Мутновская ГеоЭС - Технопромэкспорт

CREATIVE POWER
Мутновская
ГеоЭС
Мутновская
ГеоЭС
ТЕХНОПРОМЭКСПОРТ
Геотермальная энергетика
Одной из общемировых приоритетных задач,
стоящих перед энергетикой в целом, является
защита окружающей среды
О
дной из общемировых приоритетных
задач, стоящих перед энергетикой в целом, является внедрение более эффективных и экологически чистых технологий.
Это обуславливается необходимостью всемерной экономии энергоресурсов и защиты
окружающей среды.
Мировой опыт показывает, что развитые страны уже активно действуют в указанном направлении. Объем энергии, производимой с
помощью ВИЭ в мире, в настоящее время уже
достиг 10% от общего объема энергопотребления, а по планам ЕС к 2020 году возобновляемые источники должны обеспечивать 20%
общего энергопотребления, а к 2040 году –
до 50%.
Отдельное и большое значение в рамках
набирающего силу активного перехода на
возобновляемые источники и их использования придается геотермальной энергетике –
использованию термальной энергии земных
недр, получаемой в результате физико-химических процессов, нагревающих подземные
воды до состояния перегретого пара.
Запасы подземных ресурсов в 10–12 раз превышают потенциал органического топлива, а
производство энергии из термальных ресурсов земли является экологически чистым и
практически не влечет выбросов СО2 в атмосферу. Десятки стран мира с успехом используют тепло Земли уже многие годы. Наибольшим количеством геотермальных станций на
сегодняшний день обладают США, Филиппины, Индонезия, Мексика и Италия.
Геотермальные ресурсы на Земле распределены неравномерно, и основная их часть
сосредоточена в области Тихого океана, в
районах разломов в земной коре, где магматическое тепло поднимается из недр Земли
практически на поверхность. Крупных разломов на Земле несколько. Один разлом проходит через Камчатку и Японию и тянется к
Филиппинам, Индонезии и Новой Зеландии;
2
другой – проходит через Калифорнию, Центральную и Южную Америку.
Наиболее перспективными регионами для
использования геотермальной энергии являются: Азия, особенно Индонезия – с потенциалом около 27000 МВт, а также американский
континент, в первую очередь Латинская Америка, Карибский бассейн и США.
В России самые крупные геотермальные источники расположены в районе Камчатки, Сахалина и Курильских остров. По своим климатическим условиям эти регионы сравнимы лишь с
Исландией. Российские запасы геотермальной
энергии по оценкам в 10–15 раз превышают запасы органического топлива в стране.
По данным института вулканологии Дальневосточного Отделения РАН, только геотермальные ресурсы Камчатки оцениваются в
5000 МВт, что позволит обеспечивать регион
электроэнергией и теплом в течение 100 лет.
Сегодня большой интерес представляют геотермальные ресурсы Краснодарского и Ставропольского краев, Калининградской области, где имеются запасы горячей воды с
температурой до 1100С. Запасы геотермального тепла имеются на Чукотке, часть из которых
уже открыта и может активно использоваться
для энергообеспечения близлежащих городов и поселков. На Северном Кавказе хорошо изучены геотермальные месторождения
с температурой в резервуаре от 70 до 1800С,
которые находятся на глубине от 300 – 5000 м.
Районы Приморья, Прибайкалья и Западной
Сибири также располагают запасами геотермального тепла, пригодного для широкомасштабного применения для теплоснабжения.
В соответствии с Энергетической стратегией
России до 2030 года рост планируемого энергопотребления в стране увеличится не менее чем
в 1,3 раза, причем доля децентрализованного
теплоснабжения возрастет до 33%. В этой связи можно ожидать увеличение числа реализованных геотермальных энергопроектов.
Мутновская ГеоЭС
В соответствии с Энергетической стратегией России до
2030 года рост планируемого энергопотребления в стране
увеличится не менее чем в 1,3 раза
• Мировые инвестиции в ВИЭ выросли на 32%
в 2010 году и достигли рекордных $211 млрд
(по сравнению с $150 млрд в 2009 году и
$30 млрд в 2004 году).
• При сжигании природного газа эмиссия СО2
составляет 453 г на 1 кВт/ч, нефти – 906 г
на 1 кВт/ч, угля – 1042 г на 1 кВт/ч.
• Общий выход тепла из недр Земли на ее поверхность втрое повышает современную
мощность энергоустановок мира и оценивается в 30 ТВт.
• К 2011 году 119 стран (по сравнению с 55
странами в 2010 году) разработали концепции по развитию ВИЭ, из них более половины в развивающихся странах.
Рост цен на топливо
руб./литр
35%–рост цены на дизельное топливо за 2 месяца
(на отдельных АЗС до 40%)
отражается в т.ч. на уровне
цен на электроэнергию в
отдельных отраслях.
дизель в РФ руб./литр
30
25
Июнь, 2011
Май, 2011
Март, 2011
Апрель, 2011
Январь, 2011
Февраль, 2011
Ноябрь, 2010
Декабрь, 2010
Октябрь, 2010
Сентябрь, 2010
Июль, 2010
Август, 2010
Май, 2010
Июнь, 2010
Март, 2010
Апрель, 2010
Январь, 2010
Февраль, 2010
Ноябрь, 2009
Декабрь, 2009
15
Октябрь, 2009
20
Волатильность и непредсказуемость цен НА НЕФТЬ
140
нефть
100
логарифмический масштаб
Волатильность и непредсказуемость цен на
нефть добавляет неопределенности в инвестиции в традиционную
энергетику.
70
50
30
20
14
1985
1988
1991
1994
1997
2000
2003
2006
2009
2012
3
ТЕХНОПРОМЭКСПОРТ
4
Мутновская ГеоЭС
ТЕХНОПРОМЭКСПОРТ
Суммарная установленная мощность объектов,
введенных в эксплуатацию,
превышает 85000 МВт
О
АО «ВО «Технопромэкспорт» – одна из
ведущих российских инжиниринговых
компаний, более полувека выполняющая полный комплекс работ по строительству энергообъектов как в России, так и за
рубежом.
Со дня основания (1955 год) по контрактам
компании сооружено более 400 энергетических объектов в 50 странах мира, в том числе
тепловые, парогазовые, дизельные и гидравлические электростанции, гидроэлектростанции, линии передач и подстанций. Суммарная
установленная мощность объектов, введенных в эксплуатацию, превышает 85000 МВт.
Комплекс услуг, предлагаемых Технопромэкспортом при строительстве энергообъектов,
включает в себя:
• строительство энергетических объектов «под ключ»;
• выполнение изыскательных работ,
технико-экономических обоснований
и экспертиз проектов;
• поставку комплектного энергетического оборудования;
• строительство, монтаж и наладку оборудования, ввод объектов в эксплуатацию;
• осуществление комплексного обслуживания построенных энергообъектов,
включая поставку запасных частей;
• проведение модернизации и реконструкции энергообъектов;
• передачу опыта, командирование специалистов и обучение местного эксплуатационного персонала как в стране Заказчика, так и в России.
В зависимости от природных условий, площадки строительства и вида топлива Технопромэкспорт предлагает соответствующие
схемы расположения сооружений энергообъектов, состав основного энергетического оборудования, варианты компоновки главного
корпуса и вспомогательных сооружений.
В компании внедрена сертифицированная
система качества ISO 9001:2008 в областях
управления строительством, модернизации,
реконструкции и обслуживания тепловых,
газотурбинных, дизельных, гидравлических
электростанций,
линий электропередачи,
подстанций и других объектов энергохозяйств.
Поставляемое Технопромэкспортом комплектное оборудование имеет высокие технико-экономические показатели и отвечает
самым высоким требованиям мирового рынка энергетического оборудования.
Технопромэкспорт участвует в разработках
и реализации энергетических проектов, использующих возобновляемые источники
энергии (ВИЭ) – солнечную, геотермальную,
ветровую, которые на современном этапе активно вовлекаются в энергетический баланс
мирового энергорынка.
В 2002 Технопромэкспорт реализовал уникальный проект строительства Мутновской
ГеоЭС, расположенной на Камчатке в долине вулкана Мутновский на отметке 800 метров над уровнем моря и в 130 км к югу от
административного центра региона г. Петропавловск-Камчатский и использующей для
производства электрической энергии геотермальное тепло. Это второй в России геотермальный проект, после Паужетской ГеоЭС
(1966).
5
ТЕХНОПРОМЭКСПОРТ
О ПРОЕКТЕ
По данным Мирового энергетического совета, во второй половине XXI века степень
освоения водных ресурсов планеты возрастет до 70%
М
утновская ГеоЭС является уникальной
электростанцией. Климат в районе
электростанции крайне суров: высокий снежный покров, который лежит в течение 8–9 месяцев (с октября по июнь), сильные ветры, продолжительные снежные бури,
большое количество туманных и облачных
дней. Лето на Камчатке, как правило, короткое и влажное, с частыми туманами и сильными порывистыми ветрами, скорость которых порой превышает 24 м/с.
Все эти климатические факторы учитывались
при объемно-планировочном решении стан-
6
ции, выборе материалов и конструктивных
решениях здания. Здания электростанции соединены между собой закрытыми пешеходными переходами, что создает архитектурно выразительный вид, гармонирует с окружающим
ландшафтом и обеспечивает максимальный
комфорт для эксплуатационного персонала.
Все здания и сооружения практически связаны в один общий комплекс, позволяющий
персоналу иметь доступ в любую его точку внутри помещения. На открытом воздухе расположены только склад горюче-смазочных материалов (ГСМ) и противопожарное хозяйство.
Мутновская ГеоЭС
Все оборудование Мутновской ГеоЭС рассчитано на нормальную эксплуатацию при
землетрясении 7 баллов, при 8 баллах оно
должно быть отключено и находиться в состоянии готовности, а строительные конструкции рассчитывались с учетом землетрясения
9 баллов.
Обеспечение энергетической независимости
Камчатской области стало возможным только
в 1994 году, когда началась реализация государственной программы «Экологически чистая энергетика».
В 1997 году Европейский банк реконструкции
и развития выделил кредит на освоение геотермального поля и строительство Мутновской ГеоЭС с двумя энергоблоками традиционного цикла общей мощностью 50 МВт.
В октябре 2002 года оба энергоблока Мутновской ГеоЭС были синхронизированы с регио-
нальной энергосистемой и начали работу по
диспетчерскому графику. Для гористого полуострова с его суровым климатом ввод в эксплуатацию электростанции стал новой вехой
в экономике области.
Строительство и ввод в эксплуатацию Мутновской ГеоЭС позволил решить ряд важных
социальных и экологических проблем:
• Повышение устойчивости энергоснабжения Камчатского региона за счет снижения зависимости от дорогостоящего
привоза топлива и перехода на использование богатейших запасов геотермального тепла Земли;
• Общее оздоровление экологии области
путем внедрения экологически чистого и
высокоэкономического энергетического
оборудования.
ПОСТАВЩИКИ
З
аказчиком строительства Мутновской
ГеоЭС являлся ОАО «Геотерм» в составе учредителей: РАО «ЕЭС России»,
АО «Камчатскэнерго» администрации Камчатской области и АО «Наука». Генеральным
проектировщиком объекта было определено
ОАО «Зарубежэнергопроект» (г. Иваново).
По контрактам, заключенным Технопромэкспортом для осуществления строительства
Мутновской ГеоЭС, обеспечивались работой
многие энергомашиностроительные предприятия России, а также отраслевые проектно-конструкторские институты, монтажные,
ремонтные и наладочные организации. Поставки оборудования осуществляли такие
известные российские энергомашиностроительные предприятия, как ОАО «Калужский
турбинный завод», ОАО машиностроитель-
ный завод «Зио-Подольск», московский завод «Электрощит», «Пролетарский завод» и
завод «Электропульт» из Санкт-Петербурга,
АО «Интеравтоматика», ОАО «Привод» и многие другие.
В поставках оборудования для Мутновской
ГеоЭС участвовало украинское предприятие
«Запорожтранформатор», а также ведущие
зарубежные фирмы Purafil, Siemens, Alstom
и др.
Большой вклад в выполнение взятых на себя
обязательств обеспечивали монтажные организации: «Дальэнергомонтаж», «Стройкомплекс», «Камчатскагропромстрой», «Электросевкавмонтаж», «Спецстройуправление»,
«Камчатскэлектросетьстрой», «Средазэлектроизоляция», «Амурэнергозащита» и др.
7
ТЕХНОПРОМЭКСПОРТ
Особенности проекта
Технико-экономические
показатели
Мутновской ГеоЭС
Установленная мощность ГеоЭС, МВт................................................................................................ 50
Количество энергообъектов.................................................................................................................. 2
Расход пара, кг/с
на один блок ................................................................................................................................ 44,5
на всю ГеоЭС.................................................................................................................................... 89
Мощность (нетто), МВт
блока............................................................................................................................................ 23,03
ГеоЭС............................................................................................................................................ 46,06
Удельный расход пара блока (нетто), кг/кВт.ч................................................................................ 6,89
8
Мутновская ГеоЭС
Генеральный план площадки
На площадке Мутновской ГеоЭС размещены:
8
1. Главный корпус с машинным залом и помещением для вахтового персонала.
2. Здание КРУЭ-220 кВ.
3. Объединенно-вспомогательный корпус
(ОВК).
4. Вентиляторные градирни.
5. Сепараторная с насосной станцией.
6. Очистные сооружения (ОС).
7. Хозяйство ГСМ.
8. ЛЭП.
9. Общежитие вахтового персонала.
Технологической схемой электростанции
предусмотрено использование пара, получаемого двухступенчатой сепарацией пароводяной смеси, забираемой из геотермальных
скважин для выработки электроэнергии в
двух паротурбинных агрегатах конденсационного типа, работающих в базовом режиме с
начальным давлением пара 0,65 МПа.
2
1
9
3
4
5
7
6
УПРОЩЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ЭНЕРГОБЛОКА
9
ТЕХНОПРОМЭКСПОРТ
10
Мутновская ГеоЭС
СЕПАРАТОРЫ
В машинном зале главного корпуса продольно расположены два турбоагрегата и их вспомогательное оборудование, сепаратор 2-й
ступени, насосы охлаждающей воды, установки дозирования и др. Для ремонтного обслуживания установлены два мостовых крана
грузоподъемностью по 32 т каждый.
Сепаратор 2-й ступени, изготовленный ОАО
машиностроительный завод «Зио-Подольск»,
обеспечивает на выходе степень сухости пара
более 0,9998 и общее солесодержание в паре
менее 0,5 мг/л. Для обеспечения этих параметров пара сепаратор имеет промывочное
устройство, в которое подается чистый конденсат.
Сепараторы пара 2-й ступени при условиях
нормальной эксплуатации обеспечивают качество пара со следующими показателями:
• влажность пара не более 0,02%,
• общее солесодержание не более 0,5 мг/л.
Проектом предусмотрена оборотная система
техводоснабжения с «мокрой» четырехсекционной вентиляторной градирней, которая
рассчитана на отвод тепла от конденсатора
турбины и вспомогательного оборудования
блока, и при расчетных климатических условиях (-20С) обеспечивает температуру воды на
входе в конденсатор 150С.
В номинальном режиме сепараторы пара 2-й ступени
работают при следующих параметрах
Параметры пара на выходе из сепаратора:
Параметры пара на входе в сепаратор:
Расход, кг/с................................................... 44,5
Давление (абс), МПа................................... 0,65
Температура, 0С............................................. 162
Влажность пара,%......................................... 0,1
Расход, кг/с............................................... 44,421
Давление (абс), МПа................................... 0,64
Температура, 0С.......................................... 161,3
Влажность пара,%....................................... 0,02
ТРАНСФОРМАТОРЫ
Два трехфазных повышающих трансформатора ТРДН-4000/230 мощностью 40 МВА
и напряжением 10,5/220 кВ установлены в
отдельных камерах здания КРУЭ 220 кВ и
подключены к элегазовому комплектному
устройству 220 кВ, изготовленному и поставленному фирмой Siemens. Вырабатываемая
электроэнергия подается на одноцепную ЛЭП
220 кВ. В здании КРУЭ установлен также
трансформатор мощностью 32 МВА напряжением 10,5/35 кВ, предназначенный для
плавки гололеда переменным током на ЛЭП
220 кВ. Компоновка этого здания предусматривает возможность увеличения мощности
электростанции до 100 МВт и подключения
еще одной ЛЭП 220 кВ.
11
ТЕХНОПРОМЭКСПОРТ
ПАРОВАЯ ТУРБИНА
Схема турбины в разрезе
ПАРОВАЯ ТУРБИНА К-25-0,6 ГЕО
Активно-реактивная, двухпоточная паровая
турбина типа К-25-0,6 Гео, изготовленная
ОАО «Калужский турбинный завод», обеспечивает номинальную мощность 25 МВт. Это
достигается при начальном давлении пара
перед стопорной захлопкой 0,62 МПа, содержании в паре неконденсирующих газов 0,4%
(по массе), давлении пара в конденсаторе 5
кПа и расходе пара 42,879 кг/с. В каждом потоке турбины восемь ступеней.
12
Основные технические характеристики паровой турбины К-25-0,6 Гео:
Номинальная электрическая мощность на
клеммах генератора, МВт................................25
Номинальные расчетные параметры
пара:
Давление пара, МПа.....................................0,62
Степень сухости пара
перед турбиной..........................................0,9998
Содержание в паре
неконденсирующихся газов (по массе),%....0,4
Давление пара в конденсаторе, кПа............5,0
Мутновская ГеоЭС
ГЕНЕРАТОР
Принципиальная электрическая схема
ГЕНЕРАТОР Т-25 - 243 - ПН
Вместе с паровой турбиной работает генератор типа Т-25-243-ПН с гарантированной
мощностью 24,54 МВт, с напряжением на
клеммах 10,5 кВ. Генератор, изготовленный
ОАО «Привод» (г. Лысьва), имеет коэффициент мощности 0,85, воздушное охлаждение по
замкнутому циклу вентиляции и бесщеточную
систему возбуждения.
Генераторы двух энергоблоков подключаются
к двум секциям комплектного распределительного устройства напряжением 10,5 кВ.
Основные технические характеристики генератора Т-25-243-ПН:
Номинальная мощность, МВт.........................25
Напряжение, кВ.............................................10,5
Частота, Гц.........................................................50
Коэффициент мощности...............................0,85
КПД,%................................................................98
13
ТЕХНОПРОМЭКСПОРТ
14
Мутновская ГеоЭС
КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ
Операторские станции OM 650
OT1
OT2
OT3
Инженерная система ES880
Принтер матричный
OT4
Принтер струйный цветной
UЛ
UЛ UЛ
Шина терминалов SINEC H1FO
Обрабатывающее
серверное устройство
PU/SU
Обрабатывающее
серверное PU
UЛ UЛ
MOD
MOD
UЛ
UЛ UЛ
UЛ
UЛ UЛ
UЛ UЛ
Шлюз
UЛ
UЛ UЛ
UЛ UЛ
Резервированная магистральная шина CS275
UЛ UЛ
UЛ UЛ
UЛ UЛ
UЛ UЛ
UЛ UЛ
UЛ UЛ
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
GE
AS 220 БА AS 220 БА
Шкаф
питания
AS 220 БА
Шкаф
питания
AS 220 БА
Шкаф
питания
AS 220 БА
AS 220 БА
Шкаф
промреле
AS 220 БА AS 220 БА
AS 220 БА
Шкаф
промреле
AS 220 БА
Кроссовый
шкаф
AS 220 БА
Шкаф УСО
Oscillostore на 328 сигналов
AS 220 БА AS 220 БА
Кроссовый
шкаф
M
Контроль и управление электростанцией и
геотермальным полем осуществляются из
единого центра управления (с главного щита)
главного корпуса электростанции. В комфортабельном зале оборудованы рабочие места для операторов, обеспечивающих работу
электростанции и геотермальных скважин. В
проекте также заложена возможность автоматизированного дистанционного управления
работой всего комплекса Мутновской ГеоЭС с
главного пульта управления, расположенного
в поселке энергетиков «Термальный» в 60 км
от ГеоЭС, а также предусмотрена спутниковая
связь для осуществления мониторинга работы электростанции из центра управления,
расположенного в Москве.
Электрическая станция и геотермальное
поле управляются распределенной системой
управления, имеющей функциональные зоны
и иерархические уровни. Функциональные
зоны системы управления соответствуют выделенным технологическим участкам объекта
управления (геотермальное поле, вспомога-
тельные системы, энергоблоки) и реализованы в группах модулей распределенной системы управления.
Эти группы модулей автономно управляют
соответствующими участками процесса, выполняя все виды управления, необходимые
на этих участках (функционально-групповое
управление, защита, автоматическое регулирование и др.).
Модули верхнего уровня системы управления,
обеспечивая заданные операторами режимы
работы электростанции, управляют модулями
функциональных зон.
Система управления взаимодействует с отдельными системами, поставляемыми комплектно со вспомогательным технологическим оборудованием. Для этого согласованы
необходимые интерфейсы и алгоритмы.
Распределенная система управления обеспечивает пуски и остановки электростанции по
непрерывным программам с возможностью
поэтапного пуска/остановки для опробирования.
15
ТЕХНОПРОМЭКСПОРТ
КОНТАКТЫ
Алжир
г. Алжир
тел.: (213) 792-541-988
Афганистан
г. Кабул
тел.: (93) 702-898-071
Бангладеш
г. Дакка
тел.: (880) 2-882-58-67
факс: (880) 2-882-61-98
Беларусь
г. Полоцк
тел.: (375) 21-441-39-42
Греция
г. Афины
тел.: (30) 210-960-24-36
факс: (30) 210-964-72-16
Иран
г. Тегеран
тел.: (98) 21-8-820-94-51
факс: (98) 21-8-878-15-56
Сербия
г. Белград
тел.: (381)11-397-00-04
факс: (381) 11-397-02-56
Индия
г. Дели
тел.: (91) 11-2614-9550
факс: (91) 11-2614-9487
Китай
г. Пекин
тел.: (86) 10-8-497-16-45
факс: (86) 10-8-499-17-77
Финляндия
г. Хельсинки
тел.: (358) 9-523-794
факс: (358) 9-520-561
Иордания
г. Амман
тел.: (962) 6-462-64-83
факс: (962) 6-464-24-67
Россия
(г. Санкт-Петербург)
тел.: (812) 717-51-86
факс: (812) 717-01-95
Хорватия
г. Загреб
тел.: (385) 1-482-10-46
факс: (385) 1-482-35-58
Головной офис ОАО «ВО «Технопромэкспорт»
Россия, 119019, Москва, Новый Арбат, 15, стр. 2
E-mail: inform@tpe.ru
www.tpe.ru
Фото на обложке и стр. 14 Igumnova Irina , на стр. 4, 10 Pichugin Dmitry | shutterstock.com
16
Дизайн griffel.ru
Тел.:
+ 7 (495) 984-98-00
Факс: + 7 (495) 690-66-88
www.tpe.ru