В российских условиях на стремление предприятий обзавестись собственными источниками энергии влияет также нестабильность энергообеспечения и непредсказуемая тарифная политика энергоснабжающих организаций. Автоматизированные источники энергоснабжения помимо гарантированного экономического эффекта обеспечивают объект энергопотребления как электричеством, так и теплом. Сравнительный анализ эффективности газопоршневых и газотурбинных установок ? Высокий электрический КПД Суммарный КПД газопоршневых энергоблоков составляет от 70 до 90 % в зависимости от мощности (электрический 33–43 % + тепловой 35–54 %). Сопоставимая по мощности газотурбинная мини-ТЭЦ имеет электрический КПД всего около 30 %. Это означает, что у газотурбинных установок выше топливная себестоимость вырабатываемой электроэнергии. ? Стабильный электрический КПД при снижении нагрузки Наивысший электрический КПД — около 43 % у газопоршневых энергоблоков и до 30 % у газотурбинных установок достигается при работе на 100 %-й нагрузке. При снижении нагрузки в диапазоне от 100 до 50 % электрический КПД газовой турбины снижается почти в три раза. Для газопоршневого двигателя такое же изменение режима нагрузки практически не влияет как на общий, так и на электрический КПД. ? Стабильный электрический КПД при температурных изменениях Номинальный выход мощности, как у газопоршневых энергоблоков, так и у газотурбинных установок зависит от высоты площадки над уровнем моря и температуры окружающего воздуха. С изменением температуры окружающего воздуха от –30 до +30 °С электрический КПД у газовой турбины падает на 15–20 %. При температурах выше 30 °С КПД газовой турбины еще ниже. В отличие от газовой турбины газопоршневый двигатель имеет более высокий и постоянный электрический КПД во всем интервале температур и постоянный КПД вплоть до 25 °С. Таким образом, в летнее время удельный расход природного газа газопоршневых энергоблоков по сравнению с турбиной почти не увеличивается, и себестоимость вырабатываемой электроэнергии останется прежней. Данный процесс под названием когенерация применяется в энергоблоках РАЦИОНАЛ, изготавливаемых на базе газопоршневых агрегатов известных фирм-производителей. Газопоршневые двигатели внутреннего сгорания уже давно используются для привода автономных электростанций. При оснащении теплообменным оборудованием они представляют собой миниТЭЦ. В этом случае находит свое применение утилизация тепла выхлопных газов (их температура обычно составляет 450–500 °С) и тепла систем охлаждения и смазки двигателя. Тепловая энергия от такого рода энергоагрегатов, как правило, поступает на отопление и горячее водоснабжение. Сегодня в промышленной энергетике помимо энергоблоков на базе газопоршневых двигателей внутреннего сгорания, широко применяются установки на базе газовых турбин, а также установки, сочетающие в себе паровые котлы и турбины. ? Независимость от режимов эксплуатации Работа газопоршневых энергоблоков в режиме «пуск-стоп» никоим образом не влияет на общий моторесурс двигателя. Двигатель при этом может запускаться и останавливаться неограниченное число раз. Нестабильность в режиме работы газотурбинной установки ведет к быстрому ее износу. Так, при 100 запусках газовой турбины ее ресурс уменьшается на 500 ч. К тому же газопоршневый энергоблок выходит на полную мощность не позднее чем через 2–3 мин после запуска. У газовой турбины время до принятия полной нагрузки после старта составляет 15–20 мин. Остановка газопоршневого двигателя осуществляется практически мгновенно после выключения. После выключения газовой турбины она вращается еще 10–15 мин. При этом вплоть до полной остановки продолжает вырабатываться электроэнергия. Для защиты сети от этих токов газотурбинные электростанции оснащаются специальной автоматикой, что увеличивает стоимость оборудования. ? Высокий эксплуатационный ресурс Ресурс до капитального ремонта газопоршневого двигателя составляет 60 тыс. рабочих часов, тогда как у газовой турбины этот показатель в среднем равен 25 тыс. ч. При этом стоимость капитального ремонта газовой турбины с учетом затрат на запчасти и материалы значительно выше. Полный капитальный ремонт газовой турбины — более сложный и трудоемкий процесс, чем капитальный ремонт газового двигателя. При ремонте газовой турбины используются дорогостоящие запчасти, что увеличивает стоимость ее обслуживания. Поэтому время простоя газового двигателя по сравнению с газовой турбиной значительно меньше, как и затраты на запчасти и материалы для его ремонта. ? Относительно невысокие капиталовложения Как показывает опыт, себестоимость 1 кВт энергии, производимой газопоршневым энергоблоком, в сравнении с газотурбинной установкой, значительно ниже. Это преимущество газопоршневых энергоблоков неоспоримо для мощностей до 30 МВт. Экономическое превосходство энергоблоков в указанном диапазоне мощностей складывается из следующих составляющих: ? Компактность оборудования утилизации тепла Система утилизации тепла, выделяющегося при производстве электроэнергии, у газопоршневых энергоблоков значительно компактней, чем у газотурбинных электростанций, что делает их конструкцию сравнительно дешевле. ? Отсутствие пускового оборудования Для запуска газопоршневого энергоблока достаточно обычных аккумуляторов 24 В. Для запуска же газотурбинной установки требуется специальное оборудование, которое выводит турбину на требуемый режим работы. ? Низкое давление подключения газа Нормальная эксплуатация газопоршневого энергоблока может осуществляться при низком давлении газа, тогда как для работы газотурбинной электростанции требуется газ высокого давления (6– 10 бар). При отсутствии высокого давления газа в объем поставки газотурбинной установки будет включена компрессорная станция, стоимость которой еще больше увеличит общие капиталовложения. Сравнительный анализ эффективности газопоршневых установок и паровых турбин Практически все, о чем говорится в пункте «Сравнительный анализ эффективности газопоршневых и газотурбинных установок» о недостатках газовых турбин в той или иной степени относится и к паровым турбинам. В России в настоящее время 80 % электроэнергии производится на паровых турбинах (без учета гидроэлектростанций). Значение общего КПД при использовании паровых турбин достигает лишь 50–65 %. Поэтому для получения одного и того же количества полезной энергии на ТЭЦ с паровыми турбинами необходимо затратить почти в два раза больше энергоносителя, чем при получении того же количества энергии с помощью газопоршневых энергоблоков, КПД которых достигает 90 %.