Газотурбинная электростанция (ГТЭС) — электростанция на базе одной или нескольких газотурбинных установок (ГТУ), предназначенная для выработки электрической энергии. В составе ГТУ газотурбинный двигатель преобразует энергию топлива во вращение электрического генератора, который вырабатывает трехфазный переменный ток.
ОЗЭУ проектирует и производит блочно-комплектные газотурбинные электростанции на базе отечественных и зарубежных ГТУ. В зависимости от мощности, условий эксплуатации и требований проекта применяются микротурбинные и традиционные газотурбинные установки.
Диапазон единичной электрической мощности применяемых ГТУ составляет от десятков киловатт до 1 МВт. Несколько установок могут работать в составе одной ГТЭС или объединяться в кластерный энергоцентр мощностью до нескольких десятков мегаватт.
При многомашинной схеме система управления запускает и останавливает отдельные ГТУ в зависимости от нагрузки и распределяет мощность между работающими установками.
Модельный ряд ГТЭС
ОЗЭУ производит газотурбинные электростанции на базе ГТУ единичной мощностью 18, 30, 60, 100, 200, 800 и 1000 кВт.
Мощность конкретной ГТЭС набирается одной или несколькими установками. Конфигурация выбирается с учетом нагрузки объекта, требуемого резервирования и планируемого увеличения энергопотребления.
Несколько ГТЭС могут объединяться общей системой управления в кластерный энергоцентр.
100% заводская готовность
ОЗЭУ выполняет полный цикл работ — от проектирования и изготовления до заводской сборки, испытаний, поставки и пусконаладки блочно-комплектных и контейнерных газотурбинных электростанций.
Конфигурация ГТЭС разрабатывается под конкретную газотурбинную установку, параметры топливного газа, электрическую схему объекта и климатические условия площадки.
Генерирующее, электротехническое и вспомогательное оборудование размещается в контейнерных или блочно-модульных зданиях. На производстве выполняются монтаж оборудования, прокладка внутренних инженерных систем, электрические подключения, настройка автоматики и заводские испытания.
Объем испытаний определяется программой проекта. При необходимости ГТЭС проверяется под электрической нагрузкой до отгрузки заказчику.
На объект доставляется собранная электростанция с установленным и подключенным основным оборудованием. На площадке выполняются внешние подключения, монтаж межблочных коммуникаций, пусконаладочные работы и ввод в эксплуатацию.
Работа на природном и попутном газе
В зависимости от применяемой ГТУ газотурбинные электростанции могут работать на природном газе, попутном нефтяном газе и других газообразных и даже жидких видах топлива.
Требования к составу, давлению, температуре и влажности топлива устанавливаются производителем конкретной газотурбинной установки. С ними можно ознакомиться в соответствующей карточке ГТУ.
На нефтегазовых объектах топливом для ГТЭС может служить попутный нефтяной газ. Электростанция устанавливается непосредственно на месторождении и использует ПНГ для производства электрической энергии.
Если одной из задач проекта является увеличение полезного использования ПНГ, количество и мощность ГТУ могут подбираться в том числе исходя из доступного объема газа и требуемого объема его утилизации.
Если параметры газа не соответствуют требованиям ГТУ, предусматривается блок подготовки газа. В зависимости от исходного состава и давления топлива он может включать очистку от механических примесей и капельной жидкости, сепарацию, подогрев, редуцирование или компримирование (ссылка на статью про БПГ).
Масштабирование мощности ГТЭС
ГТЭС может состоять из нескольких независимых генерирующих установок.
Например, вместо одной ГТУ большой мощности могут применяться несколько установок меньшего типоразмера. В такой схеме можно:
- вводить дополнительную мощность по мере развития объекта
- резервировать отдельные ГТУ
- обслуживать одну установку при работе остальных
- отключать часть оборудования при снижении нагрузки
- распределять наработку между установками
Количество работающих ГТУ определяется текущей электрической нагрузкой. При ее росте система управления подключает дополнительные установки, при снижении — выводит часть оборудования из работы. Газотурбинные агрегаты способны работать в широком диапазоне нагрузок — от 1 до 100% номинальной мощности. Это позволяет ГТЭС мощностью 100 кВт устойчиво работать даже при нагрузке порядка 1 кВт, если это требуется по условиям эксплуатации.
Для крупных объектов несколько ГТЭС объединяются в общий энергетический комплекс с централизованным управлением.
Автономная и параллельная работа
ГТЭС может работать автономно или параллельно с внешней электрической сетью.
В автономном режиме электростанция формирует собственную сеть объекта и поддерживает заданные параметры напряжения и частоты.
При параллельной работе ГТЭС синхронизируется с внешней сетью. Электростанция может покрывать собственное потребление предприятия, работать с заданным ограничением мощности из внешней сети или выдавать электрическую мощность в соответствии с принятой схемой электроснабжения.
Для объектов с повышенными требованиями к непрерывности электроснабжения в состав комплекса могут дополнительно включаться ИБП с аккумуляторными батареями и резервные дизель-генераторные установки.
Автоматизация и удаленный мониторинг
Газотурбинная электростанция работает под управлением автоматизированной системы управления.
АСУ контролирует электрические и технологические параметры, состояние ГТУ и вспомогательного оборудования, режим работы электростанции, предупредительные и аварийные сигналы.
В многомашинной ГТЭС система управления распределяет нагрузку между установками и определяет количество работающих ГТУ.
По требованиям проекта предусматриваются SCADA, удаленный мониторинг, телемеханика и передача данных в диспетчерскую систему заказчика.
Когенерация и утилизация тепла
ГТЭС может комплектоваться системой утилизации тепла выхлопных газов.
Выхлоп ГТУ имеет значительный тепловой потенциал и может направляться в теплоутилизационное оборудование для нагрева воды или производства пара.
Водогрейная система применяется для отопления, горячего водоснабжения и технологических контуров. Паровой котел-утилизатор применяется на объектах, где пар необходим непосредственно в технологическом процессе.
При одновременном производстве электрической и тепловой энергии ГТЭС работает в режиме когенерации.
Тип теплоутилизатора, его тепловая мощность, параметры воды или пара рассчитываются по характеристикам конкретной ГТУ и требованиям потребителя.
Комплектация ГТЭС
Газотурбинные установки и вспомогательное оборудование размещаются в контейнерном или блочно-модульном исполнении.
Компоновка определяется размерами и количеством ГТУ, направлением обслуживания, расположением электротехнического оборудования, требованиями к вентиляции и шуму, климатическим исполнением и условиями транспортировки.
В составе здания предусматриваются отопление, вентиляция, освещение, электроснабжение собственных нужд, заземление и автоматические системы безопасности.
Дополнительно ГТЭС может комплектоваться отдельными функциональными отсеками и оборудованием:
- трансформаторным оборудованием 6–10 кВ
- системой бесперебойного питания с аккумуляторными батареями
- резервной дизель-генераторной установкой
- аппаратной
- оборудованием телемеханики и связи (ТМиС)
Состав ГТЭС формируется под электрическую схему и технологические требования конкретного объекта.
