостряет проблему сезонных ограничений на остающемся в работе генерирующем оборудовании.
Между тем именно летом на оптовом рынке электроэнергии складываются максимальные цены. Как показывает статистика Системного оператора, каждый год летние нагрузки прирастают на большую величину, чем межсезонные и зимние. Особенно это касается юга России. Так что энергетики вынуждены искать решение проблемы.
Берегите ПГУ!
«Энерговектор» уже рассказывал читателям о проектах по снятию сезонных ограничений мощности на ПГУ (см., например, № 3/2015, с. 8) с помощью абсорбционных бромисто-литиевых холодильных машин (АБХМ). Эти машины работают не на электрической, а на тепловой энергии, а летом на электростанциях она в избытке.
На всех парогазовых установках «ЛУКОЙЛа» в ЮФО внедрены технологии охлаждения газовых турбин. Опыт эксплуатации систем подтверждает их высокую экономическую эффективность (см. таблицу).
Дополнительную прибыль генерирующие предприятия «ЛУКОЙЛа» получают благодаря повышению КПД газовых турбин и использованию конденсата, образующегося при охлаждении циклового воздуха.
Премией, которую трудно оценить количественно, можно считать повышение надёжности работы ГТУ за счёт кондиционирования отсеков с наиболее критичными узлами и, как следствие, сокращение количества внеплановых остановок оборудования.
Нужен расчёт
«Решение о применении АБХМ в каждом случае следует принимать в комплексе, рассматривая различные варианты, - рассказывает начальник управления экспертизы и сопровождения проектов блока энергетики ПАО "ЛУКОЙЛ" Денис Догадин. - Например, большая АБХМ, которая стоит дорого и занимает много места, как довесок к мощной турбине оправдает себя в тех случаях, когда альтернативой будет строительство дополнительного энергоблока».
Мощность охладителя нужно подбирать с учётом особенностей энергорынка, на котором работает электростанция, средней загрузки ГТУ и ряда других параметров. Крупные холодильные машины более эффективны, чем малые, поэтому имеет смысл нагрузить одну АБХМ сразу на несколько ГТУ. Диапазон регулирования у АБХМ достаточно широк: они начинают устойчиво работать уже при мощности в 20% от номинальной. На рынке доступны АБХМ китайских, корейских и индийских производителей.
На ПГУ тепло для работы АБХМ можно получать из уходящих газов ГТУ (это предпочтительный вариант) или отобрать в виде пара с паровой турбины. Всё зависит от того, какой потенциал имеют уходящие газы.
Аккумулятор холода в виде бака с водой повысит эффективность АБХМ. Подобное решение реализовано на Будённовской ТЭС ООО «ЛУКОЙЛ-Ставропольэнерго». «Там мы увеличиваем коэффициент использования установленной мощности АБХМ, - объясняет Догадин. - Вообще говоря, накопленным холодом можно в жаркий период доохлаждать цикловой воздух, компенсировать неожиданные погодные изменения, захолаживать какие-то помещения и так далее. Однако настроить систему будет непросто, поскольку потребуется отработать ряд гидравлических режимов для зарядки и разрядки накопителя».
Паросиловые блоки
Для паросиловых ТЭС более эффективным представляется остужение не воздуха, а циркуляционной воды, подаваемой в такое энергооборудование, как маслоохладитель и конденсатор паровой турбины, газоохладитель конденсата. Холода нужно много, а эффективность захолаживания в плане прироста генерируемой мощности и снятия сезонных ограничений здесь не так велика, как в случае газовых турбин.
«Для паросиловых блоков схема интеграции АБХМ в тепловую модель станции сложнее, в ней больше режимов, - продолжает свой рассказ Догадин. - Помимо этого возникает необходимость доработки общестанционных систем, которые были спроектированы и построены много лет назад. Поэтому здесь, на мой взгляд, имеет смысл использовать АБХМ в качестве теплового насоса, обеспечивая не только оптимальные режимы охлаждения оборудования, но и возврат отводимого тепла в технологический цикл станции».
Вариантов эффективной загрузки АБХМ много. В частности, потребителями холода могут быть хозяйственно-бытовые и административные помещения. На ТЭЦ есть возможность эксплуатировать АБХМ круглогодично, обеспечивая подогрев воды для какой-либо технологической цели (например, для подпитки тепловых сетей). Результатом станет экономия топлива за счёт утилизации низкопотенциального тепла.
Потребитель скажет спасибо
Решая собственные задачи по повышению эффективности электрогенерации, компания «ЛУКОЙЛ» заодно создаёт «подушку безопасности» для региональной энергосистемы. Дело в том, что летом из-за сезонных ограничений в ОЭС Юга увеличивается вероятность дефицита мощности. Для его исключения Системный оператор вынужден загружать дорогие и низкоэффективные электростанции, что ведёт к повышению цен на электроэнергию. Кроме того, в будущем в ОЭС Юга потребуется построить дополнительные генерирующие мощности и/или электросетевые объекты.
Стоимость дополнительной располагаемой мощности, получаемой при внедрении описанных технологий, в разы ниже расходов на строительство новых генерирующих мощностей. Схемы применения АБХМ и испарительных охладителей для ПГУ уже опробованы и готовы к тиражированию. Можно не сомневаться, что их внедрение положительно скажется на стоимости электроэнергии для конечного потребителя, который фактически оплачивает все вводы новой генерации и электросетевых объектов.
Читайте другие наши материалы
