Разработка новых типов ГТУ, растущие темпы спроса на газ по сравнению с другими видами топлива, масштабные планы промышленных потребителей по созданию собственных мощностей обуславливают растущий интерес к газотурбинному строительству.

Р ынок малой генерации имеет большие перспективы развития. Эксперты прогнозируют увеличение спроса на распределенную энергетику с 8% (на текущий момент) до 20% (к 2020 году). Подобная тенденция объясняется сравнительно низким тарифом на электроэнергию (в 2-3 раза ниже, чем тариф на э/энергию от централизованной сети). Кроме этого, по словам Максима Загорнова, члена генерального совета «Деловой России», президента Ассоциации малой энергетики Урала, директора группы компаний «МКС», малая генерация надежнее сетевой: в случае аварии на внешней сети снабжение электроэнергией не прекращается. Дополнительное преимущество децентрализованной энергетики - скорость ввода в эксплуатацию: 8-10 месяцев в отличие от 2-3 лет создания и присоединения сетевых линий.

Сопредседатель комитета «Деловой России» по энергетике Денис Черепанов утверждает, что за собственной генерацией будущее. По словам первого заместителя председателя комитета Государственной Думы по энергетике Сергея Есякова, в случае распределенной энергетики в цепочке «энергия - потребитель» решающим звеном является именно потребитель, а не энергетика. При собственной генерации электроэнергии потребитель заявляет необходимые мощности, комплектации и даже вид топлива, экономя, при этом, на цене киловатта полученной энергии. Кроме прочего, эксперты считают, что можно получить дополнительную экономию, если реализовать работу энергоустановки в режиме когенерации: утилизированная тепловая энергия пойдет на отопление. Тогда срок окупаемости генерирующей энергоустановки значительно снизится.

Наиболее активно развивающимся направлением распределенной энергетики является строительство газотурбинных электростанций малой мощности. Газотурбинные электростанции предназначены для эксплуатации в любых климатических условиях в качестве основного или резервного источника электроэнергии и тепла для объектов производственного и бытового назначения. Использование таких электростанций в отдаленных районах позволяет получить значительную экономию средств за счет исключения издержек на строительство и эксплуатацию протяженных линий электропередач, а в центральных районах - повысить надежность электрического и теплового снабжения как отдельных предприятий и организаций, так и территорий в целом. Рассмотрим некоторые газовые турбины и газотурбинные установки, которые предлагают для строительства газотурбинных электростанций на рынке России известные производители.

General Electric

Решения GE на основе аэропроизводных турбин отличаются высокой надежностью и подходят для применения в целом ряде отраслей: от нефтегазой промышленности до ЖКХ. В частности, в малой генерации активно используются газотурбинные установки GE семейства LM2500 мощностью от 21 до 33 МВт и КПД до 39%. LM2500 применяют в качестве механического привода и привода электрогенератора, они работают на электростанциях в простом, комбинированном цикле, режиме когенерации, морских платформах и трубопроводах.

За последние 40 лет турбины GE данной серии являются наиболее продаваемыми в своем классе. Всего в мире установлено более 2000 турбин данной модели с общей наработкой более 75 миллионов часов.

Основные характеристики турбин LM2500: легковесная и компактная конструкция для быстрого монтажа и простоты обслуживания; выход на полную мощность с момента запуска за 10 минут; высокие показатели КПД (в простом цикле), надежности и доступности в своем классе; возможность использования двухтопливных камер сгорания для дистиллята и природного газа; возможность использования в качестве топлива керосина, пропана, коксового газа, этанола и СПГ; низкий уровень выбросов NOx с использованием камер сгорания DLE или SAC; коэффициент надежности - более 99%; коэффициент готовности - более 98%; выбросы NOx - 15 ppm (модификация DLE).

Для обеспечения клиентов надежной поддержкой на всем протяжении жизненного цикла генерирующего оборудования GE открыла специализированный Центр энергетических технологий в Калуге. Он предлагает заказчикам современные решения для обслуживания, инспекции и ремонта газовых турбин. На предприятии внедрена система менеджмента качества в соответствии со стандартом ISO 9001.

Kawasaki Heavy Industries

Японская компания Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (KHI) - многопрофильная машиностроительная компания. Важное место в ее производственной программе занимают газовые турбины.

В 1943 году Kawasaki создала первый в Японии газотурбинный двигатель и в настоящее время является одним из признанных мировых лидеров в производстве ГТУ малой и средней мощности, накопив референции по более, чем 11 000 установок.

Имея в приоритете экологичность и эффективность, компания достигла больших успехов в развитии газотурбинных технологий и активно ведет перспективные разработки, в том числе, в области новых источников энергии в качестве альтернативы ископаемому топливу.

Имея в активе хорошие наработки в криогенных технологиях, технологиях производства, хранения и транспортировки сжиженных газов, Kawasaki ведет активные исследования и ОКР в области применения водорода как топлива.

В частности, уже сейчас компания имеет опытные образцы турбин, использующих водород как добавку к метановому топливу. В перспективе ожидаются турбины, для которых, намного более калорийный и абсолютно экологически безопасный, водород заменит углеводороды.

ГТУ Kawasaki серий GPB спроектированы для работы в базовой нагрузке, включая как параллельные, так и изолированные схемы взаимодействия с сетью, при этом основу мощностного ряда составляют машины от 1,7 до 30 МВт.

В модельном ряду есть турбины, использующие для подавления вредных выбросов инжекцию пара, и применяющие доработанную инженерами компанию технологию DLE.

Электрический КПД, в зависимости от цикла генерации и мощности, соответственно, от 26,9% у GPB17 и GPB17D (турбины M1A-17 и M1A-17D) до 40,1% у GPB300D (турбина L30A). Электрическая мощность - от 1700 до 30 120 кВт; тепловая мощность - от 13 400 до 8970 кДж/кВтч; температура выхлопных газов - от 521 до 470°С; расход выхлопных газов - от 29,1 до 319,4 тыс. м3/ч; NOx (при 15% О2) - 9/15 ppm для газовых турбин M1А-17D, М7А-03D, 25 ppm - для турбины M7A-02D и 15 ppm для турбин L20A и L30A.

По эффективности ГТУ Kawasaki, каждая в своем классе, являются либо мировым лидером, либо одним из лидеров. Общая тепловая эффективность энергоблоков в когенерационных конфигурациях достигает 86-87%. Ряд ГТУ компания выпускает в двухтопливном (природный газ и жидкое топливо) исполнении с автоматическим переключением. У российских потребителей в настоящий момент наиболее востребованы три модели ГТУ - GPB17D, GPB80D и GPB180D.

Газовые турбины Kawasaki отличают: высокая надежность и большой ресурс; компактный дизайн, что особенно привлекательно при замене оборудования существующих генерирующих мощностей; удобство обслуживания за счет разрезной конструкции корпуса, съемных горелок, оптимально расположенных инспекционных отверстий и др., что упрощает осмотр и техобслуживание, в том числе силами персонала пользователя;

Экологичность и экономичность. Камеры сгорания турбин Kawasaki спроектированы с применением самых передовых методов, что позволило оптимизировать процесс горения и достичь лучших показателей эффективности турбины, а также уменьшить содержание NOx и других вредных веществ в выхлопе. Экологические показатели улучшены также за счет применения доработанной технологии сухого подавления выбросов (DLE);

Возможность использования широкого спектра топлив. Могут применяться природный газ, керосин, дизельное топливо, легкие мазуты типа «А», а также попутный нефтяной газ;

Надежное послепродажное обслуживание. Высокий уровень обслуживания, включая бесплатную систему онлайн-мониторинга (TechnoNet) с предоставлением отчетов и прогнозов, техническую поддержку силами высококвалифицированного персонала, а также замену по трейд-ин газотурбинного двигателя в ходе капитального ремонта (простой ГТУ сокращается до 2-3 недель) и т.д.

В сентябре 2011 г. Kawasaki представила новейшую систему камеры сгорания, позволившую опустить уровень выбросов NOx до менее чем 10 ppm для газотурбинного двигателя M7A-03, что даже ниже, чем требуют нынешние нормативы. Один из подходов компании к проектированию состоит в том, чтобы создавать новую технику, отвечающую не только современным, но и будущим, более жестким, требованиям к экологическим показателям.

В высокоэффективной ГТУ GPB50D класса 5 МВт с турбиной Kawasaki M5A-01D применены новейшие апробированные технологии. Высокая эффективность установки делает ее оптимальной для электро- и когенерации. Также компактный дизайн GPB50D особенно выгоден при модернизации существующих предприятий. Номинальный электрический КПД 31,9% - лучший в мире среди установок класса 5 МВт.

Турбина M1A-17D за счет применения камеры сгорания оригинальной конструкции с сухим подавлением выбросов (DLE) имеет отличные для своего класса показатели экологичности (NOx < 15 ppm) и эффективности.

Сверхнизкий показатель массы турбины (1470 кг), минимальный в классе, обусловлен широким применением композитных материалов и керамики, из которых изготовлены, например, лопатки рабочего колеса. Керамика более устойчива к работе при повышенных температурах, менее склонна к загрязнению, чем металлы. ГТУ имеет электрический КПД близкий к 27%.

В России к настоящему времени Kawasaki Heavy Industries, Ltd. в сотрудничестве с российскими компаниями реализовала ряд успешных проектов:

Мини-ТЭС «Центральная» во Владивостоке

По заказу АО «Дальневосточной энергетической управляющей компании» (АО «ДВЭУК») для ТЭС «Центральная» поставлено 5 ГТУ GPB70D (M7A-02D). Станция обеспечивает электроэнергией и теплом потребителей центральной части застройки острова Русский и кампус Дальневосточного федерального университета. ТЭС «Центральная» - первый энергообъект в России с турбинами Kawasaki.

Мини-ТЭС «Океанариум» во Владивостоке

Этот проект также осуществлен ОАО «ДВЭУК» для энергоснабжения расположенного на острове научно-образовательного комплекса «Приморский океанариум». Поставлено две ГТУ GPB70D.

ГТУ производства Kawasaki в ПАО «Газпром»

Российский партнер Kawasaki, ООО «МПП Энерготехника», на основе газовой турбины M1A-17D выпускает контейнерную электростанцию «Корвет 1,7К» для установки на открытых площадках с диапазоном температур окружающего воздуха от -60 до + 40 °С.

В рамках договора о сотрудничестве разработаны и на производственных мощностях «МПП «Энерготехника» собраны пять ЭГТЭС КОРВЕТ-1,7К. Зоны ответственности компаний в данном проекте распределялись следующим образом: Kawasaki поставляет газотурбинный двигатель M1A-17D и системы управления турбиной, Siemens AG - высоковольтный генератор. ООО «МПП «Энерготехника» производит блок-контейнер, выхлопное и воздухозаборное устройство, систему управления энергоблоком (в том числе систему возбуждения ШУВГм), электротехническое оборудование - основное и вспомогательное, комплектует все системы, осуществляет сборку и поставку комплектной электростанции, а также - реализацию АСУ ТП.

ЭГТЭС Корвет-1,7К прошла межведомственные испытания и рекомендована для применения на объектах ПАО «Газпром». Газотурбинный энергоблок разработан ООО «МПП «Энерготехника» по техническому заданию ПАО «Газпром» в рамках Программы научно-технического сотрудничества ПАО «Газпром» и Агентства природных ресурсов и энергетики Японии.

Турбина для ПГУ 10 МВт в НИУ МЭИ

Kawasaki Heavy Industries Ltd., изготовила и поставила комплектную газотурбинную установку GPB80D номинальной мощностью 7,8 MВт для Национального Исследовательского Университета «МЭИ», расположенного в Москве. ТЭЦ МЭИ является учебно-практической и, вырабатывая электричество и тепло в промышленных масштабах, обеспечивает ими сам Московский энергетический институт и поставляет их в коммунальные сети г. Москвы.

Расширение географии проектов

Компания Kawasaki, обращая внимание на преимущества развития местной энергетики в направлении распределенной генерации, предложила начать реализацию проектов с применением газотурбинных установок минимальной мощности.

Mitsubishi Hitachi Power Systems

Модельный ряд турбин Н-25 представлен в диапазоне мощности 28-41 МВт. Полный комплекс работ по производству турбины, включая НИОКР и центр удаленного мониторинга, осуществляется на заводе в г. Хитачи, Япония, компанией MHPS (Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd.). Ее образование приходится на февраль 2014 г. благодаря слиянию генерирующих секторов признанных лидеров машиностроения Mitsubishi Heavy Industries Ltd. и Hitachi Ltd.

Модели H-25 нашли широкое применение по всему миру для работы как в простом цикле благодаря высокому КПД (34-37%), так и в комбинированном цикле в конфигурации 1×1 и 2×1 с КПД 51-53%. Имея высокие температурные показатели выхлопных газов, ГТУ также успешно зарекомендовала себя для работы в режиме когенерации с суммарным КПД станции более 80%.

Многолетние компетенции в производстве газовых турбин широкого диапазона мощностей и продуманный дизайн одновальной индустриальной турбины отличают Н-25 высокой надежностью с коэффициентом готовности оборудования более 99%. Суммарное время наработки модели превысило 6,3 млн ч за второе полугодие 2016 г. Современная ГТУ выполнена с горизонтальным осевым разъемом, что обеспечивает удобство ее обслуживания, а также возможность замены частей горячего тракта по месту эксплуатации.

Противоточная трубчато-кольцевая камера сгорания обеспечивает стабильное горение на различных видах топлива, таких как природный газ, дизельное топливо, сжиженный нефтяной газ, уходящие топочные газы, коксовый газ и пр. Камера может быть выполнена в варианте с диффузионным режимом горения, а также сухой низкоэмиссионной предварительного смешивания газовоздушной смеси (DLN). Газотурбинный двигатель H-25 представляет собой 17-ступенчатый осевой компрессор, соединенный с трехступенчатой активной турбиной.

Примером надежной эксплуатации ГТУ Н-25 на объектах малой генерации в России является работа в составе когенерационного блока для собственных нужд завода АО «Аммоний» в г. Менделеевске, Республика Татарстан. Когенерационный блок обеспечивает производственную площадку электроэнергией 24 МВт и паром 50 т/ч (390°С / 43 кг/см3). В ноябре 2017 г. на площадке была успешно проведена первая инспекция системы сгорания турбины, подтвердившая надежную работу узлов и агрегатов машины в условиях высоких температур.

В нефтегазовом секторе ГТУ Н-25 были применены для работы площадки объединенного берегового технологического комплекса (ОБТК) Сахалин II компании «Сахалин Энерджи Инвестмент Компани, Лтд.» ОБТК расположен в 600 км к северу от Южно-Сахалинска в районе выхода на берег морского газопровода и является одним из наиболее важных объектов компании, отвечающим за подготовку газа и конденсата для последующей передачи по трубопроводу на терминал отгрузки нефти и завод по производству СПГ. В состав технологического комплекса входят четыре газовые турбины Н-25, находящиеся в промышленной эксплуатации с 2008 г. Когенерационный блок на базе ГТУ Н-25 максимально интегрирован в комплексную энергосистему ОБТК, в частности, тепло выхлопных газов турбины используется для подогрева сырой нефти для нужд нефтепереработки.

Промышленные генераторные газотурбинные установки «Сименс» (далее ГТУ) помогут справиться с трудностями динамично развивающегося рынка распределенной генерации. ГТУ единичной номинальной мощностью от 4 до 66 МВт полностью отвечают высоким требованиям в области промышленной комбинированной выработки энергии, в плане эффективности станции (до 90%), надежности эксплуатации, гибкости обслуживания и экологической безопасности, обеспечивая низкие затраты при полном сроке эксплуатации и высокую отдачу от инвестиций. Опыт компании «Сименс» в области строительства промышленных ГТУ и строительства ТЭС на их базе, насчитывает более чем 100 лет.

ГТУ «Сименс» мощностью от 4 до 66 МВт используются небольшими энергокомпаниями, независимыми производителями электроэнергии (например, промышленными предприятиями), а также в нефтегазовой отрасли. Применение технологий распределенной генерации электроэнергии с комбинированной выработкой тепловой энергии, позволяет отказаться от инвестирования в многокилометровые линии электропередач, минимизировав расстояние между источником энергии и объектом, ее потребляющим, достичь серьезной экономии средств, покрыв отопление промышленных предприятий и объектов инфраструктуры за счет утилизации тепла. Стандартная Мини-ТЭС на базе ГТУ «Сименс» может быть построена в любом месте, где есть доступ к источнику топлива, или оперативного его подвода.

SGT-300 - промышленная ГТУ с номинальной электрической мощностью 7,9 МВт (см. табл. 1), сочетает простую надежную конструкцию и новейшие технологии.

Таблица 1. Характеристики SGT-300 для механического привода и производства энергии

Производство энергии		Мехпривод
	7,9 МВт	8 МВт	9 МВт
Мощность в ИСО
	Природный газ/жидкое топливо/двух топливная и другие топлива по запросу; Автоматическая смена топлива с главного на резервное, на любой нагрузке
Уд. расход тепла	11,773 кДж/кВтч	10,265 кДж/кВтч	10,104 кДж/кВтч
Скорость силовой турбины		5,750 - 12,075 об/мин	5,750 - 12,075 об/мин
Степень сжатия
Расход выхлопных газов
Температура выхлопных газов	542 °C (1,008 °F)	491 °C (916 °F)	512 °C (954 °F)
NO X выбросы Газ топливо с системой DLE

1) Электрическая 2) На валу

Рис. 1. Конструкция газогенератора SGT-300

Для промышленной генерации энергии применяется одновальный вариант ГТУ SGT-300 (см. рис. 1). Она идеально подходит для комбинированного производства тепловой и электрической энергии (ТЭС). ГТУ SGT-300 является промышленной ГТУ, изначально спроектированной для генерации и обладает следующими эксплуатационными преимуществами для эксплуатирующих организаций:

Электрический КПД - 31%, что в среднем выше на 2-3% КПД ГТУ меньшей мощности, благодаря более высокому значению КПД достигается экономический эффект на экономии топливного газа;

Газогенератор укомплектован низкоэмиссионной сухой камерой сгорания по технологии DLE, что позволяет достичь уровня выбросов NOx и CO, более чем в 2,5 раза ниже установленных нормативными документами;

ГТУ имеет хорошие динамические характеристики благодаря одновальной конструкции и обеспечивает устойчивую работу генератора при колебаниях нагрузки внешней присоединенной сети;

Промышленная конструкция ГТУ обеспечивает длительный межремонтный ресурс эксплуатации и является оптимальной с точки зрения организации сервисных работ, которые проводятся на месте эксплуатации;

Существенное снижение пятна застройки, точно также, как и инвестиционных затрат, включающих приобретение общестанционного механического и электрического оборудования, его монтаж и пусконаладку, при применении решения на базе SGT-300 (рис. 2).

Рис. 2. Массогабаритные характеристики блока SGT-300

Общая наработка установленного парка SGT-300 составляет более 6 млн ч, с наработкой лидерного ГТУ 151 тыс. ч. Коэффициент готовности/доступности - 97,3%, коэффициент надежности - 98,2%.

Компания OPRA (Нидерланды) - ведущий поставщик энергетических систем на основе газовых турбин. OPRA разрабатывает, производит и продает современные газотурбинные двигатели мощностью около 2 МВт. Ключевым направлением деятельности компании является производство электроэнергии для нефтегазовой промышленности.

Надежный двигатель OPRA OP16 обеспечивает более высокую производительность при меньшей себестоимости и большем сроке службы, чем какая-либо другая турбина этого класса. Двигатель работает на нескольких видах жидкого и газобразного топлива. Существует модификация камеры сгорания с пониженным содержанием загрязняющих веществ в выхлопе. Энергоустановка OPRA OP16 1,5-2,0 МВт будет надежным помощником в суровых условиях эксплуатации.

Газовые турбины OPRA являются совершенным оборудованием для генерации электроэнергии в автономных электрических и когенерационных системах малой энергетики. Разработка конструкции турбины велась более десяти лет. Результатом стало создание простого, надежного и эффективного газотурбинного двигателя, включая модель с низкими выбросами вредных веществ.

Отличительной особенностью технологии преобразования химической энергии в электрическую в OP16 является запатентованная система управления подготовкой и подачей топливной смеси COFAR, которая обеспечивает режимы горения с минимальным образованием окислов азота и углерода, а также минимум несгоревших остатков топлива. Оригинальной является также запатентованная геометрия радиальной турбины и в целом консольная конструкция сменяемого картриджа, включающего вал, подшипники, центробежный компрессор и турбину.

Специалистами компаний «ОПРА» и «МЭС Инжиниринг» разработана концепция создания уникального единого технического комплекса мусоропереработки. Из 55-60 млн т всех ТБО, образующихся в России за год, пятая часть - 11,7 млн т - приходится на столичный регион (3,8 млн т - Московская область, 7,9 млн т - Москва). При этом за МКАД из Москвы вывозится 6,6 млн т бытовых отходов. Таким образом, в Подмосковье оседает более 10 млн т мусора. С 2013 г. в Московской области из 39 мусорных полигонов закрыты 22. Заменить их должны 13 мусоросортировочных комплексов, которые будут введены в 2018-2019 гг., а также четыре мусоросжигательных завода. Такая же ситуация происходит и в большинстве других регионов. Однако, не всегда строительство крупных мусороперерабатывающих заводов является выгодным, поэтому проблема мусоропереработки очень актуальна.

Разработанная концепция единого технического комплекса объединяет полностью радиальные установки ОПРА, обладающие высокой надежностью и эффективностью, с системой газификации/пиролиза компании «МЭС», которая позволяет обеспечить эффективное превращение различных видов отходов (включая ТБО, нефтешламы, загрязненную землю, биологические и медицинские отходы, отходы деревообработки, шпалы и т.д.) в отличное топливо для выработки тепла и электроэнергии. В результате продолжительного сотрудничества спроектирован и находится в стадии реализации стандартизированный комплекс переработки отходов производительностью 48 т/сут. (рис. 3).

Рис. 3. Общая планировка стандартного комплекса переработки отходов мощностью 48 т/сут.

В состав комплекса включается установка газификации МЭС с площадкой хранения отходов, две ГТУ ОПРА суммарной электрической мощностью 3,7 МВт и тепловой мощностью 9 МВт, а также различные вспомогательные и защитные системы.

Реализация подобного комплекса позволяет на площади 2 га получить возможность для автономного энерго- и теплоснабжения различных производственных и коммунальных объектов, решив при этом вопрос утилизации различных видов бытовых отходов.

Отличия разработанного комплекса от существующих технологий вытекают из уникального сочетания предлагаемых технологий. Малые (2 т/ч) объемы потребляемых отходов, наряду с малой требуемой площадью участка позволяют размещать данный комплекс непосредственно вблизи от небольших поселений, промышленных предприятий и т.п., значительно сэкономив средства на постоянную перевозку отходов к местам их утилизации. Полная автономность комплекса позволяет развернуть его практически в любой точке. Использование разработанного типового проекта, модульных конструкций и максимальная степень заводской готовности оборудования дает возможность максимально сократить сроки строительства до 1-1,5 лет. Применение новых технологий обеспечивает высочайшую экологичность комплекса. Установка газификации «МЭС» вырабатывает одновременно газовую и жидкую фракции топлива, а за счет двухтопливности ГТУ ОПРА они применяются одновременно, что повышает топливную гибкость и надежность энергоснабжения. Низкая требовательность ГТУ ОПРА к качеству топлива повышает надежность всей системы. Установка МЭС позволяет использовать отходы с влажностью до 85%, следовательно, не требуется сушка отходов, что повышает КПД всего комплекса. Высокая температура выхлопных газов ГТУ ОПРА позволяет обеспечивать надежное теплоснабжение горячей водой или паром (до 11 тонн пара в час при 12 бар). Проект является типовым и масштабируемым, что позволяет обеспечить утилизацию любого количества отходов.

Проведенные расчеты показывают, что стоимость выработки электроэнергии будет составлять от 0,01 до 0,03 евро за 1 кВтч, что показывает высокую экономическую эффективность проекта. Таким образом, компания «ОПРА» в очередной раз подтвердила свою направленность на расширение линейки применяемого топлива и повышение топливной гибкости, а также ориентацию на максимальное применение «зеленых» технологий в своем развитии.

Общие сведения о турбине Siemens SGT-300

Газовая турбина Siemens SGT-300 (ранее название Tempest, в переводе – Буря) была представлена рынку в 1995 году. В коммерческую эксплуатацию она поступила в 1998 году. Одновальная газовая турбина завоевала репутацию надежной машины для комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Совсем недавно SGT-300 доказала свою способность эффективной работы на топливе с низким числом Воббе, при этом соответствуя строгим требованиям по токсичности выбросов.

Одновальная турбина SGT-300

Двухвальная турбина SGT-300

Опираясь на успех одновальной турбины специалисты компании Siemens приступили к разработке двухвальной версии SGT-300. В целом подход к проектированию можно охарактеризовать как консервативный. Его результатом является умеренная температура на входе турбины (близкая к значениям температуры для одновальной версии) и применение проверенных конструкций и технологий, используемых в других газовых турбинах Siemens . Все это позволило разработать надежную газовую турбину, способную обеспечить высокую эффективность как при работе в качестве механического привода, так и для производства электроэнергии на объектах нефтегазового сектора. Эта турбина также доступна для промышленной электрогенерации (простой цикл и когенерация).

Конструкция и технические характеристики

Турбина SGT-300 состоит из ротора на двойном подшипнике , который помещен в корпус высокой прочности. Такая простая и надежная конструкция значительно упрощает техническое обслуживание и позволяет выполнять его непосредственно на месте установки.

На рисунке ниже представлено поперечное сечение внутреннего контура двигателя турбины SGT-300 с указанием основных элементов.

1. – камера сгорания DLE-типа
2. – выхлопная система

SGT-300 состоит почти на 100% из черных и цветных металлов, преимущественно нелегированной стали.

Топливная система

Турбина SGT-300 была спроектирована для сжигания различных видов топлива, включая газообразный сжиженный нефтяной газ и сжиженный природный газ, а также газовые топлива с более низким числом Воббе (от 32 МДж/м 3).

• Клапан фильтра
• Профилированный клапан-регулятор потока
• Надежный привод
• Отличное быстродействие и обратная связь
• Возможность высокоточного регулирования

DLE система сжигания топлива

Турбина SGT-300 оборудуется системой сухого снижения концентрации вредных веществ в выхлопных газах (Dry Low Emissions – DLE). Система сжигания DLE-типа Siemens продемонстрировала очень высокий уровень надежности. Та же система используется на турбинах SGT-100 , SGT-200 и SGT-400 .

Система обеспечивает стабильно низкие значения выбросов. В ней отсутствуют движущиеся части и нет необходимости проведения настройки на месте. Все управление осуществляется с помощью программного обеспечения в системе управления. Выбросы оксида азота составляют около 8ppm на газовом топливе и 25ppm на жидком топливе.

Система DLE насчитывает более 3 млн рабочих часов в широком диапазоне топлива и температуры окружающей среды. Система не имеет никакого влияния на общую производительность газовой турбины и снижение ее надежности.

Ниже представлено фото камеры сгорания DLE-типа и ее модель в сборке.

Siemens предлагает электростанции на базе SGT-300. Станция включает газовую турбину, генератор, редуктор и вспомогательные модули (смотри рисунок ниже).

1. Смазочный модуль
2. Модуль подачи жидкого топлива
3. Модуль очистки жидкого топлива
4. DLE модуль газообразного топлива
5. Модуль автоматического слива с электронным управляющим блоком

Принцип действия

Воздух поступает в фильтр и проходит через улитку.

Правообладатель иллюстрации Peter Kovalev/TASS Image caption Siemens - это крупнейший поставщик мощных турбин для электростанций

Немецкий концерн Siemens прекращает поставлять в Россию оборудование для электростанций по госзаказам из-за того, что четыре сделанные им турбины оказались в аннексированном Крыму. Фактически это означает, что с рынка уходит крупнейший поставщик турбин большой мощности.

Но все не так страшно: большая часть электростанций в России уже построена, а Siemens на рынке, по мнению экспертов, могут заменить другие иностранные компании.

Siemens в пятницу подтвердила, что в Севастополе оказались четыре турбины, которые были произведены на совместном предприятии Siemens и "Силовых машин" в Ленинградской области. Это, по мнению компании, нарушает условия контрактов с российскими партнерами.

Немецкая компания в ответ решила прекратить поставки в России оборудования для электростанций по госзаказам. Кроме того, компания отзывает лицензии, которые она выдала российским партнерам на поставку оборудования смешанного цикла - именно такое используется на современных электростанциях.

Siemens также отказывается от своей доли в российский компании "Интеравтоматика", но при этом пока не выходит из совместного предприятия с "Силовыми машинами", хотя раньше о таких планах сообщалось в СМИ.

На большинстве электростанций в России, которые были построены или модернизированы в последние годы, стоят турбины производства Siemens.

Русская служба Би-би-си разбиралась, как устроен российский рынок мощных турбин, какую роль на нем играет Siemens и что произойдет после ухода компании.

Крым вместо Тамани

Скандал вокруг поставок турбин в Крым в начале июля. Тогда агентство Рейтер сообщило о том, что в Крыму находятся газовые турбины, произведенные Siemens.

Это противоречит санкционному режиму в ЕС: после аннексии Крыма Россией в 2014 году поставлять на полуостров газовое оборудование запрещено. Агентство опубликовало фотографии турбин в порту Севастополя.

Компания Siemens, которой за подобные поставки грозят санкции в Европе, заявила, что не поставляла турбины в Крым. Как заявили в компании, партнеры в России уверяли их, что турбины не окажутся на обложенном санкциями полуострове.

Правообладатель иллюстрации Getty Images

В своих заявлениях немецкая компания также ссылается на условия контракта, согласно которым ее турбины не могли оказаться в Крыму. Турбины предназначались для объекта Тамань в Краснодарском крае.

Немецкая компания начала собственное расследование событий. Сначала она подтвердила, что в Крыму находятся как минимум две турбины из четырех, а в пятницу стало известно, что там оказались все четыре.

В итоге компания подала иски в Московский арбитражный суд в отношении трех компаний - ОАО "Технопромэкспорт", ООО "Технопромэкспорт" и ООО "Сименс технологии газовых турбин". С помощью этого иска компания пытается обеспечить возвращение турбин в Тамань.

21 июля Siemens сообщила, что разорвет лицензионное соглашение с российскими компаниями по поставкам оборудования для электростанций и разработает новые меры контроля. Поставки по госзаказам в Россию компания также приостановила.

Кто производит мощные газовые турбины в России и для чего они нужны?

Скандал с крымскими поставками SGT5-2000E производства Siemens мощностью 187 МВт.

Кроме Siemens крупными игроками на российском рынке такого оборудования являются также Alstom, General Electric (эти две компании объединились), Mitsubishi Hitachi Power Systems и некоторые китайские поставщики, рассказал старший аналитик компании "Атон" по нефтегазовому сектору Александр Корнилов.

По словам генерального директора инженерной компании Powerz Максима Муратшина, Россия практически на 100% зависит от импорта турбин высокой мощности. "Большинство электростанций построены Siemens", - добавил эксперт.

В России ведется разработка отечественных турбин большой мощности, но о серийном выпуске пока речи не идет. Первая такая турбина - ГТД-110 - была изготовлена в конце 90-х годов. Их даже установили на Рязанской ГРЭС и Ивановской ГРЭС, однако серийное производство не начинали, потому что машины часто ломались. Сейчас разрабатывается модернизированная версия турбины - ГТД-110М.

Правообладатель иллюстрации Getty Images

По словам Муратшина, эта турбина появится на рынке через несколько лет, пока она очень "сырая". Когда она появится, это будет полностью российский продукт, подчеркнул эксперт.

Иностранцы постепенно локализируют производство мощных газовых турбин в России. Примером этого как раз является совместное предприятие Siemens и "Силовых машин", которое оказалось в центре скандала, - ООО "Сименс технологии газовых турбин". Siemens принадлежат 65% предприятия, а еще 35% - у концерна "Силовые машины" Алексея Мордашова.

Еще один пример - совместный завод GE, группы "Интер РАО ЕЭС" и корпорации "Ростехнологии" в городе Рыбинск Ярославской области.

Обойдется ли Россия без турбин Siemens?

Siemens уходит с российского рынка в момент, когда спрос на турбины падает. "Потребность в новых турбинах уже не столь высока, как она была в 2007-2016 годы", - полагает Корнилов.

В последние годы в стране строились новые газовые электростанции и энергоблоки в рамках ДПМ (договоры предоставления мощности) - это фактически программа поддержки государством строительства новых электростанций и мощностей.

"Сейчас у нас избыток в генерации - около 30-40 ГВт по разным оценкам. Новая мощность не востребована", - соглашается управляющий партнер "Агентства энергетического анализа" Алексей Преснов. По его словам, спрос на турбины сегодня почти на нуле.

Преснов напоминает, что сейчас ведутся споры о модернизации существующих электростанций с 2020 года. Но пока никаких решений не принято.

В таких условиях, по мнению экспертов, Siemens легко заменят другими иностранными компаниями. "Если они не будут поставлять новые трубины, то будет поставлять General Electric", - полагает Муратшин.

"Мне кажется, эффект на Россию будет ограниченным, так как другие поставщики смогут заполнить пробел", - полагает консультант аналитической компании Frost & Sullivan Джонатан Робинсон. Среди тех, кто может заменить Siemens, Робинсон называет итальянскую Ansaldo и ее инвестора Shanghai Electric, а также японскую Misubishi Hitachi Power Systems.

Siemens пока не заявляла, что не будет обслуживать уже установленные турбины. Однако если такое заявление все же последует, это, по мнению Муратшина, будет серьезным ударом. Турбины - это сложное техническое устройство, объясняет эксперт.

Почему в России не развито производство мощных турбин

Электростанции, действующие сейчас в России, были построены в 60-80х-х годах прошлого века в СССР. Тогда создавали в основном тепловые станции, которые топят углем или газом.

Классические теплостанции работают в паросиловом цикле: топливом нагревают большие котлы с водой, а пар из котлов под давлением подается на лопатки турбины, которая вращает электрогенератор.

Поскольку уголь и газ были дешевыми, в СССР мало кто заботился об энергоэффективности. Коэффициент полезного действия станций паросилового цикла составляет около 30%.

В Европе ситуация с энергоресурсами была другая, что побуждало повышать эффективность выработки энергии. Также европейские страны в 80-е годы столкнулись с необходимостью менять устаревшие теплостанции.

В итоге машиностроительные компании начали разрабатывать более современные газовые турбины. По сравнению с паровыми они более маневренные, то есть их можно относительно быстро остановить и запустить.

Также паросиловой цикл заменили на парогазовый, в котором газовая турбина работает вместе с паровой турбиной. Последняя вращается паром от котла, который разогревается отработанными газами из газовой турбины.

Получается, что газы из газовой турбины не выбрасываются в воздух, а используются для выработки энергии. КПД таких установок достигает 60%.

"Мы всю эту тему газовых турбин и парогазового цикла в СССР в 80-х "проспали", - говорит Преснов. В 80-е у страны были дешевые газ и уголь, а в 90-е России было "не до того", говорит он.

Пока в России успешно освоили только производство турбин малой мощности - до 32 МВт, соглашается Максим Муратшин.

В четверг вечером в Санкт-Петербурге оперативники ФСБ по подозрению в разглашении гостайны задержали гендиректора корпорации «Силовые машины» Романа Филиппова. Чекисты хоть и не раскрывают суть своих претензий к топ-менеджеру машиностроительной корпорации, однако мало сомнений в том, что речь идёт о международном скандале вокруг немецкой компании Siemens и поставках в Крым газовых турбин.

Считается, что утечка информации о поставках оборудования пошла именно от руководства «Силовых машин». По данным Лайфа, сам Филиппов отвергает свою вину и говорит, что турбины не имели никакого отношения к Siemens, потому что были российского производства.

В истории вокруг задержания Филиппова много белых пятен. Управление ФСБ по Петербургу и Ленобласти, а также «Силовые машины» пока хранят молчание. Известно только, что после задержания и допроса Филиппов был отпущен под подписку о невыезде. По данным Лайфа, следователи считают, что гендиректор «Силовых машин» ознакомил со сведениями, составляющими гостайну, третьих лиц. Следствию предстоит выяснить, было ли это разглашение намеренным или неумышленным.

Скандал вокруг турбин разгорелся в начале июля, когда агентство Reuters со ссылкой на свои источники сообщило о том, что в Крым переправляют две мощные газовые турбины, несмотря на санкции ЕС. После возвращения в Россию полуостров оказался отрезан от энергоснабжения с Украины, поэтому проблему могли бы решить мощные парогазовые ТЭС в Севастополе и Симферополе мощностью около 470 Мвт каждая. Они бы полностью решили снабжение полуострова энергией. Монополистом в производстве таких мощных турбин в мире является немецкая корпорация Siemens. В России, на предприятиях госкорпорации «Ростех», выпускают менее мощные варианты.

Такие турбины могли производить на заводах Siemens в Европе, в Иране либо на российско-немецком предприятии «Сименс технологии газовых турбин» (СТГТ), которое находится в Санкт-Петербурге. Его учредителями являются «Силовые машины» Алексея Мордашова и Siemens. 65% в нём принадлежит немцам и 35% - российской компании. Проблема заключается в том, что поставки турбин от Siemens попадают под санкции, введённые ЕС против России в отношении такого оборудования. В соседнем российском регионе - на Таманском полуострове - также строится ТЭС, и продукция Siemens в этом случае под санкции уже не попадает.

Как рассказал Лайфу источник в Минпромторге, в 2016 году СТГТ продал «дочке» госкорпорации «Ростех» - компании «Технопромэкспорт» (ТПЭ) - четыре комплекта газовых турбин SGT5-2000E Siemens для энергообъектов в Тамани. Стоимость каждой составляла примерно 28 млн евро. ТПЭ также является генподрядчиком строительства ТЭС в Крыму и на Тамани. В начале июля в Siemens заявили, что проверяют информацию о поставках турбин в Крым. В итоге Siemens AG​ подала иск в Арбитражный суд Москвы к трём компаниям - ОАО «Технопромэкспорт», ООО «Технопромэкспорт» и собственной «дочке» в России, «Сименс технологии газовых турбин».

Siemens требует признать недействительной сделку о поставке «Технопромэкспорту» четырёх газотурбинных установок или возместить полную стоимость поставленного оборудования. Немцы также попросили суд арестовать турбины и запретить фактическому владельцу их монтировать. В контракте специально оговаривалось, что эти турбины нельзя поставлять в Крым, говорится в исковом заявлении. Покупатель об этом прекрасно знал и поставил свою подпись под договором с Siemens. По мнению немцев, ТПЭ изначально ввёл Siemens в заблуждение.

Российская сторона была удивлена претензиями немцев. Представители «Ростеха» поясняли, что турбины для Крыма были закуплены на вторичном рынке и глубоко модернизированы на предприятиях корпорации, поэтому импортных узлов и деталей в них не осталось.

Это турбины российского производства с использованием элементов зарубежного производства, но при этом это будет российский сертификат, - рассказал журналистам министр промышленности Денис Мантуров.

Когда ТПЭ закупило турбины, они были глубоко модернизированы под стандарты российских ТЭС, поэтому в них уже не осталось ничего от Siemens и под санкции они уже не попадали, - рассказал Лайфу источник в Минпромторге. - К тому же в марте 2017 года Торгово-промышленная палата Санкт-Петербурга проводила экспертизу и установила, что газовая турбина SGT5-2000E является оборудованием с локализацией в СТГТ более 50%, изготовленным в РФ и не имеющим аналогов на её территории.

По словам источника, о том, что турбины были модернизированы под нужды российских ТЭС, в том числе и в Крыму, знал только узкий круг людей из «Силовых машин», поэтому утечка о том, что оборудование оказалось на полуострове, могла произойти только оттуда.

Роман Филиппов был назначен гендиректором «Силовых машин» в 2015 году. С совладельцем «Силовых машин» Алексеем Мордашевым работает с 1997 года. С 2013 по 2015 год Филиппов был директором по экономике ОАО «Северсталь».

Промышленная генерация электроэнергии газотурбинными электростанциями Siemens

Газотурбинные электростанции Siemens представлены модельным рядом SGT .
Газотурбинные установки Siemens серии SGT имеют электрическую мощность:

• SGT-100 – 4,3 – 5,2 МВт – «Тайфун»
• SGT-200 - 6.7 МВт – «Торнадо»
• SGT-300 – 8 МВт – «Темпест»
• SGT-400 – 13МВт – «Циклон»
• SGT-500 – 17 МВт
• SGT-600 – 25 МВт
• SGT-700 – 29 МВт
• SGT-800 – 47 МВт

Все модификации Siemens, кроме выработки электроэнергии, выдают пар для технологических нужд предприятий и ГВС для жилого сектора. Компания применяет технологию когенерации – это означает, что все газотурбинные установки Siemens – теплоэлектростанции .

Газотурбинные электростанции Siemens – установки - силовые станции - технические особенности

• Газотурбинные установки Siemens могут работать на двух видах топлива.
• Электростанции Siemens имеют сухое подавление выбросов - низкое воздействие на экологию
• Сервис установок Siemens может осуществляться на месте.
• Общий тепловой КПД достигает 97%.
• ГТД возможно заменить достаточно быстро.
• Загрязнение компрессора ГТД может устраняться при работе и в отключенном состоянии.
• Электростанции Siemens компактны.
• Газотурбинные установки Siemens имеют низкое соотношение расходы – мощность.
• Затраты на установку относительно невелики.

Газотурбинные установки Siemens – теплоэлектростанции в модульном исполнении

Газотурбинные установки Siemens серии SGT – это полностью укомплектованная газовая электростанция. Газотурбинные силовые станции Siemens применяются как основной или аварийный источник электроснабжения в промышленном секторе. Установки Siemens могут успешно использоваться в сфере ЖКХ. Газотурбинные установки Siemens достаточно мобильны и легко монтируются на новых строительных площадках.

Газовая турбина Siemens системы управления силовым агрегатом и генератором установлены на общей раме. Модульные газотурбинные электростанции Siemens проходят контрольные испытания на заводе. Модульные газотурбинные электростанции Siemens несложны в обслуживании – доступ для проведения пусконаладочных работ и сервиса есть всюду. Инженерами компании Siemens предусмотрены технологические лючки и специальные легкосъемные панели.

Газотурбинные электростанции Siemens – установки - силовые станции – отличное решение для промышленных предприятий и коммунальных служб

За последние 6 лет компания Siemens установила в России свыше десятка газовых турбин SGT-800.
Больше о деятельности компании Siemens можно узнать на