Прежде чем приступить к выбору энергоагрегатов для электростанции необходимо тщательно проанализировать характер электрических нагрузок на вашем объекте и их суточное распределение.
Потребление электроэнергии, как правило, является неравномерным в течение суток. Примерный график потребления электрической энергии для различных объектов приведен на рис. 1.
В жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) нет мощных потребителей электроэнергии, которые приводили бы к резким скачкам её расхода. Если, конечно, в такую сеть не включены крупные потребители типа котельной. Поэтому кривую потребления можно изобразить плавной линией. Наибольшая потребляемая мощность приходится на утро, обед и вечер. Минимальная потребная мощность приходится на ночное время. Это только дежурное освещение, работа циркуляционных насосов в тепловых пунктах, охранные системы и т.п.
На объектах, работающих только днём (1…2 смены), ночью также минимальное потребление мощности на поддержание систем жизнеобеспечения аналогично ЖКХ. А в рабочее время, как правило, наблюдаются скачкообразные нагрузки, связанные с включением и отключением мощных потребителей – насосов, компрессоров, прессов и т.п.
Наиболее равномерное потребление электроэнергии в течение суток наблюдается только на объектах с непрерывным циклом производства. Хотя и там происходит скачкообразное изменение потребления мощности, связанное с включением крупных потребителей, работа которых в технологическом процессе производства не постоянна.
Анализ таких графиков (рис. 1), позволяет определить максимальную и минимальную нагрузки, которые должны обеспечивать энергоагрегаты. На основании максимальной нагрузки определяется суммарная мощность энергоагрегатов, а минимальная нагрузка позволяет определить их единичную мощность. Так как непрерывно без ограничений электрогенерирующие агрегаты могут работать только на режимах 50…100 % мощности, то, соответственно, они должны обеспечивать минимальную потребность в электроэнергии на режимах не менее 50%.
Пример. Суммарная потребная мощность электростанции для ЖКХ составляет 4 000 кВт, а минимальное потребление в ночное время только 500 кВт. Можно было бы выбрать два энергоагрегата мощностью по 2 000 кВт, но на режиме 50% одна установка будет выдавать 1000 кВт, что существенно выше потребной. В этом случае она отключится, и объект останется обесточенным. Поэтому более целесообразным является применение 4-х генераторных установок мощностью по 1 Мвт.
Можно использовать другой способ перехода на режим минимального потребления. Если имеется возможность подсоединения к сети, то на период снижения нагрузок можно допустить отключение двигателей и перейти на питание от сети. При увеличении нагрузок или по времени двигатели энергоустановок запустятся и примут нагрузку на себя. Система управления Dia.ne (Jenbacher) позволяет это сделать в автоматическом режиме.
Если по каким-либо причинам невозможно подсоединение к общей электросети и существуют пространственные ограничения по размещению энергоагрегатов, то есть еще один способ сохранения модулей в рабочем режиме при снижении нагрузки менее допустимой. Это достигается использованием балластной нагрузки. Не очень рационально, но в целом позволяет решить задачу. К тому же, при существующем соотношении стоимости электроэнергии от сети и себестоимости электричества на электростанциях Jenbacher, этот способ будет экономически приемлемым.
Возможность работы совместно с сетью даёт также и некоторые другие преимущества:
1. Как видно из графика (рис. 1) на всех объектах присутствуют пиковые нагрузки, которые влияют на выбор суммарной мощности электростанций. Потребность в таких нагрузках может составлять всего 10…15% от общего времени работы установок, а их величина может достигать 30% от среднесуточной потребности. В этом случае вложение инвестиций в энергооборудование, которое будет работать столь короткое время нерационально. Лучше купить на один агрегат меньше, а пиковые нагрузки покрыть от внешней сети. Таким образом, будут сэкономлены средства и на капвложениях, и на эксплуатации энергоцентра.
2. Возможность работы совместно с сетью позволяет также передавать во внешнюю сеть избытки электроэнергии. Генераторные установки могут работать круглосуточно на максимальном режиме, что существенно влияет на срок окупаемости оборудования. Например, при снижении годовой наработки с 8000 часов до 6000 часов срок окупаемости увеличивается в 1,33.
Таким образом, на основании вышеизложенного анализа можно приступить к комплектации энергообъекта.
1. Выбрать общую и единичную мощность энергоагрегатов.
2. Так как необходима только электроэнергия, то энергоустановки не комплектуются системами утилизации тепла. Однако газопоршневой двигатель, как и любой другой аналогичный агрегат, нуждается в охлаждении. Поэтому он в обязательном порядке должен оснащаться системой отвода тепла от двигателя в атмосферу. Эту роль выполняет система аварийного охлаждения, выполненная по схеме «сухой» градирни.
3. В целях обеспечения санитарных и экологических требований двигатели Jenbacher комплектуются шумоглушителями и катализаторами. Стандартно поставляются комплекты, удовлетворяющие нормы TA-Luft:
- для промышленной зоны шумоглушитель на 65 дБ и ктализатор СО2 на 650 мг/нм3;
- для жилой зоны – шумоглушитель на 45 дБ и ктализатор СО2 на 300 мг/нм3;
- при более жёстких требованиях изготавливаются под заказ.
4. Если предусматривается работа нескольких агрегатов, то целесообразно использовать систему управления несколькими агрегатами «Мастер-контроль».
5. В случае необходимости работы совместно с сетью необходимо использовать соответствующее оборудование – внешнюю синхронизацию и релейную защиту.
