Автономная электростанция с системой удаленного мониторинга для радиорелейной станции
Широкомасштабное освоение месторождений углеводородного сырья в Западной Сибири послужило движущей силой промышленного роста и деловой активности в этом регионе. Существующая система связи, во многом основанная на предыдущем поколении аналоговых каналов, перестала удовлетворять возросшим требованиям к пропускной способности и качеству связи, к потребности предоставления новых услуг передачи данных, сотовой связи, доступа в интернет. Переход к цифровой технологии, увеличение мощности каналов, расширение спектра услуг, оснащение телекоммуникационных центров новой техникой в совокупности привели к росту энергопотребления в обособленных удаленных промежуточных и оконечных станциях беспроводной связи.
Комплексную программу технологической модернизации реализует Ханты-Мансийский филиал ОАО «Уралсвязьинформ». В результате технического перевооружения и существенного расширения объема и видов предоставляемых услуг связи возникла задача гарантированного обеспечения электроэнергией высокого качества радиорелейных станций, расположенных вдали от централизованных электрических сетей и круглосуточно работающих в автоматическом режиме.
Традиционные решения перестали соответствовать требуемой мощности автономного источника электроэнергии. Новое решение, предложенное компанией БПЦ Инжиниринг (г. Москва) и реализованное совместно с компанией «Энерго-Аудит» (г. Екатеринбург), основано на технологии микротурбин CAPSTONE. Ввод в промышленную эксплуатацию автономной электростанции на основе микротурбин состоялся в феврале 2004 года на одной из радиорелейных станций в 60 километрах от г. Ханты-Мансийск.
Электроснабжение удаленной радиорелейной станции обеспечивает блочно-контейнерная электростанция (БКЭС) на базе микротурбин CAPSTONE С30, работающих на жидком топливе (осветительный керосин). Выбор микротурбинной установки С30 основан на ряде ее преимуществ по сравнению с другими источникам электроэнергии в этом же диапазоне мощности. Она имеет компактные габариты и сравнительно небольшой вес, экологически чистый выхлоп и низкий уровень шума. У нее отсутствует вибрация. Микротурбина не требует смазывающих и охлаждающих жидкостей, проста и надежна в эксплуатации, рассчитана на коэффициент годовой загрузки 98%. Полная автоматизация позволяет осуществить режим функционирования микротурбинной автономной электростанции без оператора. Для повышения надежности в контейнере северного исполнения установлены две микротурбины CAPSTONE С30, которые работают в основном режиме поочередно в соответствии с заданной программой. В каждый момент времени неработающая микротурбинная установка в составе БКЭС является резервной для микротурбины, работающей в основном режиме. Переключение производит программируемый контроллер, который выполняет также функции АВР. Применение программируемого контроллера в сочетании с возможностями компьютерных систем управления самих автономных электростанций позволяет реализовывать различные стратегии эксплуатации БКЭС и решать задачу равномерного износа и расхода моторесурса обеих микротурбин. Блочно-контейнерная электростанция северного исполнения имеет вторую степень автоматизации и оснащена системами пожаротушения, климат-контроля, аварийного освещения, охранной сигнализации и отопления.
Интересно отметить, что в мировой практике это не первый проект, в котором применяют микротурбины CAPSTONE для гарантированного электропитания телекоммуникационного оборудования связи. Так, компания Боинг в своем телекоммуникационном центре в г. Хьюстон установила микротурбину CAPSTONE С30 и тем самым обеспечила защиту коммуникационных систем и оборудования телефонии от потери напряжения в сети. Компания Gridcom (Великобритания) установила микротурбину для питания оборудования станции мобильной связи с общей нагрузкой 15 кВт. В Нигерии на трех станциях мобильной связи, каждой из которых требуется 15 кВт электрической мощности, компания MTN Communications использует микротурбинные установки. В системах трубопроводного транспорта микротурбины применяют для питания аппаратуры технологической связи, телеметрии и катодной защиты. В этих целях семь автономных электростанций на основе микротурбины CAPSTONE С30 установлены в соответствующих пунктах вдоль газопровода GASYRG, который соединяет города Якуиба (Yacuiba) и Рио Гранде (Rio Grande) в Боливии.
Защита коммуникационных систем и оборудования телефонии от потери напряжения в сети с помощью газовых электростанций
Задача: Защита коммуникационных систем и оборудования телефонии от потери напряжения в сети с помощью газовых мини-электростанций на основе микротурбин.
Решение: Микротурбина Capstone C30 обеспечивает гарантированное энергоснабжение телекоммуникационного оборудования в режиме 24 х 7.
Преимущества решения: Компактные габариты, акустические характеристики, отсутствие вибрации, экологически чистый выхлоп, минимальные требования к сопровождению, отсутствие смазывающих и охлаждающих жидкостей позволили установить микротурбину Capstone в административном здании, в непосредственной близости к месту расположения телекоммуникационного оборудования.
Коммуникационный центр компании Боинг
Телекоммуникационному центру компании Боинг, расположенному в г. Хьюстон, потребовалось создать систему гарантированного энергоснабжения, вырабатывающего 20 кВт в течение не менее 6 часов в случае потери напряжения сети. В центре уже были установлены батареи резервного питания производства MGE UPS Systems, рассчитанные на 10-ти минутный период, необходимый для безопасной остановки оборудования.
В результате было принято решение о строительстве газовой мини-электростанции, включающей одну микротурбину, использующую природный газ в качестве топлива, что позволило обеспечить электроэнергией в режиме 24 х 7 девять коммутаторов, два маршрутизатора и офисную телефонную сеть на 1000 абонентов. При этом в случае остановки газовой мини-электростанции телекоммуникационный центр переключается на энергоснабжение от сети.
Преимущества микротурбин в системах гарантированного энергообеспечения и экономика использования
- Микротурбины Capstone в первую очередь предназначены для непрерывной работы. Экологические характеристики выхлопа и отсутствие специальных смазывающих и охлаждающих жидкостей позволяют использовать микротурбины в режиме непрерывной эксплуатации без получения специальных разрешений.
- Стоимость генерируемой микротурбинами электроэнергии, отнесенная на расходы, связанные с оборудованием и топливом, ниже, чем тарифы сети для большинства регионов.
- Когенерация (использование тепловой энергии выхлопа микротурбины для кондиционирования помещений или производства горячей воды) позволяет ускорить окупаемость системы.
Сокращение мощности батарей резервного питания. Батареи резервного питания занимают значительное пространство, требуют поддержания температурного режима в том помещении, где они располагаются, содержат экологически опасные компоненты, дороги в эксплуатации. Использование микротурбин Capstone сокращает потребность в батареях до 5 минут (время холодного старта 2—4 минуты).
Недостатки поршневых двигателей состоят в том, что они требуют хранения смазывающих и охлаждающих жидкостей, создают сильную вибрацию, шум, требуют постоянного присутствия обслуживающего персонала. Микротурбины используют воздух для смазки и охлаждения, период обслуживания составляет 8000 часов, вибрация полностью отсутствует, экологические параметры позволяют устанавливать их внутри помещений вместе с другим технологическим оборудованием.
Резервирование энергоснабжения с использованием микротурбины. Режимы работы и время переключения
- Основной источник — микротурбина (МТ). Резерв — батарея (UPS).
Время переключения основной источник —> резерв нет Время переключения резерв —> основной источник нет
- Основной источник — сеть. Резерв — микротурбина, подключенная, параллельно с сетью (с возможностью автономной работы) через автоматический двухмодовый контроллер Capstone (DMC).
Время переключения основной источник —> резерв 2—4 мин. Время переключения резерв —> основной источник < 5 сек.
- Основной источник — сеть. Резерв — микротурбина, подключенная через устройство автоматического включения резерва (ATS).
Время переключения основной источник —> резерв < 3 сек. Время переключения резерв —> основной источник < 3 сек.
- Основной источник — микротурбина. Резерв — сеть, подключаемая через ATS только в случае остановки микротурбины.
Время переключения основной источник —> резерв < 3 сек. Время переключения резерв —> основной источник < 3 сек.
|