Оборотная генераторная станция (газотурбинная)

Оборотная (газотурбинная) генераторная станция — автономная электростанция на базе газовой турбины с электрогенератором. В отличие от дизельных установок (ДГУ), которые обычно используются как аварийный резерв, газотурбинные станции часто работают постоянно или в пиковом режиме, обеспечивая основную генерацию электроэнергии предприятия.

Принцип работы

Природный газ смешивается с воздухом, сжатым турбокомпрессором, и сгорает в камере сгорания. Горячие продукты сгорания расширяются в турбине, вращая её на 3000-10000 об/мин. Турбина через редуктор соединена с синхронным электрогенератором 50 Гц. Отработанные газы с температурой 400-550 °C утилизируются в котле-утилизаторе — так получается тепловая энергия (пар, горячая вода) для технологии или отопления.

Режимы работы

Автономный

Станция работает полностью независимо от городской сети. Генерация покрывает всю потребность предприятия. Внешнее подключение — только резервное для аварии турбины или ремонта. Применяется на удалённых объектах (месторождения, компрессорные станции газопроводов).

Параллельная работа с сетью

Станция работает синхронно с городской сетью. При нехватке — импорт из сети, при избытке — экспорт в сеть (по согласованию с сетевой организацией). Экономически выгоднее — не нужен запас установленной мощности на пики, при этом избыток можно продать.

Пиковый режим

Станция работает только в часы максимальных нагрузок (обычно 2 раза в сутки по 2-4 часа). Остальное время — питание от городской сети. Применяется для оптимизации тарифа — пиковая зона в 1,5-2 раза дороже базовой.

Когенерация (теплофикация)

Основной режим для максимальной эффективности. Электричество плюс пар/горячая вода одновременно. КПД по совокупному производству до 85-90 процентов против 35-40 процентов у чисто электрической генерации. Применяется на предприятиях с собственной потребностью в тепле (химические, нефтехимические, пищевые, бумажные производства).

Мощности

• Малые — 1-5 МВт, микротурбины (Capstone, Opra). Для небольших промобъектов, бизнес-центров.
• Средние — 5-50 МВт, газопоршневые и газотурбинные (Jenbacher, Siemens SGT, GE LM). Для крупных предприятий.
• Крупные — 50-300 МВт, промышленные турбины для энергоснабжения района города или крупного комбината.

Отличие от /glossariy/dizel-generator ДГУ

• Топливо: газ (трубопроводный или сжиженный) vs дизель. Газ дешевле в 2-3 раза, нужна газовая инфраструктура.
• Режим работы: постоянная или пиковая работа vs только аварийный резерв.
• Запуск: 15-30 минут (прогрев турбины) vs 10-30 секунд ДГУ. ГТУ не для мгновенного резерва.
• Ресурс: 100-200 тыс. часов vs 10-20 тыс. часов ДГУ.
• Стоимость: в 3-5 раз дороже ДГУ той же мощности при покупке, но дешевле в эксплуатации при постоянной работе.

Автоматика управления

Шкаф управления газотурбинной станции содержит:

• Контроллер пуска и останова турбины (прогрев, выход на синхронную скорость)
• Регулятор мощности и частоты (при автономной работе) или активной мощности (при параллельной с сетью)
• Систему синхронизации с сетью — автоматический регулятор возбуждения, устройство точной синхронизации (АТС, синхронизатор)
• Защиты: от перегрева, перегрузки, обрыва нагрузки (сброс нагрузки — крайне опасен для турбины), от неустойчивых режимов
• Автоматический /glossariy/avr-shkaf АВР для резервного питания собственных нужд станции (при останове турбины она сама обесточивается — нужен внешний резерв на пуск)

РУБИКОН проектирует и изготавливает шкафы автоматики для газотурбинных станций — щиты ячеек генераторов, щиты собственных нужд, системы управления и диспетчеризации.

Производители ГТУ: Siemens Energy, GE Power, Mitsubishi Power, ОДК-Авиадвигатель (российский, ГТЭ-30, ГТЭ-45), Пермские моторы (ПС-90, ПС-100).