Большие перспективы мини-ТЭЦ

Пресс-релиз компании "Kamstrup"

В последние годы все большее распространение получает практика использования в городских энергосистемах малых теплоэлектростанций. Так, Самарской региональной энергетической корпорацией в рамках целевой программы запланировано строительство ряда малых ТЭЦ общей мощностью 300 МВт электрической энергии и 500 МВт тепловой в районах, удаленных от крупных объектов теплоснабжения. Действительно, в некоторых случаях подобные решения представляются наиболее целесообразными. Однако вопрос об эффективности широкого применения мини-ТЭЦ вызывает сегодня полемику среди специалистов.

Самый известный аргумент, приводимый противниками распространения мини-ТЭЦ, – их недостаточная рентабельность, являющаяся следствием низкого КПД малых станций и высокой амортизационной стоимости оборудования. Рассмотрим объективные факторы, определяющие эффективность работы небольших ТЭЦ.
Как известно, рентабельность системы энергоснабжения складывается из трех основных составляющих: эффективности производства, транспортировки и потребления энергии. Что касается транспортировки, то здесь преимущества мини-ТЭЦ налицо. По мнению члена экспертного совета Комитета по энергетике Госдумы Игоря Кузника, чем больше тепловая сеть, то есть расстояние между источником тепла и потребителем, тем она менее эффективна. Большая протяженность трубопровода увеличивает тепловые потери и затраты электричества на циркуляцию теплоносителя. Действительно, при дальней передаче теряется минимум 8-10% энергии. Если же источник расположен в непосредственной близости к потребителю, то потери незначительны. Кроме того, стоимость подключения удаленных абонентов к внешним сетям часто сопоставима с бюджетом строительства малой станции.

Поскольку потери при транспортировке минимальны, можно считать, что вопрос рентабельности мини-ТЭЦ – это вопрос эффективности производства и потребления энергии.

Конечно, малым станциям сложнее добиться такого же КПД, как большим ТЭЦ. Последние работают с постоянной нагрузкой, тогда как занятость агрегатов малой мощности подвержена существенным колебаниям, как сезонным, так и суточным. Однако, как показывает зарубежная практика и опыт немногих отечественных проектов, имея достоверную информацию об этих колебаниях, можно существенно повысить рентабельность мини-ТЭЦ. Детальный и регулярный анализ данных об энергопотреблении помогает оптимизировать режим эксплуатации оборудования и более рационально использовать топливо. Достичь высоких показателей рентабельности позволяет организация на станции приборного учета энергоресурсов.

Эффективность в работе

Примером успешного решения проблемы эффективности мини-ТЭЦ может служить система учета, которая используется специалистами Энергоцентра «Мякинино», снабжающего электроэнергией и теплом комплекс зданий правительства Московской области и собственный административно-офисный блок. Проектная электрическая мощность этой станции – 30 МВт, тепловая – 52 МВт. В настоящее время работает первая пусковая очередь объекта, состоящая из четырех газопоршневых агрегатов по 3,01 МВт электрической и 2,8 МВт тепловой мощности, а также трех пиковых водогрейных котлов мощностью по 8 МВт. В ближайшее время планируется ввести в эксплуатацию еще три энергоустановки.

При проектировании Энергоцентра было принято решение о необходимости учета на всех ключевых этапах производства, так как показатели «средние по больнице» не устраивали. Нужны были точные данные о поагрегатной производительности станции. Причем для промышленного контроля точность измерений имеет чуть ли не большее значение, чем для коммерческого учета. Подрядной организацией, осуществлявшей монтаж основного технологического оборудования, было предложено несколько вариантов систем учета тепловой энергии. Выбор был остановлен на теплосчетчиках MULTICAL, которые имелись положительные отзывы из нескольких независимых источников о качестве этих приборов и точности измерений необходимых параметров.

Если проведённый анализ выявляет несоответствие объемов потребленного топлива (природного газа) количеству произведенной электроэнергии и выработанного при этом тепла, мы на основании этих данных решаем как именно скорректировать технологический процесс, чтобы добиться оптимального режима когенерации. В результате Энергоцентром достигаются наиболее эффективные показатели выработки тепла и электричества. Производительность энергоагрегатов вплотную приближается к паспортным характеристикам, что позволяет добиться максимального значения КПД используемого оборудования.

Конечно, режим производства электрической и тепловой энергии на мини-ТЭЦ зависит от особенностей потребления, суточных колебаний и пиковых нагрузок. В то же время благодаря своей близости к потребителю небольшие станции располагают большими возможностями для гибкого взаимодействия с ним. Имея необходимую информацию, которую дает анализ почасовых данных из памяти прибора учета, мы получили возможность построить работу Энергоцентра в соответствии с определенным графиком. В некоторых случаях мы советуем диспетчерам, работающим на стороне потребителя, скорректировать режим эксплуатации оборудования для поддержания температуры обратной воды на уровне, предусмотренном договором. Можем дать рекомендации по наладке отопительной системы и настройке ИТП.

Немаловажным является и то обстоятельство, что наличие оперативных данных об энергопотреблении на различных участках системы позволяет в режиме реального времени контролировать ее состояние. На мини-ТЭЦ в Мякинино используется трехуровневая система автоматического управления технологическими процессами (АСУ ТП) на базе серийных блок-модулей фирмы Siemens AG, что практически полностью исключает вероятность ошибок персонала. Система автоматического считывания открывает доступ к данным в реальном времени и позволяет по запросу с диспетчерского пульта получать всю необходимую информацию о работе станции.

В любой момент можно снять «вживую» показания с приборов учета и сверить баланс. Постоянный мониторинг работы оборудования Энергоцентра позволяет нашим специалистам своевременно реагировать на любые изменения ключевых показателей, что предотвращает внештатные ситуации. Конечно, все это было бы сложно делать вручную, без автоматики и сетевых решений. Поэтому предусмотренная в приборах учета MULTICAL возможность интеграции в выбранную нами систему сбора данных LonWorks оказалась для нас очень важной.

Экономия человеческих ресурсов, необходимых для ручного сбора данных, также снижает общие эксплуатационные расходы.

Объективный учёт

Даже при самом высоком КПД говорить о рентабельности мини-ТЭЦ бессмысленно, если система расчетов с потребителями не работает должным образом. А залогом ее эффективности является баланс между данными о расходе энергии на выходе станции и потреблении на стороне абонента.

Показательна ситуация, с которой столкнулись специалисты Энергоцентра в Мякинино. На выходе магистрали из ТЭЦ и на коммерческих узлах учета тепловой энергии у потребителей была выявлена 35% разница в показаниях теплосчетчиков. Учитывая, что теплотрасса является новой, а ее протяженность составляет всего 1,5 км, подобные потери при транспортировке исключены. В результате проведенного специализированной организацией энергоаудита и анализа данных мы пришли к выводу об истинности показаний приборов, установленных со стороны Энергоцентра. Затем мы проверили узлы учета со стороны потребителей. Стало ясно, что были допущены нарушения: один из установленных приборов не соответствует проекту и к тому же он уже был в эксплуатации. По нашему требованию этот узел учета заменили и провели пусконаладочные испытания. После этого ситуация нормализовалась.

Было бы разумным, чтобы каждый поставщик энергии имел четкую политику установки приборов учета и держал этот процесс под своим контролем. В этом случае ситуация, подобная возникшей в Мякинино, была бы исключена. Здесь российской малой энергетике может быть полезен европейский опыт. На Западе приборы учета являются собственностью тепловой компании, поэтому поставщики энергии устанавливают у потребителей те счетчики, в точности показаний которых они уверены.

Опыт и перспективы

Известно, что три четверти генерирующих мощностей российских электростанций исчерпают свой ресурс к 2015 г. Поэтому вопрос об эффективности небольших энергоисточников актуален сегодня для многих руководителей и чиновников. Говоря о рентабельности той или иной станции, учитывают лишь прибыль от продажи электричества и тепла. Но не стоит забывать, что отсутствие энергии заставило бы отложить запуск производства или сдачу жилья на длительное время, иногда на несколько лет. Почему-то упущенную выгоду никто не считает.

Для достижения высокой производительности станции главное – подойти к ее проектированию с умом. Решение о строительстве мини-ТЭЦ должен предварять глубокий анализ режимов энергопотребления объектов по отдельным составляющим. Правильный учет коэффициента одновременности работы оборудования, снятие пиковых нагрузок за счет аккумулирующих систем, использование энергосберегающих решений позволяют сократить на 20…30% и капитальные, и эксплуатационные затраты.

В частности, при разработке проекта нужно учитывать, что КПД станции может быть значительно увеличен, если эксплуатировать ее в режиме тригенерации, когда часть тепловой энергии преобразуется в энергию охлаждения. В среднем КПД небольших станций составляет не менее 80…82% зимой и 60% в теплое время года. Если же летом использовать тепло для обеспечения работы холодильных установок абсорбционного типа, эффективность работы мини-ТЭЦ значительно повышается. Так сделали в Мякинино, где летом тепло потребляется агрегатами, производящими хладагент для системы кондиционирования административного здания. При необходимости можно учитывать энергию охлаждения отдельно. Если счетчики многофункциональные, например, как применяемые в Мякинине приборы MULTICAL®, то задачу эту решить совсем несложно.

В заключение следует отметить, что мини-ТЭЦ находят сегодня все более широкое применение. Так, компания «НАТЭК» в настоящее время строит малую теплоэлектростанцию в подмосковной Лобне. При ее проектировании был учтен опыт работы Энергоцентра в Мякинино, в том числе анализ данных о динамике потребления, полученных с помощью приборов учёта.

www.kamstrup.ru