Генераторная установка ГАЗ

Система оптимизации газопоршневых генераторных установок

Наша компания разработала ряд инженерных решений, позволяющих наращивать мощность автономных газогенераторных установок, значительно снижать затраты на их эксплуатацию и, как следствие, снижать стоимость киловатт часа вырабатываемой ими электроэнергии. При стандартной эксплуатации ГПГУ имеют ряд минусов, ограничивающих их возможности. Дело в том, что в силу технических особенностей и характеристик газового топлива, газогенератор нужно нагружать постепенно. У газовых генераторов малой и средней мощности шаг приема нагрузки составляет, как правило, 20 - 30% от номинальной мощности генератора. Эта особенность сводит на нет преимущества использования ГПГУ для питания потребителей с высокими стартовыми токами, поскольку газогенератор не в состоянии принять всю нагрузку, если она более 30 - 40% от номинальной.

В результате, приходится приобретать установку на всю мощность, включая пиковые нагрузки, плюс запас 30%, то есть, намного большую, чем номинальная потребность (с учетом стартовых токов и пропорциональности единовременно принимаемой нагрузки). Так как ГПГУ работает на фиксированных оборотах, он, из-за избыточной мощности, потребляет избыточное количество газа на 1 кВт/час полезной электроэнергии и, как следствие, имеет очень низкий КПД по потреблённой энергии - около 20% от выработанной. Иными словами, расход газа при таком режиме эксплуатации в 5 раз больше, чем требовалось бы при использовании генератора мощностью равной номинальной потребности.

Мы смогли решить проблему холостого хода и компенсации нагрузок от стартовых токов для газовых генераторов, используя инверторные установки. Принцип работы нашей установки заключается в разделении генератора и потребителя двойным преобразованием электроэнергии. Система плавно нагружает генератор линейной нагрузкой до полной мощности, питает потребителей и одновременно заряжает аккумуляторные батареи. При этом система управляет генератором, включая его по необходимости.

Электроэнергия для потребителей поступает от аккумуляторных батарей, включая и пиковые нагрузки. В случае очень высоких пиков, при необходимости, система суммирует мощность батарей и генератора. Таким образом, пиковая мощность может быть любой по требованию заказчика, а мощность генератора будет значительно ниже пиковой и определяться по количеству фактически потребляемых киловатт часов в сутки.

Многократное снижение расхода топлива и высокий КПД двойного преобразования - 90%, гарантируют экономическую эффективность использования данной установки для оптимизации работы ГПГУ. Более того, для генерации необходимого количества электроэнергии будет необходимо значительно меньше моточасов работы ГПГУ, за счёт чего время между техническим обслуживанием увеличится в несколько раз, существенно продлится срок службы генератора и снизятся издержки на его обслуживание.

Для случаев, когда необходимы электрическая и тепловая энергия, мы комплектуем объекты когенерационными установками, которые помимо электричества вырабатывают ещё и тепло. В таких случаях КПД использования топлива составляет около 90%.

Используя наши технологические решения возможно:

• Использовать генератор значительно меньшей мощности, чем пиковая.
• Значительно экономить на топливе (до 10 раз).
• Подключение высокомощного оборудования к генератору малой мощности.
• Сократить периодичность технического обслуживания ГПГУ в разы.
• Увеличить ресурс генератора за счет более «мягкой» эксплуатации.
• Отказаться от резервного генератора на случай ремонта или отказа основного.
• Получить высокую перегрузочную способность на длительное время.
• Принимать большие стартовые токи и значительные перегрузки.
• Получить высочайшую безотказность системы.

Так как аккумуляторы непрерывно работают в циклическом режиме, к ним предъявляются особые требования по количеству циклов разряда-заряда. Наши системы комплектуются Литий Ионными батареями. Стационарные литий ионные (LiFePo4) батареи имеют большую цикличность, чем любые свинцово-кислотные аналоги, щелочные никель-кадмиевые (Ni-Cd) батареи, никель-металлогидридные АКБ. Литий ионные батареи имеют высокую устойчивость, как к глубокому разряду, так и к интенсивному заряду и перезаряду. Срок службы батарей до 25 лет при ежедневной цикличности работы. Литий Ионные батареи сохраняют работоспособность при экстремальных температурных режимах от -40 до +40°С.

Данные батареи не требуют замены в течение всего срока службы, что в разы снижает стоимость эксплуатации системы. Свинцовые аналоги при подобных режимах работы потеряют ёмкость уже через три четыре года и потребуют замены. Помимо оптимизации работы генератора установка может работать в режиме ИБП. В случае отказа генератора, электроснабжение потребителей продолжится достаточное для восстановления работоспособности ГПГУ время.

Система построена по кластерному принципу, то есть состоит из 20-100 параллельно работающих блоков. Так как система перегружаема до 10% в штатном режиме, то даже при выходе из строя до 10% оборудования, система сохранит работоспособность на неограниченное время. Кластерное построение системы позволяет производить «горячую» замену блоков, что значительно упрощает обслуживание, как технически, так и технологически. Ремонт осуществляется без остановки оборудования. Всё это обеспечивает нашим системам высочайшую степень надёжности и безотказности.

Для увеличения мощности или для повышения безотказности, к системе можно подключать несколько ГПГУ, причем разных мощностей. Установка сама будет запускать генераторы, по любому необходимому алгоритму, при необходимости суммируя их мощности. Если присутствует электрическая сеть, то возможно, так же, подключение сети к нашей установке. В этом случае установка может суммировать мощность сети и генератора(ов), использовать сеть в качестве резерва или компенсации недостающей энергии в случае длительного пика потребления.

Оборудование полностью автоматизировано, и может контролироваться как на месте, так и удалённо, при необходимости может быть интегрировано в SCADA систему.

Наши системы идеально подойдут для питания синхронных и асинхронных двигателей, а так же любых других, как линейных, так и нелинейных нагрузок.

Общие характеристики оборудования:

Отличительные особенности:

• Высокая стабильность частоты напряжения.
• Низкий уровень высших гармоник.
• Минимальное количество эмитируемых помех.
• Большой ток короткого замыкания.
• Способность работы при 100% несимметричной нагрузке.
• Работа с любыми видами нагрузок (R_L_C).

Система совместима с генераторами на абсолютно любом виде топлива. В таблице  приводится ГПГУ  как самый экономически эффективный вариант.

Пример расчёта экономической эффективности системы

¹Данные расчеты приведены с учетом стоимости топлива на 2010 год.