Power-Gen Europe ‘2012: двадцать лет

В этом году Международный конгресс и ведущая мировая выставка по энергетике проводились в Кельне (Германия). Участниками мероприятий были все ведущие производители энергетического оборудования, инжиниринговые и сервисные компании. За 20 лет выставка приобрела особую значимость для специалистов отрасли. В течение трех дней ее посетили более 13 тыс. человек.
Традиционно в рамках Power-Gen Europe проводились выставки: Powergrid Europe – передача и распределение энергии; Nuclear Power Europe – атомная энергетика; Renewable Energy World Europe – возобновляемые источники энергии. Таким образом, была всесторонне представлена ситуация на мировом и, в частности, на европейском энергетическом рынке.
Более 700 компаний демонстрировали оборудование и технологии для электростанций, генераторы, газовые турбины, паросиловые установки, системы автоматизации, измерительные приборы, последние ИТ-разработки. Широко освещалась проблема экологического мониторинга: контроль уровня выбросов в атмосферу, степень загрязнения водных ресурсов, глобальные изменения климата.
В рамках конференции прозвучали доклады по шести основным направлениям: особенности европейского энергетического рынка, в частности потребности Восточной Европы; снижение выбросов углекислого газа и применение технологии IGCC; топливная и атомная энергетика; обслуживание и эксплуатация локальных электростанций.
Mitsubishi Heavy Industries (MHI) представила новую разработку – газовую турбину M701J, которая является модификацией двигателя серии М701. Мощность двигателя составляет 320 МВт (ISO), а в комбинированном цикле – 460 МВт. Температура газа на входе в турбину – 1600 °С. В комбинированном цикле КПД составит 60 %. При разработке двигателя большое внимание уделялось его экологическим показателям: так, уровень эмиссии СО2 сокращен на 50 %, уровень NOx, несмотря на повышение рабочей температуры газов на 100 °С, остался прежним.
На стенде компании демонстрировался также новый экологичный и экономичный, компактный газопоршневой двигатель GS6R2-PTK. Он доступен на рынке в комплектации с 6, 12 и 16-ю цилиндрами. При этом диапазон вырабатываемой мощности составляет 326…1562 кВт. Двигатель работает по циклу Миллера.
Новые газопоршневые двигатели MHI с форкамерой, работающие на сверхобедненной топливной смеси, позволяют достигать более высокого термического КПД (42,6 %) и низких уровней выбросов вредных веществ по сравнению со стехиометрическими газовыми двигателями с открытой камерой сгорания. GS6R2-PTK оснащен передовым турбонагнетателем, который обеспечивает высокое давление турбонаддува с использованием энергии выхлопных газов. Благодаря электронному контролю перепада давления рабочего газа в форкамере и соотношения компонентов топливовоздушной смеси в основной камере сгорания, достигается оптимальное оперативное регулирование процессов горения. Двигатели разработаны специально для использования в составе электростанций комбинированного цикла.
Японская компания Yanmar экспонировала новую серию газопоршневых энергоблоков серии CP. Они могут работать на любых видах газа, обеспечивая выработку электроэнергии и тепла. В серию СР входят пять моделей: 5WE (5 кВт), 5WG (4,78 кВт), 10WE (10 кВт), 25WE (25 кВт) и 25WE (биогаз, 5 кВт). Установки имеют длительный срок службы, более высокий КПД двигателя, экономичны в эксплуатации. При периодическом техническом обслуживании и своевременном ремонте срок службы как двигателя, так и энергоблока увеличивается как минимум вдвое. Интервал между плановым техобслуживанием составляет 10000 ч при работе на природном газе и 6000 ч – на биогазе.
Собственная система автоматизированного проектирования позволила компании подобрать оптимальную жесткость материалов и ощутимо снизить уровень шума и вибрации двигателя (уровень шума на расстоянии 7 метров от источника составляет 50 дБ). В новых энергоблоках серии CP на 27 % снижены выбросы CO2. Одной из важнейших задач при разработке энергоблоков было применение безопасных материалов. В них не используется асбест, ртуть, полибромированный бифенил и дифениловый эфир, кадмий. Поэтому газопоршневые установки имеют минимальное воздействие на окружающую среду и удовлетворяют строгим европейским (СЕ) и американским (EPA) экологическим требованиям.
На стенде MAN Diesel & Turbo SE демонстрировалась новая разработка для стационарных электростанций – газовый двигатель 20V35/44G с одноступенчатым турбонаддувом. Его мощность достигает 10,6 МВт, электрический КПД – 47,3 %. В конструкции двигателя реализовано множество инновационных технологических решений. В результате достигнут высокий уровень надежности и низкие уровни эмиссии. Двигатель 20V35/44G оснащен одноступенчатым турбонагнетателем выхлопных газов с двухступенчатым блоком промежуточного охлаждения (интеркулером). Передовая система управления SaCoSone (Safety and Control System on engine) имеет модульную конструкцию и обеспечивает набор различных функций управления и контроля, позволяет проводить эффективную диагностику двигателя в режиме on-line. В настоящее время уже заключены контракты на поставку энергоблоков 20V35/44G, первый из них планируется ввести в коммерческую эксплуатацию осенью 2013 года.
Интерес посетителей вызвала новая промышленная газовая турбина GT6, которая может использоваться как для выработки электроэнергии, так и в качестве механического привода. Сейчас ее мощность составляет 6,2 МВт, КПД 34 %. В дальнейшем модельный ряд оборудования будет расширен до 10 МВт. Таким образом, новое семейство промышленных газовых турбин дополнит модели THM, закрывая диапазон мощности 10…13 МВт. В будущем планируется провести аэродинамическое моделирование GT6 для создания новых моделей семейства в диапазоне 15…20 МВт.
Двухвальная газотурбинная установка GT6 оснащена 11-ступенчатым компрессором со степенью повышения давления 15. Через год планируется вывод на рынок одновальной модели двигателя. Камера сгорания оснащена 6 жаровыми трубами с малоэмиссионными горелками DLE. В настоящее время турбина работает на природном газе, в перспективе может использоваться жидкое топливо. Полномасштабные испытания GT6 проводились с 2010 года на специально построенном испытательном стенде компании в г. Оберхаузен (Германия). Первая газотурбинная установка GT6 введена в опытно-промышленную эксплуатацию на площадке химического комбината в г. Райнберг.
Kawasaki Heavy Industries представляла газовую турбину L30A мощностью 30 МВт. Производство таких турбин – с наиболее высоким в мире КПД среди конкурентов – начато в конце 2011 года. L30A имеет высокий термический КПД (более 40 %), который обеспечивается за счет более высокой степени сжатия, применения новых жаропрочных материалов, передовых технологий охлаждения. Минимальный уровень выбросов NOx обеспечен за счет применения разработанной KHI сухой низкоэмиссионной камеры сгорания DLE. Модульная конструкция обеспечивает высокую ремонтопригодность и простоту технического обслуживания.
На выставке Power-Gen Europe все активнее представляются технологии выработки энергии по органическому циклу Ренкина (ORC).
В частности, Zuccato Energia (Италия) демонстрировала энергоблоки ZE-150LT мощностью 170 кВт и ZE-50-ULH – 50 кВт. Они выполнены в виде единого модуля, в состав которого входят одноступенчатая расширительная турбина, высокооборотный генератор, охладитель рабочего тела, электротехническое и вспомогательное оборудование. Необходимая температура выхлопных газов на входе в энергоблоки ZE, соответственно, 145 °С и 85 °С. В результате без сжигания топлива вырабатывается дополнительное количество электроэнергии.
Энергоблок может утилизировать потенциальную тепловую энергию выхлопных газов дизельных, газопоршневых и газотурбинных двигателей, водогрейных и паровых котлов, работающих на биомассе или биогазе; сбросное тепло технологических процессов промышленных предприятий и т.д.
К преимуществам данной технологии следует отнести компактность оборудования, короткие сроки его поставки и монтажа, простоту эксплуатации и обслуживания и быстрый срок окупаемости. Кроме того, рабочая органическая жидкость HCFC, используемая в энергоблоке, абсолютно безвредна для окружающей среды, тем более что она циркулирует в герметичном контуре.
Данная технология становится все более популярной на энергетическом рынке. Аналогичное оборудование было представлено на стенде Pratt & Whitney. Оно разрабатывается и производится итальянской компанией Turboden s.r.l., которая вошла в состав Pratt & Whitney в 2009 г. Стандартные энергоблоки выпускаются в диапазоне мощности 200…5000 кВт, но по требованию клиента могут изготавливаться мощностью и до 10 МВт. Они обеспечивают утилизацию сбросного тепла выхлопных газов различных двигателей, технологических процессов, геотермальной энергии, а также тепла, полученного с помощью солнечных батарей путем термодинамической конверсии. Из этой же области были и разработки Eneftech Innovation SA (Швейцария). Модельный ряд электростанций, работающих по циклу Ренкина, включает установки O10GRE-01 – 5…10 кВт, O20GRE-01 – 15…20 кВт и O30GRE-01 – 25…30 кВт. Они обеспечивают общий КПД в когенерационном цикле до 95 %. При этом установки достаточно компактные и могут размещаться на площади 1…2 м2.
Caterpillar представила новые дизель-генераторные установки C175-20, являющиеся на сегодня наиболее мощными в своем классе. Двадцатицилиндровый агрегат модели C175-20 производит больше электроэнергии, чем любой дизель-генератор, предлагаемый на рынке. Его мощность составляет 4 МВт, что позволяет обеспечить электроэнергией довольно крупное производственное предприятие.
ДГУ C175-20 создана на платформе генератора C175, уже доказавшего свою надежность в других машинах и агрегатах Cat. В энергоблоке C175-20 используется множество узлов и инженерных решений, примененных в дизель-генераторе C175-16, успешно эксплуатирующемся с 2008 г. Энергоблоки рассчитаны на длительный срок эксплуатации, их конструкция оптимизирована для облегчения процесса техобслуживания. Компактные размеры ДГУ позволяют размещать ее на небольшой площади.
Специалисты компании Siemens представили на стенде две новинки в области промышленных паровых турбин – концепцию конструкции на оптимизированной платформе (Enhanced Platform design concept) и промышленную паровую турбину SST-111. Внедрение новой концепции позволит расширить область применения турбин, повысить их эффективность, обеспечить более быстрый пуск и упростить обслуживание установки.
Оптимизированная платформа будет использоваться для промышленных паровых турбин Siemens мощностью от 15 до 250 МВт – SST-600 и SST-800, а в дальнейшем и для SST-300/-400/-500. В новой концепции объединены уже проверенные на практике технологии Siemens. Индивидуальные стандартизированные модули комбинируются в соответствии с особенностями применения и требуемыми параметрами пара. Оптимизация профиля лопаток позволит повысить КПД турбин: они смогут производить большее количество электроэнергии при неизменном расходе топливных ресурсов. Новые паровые турбины будут работать при давлении пара до 16,5 МПа и температуре до 565 °С.
Турбина SST-111 мощностью до 12 МВт дополнила модельный ряд паровых турбин Siemens. Среди ее главных преимуществ – высокий КПД, быстрый пуск, низкие затраты за жизненный цикл. SST-111 объединяет в себе надежность одноступенчатой редукторной паровой турбины и высокий тепловой КПД многоступенчатой турбины.
Конструкция обеспечивает два регулируемых отбора пара для различных промышленных процессов, а также повторный нагрев пара, кроме того, возможен дополнительный подвод пара. Все это гарантирует эксплуатационную гибкость турбины в сочетании с высоким КПД. Она идеально подходит для небольших предприятий децентрализованного производства электроэнергии. Концерн Siemens уже получил первый заказ на поставку турбины SST-111 в Великобританию – она будет установлена на мусоросжигательном заводе в г. Эксетер.
На проводимой в рамках выставки конференции аналитики компании Frost & Sullivan дали свои прогнозы относительно рынка когенерационных электростанций в Европе. Ожидается существенный рост данного рынка до 2018 года. Согласно исследованиям, объем европейского рынка когенерации в прошлом году составил 548 млн евро, а к 2018 г. он может увеличиться до 674 млн. И хотя технологии когенерации требуют существенных вложений и имеют длительный срок окупаемости (5–7 лет), в большинстве европейских стран этот рынок в ближайшие шесть лет будет активизироваться. Энергетические компании заинтересованы инвестировать в данные технологии, поскольку при обеспечении высокого потенциала совместной выработки тепла и электричества предоставляются государственные льготы. Когенерация является оптимальным решением для потребителей, которым нужны большие объемы тепловой и электрической энергии. Так, Германия планирует удвоить количество комбинированных установок к 2020 году. Развитию когенерации будут способствовать и новые квоты на выбросы вредных веществ.
Различные консалтинговые компании отмечают стремительный рост рынка по обслуживанию электростанций в экономически развивающийся странах. Наиболее интенсивно это происходит в регионах Индии, Китая, а также Юго-Восточной Азии. К 2017 г. эти страны займут почти четверть рынка, а Китаю к 2025 г., возможно, удастся обогнать США.
Рынок вновь строящихся электростанций в отличие от рынка их обслуживания более цикличен. Основные факторы, стимулирующие его развитие в регионах Северной Америки и Евросоюза, – физическое и моральное старение оборудования, необходимость его замены и сопутствующий этому рост строительства газовых электростанций. В то же время в развивающихся странах рынок стимулирует увеличение спроса на электроэнергию, процессы либерализации и приватизации индустрии, а также рост количества услуг, передаваемых на аутсорсинг. При этом энергетика в этих странах постоянно испытывает недостаток в квалифицированной рабочей силе и все более полагается на аутсорсинг услуг.
В соответствии с результатами исследования «Мировой рынок энергетических услуг», проведенного Frost & Sullivan, объем рынка услуг за прошлый год составил $27,4 млрд, а к 2017 г. он может достичь $35,4 млрд. Вводятся новые мощности, которые неизбежно требуют квалифицированного обслуживания. В результате рост рынка услуг будет опережать рост спроса на электроэнергию и превысит его на 55 %. В период с 2010 по 2017 гг. он может составить 4,2 %, в то время как спрос на электроэнергию за это время вырастет всего на 2,7 %. Возрастающая популярность услуг аутсорсинга и дальнейшее развитие технологий газовых электростанций, которые требуют периодического обслуживания со стороны поставщиков оборудования, будут основными движущими факторами на рынке энергетических услуг в ближайшие годы.

В 2013 г. выставка Power-Gen Europe пройдет с 4 по 6 июня в Вене. Приглашаем российские компании принять в ней активное участие. Информация о выставке на сайте http://www.powergeneurope.com. Турбины и Дизели

Д.А. Капралов, А.А. Троицкий