ВЫБОР АВТОНОМНОГО ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Основной критерий – минимум затрат

Алексей Михайлов, д.т.н., профессор
Виктор Сайданов, д.т.н., доцент
Геннадий Сухарь, к.т.н.
Андрей Исаков, инженер
Военный инженерно­технический университет (ВИТУ), г. Санкт­Петербург

Наши авторы из ВИТУ продолжают начатый в прошлом номере журнала («Новости Электротехники» № 5(41) 2006) рассказ о предлагаемой ими методике обоснования инвестиций в сооружение автономного источника постоянного электроснабжения.
Напомним, что сравнительный анализ возможных вариантов выбора оборудования основан на конкретном примере – перспективном строительстве коттеджного поселка Ленинградской области, расположенного вблизи границы Санкт­Петербурга. Материалы обоснования включают в себя вариантное сравнение автономных электростанций с газопоршневыми и газотурбинными двигателями отечественного и иностранного производства, работающими на природном газе. Для повышения эффективности использования топлива предусматривается режим мини­ТЭЦ.

ВАРИАНТЫ АВТОНОМНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

Вариант 3

Мини­ТЭЦ на базе газопоршневых установок ГДГ­500 (ЗАО «ВДМ», г. Балаково, Саратовской обл.) в Северо­Западные регионы России поставляет фирма ООО «Питер Белл» (г. Санкт­Петербург).
В состав мини­ТЭЦ (в объеме стандартной поставки) входят:

• газопоршневая установка ГДГ­500 с повышающими трансформаторами и автоматами защиты;
• дополнительное оборудование, обеспечивающее параллельную работу ГПУ между собой;
• система утилизации тепла для ГДГ­500;
• контейнер 40­футовый с дополнительным оборудованием (при размещении мини­ТЭЦ в контейнере, при размещении в стационарном здании в состав поставки не входит).

• с комплектом оборудования для стационарной электростанции, монтируемой в помещении;
• смонтированные в блок­контейнере с комплектом оборудования для электростанции.

На рис. 1 представлен план размещения оборудования 8 мини­ТЭЦ в контейнерном исполнении. Для снижения уровня шума площадка мини­ТЭЦ с трех сторон обнесена шумозащитным ограждением на базе шумопоглощающих панелей. Таким образом, площадь земельного участка, занимаемого мини­ТЭЦ, составляет 708 м². Площадь шумозащитного ограждения (при высоте стены 3 м) – 246 м². Ориентировочная площадь санитарно­защитной зоны (СЗЗ) – 8422 м².
В табл. 2 представлены стоимостные показатели элементов капитальных вложений по варианту 3.
Результаты расчетов эксплуатационных затрат на ГСМ по варианту 3 представлены в таблице 3.
При анализе вариантов 1–3 рассматривались только радиаторные системы охлаждения и не принимались во внимание двухконтурные системы с внешним охладителем – градирней, т.к., согласно экспертным оценкам авторов, в настоящее время ни одно отечественное предприятие серийно не выпускает такие устройства мощностью 0,5–1,5 МВт, поэтому единичные заказы на изготовление градирен такого класса будут на порядок дороже серийных радиаторов.

Рис. 1. План размещения оборудования 8 мини­ТЭЦ по варианту 3

Рис. 2. План размещения оборудования 2 мини­ТЭЦ по варианту 43

Таблица 1
Технические показатели установок ГДГ­500 и ГТЭС­2,5

Показатели	ГДГ­500	ГТЭС­2,5
Мощность при коэффициенте мощности 0,8, кВт	500	2500
Напряжение, кВ	0,4	6,3/10,5
Частота, Гц	50	50
Расход топлива, нм3/ч	150	913
КПД электрический, %	35	26,5
Общий КПД по выработке электрической и тепловой энергии, %	84	74
Объем масляной системы, л	80	—
Смазочное масло, марка	М14В2	—
Расход масла на «угар» (после обкатки), г/(кВт·ч)	1,44	—
Потребность в энергоресурсах на собственные нужды, кВт	25	—
Ресурс до первой переборки, тыс.ч	7,5	—
Ресурс до капремонта, тыс.ч	40	20
Габаритные размеры (ДхШхВ), м	4,77х1,62х2,17	15,8х6,7х15,3
Масса (в заполненном маслом и антифризом состоянии), т	13	64

Таблица 2.
Стоимостные показатели капитальных вложений по варианту 3

Таблица 3.
Эксплуатационные затраты на ГСМ по варианту 3

ВАРИАНТ 4

Мини­ТЭЦ на базе газотурбинных установок ГТЭС­2,5 поставляет ОАО НПО «Сатурн» (г. Рыбинск, Ярославская обл.). Мини­ТЭЦ выполнена в виде блочно­транспортабельных блоков в полной заводской готовности.
Основные технические показатели установки ГТЭС­2,5 представлены в табл. 1.
Для определения занимаемых площадей на рис. 2 представлен план размещения оборудования двух мини­ТЭЦ на базе ГТЭС­2,5. Площадь земельного участка, занимаемого мини­ТЭЦ, – 591 м²; площадь шумозащитного ограждения (при высоте стены 5 м) – 350 м², ориентировочная площадь СЗЗ – 7200 м².

В табл. 4 представлены стоимостные показатели элементов капитальных вложений по варианту 4. Результаты расчетов топливной составляющей эксплуатационных затрат по варианту 4 представлены в табл. 5. Расчеты выполнялись по формулам (3), (5) (см. «Новости Электротехники» № 5(41) 2006, с. 80).

Таблица 4.
Стоимостные показатели капитальных вложений по варианту 4

Таблица 5
Эксплуатационные затраты на топливо по варианту 4

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И ВЫБОР

В табл. 6 представлены результаты сравнительного анализа вариантов автономных источников энергии. В эксплуатационные расходы включены ещё и затраты на переборку рабочих машин, которые ежегодно составляют примерно 10% от стоимости самих агрегатов. Стоимость площадей земельных участков под мини­ТЭЦ в единовременных расходах не учитывалась, ввиду того что эти площади входят в пятно для застройки коттеджного городка и составляют его малую долю.
Из табл. 6 видно, что вариант 3 требует наименьших инвестиций в течение первых трех лет, поэтому именно он является наиболее целесообразным для данного проекта. Реализация этого варианта также наиболее благоприятна и с технической точки зрения, т.к. при введении мощностей в строй очередями использование энергетических модулей единичной мощностью 500 кВт более предпочтительно по сравнению с модулями более высокой мощности при их функционировании в условиях неравномерного графика нагрузок.
Однако вариант 3 характеризуется относительно большими размерами земельного участка для размещения мини­ТЭЦ (почти в два раза больше по сравнению с вариантами 1 и 2) и площадью санитарно­защитной зоны (на 20% больше по сравнению с вариантами 1 и 2).

Таблица 6
Результаты сравнительного анализа вариантов автономных источников энергии

АО­ЭНЕРГО ИЛИ АИ?

Единовременные затраты на технологическое присоединение рассматриваемого объекта к сетям центрального электроснабжения составили бы порядка 81 млн рублей (и это только при наличии резерва мощности у «Ленэнерго» в данном районе). При этом затраты, которые необходимо было бы вложить в выполнение «технических условий на присоединение», могут составить единовременно ещё большую сумму. В дальнейшем потребитель будет платить примерно в 4 раза больше за получение 1 кВт электроэнергии от АО­энерго. Сомнений в целесообразности применения выбранного АИ в качестве основного источника питания не возникает.
Для примера можно привести конкретный случай. В Петербурге частная компания построила фабрику по производству особо чистых препаратов, но «Ленэнерго» потребовало слишком высокую плату за подключение – по $1000 за киловатт. Поэтому было принято решение оснастить предприятие автономным источником питания. Электростанция мощностью 1,2 МВт обошлась примерно в $1 млн – ровно столько же, сколько пришлось бы заплатить «Ленэнерго» только за подключение. В результате сегодня киловатт­час электроэнергии обходится фабрике всего в 1 цент против 4 у «Ленэнерго».

Предлагаемая методика позволяет выбрать наиболее рациональный для конкретных условий объекта вариант АИ по критерию минимума единовременных капитальных затрат на его строительство и стоимости эксплуатации в течение первых трех лет. По тем же критериям можно выбрать и резервный источник электроснабжения.