Применение газопоршневых установок

Применение газопоршневых установок (ГПУ) охватывает автономную и распределённую генерацию электроэнергии, параллельную работу с внешней сетью, когенерацию и использование подготовленных горючих газов. Выбор схемы зависит от графика электрической и тепловой нагрузки, характеристик топлива, требований к резервированию и экономики конкретного объекта.

Здесь рассматриваются именно варианты использования оборудования. Устройство и преобразование энергии подробно разобраны в материале «Принцип работы газопоршневой установки».

Основные режимы применения газопоршневых установок

Автономное энергоснабжение

В автономной схеме ГПУ является основным источником электроэнергии для изолированной сети объекта. Такой режим применяют там, где подключение к централизованным сетям отсутствует, ограничено по мощности или экономически нецелесообразно. Состав энергоцентра определяют по рабочим и пусковым нагрузкам, допустимым отклонениям напряжения и частоты, а также требуемому уровню резервирования.

Параллельная работа с внешней сетью

При параллельной работе собственная генерация покрывает всю нагрузку объекта или её часть, а внешняя сеть компенсирует недостающую мощность. Для такой схемы нужны синхронизация, релейная защита, учёт потоков энергии и согласованная автоматика. Возможность выдачи избытка электроэнергии во внешнюю сеть зависит от технических условий и договорных отношений с сетевой организацией.

Базовая нагрузка и покрытие пиков

Газопоршневая установка может длительно работать на базовую нагрузку, а переменную часть потребления покрывает сеть или дополнительные агрегаты. В режиме ограничения пиков ГПУ включается или увеличивает мощность в периоды максимального потребления, уменьшая объём электроэнергии, получаемой из сети. Допустимые режимы и скорость изменения нагрузки должны соответствовать характеристикам выбранного оборудования.

Резервное энергоснабжение

Некоторые модели газопоршневых генераторных установок рассчитаны на резервный режим, но ГПУ сама по себе не гарантирует питание без перерыва. Если нагрузка не допускает даже кратковременного отключения, проект предусматривает подходящую схему автоматического ввода резерва, источник бесперебойного питания или другой быстро запускаемый источник. Также необходимо учитывать сохранение подачи газа при аварии во внешних сетях.

Когенерация и мини-ТЭЦ

На объектах с одновременной потребностью в электрической и тепловой энергии ГПУ применяют в составе мини-ТЭЦ. Тепло системы охлаждения и выхлопных газов отводится через теплообменники и используется для отопления, горячего водоснабжения, производства пара или технологических процессов.

Когенерационная схема эффективна только при наличии полезной тепловой нагрузки. Поэтому состав оборудования выбирают по согласованным графикам потребления электричества и тепла, а не только по максимальной мощности объекта.

Тригенерация

При тригенерации часть полученной тепловой энергии направляется в абсорбционную холодильную машину. Объект одновременно получает электричество, тепло и холод. Такая схема может применяться там, где летом сохраняется потребность в кондиционировании или технологическом охлаждении, а обычная тепловая нагрузка снижается.

Использование природного газа, биогаза и других видов топлива

Наиболее распространённое топливо для ГПУ — природный газ. Установки соответствующего исполнения также применяют для выработки энергии из биогаза, попутного нефтяного, шахтного, свалочного или канализационного газа. Возможность работы на конкретном топливе определяется конструкцией двигателя и качеством подготовки газа.

Перед подачей в двигатель контролируют давление, теплотворную способность, влажность и содержание примесей. Если параметры топлива выходят за пределы, установленные производителем, требуется дополнительная очистка или корректировка режима работы.

Объекты и отрасли применения

• Промышленные предприятия. Собственная генерация для производственных линий, инженерных систем и тепловых процессов.
• Складские, логистические и торговые комплексы. Покрытие постоянной нагрузки и снижение зависимости от доступной сетевой мощности.
• Сельское хозяйство и тепличные комплексы. Одновременная выработка электроэнергии и тепла, а при соответствующей подготовке оборудования — использование биогаза.
• Коммунальная инфраструктура. Энергоцентры для котельных, очистных сооружений и локальных систем теплоснабжения.
• Нефтегазовые и добывающие объекты. Генерация на подготовленном попутном, шахтном или другом доступном горючем газе.

Что учитывать при выборе схемы

1. График электрической нагрузки. Важны не только максимальная мощность, но и минимальное потребление, пусковые токи и скорость изменения нагрузки.
2. Тепловая нагрузка. Для когенерации определяют сезонное потребление тепла и требуемые температурные параметры теплоносителя.
3. Топливо. Проверяют доступный расход, давление, состав и стабильность подачи газа.
4. Надёжность. Определяют допустимое время перерыва питания, необходимость резервного агрегата и модульную схему энергоцентра.
5. Подключение к сети. Для параллельной работы учитывают технические условия, защиту, автоматику и коммерческий учёт.
6. Эксплуатация. Оценивают интервалы обслуживания конкретной модели, доступность запасных частей и квалификацию персонала.

Преимущества и ограничения

Газопоршневые установки позволяют вырабатывать энергию рядом с потребителем, строить модульные энергоцентры, работать автономно или совместно с сетью и использовать тепло в когенерационном цикле. Итоговая себестоимость энергии зависит от цены и качества газа, загрузки агрегатов, объёма полезно используемого тепла, стоимости обслуживания и условий подключения.

К ограничениям относятся требования к газоснабжению, вентиляции, охлаждению, отводу выхлопных газов, шумозащите и регулярному техническому обслуживанию. Универсального режима для всех объектов нет: конфигурацию выбирают после анализа нагрузок и инженерной инфраструктуры.

Таким образом, применение газопоршневых установок целесообразно прежде всего на объектах с прогнозируемой электрической нагрузкой и стабильным газоснабжением. Наибольший эффект обычно достигается, когда режим работы оборудования согласован с фактическим потреблением, а вырабатываемое тепло используется на площадке.

Материалы по теме

Сравнительный анализ эксплуатации газопоршневых установок и дизельных генераторов

Принцип работы газопоршневой установки

Особенности эксплуатации газопоршневых установок контейнерного типа

Проектирование газопоршневых энергоцентров

Компания «Глобал Энерджи» специализируется на реализации проектов в сфере автономной энергетики и имеет опыт эксплуатации и ремонта газопоршневых установок различных производителей.

Санкт-Петербург, ул. Магнитогорская, 51 лит. Е, офис 514.

Тел.: +7 (812) 502-11-88

E-mail: info@ge78.ru