Энергоцентры ЧЗЭО для предприятий: гибкость технических решений и комплексный подход

Энергоцентр – это технологический комплекс, предназначенный для автономной или частично автономной генерации и распределения энергии. При этом речь идёт о производстве не только электрической, но и тепловой энергии для нужд локальных потребителей или технологических процессов изолированных производств.

Фото: ЧЗЭО.

Особенно остро потребность в таких комплексах стоит в регионах, где внешняя энергия имеет высокую стоимость либо она в принципе недоступна в связи с труднодоступностью района размещения. Нередко в задачу энергетиков входит не просто обеспечить надёжное энергоснабжение, но и «вписать» энергоцентр в ограниченное пространство.

«Комплектация наших энергоцентров всегда оптимизируется под конкретные задачи заказчика», – рассказывает руководитель отдела технического маркетинга и инноваций «Челябинского завода электрооборудования» Михаил Недоводин.

Принципиальная схема энергоцентра.

В основе – надёжные источники первичной энергии. Комплекс может использовать дизельное топливо с внешнего хранилища. Это топливо питает силовые установки – дизель-генераторные установки (ДГУ). При необходимости та же топливная инфраструктура может снабжать блочно-модульную котельную.

Для повышения общего КПД энергоцентр может оснащаться системой утилизации тепла. В этом случае тепло от двигателей внутреннего сгорания не выбрасывается в атмосферу, а направляется в котельную, где используется для нужд отопления и горячего водоснабжения объекта.

Выработанное электричество поступает на распределительную подстанцию, которая может быть высоковольтной или низковольтной в зависимости от потребностей. Высоковольтные потребители получают питание напрямую, а для низковольтных энергия преобразуется через комплектную трансформаторную подстанцию (КТП).

Решение предусматривает возможность синхронизации с внешней сетью. В этом режиме генерация энергоцентра работает параллельно с сетью, что позволяет либо экономить на покупной электроэнергии, либо компенсировать дефицит мощности. Например, при выделенном лимите в 1 МВт и реальной потребности 5 МВт, недостающие 4 МВт генерируются энергоцентром.

Проекты: от простого решения к оптимизированному

Приведём примеры адаптации технического решения под конкретные задачи заказчика. Первый – дизельный энергоцентр (ДЭС) мощностью 6 МВт с выходным напряжением 6 кВ. Второй – ДЭС на 4,8 МВт с напряжением 10 кВ.

Пример 1: низковольтная схема

В состав данного энергоцентра входят 6 дизель-генераторных установок (ДГУ) мощностью 1 МВт каждая, вырабатывающие низкое напряжение 0,4 кВ.  Генераторы, объединённые попарно, подключаются к повышающей двухтрансформаторной подстанции (2 х 1000 кВА). Таким образов, напряжение преобразуется до 6 кВ и подаётся на общую шину. Далее электроэнергия распределяется через закрытое распределительное устройство (ЗРУ) к потребителям.

Ключевым преимуществом этого решения является простота технического обслуживания. Для работы с низковольтными ДГУ от персонала не требуется специальных допусков, что облегчает эксплуатацию установок. Также упрощается питание собственных нужд, поскольку необходимое низкое напряжение 0,4 кВ вырабатывается непосредственно с генераторов. Далее его можно направить не только на собственные нужды, но и в КТП, и в ЗРУ.

Из минусов – рост капитальных затрат, поскольку это решение предполагает строительство повышающей трансформаторной подстанции. Кроме того, увеличивается размер объекта и соответственно площадь размещения. Стоит также отметить, что появление дополнительных технологических элементов в целом снижает общую надёжность объекта, поскольку появляется больше потенциальных точек отказа. Самое очевидное решение избежать указанных минусов – применение высоковольтных генераторов в дизель-генераторных установках. Рассмотрим такой подход на примере следующего проекта.

Пример 2: высоковольтная схема.

Для ДЭС (в данном примере – на 4,8 МВт с напряжением 10 кВ) возможно реализовать более эффективное решение. Оно предусматривает применение трёх высоковольтных дизель-генераторных установок мощностью по 1,6 МВт каждая, выдающих напряжение 10 кВ. Вырабатываемая ДГУ энергия напрямую подаётся в закрытое распределительное устройство (ЗРУ) 10 кВ.

Преимущества данного решения – снижение капитальных затрат и сокращение площади размещения энергоцентра за счёт отказа от внешних повышающих подстанций. Кроме того, благодаря упрощению схемы повышается общая надёжность энергосистемы.

Больше мощности – больше площади?

Рассматривая компоновку предыдущих примеров, возникает закономерный вопрос: что делать, если требуется большая мощность? Противопожарные нормы требуют значительного расстояния между отдельными генераторными установками. Значит ли это, что площадь энергоцентра будет расти пропорционально мощности? Опыт Челябинского завода электрооборудования показывает: нет.

Решение 1: оптимизация компоновки

Решение может состоять в оптимизации компоновки. Дизель-генераторные установки располагаются попарно в едином блочно-модульном здании: в одном модуле – общая для двух ДГУ топливная система с расходным баком, в другом – общее распределительное устройство высшего напряжения, которое включает:

- 2 вводные ячейки от ДГУ;

- ячейку трансформатора собственных нужд;

- ячейку отходящей линии.

Такое парное размещение в едином здании позволяет значительно сократить общие габариты объекта по сравнению с классической схемой расстановки отдельных контейнеров.

Решение 2: пересмотр технологического подхода

«Наша работа не ограничивается оптимизацией компоновки. Мы стремимся переосмысливать сами технологические подходы, чтобы найти максимально эффективное решение для конечной задачи заказчика. Яркий пример – проект блочно-модульной электрокотельной мощностью 20 МВт с полным резервированием на случай отключения электроэнергии»,  – подчёркивает Михаил Недоводин.

Самое очевидное и простое решение предусматривает установку большого количества дизельных генераторных установок, объёмного топливохранилища на 100 м³, строительство топливопровода между всеми ДГУ и создание распредустройства на 9 вводов (2 ввода от электросети, 7 вводов от ДГУ). Площадь такого энергоцентра – более 3000 м².

Схема электрокотельной 20 МВт с ДЭС

«Мы оптимизировали решение, отталкиваясь от конечной цели. А она заключалась не в резервировании электроснабжения, а гарантированном теплоснабжении. Вместо того, чтобы преобразовывать дизельное топливо в электричество (с КПД ~40%), чтобы затем снова получать из него тепло, мы предложили сразу сжигать топливо в резервных дизельных котлах. В этом случае КПД будет гораздо выше, поскольку не создаются дополнительные лишние преобразования – мы сразу получаем тепло из энергии химических реакций. Это решение, конечно, предполагает использование дополнительного оборудования – котлов с дизельными горелками – и установку дымовой трубы котельной»,  – объясняет Михаил Недоводин.

На Челябинском заводе электрооборудования подчёркивают: к проектам на ЧЗЭО подходят комплексно, глубоко разбираясь в задаче заказчика. Это позволяет находить более элегантные и технологичные решения, которые решают проблему, а не просто закрывают позицию в спецификации.

Реклама. Общество с ограниченной ответственностью «Челябинский завод электрооборудования»

7452075526, Erid: 2SDnjcHi5Yk