Ответ на вопрос: что лучше, газотурбинная электростанция или газопоршневая? Опыт эксплуатации в России ГТУ и ГПУ.

Статья на тему: выбор между газопоршневой и газотурбиной электростанцией: что лучше ГТУ или ГПУ на основании полученного опыта в России. Сравнительный анализ, экономика, стоимость 1 кВт, отзывы и анализ опыта эксплуатации на электростанциях. Выбор типов силовых установок — газотурбинных (ГТУ), газопоршневых (ГПУ) — для электростанций следует производить с учетом индивидуальных особенностей проекта и технического задания. Выбор между газопоршневой установкой (ГПУ) и газотурбинной установкой (ГТУ) зависит от множества факторов: требуемой мощности, место расположения электростанции, режима работы, качества топлива, доступности инфраструктуры, экономических условий и других параметров.

 

Что лучше купить, газотурбинную или газопоршневую электростанцию? Ответы на муки выбора между газовыми турбинами ГТУ и газопоршневыми установками ГПУ. Преимущества и недостатки электростанций газотурбинных и газопоршневых, и сравнение между собой характеристик ГТЭС и ГПЭС.  

 

Сравнение газотурбинных генераторных установок и газопоршневых двигателей для строительства электростанции, показывает, что газовые турбины эффективны для объектов с равномерными электрическими и тепловыми потребностями от 30 МВт и выше. В интернете много статьей посвящённых описанию преимуществам и недостаткам ГТЭС и ГПЭС – но все размышления носят теоретических характер и уклон в пользу газопоршневой генерации, в реальной жизни все по-другому. С учетом совокупности технических характеристик и соотношения цена/качество, в настоящее время газотурбинные установки значительно превосходят газопоршневые электростанции. Тем не менее, газопоршневые станции могут быть вполне оправданы в ситуациях, где требуется меньшая мощность, лучшая экономичность при меньших объемах производства электроэнергии или более высокая мобильность и простота эксплуатации.

 

Несколько основных преимуществ газотурбинных электростанций по сравнению с газопоршневыми:

•Высокая эффективность при больших мощностях. Газотурбинные станции обычно более эффективны на больших мощностях по сравнению с газопоршневыми. Это делает их предпочтительным выбором для крупных энергетических объектов.
•Лучшая масштабируемость. Газотурбинные станции легче масштабировать для удовлетворения больших потребностей в энергии, чем газопоршневые. Они могут быть эффективнее использованы для обеспечения энергией больших промышленных предприятий и целых регионов.
•Быстрый запуск. Турбинные установки могут быть быстро запущены для покрытия пиковых нагрузок, что делает их ценным ресурсом для балансировки электросети.
•Высокая операционная гибкость. ГТ электростанции обладают высокой гибкостью в управлении нагрузкой и способны быстро адаптироваться к изменениям в потребности энергосистемы.
•Меньшие выбросы при сгорании. В газотурбинных установках, по сравнению с газопоршневыми, сгорание топлива происходит при более высоких температурах, что может снижать выбросы определенных загрязняющих веществ, особенно при использовании технологий доочистки катализаторами.
•Эффективность в когенеративном цикле. Газотурбинные станции могут быть использованы в комбинированном цикле с паровыми турбинами, что значительно увеличивает общую эффективность станции за счет использования тепла от газовых турбин для производства дополнительной электроэнергии в отличие от газопоршневых электростанций.

 

ГТУ или ГПУ – главный вопрос заказчиков. Что использовать в качестве главного газового двигателя привода генераторов для строительства теплоэлектростанции, газопоршневые или газотурбинные установки, с использованием которых возможна постройка ТЭЦ или ТЭС для генерации электроэнергии и тепла. Забегая вперед, ГПУ (газопоршневые электростанции) имеют преимущество при небольшой генерации, максимум до 20 МВт, далее ГТУ (газотурбинные электростанции) начинают выигрывать в экономике, особенно если строительство предусматривает комбинированный цикл ПГУ (парогазовый цикл) где газовая турбина по КПД не в конкуренции. Приведем пример исходя из типовой электростанции мощностью 30 МВт, в общих деталях.

 

• Самое главное для заказчика, это знать подводные камни. Для примера, набирая мощность на 30 МВт (для промышленности или для ЦОД), используя ГПУ мощностью по 2 МВт, мы берем в расчет 15 установок по 2 МВт итого 30 МВт. На практике ГПУ с заявленным номиналом 2 МВт никогда не выдает заявленные цифры, максимум 1.8 МВт, часто 1.6 МВт, и минус 50 кВт на собственные нужды с каждой энергоустановки. Итого это 27 МВт, и это в лучшем случае, а в реальности будет все 25 МВт, а вот расход топлива указан верно для ГПУ, а когда будет компенсация нехватки мощности путем закупки дополнительных ГПУ, то общий расход топлива на 1 МВт будет одинаковый, и у ГПУ и у ГТУ (у ГТУ мощностью 30 МВт будет 2 компрессорные станции мощностью по 400 кВт каждая). Сравнивая расход топлива через КПД, можно увидеть, что ГТУ в парогазовом цикле имеет 60% эффективности, против 42% у лучших представителей ГПУ.

 

• Расходы на техническое обслуживание и капитальный ремонт ГТУ и ГПУ, полны сюрпризов. На практике расходы в год на 2 МВт ГПУ больше, чем у ГТУ мощностью 30 МВт. Замена масла на газопоршневых двигателях по факту гуляет от 500 часов до 1000 часов (на Jichai 2 МВт объём замены 650 литров + фильтра), как и гуляет по часам замена дорогих свечей, и поставщики и производители молчат о реальном положении ресурса и времени капитального ремонта ГПУ, есть капитальный ремонт, это 40000 часов, а есть еще то, о чем молчат, это средний ремонт, там выполняется полный объём работ кроме замены или ремонта коленчатого вала, это происходит на 20000 часах, или 2-2.5 года эксплуатации ГПУ, и это расходы 50% от стоимости газомоторного двигателя внутреннего сгорания. Когда работают 15 установок ГПУ по 2 МВт (для примера) и когда подойдет время до капитального ремонта, то капремонт будет идти без остановки до следующего ремонта с выводом из эксплуатации ГПУ, а это огромное количество механиков, как для ремонта, так и текущего ТО. ГТУ на 30 МВт — это раз в год осмотр бороскопом, замена масла не требуется, только доливка, и масло может служить до капитально ремонта, это от 30000 часов как минимум, и продляется инспекцией, если мощность ГТУ снижается на 15%, то ресурс (на практике) увеличивается на 30%, это уже больше 40000 часов работ без капремонта. Газотурбинный двигатель может быть отремонтирован 3 раза. Для обслуживания ГТУ мощностью 30 МВт достаточно 4-х человек. А капремонт путем замены двигателя на ГТУ занимает 2 недели, стоит это в деньгах 70% от стоимости нового турбодвигателя. ГПУ имеет источник 30% всех проблем – система охлаждения. Нужно следить за уровнем жидкости, жидкость нужно менять, не исключены течи. ГТУ не имеет системы охлаждения. В итоге если посчитать в стоимости 1 кВт затраты на ТО и ремонт, то и в случае ГТУ, и в случае ГПУ это будет 1 рубль на 1 кВт.

 

• Инфраструктура электростанции и габаритная мощность. Говоря об эффективности электростанции, используют отношение мощности электростанции к занимаемому ею объёму в кубических метрах, это называется удельной мощностью или мощностным коэффициентом использования объёма. Он позволяет оценить эффективность использования пространства электростанции с точки зрения генерации электроэнергии. ГТУ мощностью 30 МВт в виде 2х15 МВт займет места столько, сколько ГПУ на 4 МВт (2 установки по 2 МВт), если использовать машинный зал для акустической защиты, то расходы на капитальное строение в случае ГПУ возрастает кратно. А машинный зал это и акустика, и удобство при работе и обслуживании электростанции. Большая площадь, занимаемая ГПУ при мощности электростанции 30 МВт – это огромный расход на коммуникации, большие и тепловые потерь при когенерации, плюс кабеля, ячейки, коммутаторы и прочее электрическое хозяйство. Иначе говоря, затраты на строительство (капитальные затраты) газотурбинной электростанции, значительно ниже, чем затраты при строительстве газопоршневых электростанций.

 

• Когенерация. ГТУ дают больше тепла, за счет большего расхода газов и меньших тепловых потерь через конструкцию. ГТУ дают больше тепла на 1 МВт тепла в 2.5 раза, и тепло ГПУ нестабильное из-за постоянных ТО и ремонтов. ГТУ экологически чище чем ГПУ. ГТУ устойчива к резко меняющейся нагрузке. Газотурбинные установки лучше справляются с динамическими изменениями нагрузки, что важно для пиковых нагрузок или при необходимости быстро компенсировать колебания потребления энергии. ГТУ двухтопливная, может работать на газе (ГТУ устойчива к газу плохого качества) и дизельном топливе. Газовые турбины лучше справляются с газом плохого качества, ГТУ всеядные и универсальные (легко работают на жирном газе с большим содержанием пропана и бутана), и предпочтительнее для работы на попутном нефтяном газе, и даже сейчас, есть газовые турбины, которые могут работать на 75% водорода, подобное качество недоступно для газопоршневых двигателей. Экологические показатели газовой турбины значительно превосходят выхлоп газопоршневых электростанций, вместе с низкой вибрацией и лучшими акустическими характеристиками, газовые турбины предпочтительнее как база для постройки теплоэлектростанций в черте городских поселений.