ГТУ OPRA в составе мини-ТЭЦ на Красной Поляне

Расположенный на Красной Поляне в посёлке Эсто-Садок энергоцентр предназначен для энергоснабжения объектов Горно-туристического центра «Газпром», который часто называют "Лаура"  - по названию красивой горной реки, на берегу которой он находится. Электростанция была введена в эксплуатацию 2007 году, то есть решение о её строительстве принималось задолго до того, как город Сочи был объявлен столицей зимних Олимпийских игр 2014 года.
Строительство мини-ТЭЦ велось одновременно с другими объектами туристического кластера. Заказчиком выступала дочерняя компания Газпрома -  питерское ООО «Газпроминвестарена» (сейчас это ООО «Газпром социнвест»). Генпроектировщик - газпромовский же научно-исследовательский и проектный институт ОАО "Промгаз" (с 2008 г. - ОАО «Газпром Промгаз»). А вот в качестве генподрядчика тогда привлекли турецкую компанию «Хазинедароглу Озкан Иншаат». Но это было связано не с какими-то особыми компетенциями турок в сфере энергетики, а с тем, что они выступали генподрядчиком по строительству всего газпромовского горного курорта.

Самый красивый вид на энергоцентр, конечно же, открывается из кабинки канатной дорги, ведущей на плато Псехако (1430 м над уровнем моря).
Но в тот день, когда я делал эти снимки, стояла дождливая погода. Поэтому на окнах кабинки видны капли воды.
Однако и такие фотографии позволяют оценить маштаб данной мини-ТЭЦ, включая очень высокие дымовые трубы ГТУ OPRA и пиковых водогрейных котлов Viessmann.

При такой высоте дымовых труб, как на этом объекте (не меньше 30 м), небольшой уровень выбросов у ГТУ OPRA уже не имеет никакого значения.
Сейсмостойкость у ГПУ никак не меньше, чем у ГТУ.
При необходимости звукоизоляцию газопоршневых установок можно сделать такой, что стоят в метре от стены здания мини-ТЭЦ вы никогда не догадаетесь, что внтури вообще что-то работает.

Кроме того, на при работе на попутном газе не столь кртитичен высокий расход топлива у ГТУ OPRA, поскольку непосредственно на нефтяных месторождениях себестоимость попутного газа очень низкая. Более того, в ряде случаев высокий расход топлива у любых ГТУ является большим плюсом для нефтянников, так как перед ними стоит задача утилизации попутного газа. Поэтому, чем больше газовая турбина этого газа "сожрёт", тем лучше для всех.
Мой вывод о целесообразности использования ГТУ OPRA только в нефтянке подтверждается ещё и тем, что большинство проектов с этими турбинами в нашей стране реализовано как раз на нефтяных месторождениях. А обоснованность использования  турбогенераторов OPRA на любых других объектах вызывает у меня очень большие сомнения.

Однако логика применения ГТУ OPRA в нефтянке совершенно не работает на любых других объектах, к этой самой нефтянке не относящихся. Поэтому для энергоснабжения горно-туристического центра "Газпром" на Красной Поляне в Сочи газотурбинные электрогенераторы были нужны, как "в русской бане лыжи". Я считаю, что здесь надо было использовать обычные газопоршневые установки MWM (в те годы это был ещё Deutz), Caterpillar или Jenbacher. Для такого вывода есть чисто экономические основания.

У газотурбинных электростанций OPRA, как и у большинства других моделей ГТУ, есть очень серьёзный недостаток, а именно - высокий расход топлива и небольшой электрический КПД (26%). Причём это значения расхода топлива и КПД указаны для так называемых "нормальных" условий.
Согласно ГОСТ Р 52200-2004 нормальными условиями эксплуатации газовых турбин являются:

Как только реальные условия эксплуатации отклоняются от нормальных в сторону снижения давления (что равносильно увеличению высоты над уровнем моря), а так же роста температуры и влажности, так сразу же происходит ухудшение основных технических показателей газотурбинных электростанций, а именно: уменьшается электрическая мощность, снижается электрический КПД и растёт расход топлива.

Хотя, на самом деле, на работу любых ГТУ, конечно же, влияют не сами по себе эти три показателя (давление, температура и влажность), а плотность воздуха, поступающего в компрессор газотурбинного двигателя. И чем больше плотность воздуха, тем лучше условия для работы ГТД, а значит тем выше его мощность и ниже расход топлива. А плотность воздуха как раз и зависит от значений давления, температуры и влажности. 

Мини-ТЭЦ в пос. Эсто-Садок располагается на высоте 460 м над уровнем моря. Это, конечно же, не Эверест, но, всё же достаточно высоко. Например, Москва находится на высоте  всего 156 м над уровнем моря. Соотвественно, реальная электрическая мощность этой газовой электростанции всегда ниже номинальной, а расход топлива - выше номинального только из-за того, что атмосферное давление на такой высоте всегда существенно ниже 101,3 кПа.
Кроме того в летнее время средняя температура на Красной Поляне составляет +17 - 20 градусов. Но это именно средняя температура. Днём может быть и +25 - 30 градусов. Соответственно, из-за высокой температуры воздуха в этот период так же происходит уменьшение плотности воздуха, а значит и снижение мощности ГПУ и увеличение расхода топлива.
Что касается влажности, то в полне очевидно, что с октября по апрель в горах очень "мокро": иногда относительная влажность становится равной даже 100% и Красную Поляну окутывают облака. А чем выше влажность воздуха, тем ниже его плотность. Соотвественно, высокая влажность является ещё одним фактором, снижающим мощность ГТУ OPRA и увеличивающим расход топлива.

Фактические технические характеристики ГПУ OPRA, работающих в составе мини-ТЭЦ на Красной Поляне, существенно хуже номинальных именно из-за того, что данный объект расположен в горах. Реальная мощность этих газовых турбин OPRA практически всегда меньше номинальных 1800 кВт, электрический КПД менее 26%, а расход топлива - выше 870 куб.м/ч.

И если снижение мощности работающих на Красной Поляне ГТУ можно компенсировать за счёт включения в работу ещё одной установки (шесть электроагрегатов было использовано как раз для того, чтобы был существенный резерв по мощности), то постоянно повышенный расход газа существенно увеличивает себестоимость вырабатываемой электроэнергии.
Дело в том, что до того, как Газпром решил построить в пос. Эсто-Садок свой горнолыжный курорт, этот населённый пункт не был газифицирован. И для того, чтобы обеспечить объект природном газом, был построен газопровод диаметром от 159 до 325 мм и протяжённостью 57 км. Причём не на равнине, а в горах. Таким образом, каждый кубометр газа, поступающий на Красную Поляну, является если не золотым, то уж серебряным совершенно точно.

Поэтому  совершенно очевидно, что для энергоснабжения объектов горно-туристического центра необходимо было использовать электрогенерирующее оборудование с как можно меньшим потреблением газа, то есть с высоким электрическим КПД.
При этом необходимо понимать, что у газопоршневых установок мощностью 2 МВт (Caterpillar G3520, MWM TCG2020V20 и Jenbacher JMS612) электрический КПД составляет 40 - 41%, то есть он примерно на 15% выше, чем у ГТУ OPRA (26%). Соотвественно, расход топлива у ГПУ мощностью 2 МВт не превышает 500-550 куб.м/ч, что существенно ниже, чему у OPRA.
Конечно, при увеличении высоты над уровнем моря, температуры и влажности снижаются технические параметры и всех газопоршневых установок. То есть растёт расход топлива и снижется электрический КПД. Но эти ухудшения параметров у ГПУ намного  меньше, чем у газотурбинных электростанций.

Стоимость газотурбинных электростанций OPRA значительно выше, чем газопоршневых установок мощностью 2 МВт. На момент строительства мини-ТЭЦ на Красной Поляне одна ГТУ OPRA в комплекте с дожимным компрессором и теплоутилизатором УТ-52 стоила, я думаю, от 1,7 до 1,9 млн. EUR. Американскую или европейскую газопоршневую установку мощностью 2 МВт в контейнере тогда можно было купить примерно за 800 тыс. - 1 млн. EUR, а в открытом исполнении - ещё дешевле.

Затраты на приобретение электрогенерирующего оборудования для мини-ТЭЦ на Красной Поляне были бы примерно в два раза меньше, если бы для этого объекта купили не шесть турбогенераторов OPRA, а обычные ГПУ такой же мощности. Только за счёт этого можно было бы сэкономить 5 - 6 млн. EUR. Если такая экономия там была хоть кому-нибудь нужна.

Одним из аргументов в пользу ГТУ OPRA является их двухтопливность. Модель OPRA DTG-1,8/2GL может работать не только на газе, но и на дизтопливе. При этом газ (неважно, природный или попутный) выступает в качестве основного топлива, а солярка - в качестве аварийного. Поэтому если случается какое-либо ЧП, и прекращается подача газа в энергоцентр, то можно быстро переключиться на аврийное топливо и продолжать обеспечивать потребителей электроэнергией.

Насколько я понимаю, исходя именно из этой логики в состав энергоцентра была включена одна двхтопливная ГТУ OPRA. Вроде бы правильное техническое решение.
Но это только если не принимать во внимание, что расход дизтоплива у турбогенератора OPRA гораздо выше, чем у электростанции на базе обычного поршневого дизеля. Поэтому при одном и том же объёме аварийного топливного хозяйства период автономной работы у OPRA будет раза в полтора меньше, чем у обычной ДГУ.
Кроме того, одна ГТУ OPRA DTG-1,8/2GL стоит столько, что за эти деньги можно купить не только ГПУ Caterpillar G3520 мощностью 2 МВт, но ещё и три - четыре дизельные электростанции этой фирмы по 1 МВт каждая.

При первом же знакомстве с мини-ТЭЦ на Красной Поляне обращают на себя внимание очень большие размеры данного сооружения. Всем, кто давно работает в сфере малой энергетики совершенно очевидно, что имеющееся оборудование (6 ГТУ OPRA по 2 МВт и два пиковых котла Viessmann по 5 МВт) можно было разместить более компактно. В строительстве столь серьёзной конструкции не было никакой необходимости.
При желании весь энергоцентр можно было запроектировать в один уровень. С точки зрения сеёсмостойкости такое решение было бы даже лучше. Если бы вместо газовых турбин были использованы газопоршневые установки, то здание мини-ТЭЦ было бы не только в один уровень, но и заняло бы гораздо меньшую площадь. 

Вполне очевидно, что любую технику надо применять только там, где она эффективна. Использование газотурбинных установок OPRA в составе электростанции на Красной Поляне не имело никакого смысла и привело к значительному увеличению капитальных затрат на строительство данного объекта, а так же к высоким эксплуатационным затратам из-за повышенного расхода газа. Оптимальным вариантом в этом случае было бы применение газопоршневых электроагрегатов мощностью по 2 МВт и обычных аварийных ДЭС.

Не смотря на то, что целесообразность применения турбин OPRA для энергоснабжения газпромовского горнолыжного курорта вызывает у меня очень большие сомнения, я совершенно уверен, что это очень интересный объект, который необходимо обязательно посетить, если у вас появится такая возможность.
Очень качественная реализация проекта. Всё сделано "по уму" - аккуратно и красиво. Это просто образцово-показательный энергоцентр, на который необходимо равняться.
Эксплуатация мини-ТЭЦ так же организована надлежащим образом.
Энергоцентр находится в очень красивом месте. И необходимо отметить, что он очень удачно вписался в окружающую "курортную" среду. Даже высокие дымовые трубы не смотрятся инородным телом.

Дежурная смена энергоцентра располагается в отдельном помещении довольно большого размера. Это ещё раз подтверждает факт переразмеренности данного объекта. В приниципе, при желании трёх-четырёх операторов можно было бы разместить на в два раза меньшей площади без всякого ущерба для удобства их работы.

Как такового закрытого машинного зала в энергоцентре на Красной Поляне нет. Скорее можно говорить об огромном навесе из железобетонных конструкций, который защищает ГТУ и теплоутилизаторы от осадков. Это не закрытое помещение, а именно навес, поскольку с двух сторон стены отсутсвуют.