Что такое газопоршневые электростанции

Оборудование для нецентрализованного производства электричества активно используется на промышленных объектах. Газопоршневые электростанции относятся к группе устройств с определенным принципом и режимом работы, используемым топливом, принципом утилизации тепла и т. д. В этой статье речь пойдет о стоимости, достоинствах и недостатках, а также об этапах строительства электрической станции газопоршневого типа.

Для более упрощенного варианта названия используется аббревиатура сокращенного обозначения поршневой электрической станции на газе — ГПЭС. Это компактное оборудование для генерации электричества и тепловой энергии в автономном режиме.

Технологический процесс выработки ГПЭС электричества и тепла называется когенерацией. В зависимости от комплектации оборудование служит еще и для получения хладагента в виде охлажденной воды. Процесс получения холода называется тригенерацией.

Как устроена газопоршневая электростанция

ДВС является основой газопоршневой ГПЭС, вместе с которым на раме размещена машина для генерации переменного тока из механической энергии. Для этой газопоршневой установки предусмотрено сокращенное название ГПУ. Она поддерживает соединение с газопоршневым двигателем внутреннего сгорания на одном валу.
Помимо основного исполнения в оснащение ГПЭС входит комплект вспомогательных систем:

• топливоснабжения;
• избавления от дыма;
• маслоподачи;
• вентиляции;
• связи;
• сигнализации;
• тепломеханики, утилизации тепловой энергии;
• пожаробезопасности;
• электромеханики.

Принцип работы устройства

Газопоршневая электростанция может похвастаться таким же принципом работы, как и у ДВС. Специальное газообразное топливо поступает в двигатель ГПУ. При сжигании горючего газа образуется механическая энергия. Нахождение на одном валу газопоршневого двигателя и генератора способствует ее передаче на последнюю установку, с преобразованием в электроэнергию.

Конструкция двигателя ГПУ предусматривает наружную систему получения газовоздушной смеси, которая предназначена для смешивания газообразного топлива с воздухом в необходимых количествах. Процесс возможен благодаря наличию в конструкции газового смесительного устройства с трубками Вентури. Полученная электрическая энергия поступает в распределительное устройство генераторного напряжения, а затем электричество распределяется по энергосистеме промышленного предприятия. Электроэнергия отправляется на остальные распределительные устройства.

Это важно! На подключение ГПЭС к системе газо-, тепло- и электроснабжения предприятия влияет месторасположение действующих коммуникаций на объекте.

Как работают электростанции

Что касается внешней энергетической системы, то можно добиться производства ГПЭС энергии в автономном или параллельном режимах, что зависит от основного назначения промышленного предприятия. Первый случай предполагает отключение внешних сетей, при этом автономный режим работы не выполняет подключения к ним. Второй случай обеспечивает поступление на предприятие энергии от ГПЭС и из внешних сетей. Самым надежным вариантом работы считается параллельный режим работы.
Это важно! Работа в параллельном режиме совпадает с синхронизацией электрической станции с эталонными показателями внешней сети. Такая выработка энергии нуждается в строгом контроле и отслеживании ее обратного перетока. Это требование владельцев внешних сетей при подключении небольших электростанций.

Какое топливо используется

Разновидности горючего качественного газа могут служить топливом для газопоршневого двигателя. Также используется углеводородное газообразное сырье природного происхождения. В электростанции сгорает:

• биогаз и шахтный газ;
• газовое свалочное топливо;
• пропан или топливо в жидком состоянии;
• газ коксовальный;
• метан из угольных пластов;
• попутное или очистное нефтяное газовое топливо.

Сжиганию альтернативного варианта вместо природного газа предшествует тщательная проверка и анализ характеристик топлива. Устанавливается соответствие требованиям производителя ГПЭС.

Способы утилизации выделяемого тепла

Процесс выработки электрической энергии сопровождается выделением тепла газопоршневой электростанцией. Главным источником являются:

• отработанные газы;
• охлаждающая рубашка ДВС;
• масло горячее.

Избавиться от образующейся теплоэнергии помогают теплообменные аппараты и котловые агрегаты, после которых тепло попадает в промышленную теплосеть. В ином случае его просто сбрасывают в атмосферу.

Система утилизации теплоэнергии ГПУ позволяет добиться необходимого количества тепла с требуемыми параметрами. Оно представлено в качестве горячей воды, которую получают благодаря теплообменникам и утилизирующим котлам. Ресурс работает с обычным графиком температур. При требовании более высоких параметров, применяются пиковые котловые агрегаты.

С системой утилизации тепла ГПУ также можно получить насыщенный пар, который производится за счет функционирования утилизирующих паровых котлов. При получении перегретого пара, используются пароперегреватели.

Исполнение ГПЭС

Этот вид и способ размещения ГПУ подходит непосредственно для предприятия. Конструкция не предусматривает установку электростанции на открытом воздухе. Производители предлагают на выбор два вида исполнения газопоршневых электростанций:

• Блочно-модульный — с размещением дополнительных систем вместе с газопоршневой установкой в модульном контейнере. Здание отличается компактными размерами и быстрым монтажом — собирается как конструктор. В каждом модуле размещается определенная система ГПУ и установка.
• Стационарный — с размещением газопоршневой установки вместе со всеми системами в капитальном здании.

При выполнении монтажа на ограниченной по размерам территории выбирается электростанция в блочном исполнении. Данный вариант позволяет уменьшить сроки ввода ГПЭС в эксплуатацию, а также быстро демонтировать, выполнить дополнительный монтаж и запустить в эксплуатацию станцию в блочном исполнении.

Преимущества блочно-модульных ГПЭС

У ГПЭС в блочно-модульном исполнении можно отметить следующие преимущества:

• Максимально быстрый запуск в работу
• Корректировка расходов — с учетом моментальной сборки блочной конструкции удается снизить стоимость проекта.
• Эффективное увеличение мощности — благодаря установке дополнительных модулей за небольшой промежуток времени можно нарастить мощность электрической станции.
• Простой ремонт — блочная конструкция легко разбирается при необходимости ремонта.
• Удобство транспортировки — аккуратная упаковка блоков позволяет быстро и бюджетно переместить станции на любом транспортном средстве.
• Мобильность — модульный вариант обеспечивает оперативное перемещение мини-ТЭС на новое место.

Эффективность ГПЭС

В настоящее время газ является наиболее перспективным вариантом топлива для газопоршневых электростанций. Это самый экономически эффективный способ производства энергии. Он используется для энергозависимых объектов промышленного назначения, когда расходы на топливо превышают 50% себестоимости получаемой электро- и теплоэнергии.

На эффективность производства электричества во многом влияет состав используемого газа при работе газопоршневых станций. Чтобы гарантировать рентабельность проекта можно обратить внимание на следующие особенности газообразного топлива:

• уровень детонации;
• процентное содержание серы;
• наличие метана;
• удельную теплотворность.

Простая конструкция и надежность газопоршневых установок дает более высокий КПД, чем у других аналогов электрических станций. В последнем случае в момент производства электричества при сгорании природного газа КПД может составить 45%.

При работе ГПЭС достигается когенерация или тригенерация за счет нагрева выходных выхлопных газов до 400°С. Этот нюанс позволяет дополнительно выгадать 1 МВт тепловой энергии на каждый 1 МВт электричества. Происходит увеличение КПД в два раза.

Установка и использование ГПЭС считается выгодным капиталовложением. Газопоршневые электростанции используются как на предприятиях промышленного типа, так и на других объектах:

• котельные газовые;
• аэровокзалы, порты и т. д.;
• небольшие населенные пункты;
• городки вахтового типа и т. д.

Для поддержания бесперебойной работы газопоршневой электростанции, нужно уделять внимание количеству сгораемого газа и продумывать логистику доставки топлива. Его расход указывается производителем в характеристиках ГПЭС. Также учитывается режим эксплуатации станции, благодаря непрерывной работе или в конкретные промежутки времени.

Это важно! Понимание порядка цифр по отношению к расходу газообразного топлива для ГПЭС, позволяет ориентироваться на потребление от 3 до 4 млн м3 ежегодно при непрерывной работе электростанции.

Достоинства и недостатки ГПУ

ГПУ и установки с ДВС имеют много схожих достоинств и недостатков, так как двигатель ГПУ является одним из типов ДВС. Газопоршневые установки — это еще один автономный вариант центрального энергоснабжения, которое постоянно совершенствуется, благодаря чему централизованное производство энергии не может считаться выгодной выработкой. Эксплуатация мини-ТЭС наиболее выгодна по сравнению с центральным энергоснабжением.

Использование газопоршневой установки позволяет:

• установить независимость от нестабильного централизованного энергоснабжения и от частых поставок некачественной электроэнергии;
• обеспечить быстрое потребление необходимого количества энергии и стабильную работу энергозависимого оборудования, даже при отсутствии подключения предприятия к основным городским электрическим сетям или при наличии не выгодной по удаленности электролинии;
• сэкономить на подключении к централизованным электро- и теплосетям, а также на отсутствии необходимости проведения подвода к таким коммуникациям;
• снизить размер месячной платы за счет себестоимости автономно полученного электричества, сделав его ниже, чем в сетевых компаниях.

Важным достоинством генератора газопоршневого типа является возможность перехода в режим когенерации и тригенерации. От комплектации установки зависит полезное утилизирование попутного тепла. При этом экономическая эффективность использования будет в несколько раз превышать приобретение тепловой энергии у сторонней организации.

Как происходит реализация проектов

При необходимости проекты ГПЭС можно заказать в инжиниринговых специализированных компаниях, предоставляющих услуги «под ключ». Они профессионально и качественно выполняют свои обязательства — от проектирования до пусконаладки.

Реализация проекта газопоршневого оборудования проводится с соблюдением правил технологической цепочки строительства генератора. При нарушении установленного порядка невозможно будет приступить к следующему этапу работы.

Предпочтительнее доверить выполнение проекта ГПЭС одной компании «под ключ». Это благоприятно отразится на размере итоговой стоимости поршневой электрической станции на газе. Также один подрядчик более внимательно проконтролирует качество выполняемых работ на всех этапах.

Преимущества мини-ТЭС

Максимальные преимущества от применения мини-ТЭС можно получить с наибольшей выгодой при комплексном строительстве электростанции. Потребители часто обращаются за услугами в специализированные компании, выполняющие работы «под ключ», начиная с поставок оборудования с завода-производителя.
Изготовленные ГПУ под ключ имеют множество преимуществ:

• КПД до 45-48%;
• выработку дополнительной энергии в виде тепла;
• достаточно низкие цены;
• низкую себестоимость произведенного электричества;
• длительный интервал разделяющий техническое обслуживание и максимально продленное время бесперебойной эксплуатации до капитального ремонта;
• широкий выбор представленных мощностей;
• компактные габариты и возможность контейнерного варианта исполнения;
• оптимальные расходы на сервис и использование;
• высокий уровень безопасности в соответствии с действующими европейскими стандартами;
• минимальные сроки окупаемости проекта за счет выгодной генерации энергии.

Экономичность и окупаемость

Окончательное решение о заказе монтажа ГПЭС принимается после проведения оценки экономической выгоды от использования установки. Введение в эксплуатацию газопоршневой электростанции в несколько раз уменьшит затраты на энергоснабжение. Экономия возможна благодаря размещению оборудования в непосредственной близости от потребителя. Это позволит наладить энергоснабжение объекта по себестоимости полученного электричества.

Собственное оборудование по всем расчетам окупится в ближайшие 2-3 года, в зависимости от смены стоимости тарифов. Для установки ГПЭС как правило требуется не более года, в то время как подключение стандартного производственного предприятия к основным электрическим сетям длится несколько лет. В большинстве случаев потребуется проложить новую электролинию и выполнить строительство подстанции.

Поставщики электроэнергии могут не выполнить работу в срок, когда потребуется подключить к сетям предприятие. В то же время они могут потребовать у крупных потребителей компенсации своих затрат. Правильным решением данного вопроса является реализация проекта газопоршневой электрической станции.

Сколько стоят газопоршневые электростанции

Владельцы любого бизнеса всегда стремятся сэкономить, особенно если дело касается крупных сделок или покупок. Организация автономного энергоснабжения многих интересует в плане стоимости проекта. Стоимость определяется с учетом всех преимуществ от эксплуатации газопоршневой электрической станции. Это могут оценить опытные руководители предприятий.

Важные стадии строительства

Сотрудники специализированных компаний выполняют распространенные работы «под ключ»:

• Поставка генератора после того, как заказчик определится со спецификацией.
• Производство с увязыванием генератора и дополнительных систем, изготовление ограждений, технических узлов, которые не входят в комплектацию газопоршневой электрической станции.
• Проведение строительства и монтажных работ, например, возведение фундамента, здания, установка стационарного или блочного оборудования и монтаж, проведение коммуникаций, обустройство подъездных путей и окружающего пространства.
• Пусконаладка включает в себя испытание и запуск оборудования с функцией генератора, как под нагрузкой, так и без нее.

Специализированные компании предоставляют на заказ удаленную диспетчеризацию и мониторинг ГПЭС. Использование данного сервиса позволяет в реальном времени следить за всеми этапами работы оборудования. Актуальность диспетчеризации и мониторинга заключается в повышении степени надежности производства энергии и оперативного реагирования на нарушение функционирования электростанции.

Обслуживание ГПЭС стоит доверить технически грамотному персоналу. В связи с этим ТО газопоршневых электростанций могут выполнять исключительно сотрудники специализированной компании. Владельцы мини-ТЭС заключают договор с официальным дилером производителя генератора, чтобы покупать запасные детали по выгодной стоимости и с сокращенным периодом их доставки.

Газопоршневые установки от компании ТЕХ – это сочетание инновационных и годами проверенных решений в плане технологичности. Компания с 2015 года занимается разработкой и производством ГПУ, применяя передовой опыт MOTORTECH, MAN, Jenbacher, Waukesha, Elteco. Газопоршневые электростанции Вы можете купить по цене производителя с доставкой в Смоленске.
По всем вопросам обращайтесь по телефону: ☎ +7 (800) 250-250-7.