Energyland.info - Аналитика. Микротурбины в борьбе за потребителя
Предложения компаний
Проект Группы компаний ЭнергоТерритория
Популярные новости:
Аналитика - Генерация энергии
Микротурбины в борьбе за потребителя
Микротурбинные установки (МТУ) на газовом или жидком топливе (единичной электрической мощностью до 400 кВт) обычно работают в режиме когенерации, используя для подогрева воды энергию выхлопных газов. Возможна и выработка холода (тригенерация).
Нюансы конструкции В составе оборудования - турбогенератор (газотурбинный двигатель и электрогенератор), масляная и топливная системы с дожимным компрессором, камера сгорания, силовая электроника (выпрямитель, инвертор, фильтр) и цифровая система автоматического управления турбогенератором и силовой электроникой с панелью управления оператора. В конструкции только одна движущаяся деталь – это неразрезной вал, на котором соосно расположены электрогенератор, компрессор и сама турбина. Вспомогательные элементы включают систему утилизации тепла (с котлом-утилизатором), воздушную систему охлаждения подкапотного пространства и силовой электроники, аккумуляторные батареи и шумоизолированный корпус, в котором все это размещается. Блочно-модульный принцип построения микротурбинных установок (на единой пространственной раме) позволяет при необходимости заменить отдельный узел. В зависимости от вида топлива меняется топливная аппаратура: дожимной компрессор, газовая линейка, топливный коллектор, конфигурация жаровой трубы камеры сгорания. Все МТУ, за исключением Ingersoll-Rand MT70, комплектуются высокоскоростным синхронным генератором с постоянной или переменной скоростью вращения, с последующим преобразованием высокочастотного выходного напряжения в постоянное, а затем в высококачественное переменное (400 В, 50/60 Гц). Calnetix Power Solutions TA-100R, TA-100RCHP работают с постоянной скоростью вращения, Capstone (C30, C65, C65ICHP, C200) и Turbec T100P, T100PH – с переменной. МТУ производства Ingersoll-Rand оснащены тихоходным синхронным генератором с постоянной частотой вращения. У МТУ с переменными оборотами газотурбинного двигателя развиваемая мощность зависит от скорости вращения ротора. Для поддержания на выходе стабильного напряжения при работе в автономном режиме, например, при набросах нагрузки, используются массивные буферные аккумуляторные батареи (АКБ). Они помогают системе управления компенсировать недостающую электрическую мощность на время, пока скорость вращения ротора двигателя достигает необходимых оборотов.
Микротурбина Capstone C30 в разрезе (предоставлено «БПЦ Энергетические Системы»)
«Например, Capstone С65 при переменных нагрузках имеет переменное количество оборотов, - говорит Владимир Акшель, д.т.н., директор по маркетингу ООО « » (Москва). - Для возможности работы в автономном режиме с переменной частотой вращения, в частности для парирования набросов электрической нагрузки, при параллельной работе используется внешняя сеть, а при автономной работе требуется другой источник - блок аккумуляторных батарей для компенсации и обеспечения стабильности вырабатываемых электрических параметров. Приняв наброс нагрузки, С65 должна отдать часть вырабатываемой мощности для восстановления заряда АКБ». Силовая электроника МТУ аналогична используемой в источниках бесперебойного питания и способна выдерживать 1,5-кратную перегрузку в течение 5 секунд. Ток короткого замыкания составляет 500 А. Применяется пятипроводная система токоведущих проводников: три фазы, нейтраль и корпус. «Использование высокоскоростного синхронного генератора с постоянными магнитами из редкоземельных металлов позволило значительно уменьшить его массу и габаритные размеры МТУ Calnetix, - говорит Мария Прокофьева, начальник отдела маркетинга и рекламы ТХ « » (С.-Петербург). - Такое решение также позволило использовать генератор для запуска установки в качестве стартёра, что существенно сократило номенклатуру вспомогательных систем (при наличии заряженных аккумуляторных батарей). В Ingersoll-Rand MT70 передача крутящего момента от ротора двигателя к массивному крупногабаритному генератору производится через редуктор. Для запуска установки в этом случае требуется система запуска с отдельным стартёром. Наличие редуктора требует отдельной системы смазки, а также системы диагностики для оценки его состояния. Редуктор служит дополнительным источником вибраций». Для утилизации тепла выхлопных газов МТУ обычно комплектуются встроенным котлом-утилизатором с цифровой системой управления, которая обеспечивает различные режимы работы (например, поддержание заданной температуры на выходе). Как работает газовая микротурбина (мультфильм) Итак, микротурбина для потребителя - это готовый к подключению модуль в кожухе, который обеспечивает физическую защиту установки (в том числе от осадков - при наружном исполнении), шумоглушение и подключение внешних коммуникаций - газоснабжения (1 трубопровод), водоснабжения (2 трубопровода), а также воздуховоды для забора воздуха на горение и охлаждение, трубопровод выхлопных газов, силовой кабель и кабели управления. Установки имеют массу 570-2100 кг (Ingersoll-Rand – 5,5 т), которая зависит от модели и предназначения МТУ (для выработки электроэнергии или тепла) и от условий эксплуатации (внутри или снаружи помещения, давления газа, температуры окружающего воздуха и т.д.). Примерные габаритные размеры - 3х1х2 м (при размещении внутри помещения) или 3,5х1х2,3 м (под открытым небом). При формировании кластера эти параметры резко увеличиваются - например, Capstone С1000, состоящая из пяти МТУ по 200 кВт, может весить до 18 т, а габариты превышают 9,1х2,4х2,8 м. Тем не менее, для установки в 1МВт это считается компактным размером. Автобус на микротурбине (фото «БПЦ Энергетические Системы») МТУ vs ГПУ Применение МТУ эффективно при необходимости надежного и независимого энерго- и теплообеспечения предприятия или социального объекта. Они даже используются для создания экологичного городского транспорта (см., например, заметку « »). МТУ не только можно эксплуатировать параллельно с основной городской электрической сетью, но и соединять в кластеры (группа установок, работающих параллельно и согласованно), и гибко варьировать (в пределах 95%, коэффициент совместной работы – 0,9) нагрузку, вплоть до длительной работы в режиме «холостого хода». По общему мнению специалистов, в качестве резерва использовать МТУ неэффективно, даже несмотря на то, что большинство турбин имеют ресурс порядка 300 пусков в год. Электрический КПД микротурбин составляет 30-33% (при номинальной мощности 100% и стандартных атмосферных условиях). В интервале своей большой электрической мощности (150-400 кВт) микротурбины конкурируют с газопоршневыми установками (ГПУ) малой мощности (см. статью « »). Хотя электрический КПД у ГПУ выше на 3-10%, в ко- и тригенерационном цикле (а они реализуются в России почти всегда) КПД микротурбин почти такой же (превышает 90% и в пределе может достигать 96%).
source
Комментариев нет:
Отправить комментарий