Экологически чистая тепловая электростанция для горно-туристического центра «Красная поляна», г. Сочи

Красная Поляна — это курортный поселок, расположенный неподалеку от Сочи у подножия вершин Главного Кавказского хребта в живописной долине р. Лаура на высоте 550 м над уровнем моря. Сегодня он претендует на звание самого современного и популярного российского горнолыжного курорта. В преддверии зимних Олимпийских игр 2014 здесь развернулось масштабное строительство новых отелей, канатных дорог, горнолыжных спусков, объектов туристической инфраструктуры и отдыха. Заказчиком проекта выступило ООО «Газпромсоцинвест», генподрядчик — турецкая компания «Хазинедароглу Озкан Иншаат».

Бурное развитие горнолыжного комплекса резко увеличило потребности объекта в энергии и повысило требования к надежности ее источников. В то же время линия электропередачи, построенная в 1940–1950 гг. вдоль ущелья, изрядно обветшала, а мощности местной паводковой электростанции едва хватало для снабжения разросшегося дачного поселка. Это привело к необходимости пересмотра всей системы энергоснабжения горнолыжного комплекса.

В ходе предпроектных работ были рассмотрены три варианта устранения проблемы: строительство новой линии электропередачи от Адлера (расстояние — около 50 км), реконструкция имеющейся электростанции и строительство собственной газотурбинной электростанции. Сравнение предполагаемых капитальных затрат однозначно указывало в пользу последнего варианта. Немаловажным аргументом стала также возможность использования газовой магистрали, прокладываемой «Газпромом» по долине вдоль реки Мзымта для подключения других потребителей. Интересно отметить, что решение о строительстве автономной электростанции для генерации электрической мощности принято еще до того, как Сочи получил право на проведение Олимпийских игр 2014 г., а туристический центр в Красной Поляне включили в олимпийскую программу развития города.

Следующий ключевой вопрос, который предстояло решить перед началом строительства газотурбинной электростанции, касался типа устанавливаемого оборудования. Горнолыжные подъемники диктовали необходимость работы газовых турбин в режиме неравномерных нагрузок. Кроме того, дополнительные ограничения накладывала специфика высокогорного туристического объекта в сейсмически опасной зоне.

По совокупности всех показателей выбор сделан в пользу газовых турбин мощностью 1,8 МВт, выпускаемых голландской фирмой OPRA Turbines. Наряду с высокими показателями энергоэффективности, это оборудование, согласно информации производителя, устойчиво к подземным толчкам силой до 9 баллов по 12-балльной шкале (MSK-64). Не менее важны и экологические параметры работы установок.

ГТУ OPRA оборудована двигателем OP16 с радиальной турбиной. В состав установки входят турбогенератор, распределительные устройства, системы регулирования, пожаротушения и другие. Для работы в режиме когенерации установка дополнительно оснащается системой утилизации тепла.

Кольцевая камера сгорания с четырьмя независимыми камерами предва-рительного смешения топливной смеси и двухтопливными форсунками позволяет сжигать топливо различных видов — природный и сжиженный газ, дизельное топливо и керосин (при необходимости турбины могут работать на попутном нефтяном, биологическом, свалочном газе, шахтном метане и т.д.). В двухтопливном исполнении переключение установки на резервное топливо производится автоматически без остановки генератора.

Для передачи мощности от турбины к генератору используется планетарный редуктор производства компании ZF (Италия) со скоростью вращения вала 1500 об/мин. Турбогенератор комплектуется синхронным электрогенератором, выпускаемым компанией Leroy Somer (Франция). Он осуществляет регулирование мощности в диапазоне 0–100 %.

Для управления газотурбинной электростанцией применяется аппаратура фирмы Woodward (США). Сбор и передачу информации о функционировании всех систем ГТУ, а также интеграцию с АСУ ТП ТЭС осуществляет контроллер фирмы Siemens. Синхронизированная параллельная работа нескольких газовых турбин между собой и сетью, релейная защита, обеспечиваются контроллером Deif.

Установка работает при повышенном избытке воздуха, что обеспечивает снижение температуры в камере сгорания и существенно уменьшает содержание оксидов азота в продуктах сгорания. Наряду со стандартным исполнением существует модификация газовых турбин с еще более высокими экологическими характеристиками.

Строительство газотурбинной электростанции велось в две очереди. В состав каждой из очередей, запущенных в 2007 и 2008 гг., входят три газовые турбины OPRA. Их первоначальный запуск обеспечивают четыре газовые микротурбины С60 единичной мощностью 60 кВт производства фирмы Capstone (США). Для утилизации горячих выхлопных газов тепловой электростанции применяется система теплообменников. Одна из турбин оборудована двухтопливной системой, которая в качестве резервного топлива использует дизель. Поставку, монтаж и пусконаладку оборудования произвела компания «БПЦ Инжиниринг».

Общая электрическая мощность краснополянской газовой электростанции — 10,8 МВт. Около 2/3 вырабатываемой энергии потребляют горнолыжные подъемники, 1/3 — гостиница, включая жилые корпуса, коттеджи и правительственный дом приемов официальных делегаций. В холодное время года вырабатываемое газотурбинной электростанцией тепло подается на отопление поселка. Совокупный КПД энергоцентра — до 90 %.

Тепловая электростанция работает в полностью автоматическом режиме. Текущие рабочие параметры в реальном времени передаются на диспетчерский пункт, где ведется постоянный мониторинг режима работы. Плановое обслуживание газовых турбин производится два раза в год. В настоящее время на станции ведутся доработки, в том числе — реализуется возможность работы на резервном дизельном топливе.

Отметим, что к настоящему времени накоплен положительный опыт применения газовых турбин OPRA на энергетических объектах, расположенных в различных регионах нашей страны. Так, с 2005 г. действует энергоцентр на Вахитовском нефтяном месторождении ОАО «Оренбургнефть», использующий в качестве топлива высококалорийный попутный нефтяной газ с содержанием метана 40 % (по массе). Для подготовки газа применяются только сепаратор и дожимной компрессор. В том же году началась эксплуатация в режиме когенерации двух газовых турбин OPRA в составе промысловой газовой электростанции на Тэдинском нефтяном месторождении ООО «Лукойл Север». В 2009 г. сдана в эксплуатацию тепловая электростанция на Южно-Русском нефтегазовом месторождении. В ее составе — семь газовых турбин OPRA, работающих на газоконденсатном топливе в режиме когенерации.

Надежная газотурбинная электростанция обеспечивает электричеством и теплом фитнес-центр «Ваке»

В 2004 г. компания «БПЦ Инжиниринг» успешно реализовала проект по строительству тепловой электростанции для энергообеспечения и теплоснабжения бассейна и фитнес-клуба “Ваке” в городе Тбилиси.

Моральное и физическое устаревание централизованных генерирующих мощностей в Грузии все чаще начинает вызывать скачки напряжения и длительные перебои в подаче электроэнергии. Заложниками зависимости от городских энергосетей становятся как производственные предприятия, так и компании сферы обслуживания и объекты ЖКХ. Часто дефицит электроэнергии становится серьезным барьером для стабильного функционирования и развития.

В свете существующих проблем руководство крупнейшего бассейна и фитнес-клуба VIP-класса в городе Тбилиси приняло решение о создании собственной тепловой электростанции, обеспечивающей потребности в надежном и бесперебойном энергоснабжении. В качестве энергогенерирующего оборудования были выбраны микротурбины Capstone, отличающиеся низким уровнем шума и вибрации, что является критическим фактором для спортивно-оздоровительного учреждения.

Минимальный уровень выбросов (при 15%O₂ < 9 ppmV NOx, < 40 ppmV CO, углеводороды < 9 ppmV) и низкий уровень шума являются важными преимуществами микротурбин Capstone. Малый и лёгкий ротор турбодвигателя, зависающий на «воздушной подушке», абсолютно не излучает низкочастотных вибраций. Звуковое давление без глушителей составляет не более 60 дБ на расстоянии 10 м от турбогенератора С60. Данный шум состоит в основном из высокочастотных компонентов, которые не проникают через стены и препятствия.

Состав оборудования тепловой электростанции включает в себя 4 микротурбины Capstone C60 суммарной электрической мощностью 240 кВт, 2 дожимных компрессора для повышения уровня давления в газопроводе и 2 теплоутилизатора. Мини-электростанция функционирует параллельно с централизованной электросетью и полностью покрывает потребность в электроэнергии в случае прекращения ее внешней подачи.

Отличительной чертой проекта является работа тепловой электростанции в режиме следования за нагрузкой, что обеспечивает автоматическое повышение мощности микротурбинных установок в случае увеличения потребления электроэнергии централизованной сети в часы пик. Это позволяет оперативно компенсировать недостаток энергии и обеспечивает экономию на использовании внешних генерирующих мощностей.

Работа газотурбинной электростанции происходит в режиме когенерации, что позволяет использовать тепловую энергию выхлопных газов для отопления помещений, обогрева воды бассейна и горячего водоснабжения душевых.

Строительство тепловой электростанции для фитнес-клуба «Ваке» стало первым проектом «БПЦ Инжиниринг», реализованном на территории СНГ в 2004 году. С того момента аналогичные энергетические решения были развернуты еще в ряде спортивно-оздоровительных центров, в числе которых газотурбинная электростанция на основе микротурбин Capstone С65 Физкультурно-оздоровительного комплекса "Центральный" в Тюмени, тригенерационная тепловая электростанция Центра зимних видов спорта "Жемчужина Сибири" в Тюменской области, мини-электростанция Санаторно-курортного комплекса "Спутник" в Беларуси и другие.

Микротурбины Capstone в составе когенерационной мини-электростанции для медицинского центра

Capstone Turbine Corporation совместно со своим партнером — фирмой California Power Partners (CalPwr), завершила работы по установке и вводу в эксплуатацию когенерационной мини-электростанции в новом офисе компании Кайзер (Kaiser Permanente) в районе города Сакраменто, Калифорния. Компания Кайзер управляет одной из крупнейших систем бесприбыльного (non-profit) медицинского обслуживания в США, услугами которой пользуются более восьми миллионов граждан в десяти штатах.

Capstone и CalPwr выполнили работы по проектированию тепловой электростанции, поставке и монтажу кластера из четырех микротурбин C60 с индивидуальными теплообменниками производства фирмы Aalborg. В качестве топлива используется магистральный природный газ. Суммарная мощность мини-электростанции составляет 240 кВт электрической и до 480 кВт тепловой энергии.

Тепловая электростанция на основе микротурбин работает параллельно с сетью, покрывая 65% потребности в электрической энергии и 100% в горячей воде и отоплении здания. В дальнейшем планируется добавить абсорбционный охладитель, использующий тепловую энергию горячей воды, поступающей из теплообменника микротурбины, для охлаждения воздуха в помещениях в летнее время.

По завершении строительства тепловой электростанции компания Кайзер получила надежную систему резервного энергоснабжения для своих ключевых подразделений*, которая при постоянной работе обеспечивает гораздо более высокий уровень надежности по сравнению с аварийным дизельным генератором аналогичной мощности. Кроме того, постоянный режим эксплуатации собственной тепловой электростанции позволяет экономить на операционных расходах, связанных с покупкой энергоресурсов для нужд предприятия. Уже первый месяц работы тепловой электростанции показал, что снижение операционных расходов составило 70%.