Труды КНЦ вып.5 (ЭНЕРГЕТИКА вып.3 2/2011(5))

паротурбинной установки (ПГУ), ориентированных на природный газ, который на начальном участке газопровода будет иметь достаточно низкую цену. Ожидается, что топливо вообще будет покупаться по себестоимости, так как собственником всех объектов является компания Штокман АГ. В то же время нужно принять во внимание удорожающие факторы добычи газа, обусловленные суровыми природно-климатическими условиями Арктики. Обратимся к рассмотрению варианта электроснабжения комплекса от собственной электростанции на базе маневренных газотурбинных установок в комбинации с паротурбинными и возможным использованием ветроэнергетических установок (ВЭУ). Северное побережье Баренцева моря обладает высоким ветроэнергетическим потенциалом, характеризуемым среднегодовыми скоростями ветра порядка 7 м/с, что уже было неоднократно показано в работах по проектированию ветропарков в районе Серебрянских и Териберских ГЭС [2]. Вместе с тем, ветер как источник энергии имеет существенный недостаток - непостоянство, что накладывает ограничения на его использование. Газотурбинные установки, со своей стороны, обладают рядом преимуществ, таких как компактность, удобство в эксплуатации, быстрый пуск и вывод на номинальную нагрузку (10-15 минут), возможность перегрузки, возрастание мощности при понижении температуры наружного воздуха. Недаром в Германии подобные установки широко распространены и выполняют функцию маневренных мощностей. Существенным недостатком одновальных газовых турбин является снижение КПД при изменении нагрузки. Работа расширения газов в проточной части турбины преобразуется в энергию вращения вала турбины, которая затем распределяется между валом компрессора и электрогенератора. На некоторых установках затраты на сжатие воздуха требуют до 60% мощности турбины, что приводит к снижению полезной мощности. Существующая технология не позволяет сработать всю потенциальную энергию продуктов сгорания, поэтому значительная часть энергии сбрасывается в атмосферу при температурах порядка 500-700оС. Для повышения эффективности работы установок применяются различные решения, такие как многоступенчатость сжатия и расширения, регенерация тепла уходящих газов, использование сбросной энергии для нагрева сетевой воды, применение парогазовой технологии, использование возобновляемых источников энергии для приготовления сжатого воздуха перед подачей его в камеру сгорания. Вначале рассмотрим автономную работу ГТУ на примере установки энергетического типа ГТЭ-110. Ее проектные данные при стандартных условиях (температура наружного воздуха плюс 15°С, атмосферное давление 101.3 кПа) составляют: • электрическая мощность - 10.5 МВт; • температура газов перед турбиной - 1 г =1260°С; • температуры газов на выходе - 1г =527.7°С; • КПД - 36.5%; • расход уходящих газов - 364.7 кг/с; • теплота сгорания природного газа - QH =49.4 МДж/кг. 165