Мини-ТЭС – выгодный подход к построению современных систем электро- и теплоснабжения зданий и сооружений

Мини-ТЭС – удобное современное решение вопроса снабжения объекта теплом (холодом) и электроэнергией. Использование мини-ТЭС обеспечивает независимость потребителя от централизованных систем электроснабжения и решает задачи нехватки или перебоев электроэнергии. Установка такой компактной и экономичной электростанции возможна на как строящихся, так и уже находящихся в эксплуатации объектах.

Главным преимуществом мини-ТЭС является территориальная близость к потребителю тепловой энергии, что дает возможность отказаться от использования ненадежных теплосетей.

Устройство автономных энергоцентров

Работа мини-ТЭС основана на технологии когенерации или тригенерации. Когенерация – это получение электричества и тепла, а тригенерация – получение электричества, тепла и холода. Тригенерационные мини-ТЭС в России в настоящее время практически не используются, поэтому далее будет идти речь только о получении электричества и тепла.

В состав мини-ТЭС входят следующие узлы:

• двигатель;
• электрогенератор;
• теплообменники;
• система принудительного охлаждения (радиатор);
• система отвода газов;
• распределительный щит;
• система автоматики и контроля.

Двигатель задает вращение вала электрогенератора, осуществляющего преобразование кинетической энергии в электрическую. При работе двигателя выделяется тепло, которое при помощи системы теплообменников отводится в систему отопления или горячего водоснабжения. Излишки тепла утилизируются при помощи системы принудительного охлаждения. Газ, образующийся от сжигания топлива, выводит система отвода газов. Управление мини-ТЭС осуществляется с помощью распределительного щита и системы автоматики и контроля. Их располагают в специальных помещениях (диспетчерских). Возможно осуществление мониторинга за работой мини-ТЭС удаленно, через Интернет.

Виды энергоустановок

Паровые турбины для мини-ТЭС бывают конденсационными и противодавленческими. Конденсационные паровые турбины используются в случаях, когда основной целью является выработка электричества. Для того чтобы обеспечить еще и выработку тепла, в конденсационных паровых турбинах закладывают функцию отбора пара. Отработавший пар частично выпускается в конденсатор, а частично идет на отопление. Недостатком конденсационных паровых турбин является их инерционность. Противодавленческие паровые турбины направляют отработанный пар на отопительные нужды, таким образом предоставляя возможность одновременного получения электрической и тепловой энергии. Использование паровой турбины позволяет получить общий КПД для мини-ТЭС до 80%. Технологически данное решение наиболее сложное и дорогое.

Газотурбинные установки с водяной или паровой утилизацией тепловой энергии. Тепло, выделяющееся во время работы этих турбин, отводится к потребителю с водой или паром. Максимальная эффективность оборудования достигается на мощностях от 5 МВт и выше (до 300 МВт), некоторые производители выпускают модели в диапазоне 1-5 МВт. Общий КПД для мини-ТЭС на газовой турбине – 65-87%.

Газопоршневые, газодизельные и дизельные генераторы с утилизацией тепловой энергии. Наиболее распространенные и экономически выгодные газопоршневые когенераторные установки, которые позволяют получить общий КПД для мини-ТЭС 70-92%. Единичная мощность поршневых агрегатов составляет от 1 до 9 МВт. Часто в состав единого комплекса включают несколько агрегатов параллельно. Удельные затраты на строительство и эксплуатацию таких ТЭС самые низкие, но общая мощность энергоцентра ограничена 50-80 МВт и агрегаты требуют остановки на сервис каждые 1000-2000 моточасов.

Топливо для мини-ТЭС

Газовое топливо доступно и экологично, стоит недорого. Природный газ наиболее часто используется в качестве топлива для ТЭС. Возможно так же применение следующих видов газа: сжатый, попутный нефтяной, биогаз, получаемый на очистных сооружениях, свалках, химических и других предприятиях.

Дизельное топливо дорогое и неэкологичное. Применяется в качестве резервного или когда невозможно использовать газовое.

Твердые виды топлива (древесина, уголь, пилеты и др.) используются для ТЭС в случае отсутствия альтернативных видов топлива.

Особенности и типы размещения автономных систем электро- и теплоснабжения

Строительство мини-ТЭС оправдано в случаях, когда:

• невозможно или слишком дорого подключиться к электрическим сетям;
• существует постоянная потребность в тепле и электроэнергии;
• требуется высокая надежность систем электроснабжения;
• ведется энергоемкое производство.

Размещение мини-ТЭС может осуществляться по двум схемам:

• Открытый тип размещения применяется при необходимости запуска энергокомплекса в сжатые сроки. Оборудование помещается в блок-модули (контейнеры) и размещается на открытых площадках. Такие мини-ТЭС более мобильны.
• Закрытый тип размещения может быть выбран при наличии свободного помещения либо возможности строительства специального помещения под энергетический комплекс.

Неоспоримые преимущества подхода

Об актуальности для России малой энергетики говорит тот факт, что за последние 20 лет в стране появилось около 1000 мини-ТЭС, которые обеспечивают потребителю следующие преимущества:

Качество и стабильность энергоснабжения. Мини-ТЭС обеспечивает бесперебойное электроснабжение с постоянным уровнем напряжения и теплоснабжение с заданными параметрами.

Совместное производство электро- и теплоэнергии. Решение сразу двух важнейших проблем эксплуатации объекта – пример современного подхода к бизнесу.

Низкая стоимость вырабатываемой энергии. При среднем потреблении в час 0,3 куб. м газа потребитель может получить 1 кВт электроэнергии и около 2 кВт тепла в час, при этом экономится значительная сумма на подключении к традиционной электросети.

Экологичность. Производство энергии сразу двух видов на мини-ТЭС позволяет снизить воздействие на окружающую среду в сравнении с раздельной выработкой электроэнергии и тепловой энергии на котельных установках. При необходимости из тепла можно получать холод для систем централизованной вентиляции и кондиционирования помещений, например, в летний период. Использование газового топлива дополнительно повышает экологичность.

Быстрая окупаемость и высокий энергоресурс. Строительство мини-ТЭС окупается за 2-3 года. В составе мини-ТЭС может работать до двенадцати электроагрегатов, каждый мощностью 1000-9000 кВт.

Экономия на коммуникациях (за счет близости к объекту энергоснабжения). Вопросы обслуживания и ремонта теплосетей не касаются пользователей мини-ТЭС.

Компактность. Небольшие габариты позволяют удобно размещать мини-ТЭС внутри уже построенных зданий или рядом с ними – например, на территориях производственных, торгово-развлекательных, гостиничных комплексов.

Оперативность ввода в эксплуатацию. Сроки строительства мини-ТЭС составляют от трех месяцев до года и зависят от выбора топлива, мощности силовых агрегатов и конечной комплектации станции. Жизненный цикл оборудования достигает 20-25 лет.

Значительная экономия. Снижается финансовая зависимость потребителя от роста тарифов на электроэнергию и тепло. Экономия на плате за электроэнергию достигает двух и более раз.

Простота и удобство эксплуатации. Управление работой мини-ТЭС полностью автоматизировано.

Надежность. Энергосбытовые компании не всегда могут гарантировать надежность энергоснабжения, в то время как собственную мини-ТЭС вы полностью контролируете.

Этапы строительства мини-ТЭС

Создание и организация мини-ТЭС проходит несколько стадий:

• предпроектная проработка и заключение договоров;
• проектирование;
• заказ и производство оборудования;
• транспортировка оборудования;
• строительство площадки и сетей;
• монтаж оборудования;
• пусконаладочные работы;
• ввод в эксплуатацию, обучение персонала;
• сервисное обслуживание.

Для сокращения объема документации, финансовых затрат и сроков реализации проекта удобнее всего заказывать строительство мини-ТЭС «под ключ», объединив все этапы в одном договоре с одним подрядчиком.

Инвестиции

Что дают инвестиции в строительство собственной мини-ТЭС? Давайте посмотрим. В среднем стоимость автономного энергоцентра мощностью 1-30 МВт «под ключ» будет составлять 1000 евро/1кВт×ч. Это не дороже, чем вариант подключения к внешним сетям, а порой и существенно дешевле. Себестоимость электроэнергии, производимой мини-ТЭС, составляет 1,80 руб./кВт×ч против 3-5 руб/кВт×ч у внешних энергоснабжающих организаций. Дополнительно мы получаем такое же количество тепла, каждая Гкал которого стоит не менее 800 руб. Практика показывает, что инвестиции в собственную мини-ТЭС, даже с учетом необходимой реконструкции инженерной инфраструктуры, окупаются за 2-3 года.