Слово "электроэнергетика" в советское время у всех нас ассоциировалось со всесоюзными стройками гигантских гидроэлектростанций, линий высоковольтных электропередач через всю страну, в перестроечное время - с РАО "ЕЭС России" и отключениями электроэнергии, но практически никогда мы не связывали эти понятия с небольшими агрегатами, которые могут давать электричество поселкам, предприятиям, крестьянским хозяйствам, геологам в экспедиции, и т.д.

А между тем, когда электроэнергетика только-только зарождалась и г-н Т. Эдисон установил свою небольшую ТЭЦ близ Уолл-Стрит в 1882 году, он видел в своем воображении великое множество маленьких электростанций, которые располагались бы вблизи домов и контор или внутри них и снабжали их теплом и электроэнергией. Прошлый век, казалось, опроверг предвидение великого изобретателя строительством крупных и очень крупных электростанций по всему миру, но на рубеже XXI столетия человечество опять повернулось лицом к малой энергетике, подтвердив его правоту.

В России же развитие малой энергетики становится просто жизненно важным фактором. По разным оценкам от 50 до 70% территории страны не охвачены централизованными электросетями, и возможность включить "лампочку Ильича" может быть обеспечена только малой энергетикой.

Миниэлектростанции - делаем выбор

Основную массу миниэлектростанций составляют электрогенераторные установки, работающие на невозобновляемых источниках энергии: бензине, дизельном топливе и газообразном топливе.

При этом миниэлектростанции, работающие на различных видах топлива, практически не составляют друг другу конкуренции - они прочно заняли свои ниши на рынке электроэнергетического оборудования.

Бензиновые

Основные преимущества бензиновых электрогенераторных установок:

• компактность, малогабаритность, небольшой вес;
• низкая стоимость установки;
• транспортабельность.

Основные недостатки бензиновых электрогенераторных установок:

• непродолжительный срок эксплуатации, ограниченный моторесурс;
• высокая себестоимость вырабатываемой электроэнергии;
• низкие экологические показатели;
• невозможность использования для резервного электроснабжения.

Самые маленькие миниэлектростанции - это бензиновые электрогенераторные установки, их мощностной ряд от 1 кВт до 30 кВт, при этом наибольшей популярностью пользуются установки мощностью от 2 до 8 кВт. Они отличаются компактностью и небольшим весом, их удобно использовать в качестве сезонного источника электроэнергии, например, на даче в летний сезон, в геологической экспедиции или походе. Но при этом срок службы бензиновых электрогенераторных установок не очень большой, их моторесурс измеряется сотнями часов. Они используются в основном в качестве автономных источников электроэнергии на непродолжительное время работы.

Помимо легкости и компактности бензиновые установки малошумные, при одинаковых размере и весе более мощные, чем дизельные, просты в эксплуатации и, в среднем, на 40% дешевле дизельных. Для наших потребителей решающее значение имеет начальная цена товара, стоимость расходов на эксплуатацию ,как правило, при покупке не принимается во внимание. Эту особенность учитывают иностранные компании, продвигающие свою продукцию на российский рынок. Они предлагают весь спектр бензиновых миниэлектростанций:

- бытовые, мощностью до 4 кВт и сроком работы не более 500 часов, средняя стоимость которых составляет 400-1500 долларов США, пользующиеся спросом у любителей дальних походов, геологов и т.п.;

- аварийные (для пожарных служб, служб спасения и т.п.) - мощностью от 2 до 20 кВт и сроком работы не более 1500-2000 часов, их средняя стоимость от 1500 до 4000 долларов США;

- профессиональные - мощностью до 20 кВт и сроком работы до 4000 часов, средней стоимостью 1000-3000 долларов США, которые с успехом применяются для электрификации жилых домов, усадеб, садово-огородных кооперативов, а также для производственных целей в малом бизнесе - обслуживание торговых точек, складов, экипировка частных строительных и ремонтных бригад, обеспечение электроэнергией бензоколонок и т.п.

Однако, следует отметить, что бензиновые электрогенераторные установки никогда не используются в качестве резервных источников электроэнергии, так как бензин нельзя долго хранить из-за опасности окисления.

Основная часть бензиновой электроэнергетической установки - двигатель, именно он предопределяет надежность ее работы. Большинство фирм-производителей бензиновых миниэлектростанций используют двигатели мировых лидеров двигателестроения США, Японии, Германии. При этом абсолютным мировым лидером в области двигателей внутреннего сгорания малой мощности (от 3 до 22 л.с.), занимая в этом сегменте рынка около 60%, является американская компания Briggs & Stratton, наиболее известная марка двигателей этой компании - Vanguard. Некоторые зарубежные фирмы, пришедшие на наш рынок с самыми серьезными намерениями, разрабатывают специальные модификации своих установок для эксплуатации в России, как, например, Honda.

Успех зарубежных производителей бензиновых электрогенераторных установок обусловлен прежде всего использованием более совершенных двигателей. К сожалению, отечественное двигателестроение не может достойно конкурировать с зарубежными производителями. Ни для кого не секрет, что любой отечественный автомобилист при сравнимой цене однозначно сделает выбор в пользу автомобиля с немецким, американским или японским двигателем.

Осознавая, что подобное отставание может продлиться достаточно долго, некоторые наши производители приняли единственно верное, на наш взгляд, решение - вступить в кооперацию с зарубежными фирмами, мировыми лидерами в области производства электрогенераторных установок. Доверие зарубежных партнеров завоевывалось постепенно: от дилерской и дистрибьюторской деятельности до совместного производства. И сейчас уже можно встретить на нашем рынке бензиновые электрогенераторные установки отечественного производства с импортными двигателями или другими узлами.

Дизельные

Основные преимущества дизельных электрогенераторных установок:

• длительный срок эксплуатации, большой моторесурс;
• относительно небольшой ущерб для экологии;
• возможность использования как для автономного, так и для резервного электроснабжения;
• низкий удельный расход топлива. развитие малой энергетики

Основные недостатки дизельных электрогенераторных установок:

• высокая себестоимость вырабатываемой электроэнергии;
• относительно высокий уровень шума.

Бензиновые миниэлектростанции прочно заняли свою нишу на потребительском рынке миниэлектростанций. Выше мы определили предпочтительные области их применения, носящие сезонный характер. Но если требуется постоянная продолжительная работа или резервный источник электроэнергии, то лучше всего приобрести дизельную электрогенераторную установку. Их средний мощностной ряд от 30 до 200 кВт. При этом, как автономный источник электроэнергии дизельную установку эффективно использовать только в случае отсутствия доступа к централизованным электросетям, например, в большинстве северных территорий России, в районах Сибири и Дальнего Востока. Если же такой доступ есть, то установку по экономическим соображениям целесообразно использовать как резервный источник электроэнергии.

Но не только экономическая выгода толкает потребителей на приобретение автономной электрогенераторной установки. В развитых странах свободный выбор гражданина и как частного лица, и как предпринимателя достаточно жестко регламентируется законодательством. Например, законом определяется необходимость обеспечения резервного электроснабжения в больницах, государственных учреждениях, на опасных производствах. Так, отсутствие в аэропорту резервных источников электроэнергии для подсветки посадочных полос служит достаточным основанием для солидных авиакомпаний, чтобы отказаться от полетов в этом аэропорту и может даже привести к его закрытию.

Здесь уместно будет отметить активную позицию государственных учреждений разного уровня в большинстве европейских стран в вопросе автономных альтернативных источников электроэнергии. Многие муниципалитеты склоняются к мысли , что гораздо выгоднее создавать небольшие - для одного населенного пункта - электростанции, работающие на дизельном или газообразном топливе, и уже осуществляют эти идеи.

Кроме того, рост производства экономически выгодных источников автономной электроэнергии позволяет удовлетворить возросшие требования потребителей к качеству и надежности энергоснабжения. Сейчас на Западе уже трудно найти фирму, предприятие или учреждение, которое не было бы оснащено резервными источниками энергоснабжения, так как всеобщая компьютеризация делает практически любой трудовой процесс сильно зависимым от стабильного энергоснабжения. Более того, в некоторых странах, например, в Израиле, резервными источниками электроэнергии обеспечиваются все жилые дома, имеющие более четырех этажей. Эту практику стали вводить и европейские страны. Причем, прослеживаются тенденции весьма сходные с развитием вычислительной техники. Первые вычислительные машины были огромного размера и имели множество пользователей, а сейчас на каждом столе стоит персональный компьютер, который способен выполнять те же задачи. Более того, объединив все персональные компьютеры в единую систему, пользователи получили возможность пользоваться единой всемирной базой данных.

Западные специалисты в области автономной энергетики уже высказывают вполне обоснованные предположения, что малая энергетика пройдет тот же путь, и небольшие автономные электростанции и локальные энергетические сети будут объединены в единую мировую энергетическую сеть по типу Интернета, что совершенно не исключает их автономной работы в своем регионе.

Если на отечественном рынке бензиновых установок наши производители занимают более чем скромное место, то на рынке дизельных установок - есть возможность конкурировать с зарубежными производителями, причем, конкуренция эта особого рода. Наши дизельгенераторные установки на порядок дешевле импортных аналогов. Исторически сложилось так, что среди наших производителей миниэлектростанций больше всего именно производителей дизельгенераторных установок. Причины: обеспечение армии, а также поставки на экспорт. Несмотря на низкое качество наших установок, по сравнению с мировым, на экспорт идут именно дизели, так как их потребители в странах третьего мира привязаны к нашей военной технике.

Кроме того, в последнее время наши производители повернулись лицом к гражданскому потребителю и стали решать проблемы шумозащиты, эргономики, увеличения моторесурса, автоматики и др.

Например, один из крупнейших отечественных производителей Dewoo Барнаульский завод транспортного машиностроения, освоивший производство дизельных двигателей в суровые военные годы, постоянно совершенствует свою продукцию. В настоящее время ресурс работы барнаульских двигателей увеличился до 20000 часов. И конструкторская мысль не стоит на месте. На заводе уже разработана целая серия двигателей нового поколения, которыми оснащаются Dewoo. За последние годы все отечественные производители прилагали большие усилия, чтобы улучшить потребительские качества и дизайн Dewoo и, надо отметить, вполне преуспели в этом. Особенно много новых технических решений, которые существенно улучшили параметры автомобиля. У наших Dewoo пока еще отстает дизайн и экологические характеристики. Отставание особенно заметно в разнообразии дополнительного оборудования, которым может быть укомплектована импортная модель. В связи с этим уместно будет упомянуть о проблемах технического обслуживания отечественных и импортных Dewoo.

Конструкция некоторых отечественных установок такова, что добраться до топливного насоса (одного из самых слабых звеньев в установке) можно только разобрав половину агрегата (конструкторская недоработка), и на это надо обязательно обращать внимание при его покупке. Необходимо также иметь в виду, что дизель требует, как правило, одного механика и одного оператора, что несомненно является минусом. Не стоит также забывать, что у большинства импортных установок на каждом узле стоит пломба, и в случае необходимости проведения даже самого мелкого ремонта требуется вызывать специалиста с фирмы, на это может уйти несколько дней, особенно если установка эксплуатируется в удаленном районе. В договоре о сервисном обслуживании следует предусмотреть возможность проведения мелкого ремонта собственными силами, а также сроки проведения фирменного ремонта. Для наших дизелей фирменное обслуживание явление редкое, и пользователи, как правило, ремонтируют дизели собственными силами.

Газовые

 Повышение цен на дизельное топливо сделало использование дизельных электростанций экономически невыгодным, срок их окупаемости измеряется теперь чуть ли не десятилетиям, и, соответственно, резко сократился круг потребителей. Ситуация побуждает искать замену дизельному топливу. За рубежом эту проблему уже во многом решили.

В последние годы и наши предприятия включились в разработку газопоршневых электрогенераторных установок и достигли в этом определенных успехов. Таким образом, уже начался процесс переориентации малой энергетики с дизельного топлива на газ.

Газопоршневые Газопоршневые двигатели миниэлектростанций могут работать на природном газе (сжиженный, сжатый, магистральный), промышленном газе (коксовый, биогаз, шахтный и т.д), пропан-бутановых смесях и попутном газе. При этом газ значительно дешевле, и, как следствие, у газопоршневых электростанций меньше срок окупаемости и ниже себестоимость вырабатываемой электроэнергии.

У газопоршневых электростанций есть еще одно преимущество - возможность использования тепла уходящих газов и тепла от охлаждения двигателя для получения горячей воды. На некоторых российских заводах уже освоено производство таких теплообменников. На дизельных же электроустановках температура уходящих газов невелика, и получить производственный пар крайне сложно.

Газотурбинные

Основные преимущества газотурбинных электрогенераторных установок:

• низкая себестоимость вырабатываемой электроэнергии, возможность конкурировать с едиными энергосетями;
• высокий КПД до 88%;
• высокие экологические показатели.

Основные недостатки газотурбинных электрогенераторных установок:

• крайне высокая начальная стоимость установки;
• нерешенность проблемы продажи излишков электроэнергии в единые энергосети;
• низкая эффективность при отсутствии магистрального газа.
• низкий ресурс
• дорогое техническое обслуживание
• жёсткие требования к давлению газа на входе

Выпускаемые в настоящее время газотурбинные электростанции (ГТЭС) мощностью 1-25 МВт способны давать тепло и электричество небольшим городам, районам, поселкам и промышленным предприятиям. Работать они могут как автономно, так и параллельно с другими источниками питания или централизованной энергосистемой.

Как показывает опыт США, основными потребителями газотурбинных генераторных установок являются коммунальные службы, на долю которых приходится в настоящее время около 70% общего объема продаж в этой стране. Доминируют на рынке газогенераторных установок в США несколько компаний - General Electric, Westinghous, Siemens, на долю которых приходится около 80% продаж, а также ABB+. Мы упоминаем эти компании потому, что помимо рынка США, они прилагают большие усилия по завоеванию европейского рынка, а также пытаются проникнуть в Россию.

Газотурбинные электростанции небольшой мощности представляют собой стационарные установки блочно-контейнерного типа. При необходимости они могут дополняться дожимающим компрессором, утилизационным теплообменником, установкой подготовки топливного газа. При отсутствии внешнего источника для запуска газотурбинная электростанция может дополняться дизельным двигателем.

Основным блоком ГТЭС является энергоблок, в который входят газотурбинная установка (при необходимости с редуктором) и синхронный генератор с системой возбуждения. На двигателе предусмотрены системы запуска, защиты и сигнализации, противообледенения. В комплект входят также система всасывания и очистки воздуха, блок маслоснабжения, блок автоматики, пожаротушения и вентиляции, укрытия двигателя. Атмосферный воздух через входное воздухоочистительное устройство и камеру всасывания поступает в двигатель. Воздухоочистительное устройство предназначено для очистки циклового воздуха газотурбинной установки от капельной влаги, снега и пыли, вызывающих эрозийный износ лопаточного аппарата компрессора газотурбинной установки.

В компрессоре двигателя воздух сжимается и поступает в камеру сгорания, где в потоке воздуха сжигается топливо, поступающее через форсунки. Далее горячие газы поступают на лопатки турбины, где тепловая энергия потока превращается в механическую энергию вращения роторов турбин.

Мощность, полученная на валу свободной турбины, расходуется на привод турбогенератора, который вырабатывает электроэнергию. Крутящий момент от двигателя передается на ротор генератора. При вращении ротора возникает магнитный момент, создающий в обмотках статора электрический ток. С помощью системы возбуждения генератора поддерживается постоянство напряжения на всех режимах работы генератора.

Отработанные в двигателе газы через выхлопное устройство и шумоглушитель уходят в дымовую трубу. Если предусмотрена утилизация тепла выхлопных газов, то после выхлопного устройства отработанные газы поступают в утилизационный теплообменник. Вместо него в цепочке может находиться котел-утилизатор.

Система автоматического управления ГТЭС обеспечивает полную автоматизацию пуска станции, синхронизацию электрогенератора, а также контроль необходимого при эксплуатации числа параметров.

Система подготовки топливного газа включает в себя блоки очистки газа от механических примесей, капельной жидкости и сероводорода.

Выполненные в виде отдельных модулей высокой заводской готовности, ГТЭС позволяют производить монтаж на ограниченной площади в непосредственной близости от потребителя или источника газа.

При этом газотурбинные электростанции обладают следующими несомненными преимуществами:

- высокая надежность, показатель наработки до капитального ремонта составляет 25-35 тыс. часов, ресурс основных узлов - до 100 тыс. часов;

- КПД до 88% достигается не только за счет высокого КПД установки (до 36,4%), но и за счет утилизации тепла уходящих газов. Однако снижение нагрузки оказывает негативное влияние на КПД газовой турбины. При снижении нагрузки от 100% до 50% общей, и особенно электрической, КПД газовой турбины стремительно падает;

- экономичность установок, короткий срок окупаемости (1-3,5 года) при небольшом сроке строительства;

- коэффициент технической готовности достигает 0,99;

- автоматическая система управления и широкая диагностика технического состояния, простота в управлении, минимальная численность обслуживающего персонала;

- высокие экологические показатели: удельные выбросы Nox в пределах 50-150 мг/нм3, CO не более 300 мг/нм3 и уровень шума не более 80 децибел.

Развитие мировой энергетики в последние десять лет уже немыслимо без газотурбинных технологий. Только газотурбинных электростанций ежегодно продается в мире около 800 штук. В России за это время было установлено около 200 таких электростанций .

По прогнозам аналитиков, в последующие десять лет доля газотурбинных электростанций в общем объеме энергопроизводства должна увеличиться почти в 10 раз. Этот новый сегмент рынка энергомашиностроения в России осваивают 13 авиамоторных заводов и более 20 машиностроительных предприятий.

ОАО "Газпром" в середине 90-х годов был единственным в России инвестором производства газотурбинного оборудования. В настоящее время у производителей ГТЭС уже два крупных заказчика. РАО "ЕЭС России", осознав преимущества газотурбинных установок и, стремясь не допустить возникновения у себя под носом конкурента в лице малой энергетики, стало активно действовать на этом рынке.

Российскими лидерами в производстве ГТЭС являются два крупнейших авиамоторных завода - "Рыбинские моторы" и "Пермские моторы". В середине 90-х годов оба предприятия были акционированы. При этом контрольный пакет акций "Рыбинских моторов" остался в руках государства, а владельцами "Пермских моторов" стали частные акционеры. Рыбинские моторостроители получали госзаказы на производство авиадвигателей, пусть и не в таком объеме как раньше, в то время как "Пермские моторы" пережили серьезнейший кризис ввиду отсутствия заказов вообще. Например, в 1999 году пермяки не получили ни одного заказа на авиадвигатели. Может быть, именно это заставило их в определенный период времени практически полностью перейти на производство газотурбинных установок (ГТУ). В результате "Пермские моторы" вышли на первое место среди российских производителей. В настоящее время действуют или находятся в стадии поставок и монтажа порядка 100 газотурбинных электростанций пермского производства.

"Рыбинские моторы" тоже осваивают этот сегмент рынка, хотя и не столь активно.

Здесь как раз уместно упомянуть о попытках зарубежных компаний проникнуть на российский рынок ГТУ, причем способы проникновения очень разнообразны. Например, американская компания Pratt & Whitney успешно воспользовалась непродуманной политикой всеобщей приватизации в России стала совладельцем "Пермских Моторов", купив значительный пакет акций предприятия. Не так давно был подписан протокол о намерениях, согласно которому Pratt & Whitney до 2010 года приобретает у "Пермских Моторов" 200 газотурбинных установок различной мощности с целью обеспечить их сбыт на мировом рынке.

Другой вариант проникновения на российский рынок использовала компания Siemens, которая передала Ленинградскому металлическому заводу технологию и право на производство и продажу газотурбинных установок V94.2, которая будет выпускаться под маркой ЛМЗ и называться ГТЭ-160. На сегодняшний день на АО "ЛМЗ" уже собрано пятнадцать установок V94.2. (в том числе пять для российских энергетических объектов).

У компании GE, имеющей в своем портфеле заказов на производство ГТУ на три года вперед, несколько иной подход, а именно создание совместных предприятий на территории России и в качестве первого партнера выбраны "Рыбинские Моторы". При этом GE существенно расширяет свое влияние и в Европе: на континенте построены три завода по производству газовых турбин для электростанций с комбинированным циклом, один из которых находится в Германии, в городе Эссен и два во Франции в городах Бельфор и Бургонь.

Отметим, что для развития производства ГТУ крайне важна реализация законодательных инициатив, способствующих развитию инвестиций в производство и строительство ГТЭС - решение на федеральном уровне проблем с утилизацией попутного нефтяного газа через энергопроизводство. Расчеты показывают, что при использовании 10-12 млрд м3 сжигаемого на факелах газа, как топлива для ГТЭС, устанавливаемых в районах разработки месторождений, можно получить 34-36 млрд кВт/часов электроэнергии в год. А это почти на 1% больше, чем ожидаемый прирост производства всем энергетическим комплексом России в 2001 году.

Серьезные проблемы остаются во взаимоотношениях частных энергопроизводителей и АО-Энерго. В частности, односторонний характер закона об энергосбережении, в рамках которого затраты на энергосбережение должны учитываться в тарифах на тепловую и электрическую энергию. Это никак не влияет на позицию АО-Энерго в вопросах определения стоимости принимаемой ими в свои сети энергии, выработанной частными энергопроизводителями. Эти проблемы как производителю, так и генподрядчику приходится обсуждать со всеми заказчиками ГТЭС еще на этапе согласования проекта и разработки ТЭО. Невозможность их преодоления зачастую откладывает сроки принятия решения на поставку оборудования.

Рынок электроэнергетического оборудования, использующего невозобновляемые источники энергии или электростанция в каждом дворе

http://www.energospace.ru/