16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/epr/395-396/7761781.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 15-16 (395-396) август 2020 года

Большие мощности российских технологий

Тема номера Славяна РУМЯНЦЕВА 516
Александр Ивановский

Основными тенденциями в создании и производстве генерирующего оборудования остаются повышение их единичной мощности, экономичности энергоустановок, снижение воздействия на окружающую среду. В последние 50 лет во всем мире наблюдается постоянное наращивание выработки электрической энергии, а превалирующим типом электростанций являются тепловые, использующие уголь и газ в качестве основного топлива.

Получившие наибольшее распространение паросиловые энергоустановки, работающие на угле и газе, достигли уровня единичной мощности – 1200 МВт. При этом освоенный на текущий момент максимум эффективности достигает 44 % при суперсверхкритических параметрах пара (620 оС и 30МПа). Ведется активная работа по переходу к ультрасверхкритическим параметрам (720‑760 оС, 36МПа), что обеспечит рост КПД до 50 %.

Наиболее эффективной технологией газовой генерации является парогазовая. Ее характеристики полностью определяются показателями газовой турбины. Мощность ГТУ сегодня вплотную приблизилась к 600 МВт.

Увеличение негативного воздействия электроэнергетики на окружающую среду привело к активному развитию технологий повышенной экологической безо­пасности, потому машиностроительные компании полным ходом прорабатывают возможности использования водорода как экологически безопасного топлива. Одним из значимых направлений перехода к экологически чистому производству энергии стали технологии, обеспечивающие захоронение образующегося в результате сжигания топлива диоксида углерода. Активное распространение получили энергоустановки, использующие возобновляемые источники энергии (ВЭИ): солнце, ветер, тепло Земли, энергию морей и океанов.

Как следствие увеличения неравномерности графиков нагрузки, рост доли ВИЭ в ряде стран вызвал проблемы с регулированием частоты сети, а соответственно, возникла и необходимость активного развития технологий аккумулирования энергии. Неравномерность загрузки передающих мощностей привела к тому, что высокую значимость в дальнейшем развитии электроэнергетики приобрело создание оборудования, которое обеспечивает переход к «умным» электрическим сетям и широкому внедрению технологий аккумулирования.

К отечественной энергетике это пока имеет опосредованное отношение. Причина – низкая цена топлива и, как следствие, низкая цена на электроэнергию на шинах электростанций, что в свою очередь явилось причиной отсутствия экономических стимулов для обновления генерирующих мощностей. Новые технологии производства электроэнергии, получившие развитие за рубежом, такие, как высокотемпературные ГТУ средней и большой мощности, угольные блоки суперсверхкритических параметров (ССКП), ВИЭ, в России не развивались, и, как следствие, мы имеем довольно изношенный парк генерирующего оборудования и его низкую эффективность.

Возвращаясь к теме газовой генерации, стоит отметить, что сегодня в стране практически все установленные газовые турбины большой мощности сделаны за рубежом либо имеют низкую степень локализации. Доля оборудования иностранных компаний в суммарной установленной мощности введенных в эксплуатацию ПГУ и ГТУ составляет более 70 %. Несмотря на наличие совместных предприятий с зарубежными производителями, в России до сих пор не локализовано изготовление наиболее значимых и наукоемких элементов газовых турбин – компонентов горячего тракта (камеры сгорания, лопаток турбин) и систем управления. Производство ограничивается лишь сборкой и изготовлением отдельных узлов, которые не критичны для работоспособности газотурбинных установок (ГТУ) и энергобезопасности России в целом.

Нарастающее технологическое отставание не может быть компенсировано покупкой зарубежного оборудования из‑за требований по энергобезопасности и невозможно по причине санкционных ограничений. Выходом из ситуации может стать создание высокоэффективных и экономически доступных энергетических технологий мирового уровня отечественного производства.


Решение для энергобезопасности страны

В 2018 году Правительством России в целях обеспечения энергобезопасности и энергонезависимости принято решение о воссоздании в стране отечественного производства газовых турбин.

В это же время «Силовые машины», обладающие значительным опытом в освоении новых видов продукции и накопленными компетенциями по созданию газотурбинных установок, начали программу освоения производства современных отечественных энергетических газовых турбин ГТЭ-65 и ГТЭ-170. В 2019 году «Силовые машины» одержали победу в конкурсе Министерства промышленности и торговли РФ на право получения субсидии на проведение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ в рамках производства газовых турбин большой мощности. В настоящее время при поддержке Минпромторга России «Силовые машины» проводят комплекс НИОКР в партнерстве с ключевыми научно-исследовательскими и промышленными организациями страны – Сибирским отделением РАН, НПО ЦКТИ, ЦИАМ, ВТИ, ВИАМ и многими другими.

Благодаря этой работе в краткосрочной перспективе на рынок выйдут две полностью российские газовые турбины – 65 МВт и 170 МВт.

Первые образцы ГТЭ-170 будут изготовлены в 2022 году, а ГТЭ-65 – в 2024‑м.

Газовые турбины ГТЭ-65 и ГТЭ-170 могут использоваться в составе парогазовых установок как в моноблоке с индивидуальной паровой турбиной, так и в дубль-блоке с общей, на две ГТУ, паровой турбиной.

Компактная и эффективная газотурбинная установка среднего класса мощности ГТЭ-65 предназначена для работы в составе простого или комбинированного цикла. Установка разработана для привода через редуктор электрического генератора с частотой вращения 3000 об / мин в простом или комбинированном цикле, а также как энергетический привод для промышленных устройств (компрессоров, насосов). Подходит для работы во всех диапазонах нагрузки. Обеспечивает низкий уровень выбросов NOx.

Газовая турбина большой мощности ГТЭ-170 предназначена для привода электрического генератора с частотой вращения 3000 об / мин при эксплуатации в простом или комбинированном цикле. Она разработана с учетом требований государственных и отраслевых стандартов Российской Федерации. Первые головные образцы газовых турбин (версия ГТЭ-170.1) будут иметь высокие показатели надежности с параметрами цикла на уровне большинства установок, эксплуатируемых в России.

Версия ГТЭ-170.2 с повышенными параметрами еще в разработке. Чтобы привести параметры КПД к уровню передовых зарубежных аналогов при сохранении высокой надежности ГТУ, конструкторское бюро газотурбинных установок «Силовых машин» выполняет комплекс НИОКР в партнерстве с крупнейшими научными организациями РФ. В конструкции ГТЭ-170.2 будут модифицированы несколько ступеней компрессора, узлы камеры сгорания, в том числе и горелочное устройство, рабочие и направляющие лопатки турбины, в том числе система охлаждения лопаток.


Интегратор проекта

Выбор «Силовых машин» в качестве интегратора проекта создания российской ГТУ большой мощности не случаен – компания имеет большой опыт по созданию газотурбинных установок. История проектирования и производства ГТУ началась с 1957 г., когда на Ленинградском Металлическом заводе (ЛМЗ) была создана первая ГТ-12‑3 мощностью 12 МВт с КПД 27 %.

Позднее велись работы по одной из самых выдающихся турбин своего времени ГТ-100‑750 мощностью 105 МВт, которая в дальнейшем получила развитие в ГТЭ-150 мощностью 148 МВт. Две ГТЭ-150 работают с 1991 года по настоящее время на ГРЭС-3 им. Классона.

В 1991 году создано совместное российско-германское предприятие «Интертурбо» по производству газовых турбин с участием ЛМЗ и компании Siemens, которое существовало вплоть до 2011 г., когда между «Силовыми машинами» и Siemens была достигнута договоренность о создании в России совместного предприятия «Сименс Технологии Газовых Турбин» (Siemens – 65 %, «Силовые машины» – 35 %) по производству и сервисному обслуживанию газовых турбин мощностью более 60 МВт для рынка России и СНГ.

Желание получить полностью отечественную турбину и уйти от импортозависимости диктовало необходимость создания собственной современной установки. И к 2011 г. была разработана конструкторская документация на турбину ГТЭ-180, сконструирован и изготовлен современный образец ГТУ F-класса – ГТЭ-65, сделан проект ГТУ мощностью 300 МВт.

Перспективная разработка конструкторов «Силовых машин» – ГТЭ-65 – была отмечена премией Правительства Санкт-Петербурга.

Головной образец ГТЭ-65 был отгружен на ТЭЦ-9 «Мосэнерго» и смонтирован. В июле 2012 г. начались горячие испытания головного образца, в ходе которых установка была выведена на режим холостого хода. В дальнейшем из‑за жестких сроков программы ДПМ испытания были прерваны, и ГТЭ-65 была возвращена на ЛМЗ.

На работы по освоению ГТЭ-65 и локализации ГТЭ-160 были выделены значительные ресурсы, но мировой рынок диктовал новые условия, требовавшие появления сверхмощных ГТУ единичной мощностью 400‑500 МВт, и в 2010 г. «Силовые машины» начали разработку эскизного проекта ГТЭ-300 по созданию высокотемпературной ГТУ простого цикла F / H-класса. В основу решений по горячему тракту закладывались опыт по ГТЭ-180, ГТЭ-65, а также конструктивные принципы мировых лидеров газотурбостроения. Данный проект или его модификация могут быть реализованы в рамках дальнейшего развития мощностного ряда российских газовых турбин.

Как ранее сообщал генеральный директор энергомашиностроительной компании Тимур Липатов, «Силовые машины» видят свою задачу в том, чтобы восстановить отечественную школу газового турбостроения, а в конечном итоге – перезапустить цикл производства газовых турбин, организовав конструкторское бюро, создав расчетные методики, стендовую базу, и тем самым защитить российскую энергетику от различных негативных внешних проявлений.


Энергетика больших мощностей нового поколения

Сегодня разработка и производство ГТУ включены в Программу технологического развития «Силовых машин». Всего в программе около 80 мероприятий, из которых 50 % относятся к совершенствованию существующих продуктов и 50 % – к созданию новых (газовые турбины средней и большой мощности, энергетическое оборудование с использованием органического цикла Ренкина, системы предиктивной диагностики энергетического оборудования).

Параллельно с собственной в партнерстве с Московским энергетическим институтом компанией разработана комплексная научно-техническая программа «Энергетика больших мощностей нового поколения».

Цель программы – обеспечить в долгосрочной перспективе энергетическую безопасность России за счет разработки и промышленного освоения новых эффективных и экономически доступных технологий, а также создать экспортный потенциал для российского энергомашиностроения.

Как рассказал генеральный конструктор «Силовых машин» Александр Ивановский, в программе выделено три направления: тепловая энергетика, гидро­энергетика, интеллектуальные сети. Предполагается разработать и создать принципиально новые для российской энергетики продукты, среди которых: газовая турбина класса мощности 500 МВт; модифицированные для возможности сжигания метано-водородных смесей ГТУ мощностью 65 и 170 МВт; энергетическое оборудование, использующее в качестве рабочих тел углеводородные теплоносители, способное использовать для выработки электрической энергии низкотемпературное тепло (так называемый органический цикл Ренкина); энергоблоки на суперсверхкритические и ультрасверхкритические параметры пара; оборудование для гидроэлектростанций и гидроаккумулирующих электростанций, с расширенным диапазоном работы и максимальным КПД во всем диапазоне; силовую электронику для улучшения качества и повышения эффективности передачи и распределения электрической энергии в энергетических системах.

Принципиальное отличие проектов программы в том, что каждый из них должен заканчиваться изготовлением головных опытных образцов с введением их в опытно-промышленную эксплуатацию на экспериментальных станциях, обеспечивающих проведение доводочных работ в натурных или приближенных к натурным условиях. После проведения испытаний экспериментальные станции могут эксплуатироваться как обычные энергообъекты с достигнутыми при этом повышенными технико-экономическими показателями.

Сейчас программа дорабатывается в рамках вневедомственной экспертной группы с участием представителей министерств, генерирующих компаний и производителей оборудования, ее утверждение и реализация позволят значительно расширить наш экспортный потенциал в обозримом будущем и сделать резкий скачок в освоении передовых технологий.


Большие мощности российских технологий

Энергетическое машиностроение

Большие мощности российских технологийКод PHP" data-description="Основными тенденциями в создании и производстве генерирующего оборудования остаются повышение их единичной мощности, экономичности энергоустановок, снижение воздействия на окружающую среду. В последние 50 лет во всем мире наблюдается постоянное наращивание выработки электрической энергии, а превалирующим типом электростанций являются тепловые, использующие уголь и газ в качестве основного топлива.<br /> " data-url="https://www.eprussia.ru/epr/395-396/7761781.htm"" data-image="https://www.eprussia.ru/upload/iblock/265/26551f199a30881c96127aaf91c76867.jpg" >

Похожие Свежие Популярные