Якутская ГРЭС-2: как получить энергию в зоне вечной мерзлоты
Масштабы России таковы, что задача охвата ее непрерывной сетью энергетических и транспортных коммуникаций не решена до сих пор. В частности, огромная Республика Саха (Якутия) остается изолированной от единой энергосистемы РФ. Вместе с тем в этих краях с их суровым климатом бесперебойное снабжение энергией – вопрос жизненно важный. Обеспечить надежность местной энергосистемы помогают технологии GE.
Якутск – административный центр Якутии и большой город на Дальнем Востоке с населением 310 тыс. человек. Это крупный культурный и научный центр всероссийского значения. Расположен он в зоне вечной мерзлоты, климат здесь резко континентальный. Летом температура воздуха может превышать 30 градусов, а зимой приближаться к минус 55. Понятно, что отсутствие тепла и электричества в такие сильные морозы может привести к фатальным последствиям, так что для обеспечения города и прилегающих районов энергией требуются высоконадежные решения. Проблема, однако, в том, что соответствующая инфраструктура в Якутске на сегодняшний день представлена объектами еще советской постройки. Якутская ТЭЦ – ветеран энергетики и творение первых пятилеток (1937 г.). Якутская ГРЭС помоложе (1970 г.), но тоже близка к выработке своего ресурса.
В рамках Программы развития энергетики ряда районов Сибири и Дальнего Востока ПАО «Русгидро» разработало проект строительства Якутской ГРЭС-2. Станция – один из четырех проектов инвестиционной программы «РусГидро» по строительству новых энергообъектов на Дальнем Востоке, реализуемых совместно с ПАО «РАО Энергетические системы Востока» в соответствии с Указом Президента РФ. Электрическая мощность первой очереди новой ГРЭС составит 193 МВт, тепловая мощность – 469 Гкал/ч (с учетом пиковой водогрейной котельной). Новая станция должна принять на себя нагрузку постепенно выбывающих мощностей якутских энергообъектов, создать резерв мощности и повысить надёжность энергоснабжения потребителей. которая Причем речь идет не только о замене электрогенерирующих объектов, но и о постепенном выведении из эксплуатации многочисленных котельных, обеспечивающих жилые дома и производственные помещения теплом, но одновременно загрязняющих воздух столицы Якутии дымовыми выбросами. Выбор был сделан в пользу газотурбинной тепловой станции из 7 энергоблоков. Каждый энергоблок должен работать по классической схеме: топливо сгорает, и расширяющиеся продукты горения «раскручивают» газовую турбину, которая соединена с валом электрогенератора. Далее отработанные газы нагревают воду в водогрейном котле-утилизаторе.
Прибытие ГТУ на паромную переправу в Якутске.
Компактность, устойчивость, эргономичность
По итогам тендера в качестве поставщика газотурбинных энергоблоков для строящейся Якутской ГРЭС-2 была выбрана компания GE. Контракт на поставку оборудования для первой очереди ГРЭС (в составе четырех энергоблоков) был подписан 26-го декабря 2013 г.. В конце августа АО «Якутская ГРЭС-2» (дочернее общество ПАО «РусГидро», находится под управлением ПАО «РАО ЭС Востока») смонтировало на штатные фундаменты все четыре газотурбинных установки (ГТУ). Установка ГТУ в проектное положение позволила строителям завершить установку металлоконструкций главного корпуса и приступить к монтажу стеновых панелей здания. Это означает, что к зиме тепловой контур здания будет замкнут, и работы по подключению оборудования можно будет проводить даже в самые суровые морозы.
До конца 2015 года планируется завершить строительство и приступить к пуско-наладочным работам, а на полную мощность станция заработает в 2016 году.
Почему же выбор был сделан в пользу GE? «Разумеется, наша техника способна выдерживать экстремальные условия эксплуатации в морозную сибирскую зиму, - говорит Владимир Ширяев, руководитель продаж газотурбинных установок GE Distributed Power (Power&Water), - но, в принципе, способное работать при экстремально низких температурах оборудование производится и другими компаниями. Наши преимущества – в технологиях, заложенных в конструкцию продуктов GE и конкретно газовой турбины LM6000 мощностью 40 МВт».
Среди этих преимуществ необходимо отметить высокий КПД газотурбинных установок при работе в простом цикле. Если перейти на язык цифр, то для выработки 1 кВт*ч электроэнергии с помощью турбины LM6000 требуется газа на 10% меньше, чем для аналогичных установок, созданных другими компаниями. Преимущество в КПД еще больше увеличивается при работе на частичной мощности. Для проектов масштаба Якутской ГРЭС-2 это дает заказчику миллионы рублей экономии в год на закупках газа.
Второй важный момент заключается в том, что количество пусков и остановок газотурбинной установки (ГТУ) не влияет на продолжительность межремонтного ресурса. Это особенно важно для тех проектов, где предполагается работа в изолированной сети с неравномерной нагрузкой и, следовательно, с большим числом циклов запуска ГТУ. И если такой режим эксплуатации не приводит к преждевременному износу оборудования и не сокращает межремонтные интервалы его эксплуатации, то заказчик получает серьезную экономию, составляющую миллионы долларов в год. Это преимущество турбины LM6000 связано с ее «авиационным» происхождением - она разработана на базе авиадвигателя производства GE, который как раз и рассчитан на быстрый запуск и частые включения-выключения.
Постановка турбины на фундамент.
Еще одно существенное преимущество - малый вес и размер газовой турбины, что, в случае необходимости, облегчает ее замену в блоке ГТУ на площадке. Это позволяет обеспечить высочайшую надежность поставок энергии и тепла потребителям в удаленных районах. Имея запасную газовую турбину, Заказчик может в течение 1-2 суток легко заменить оборудование, уходящее в ремонт и продолжать эксплуатировать станцию, в то время как его отработавшая межсервисный ресурс турбина пройдет полный цикл ремонта в специализированном цеху, где будут все необходимые инструменты, специалисты и контроль качества, поскольку обеспечить «чистые» условия для качественного и быстрого ремонта газовой турбины на площадке довольно трудно. Другие производители предлагают ремонтировать свои турбины непосредственно на площадке, что означает длительную остановку энергоблока и требует дополнительных затрат на доставку специалистов, инструмента и запчастей на электростанцию. Но другого выхода в данном случае нет: размеры турбин превращают их демонтаж и транспортировку в цех производителя в слишком сложный и дорогостоящий процесс.
По желанию заказчика для данного проекта ГТУ LM6000 были изготовлены и поставлены в варианте для работы на двух топливах: природном газе, а также на дизельном топливе в качестве резервного. При этом в случае использования любого из топлив, технология «сухого» способа подавления выбросов, примененная в конструкции турбин LM6000, обеспечивает низкие выбросы окислов азота, соответствующие действующим нормам, что существенно улучшит экологическую обстановку в Якутске.
Карта транспортной операции по доставке оборудования на стройплощадку Якутской ГРЭС-2.
Уникальные решения
Даже при относительно небольших размерах ГТУ LM6000 доставка оборудования с предприятия в Хьюстоне (штат Техас) в Якутск являла собой весьма нетривиальную операцию. Первоначально рассматривался вариант Северного морского пути с последующей транспортировкой также водным путем – вверх по реке Лена. Однако по ряду причин был выбран другой вариант – морем до Владивостока, а дальше – спецавтотранспортом до Якутска. Чтобы перевезти всю технику для первой очереди Якутской ГРЭС-2 с берегов Японского моря на берега Лены понадобилось бы 128 автомобилей. Поскольку мобилизовать такой парк одновременно оказалось сложной задачей, решено было перевозить технику в два этапа с использованием всего 64-х единиц колесной техники. Компании успешно справились с этой задачей, и теперь станция растет на глазах. Фактически, с момента подписания контракта на поставку оборудования GE до начала эксплуатации станции в 2016 году пройдет немногим более двух лет.
Фотографии предоставлены пресс-службой РусГидро.