Методика расчёта газопоршневой электростанции

Порядок предпроектной проработки ГПЭС

ПОЛНОЕ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОЙ МЕТОДИКИ

Собственная разработка

Это моя собственная методика расчёта газопоршневой электростанции. Возможно, другие специалисты будут использовать иной подход. Я же, исходя из своего опыта, придерживаюсь изложенной ниже логики предпроектной проработки мини-ТЭЦ.

Данная методика была разработана и обкатана на проектах энергоцентров на базе газопоршневых установок, но она одинаково применима и для классических газовых турбин с единичной мощностью до 25 МВт, а так же для всего модельного ряда микротрубин Capstone.

Предварительный этап

1. Личная встреча с заказчиком и уяснение задачи

Перед тем, как приступать к работе, необходимо выяснить причины, которые побудили заказчика задуматься о собственной электрогенерации:
  • Что хочет заказчик?
  • Зачем ему понадобились газопоршневые установки?
  • Он просто хочет снизить затраты на электроэнергию и тепло, или у него серьёзные  проблемы с электроснабжением объекта?
Это принципиальные вопросы. Ведь именно для того, чтобы помочь заказчику решить его проблемы, и проводятся предпроектная проработка и все расчёты по газопоршневой электростанции. Самый лучший способ выяснить все пожелания будущего клиента – личная встреча с ним. Переговоры можно провести в Москве или совместить с выездом на объект. Однако в ряде случаев для ускорения начала работы приходится довольствоваться только разговором по телефону.

2. Посещение объекта (проведение рекогносцировки)

Это не обязательный, но очень желательный пункт.
Перед тем, как приступать к сбору исходных данных, необходимых для расчёта ГПЭС, желательно лично побывать на объекте заказчика и ознакомиться с ситуацией на месте. Говоря военным языком – провести рекогносцировку.
При личном посещении объекта всегда выявляются очень важные детали, которые никогда не узнаешь по телефону или в переписке, даже имея под рукой фотографии площадки под строительство будущей газопоршневой электростанции. Если честно, то на месте чаще всего всё оказывается вообще не так, как ты это представлял до поездки на объект.
Личную поездку можно исключить только в том случае, когда речь идёт о совершенно новом объекте, который строится в чистом поле. Тогда, скорее всего, на месте будущей мини-ТЭЦ смотреть пока ещё и не на что. Хотя, если есть возможность, то лучше всё таки съездить.
ПРИМЕЧАНИЕ: Выезд на объект заказчика является платным мероприятием и оплачивается как консультация на постоянной основе в соотвествии с Прейскурантом №1 на консультационные услуги.

3. Получение исходных данных

От заказчика требуется представить документы, на основании которых будет подготовлено предварительное техническое решение по автономному энергоснабжению объекта. Обычно необходима следующая информация:
  1. Ситуационный план Объекта
  2. Однолинейная электрическая схема Объекта
  3. Тепловая схема Объекта
  4. Сведения о почасовом потреблении электроэнергии за период не менее одного года (профиль электрической нагрузки).
  5. Сведения о ежемесячном потреблении тепловой энергии на Объекта (в Гкал) за период не менее одного года.
  6. Сведения о ежемесячном потреблении газа на Объекта за период не менее одного года.
  7. Текущий тариф на электроэнергию.
  8. Текущий тариф на тепло (при отсутствии на Объекте собственной котельной).
  9. Текущий тариф на газ (включая сбытовую, транспортную и специальную надбавки).
  10. Состав газа (при использовании попутного газа)
Желательно, чтобы профиль электрической нагрузки (почасовки) был предоставлен отдельно по каждому вводу на объект. Оптимальная форма представления - двумерные таблицы в Excel (пример смотрите в файле "Образец почасовок".
Что касается сведений о тарифах, то оптимальный вариант - предоставление заказчиком соотвествующих счётов-фактур за последние месяцы.

Образец почасовок

Размер файла: 73.00 кб

Образец профиля электрической нагрузки

Скачать

4. Анализ электрических нагрузок

Проводится с целью получения следующей информации о характере электрической нагрузки на объекте:

  • минимальная и максимальная нагрузки;
  • годовой график среднесуточной нагрузки;
  • суточный график электрической нагрузки, осреднённый за год.

При наличии ярко выраженно сезонности в потреблении электроэнергии необходимо подготовить суточные графики электрической нагрузки отдельно для каждого специфического периода потребления электроэнергии. Если характер электрической нагрузки по разным вводам сильно различается, то все графики готовятся отдельно по каждому вводу.

5. Анализ однолинейной электрической схемы

Газопоршневая электростанция является, фактически, ещё одним вводом, по которому электрическая энергия поступает в электрическую сеть объекта. При этом газовая мини-ТЭЦ может работать как параллельно с внешней сетью, так и изолированно от неё.

По результатам анализа однолинейной электрической схемы должны быть предварительно определены:

  • точка подключения энергоцентра к электрической сети предприятия;
  • напряжение генератора газопоршневой установки;
  • необходимость повышающего или понижающего трансформатора для подключения энергоцентра к электросети объекта;
  • необходимость реконструкции электрической сети предприятия с целью включения в неё нового источника электроэнергии.

При этом учитывается фактическое состояние электрической сети на объекте заказчика.

Этап выбора единичной мощности и количества ГПУ

Заголовок

Вы можете выбрать стиль текста, его начертание и цвет

6. Выбор единичной мощности и количества газопоршневых установок

Мощность и количество ГПУ, которые закроют потребность объекта в электроэнергии, определяется исходя из:

  • цели, которую преследует заказчик при строительстве электростанции;
  • графиков потребления электроэнергии на объекте;
  • возможности параллельной работы с внешней сетью;
  • наличия пусковых токов и резких набросов электрической мощности;
  • величины электрической мощности, доступной для отбора из внешней сети;
  • собственного потребления электроэнергии энергоцентром;
  • необходимости иметь электроагрегаты в горячем и холодном резерве.

При этом учитывается, что нормальным диапазоном работы для газопоршневой установки считается 40 – 90 % от номинальной нагрузки.

7. Анализ тепловой схемы и тепловых нагрузок

Поскольку тепло является побочным продуктом выработки электроэнергии газопоршневыми установками, газовые мини-ТЭЦ обычно встраиваются в существующую тепловую схему предприятия. При этом, как правило, снижается тепловая нагрузка на действующие водогрейные или паровые котлы, что, в свою очередь, ведёт к уменьшению потребления газа в существующей котельной.

Возможен и такой вариант, что новый энергоцентр, в состав которого помимо ГПУ включено и котельное оборудование, может полностью закрыть потребности предприятия в тепле и паре. В этом случае старая котельная может быть вообще выведена из эксплуатации.

По результатам анализа тепловой схемы и тепловых нагрузок предприятия необходимо определить:

  • точку подключения энергоцентра к тепловой сети предприятия;
  • тепловую мощность водогрейных котлов;
  • паропроизводительность паровых котлов;
  • предварительный состав котельного оборудования газовой мини-ТЭЦ, с помощью которого будут полностью или частично закрыты потребности предприятия в тепле и паре.

При этом учитываются:

  • пожелания заказчика касательно существующей котельной, если она есть на объекте заказчика;
  • техническое состояние существующей котельной и тепловых сетей.

Оптимальный вариант – это подключение теплотрассы, идущей от энергоцентра, к тепловой сети предприятия через существующую котельную. В этом случае включить новый источник тепла в тепловую схему предприятия будет не только проще, но и дешевле.

МАТЕРИАЛ В РАБОТЕ

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ...

© МетеоЭнергетик, 2020
Валерий Мартынов. Частный консультант по ГПУ, микротурбинам и мини-ТЭЦ.
Моб.: +7 (903) 747-77-71 E-mail: meteoenergetic@yandex.ru