26 Ноября 2018

Самая мобильная и другие факты о ГТЭС «Новокузнецкая»

Уникальная тепловая станция – единственный объект генерации в структуре угольной СГК, работающий на газе. Он не вырабатывает тепло даже в качестве побочного продукта, а включается лишь по команде от «Системного оператора». «Кислород.ЛАЙФ» изучил особенности работы ГТЭС.

Поделиться в социальных сетях

Новокузнецкой газотурбинной электростанции (ГТЭС «Новокузнецкая») в октябре 2018 исполнилось четыре года. Для этого объекта электрогенерации можно подобрать множество описаний, начинающихся со слова «единственная». Так, это единственная газовая станция в структуре полностью «угольной» Сибирской генерирующей компании (СГК, принадлежит СУЭК). В ОЭС Сибири, где сложился практически паритет между угольной и гидрогенерацией, «Новокузнецкая» является самой крупной из всех станций, работающих на природном газе. 

Это единственный новый объект генерации, построенный в Кузбассе с нуля за последние полвека, со времен пуска второй по мощности в региональной энергосистеме Беловской ГРЭС. Стройка продолжалась три года – начали 23 ноября 2011-го, а торжественный пуск «Новокузнецкой» провели 14 октября 2014-го. Общий объем инвестиций в реализацию проекта составил 18 млрд рублей. В разгар работ на площадке, выделенной под станцию прямо на территории Кузнецкой ТЭЦ (принадлежит также СГК), одновременно трудилось около 1,1 тыс. человек. Только газовые турбины ехали в Новокузнецк из Санкт-Петербурга почти месяц — габариты и вес уникального оборудования требовали бережной доставки. 

Также это единственная конденсационная тепловая станция, не вырабатывающая тепло даже в качества побочного продукта – ГРЭС на это все-таки способны, но на ГТЭС в Новокузнецке даже не установлено котла-утилизатора. Так что – здесь производят только электричество. Для СГК эта станция, конечно, всего лишь один из объектов, реализованных в рамках ДПМ и большой инвестпрограммы по строительству новых и реконструкции действующих объектов генерации на предприятиях компании, которая шла в 2010-2014 годах (ее общая стоимость превысила в итоге 86 млрд рублей). Но ведь остальные ДПМ-проекты СГК воплотила в реальность на действующих ТЭЦ и ГРЭС, то есть в привычной и традиционной для себя угольной энергетике. А в Новокузнецке взяла и построила самую мощную в восточной части страны газовую ТЭС (297,44 МВт). Зачем?

СГК
ГТЭС «Новокузнецкая» с момента запуска в 2014 году - самая мощная из всех станций в Сибири, работающих на природном газе.

На первый вопрос отвечаем сразу!

Потому что это проще всего. Проектное время работы станции – до 2 тыс. часов в год (но столько еще ни разу не было; максимум – 387 часов – был зафиксирован в 2017 году), выработка электроэнергии – до 596 млн кВт*часов ежегодно. На фоне общего объема производства электроэнергии в Кемеровской области (более 24,6 млрд кВт*часов по итогам 2017 года) эта цифра выглядит вроде бы мизерной. К тому же это – потенциальное, а не фактическое производство: в реальности ГТЭС производит микроскопические объемы (по итогам прошлого года, например, всего 3 млн кВт*часов). 

Все дело в том, что эта станция в энергосистеме Кузбасса исполняет роль не просто генератора. Благодаря особенностям оборудования – ГТУ способны набрать полную мощность всего за 18 минут, быстрее могут действовать только гидроагрегаты ГЭС – «Новокузнецкая» функционирует в режиме постоянной готовности, но не в «базовом» (постоянном), а «пиковом» (ждущем) режиме. И «включается» лишь по команде от «Системного оператора» для решения конкретных задач – например, покрытия пиковых нагрузок в южном и самом загруженном узле мощной энергосистемы Кузбасса. «Значение НГТЭС для Кузбасса сложно переоценить. Энергосистема региона сложна в регулировании, именно поэтому здесь необходима станция, которая будет обеспечивать производство энергии в пиковые часы нагрузки», - объяснял роль ГТЭС еще во время запуска объекта тогда еще генеральный директор СГК Михаил Кузнецов

Кемеровская область, основу экономики которой составляет угледобыча, цветная и черная металлургия, а также химическая промышленность, остается самым энергодефицитным регионом в Сибири – при потреблении в 31,3 млрд кВт*часов объем перетока из смежных территорий только в прошлом году превысил 6,6 млрд кВт*часов. В сентябре этого года Кузбасс получил по межсистемным ЛЭП более 1 млрд, а за девять месяцев – уже почти 7 млрд кВт*часов! Конечно, бывало и больше – например, в 2013 году переток превышал 13 млрд кВт*часов. При наличии избытка в соседних Хакасии, где функционирует самый мощный в стране Саяно-Шушенский гидроузел, и Красноярском крае (где работает вторая в России по мощности Красноярская ГЭС), такая сильная зависимость от поставок электроэнергии извне для Кемеровской области не выглядит серьезной проблемой. Для того ведь, в конце концов, и нужна ОЭС. К тому же в Западной Сибири относительно неплохо развита сетевая инфраструктура. 

Более того, если посмотреть на балансы мощности, то ситуация в энергосистеме Кузбасса вообще предстанет исключительно в розовом цвете. Суммарная установленная мощность 13 электростанций региона составляет 5522,3 МВт. И только за одну «пятилетку», с 2013 по 2017 годы, она выросла сразу на 9% - на 457,8 МВт, во многом как раз за счет запуска ГТЭС «Новокузнецкая». При этом максимум нагрузки по итогам прошлого года поднимался всего лишь до 4403 МВт (прогноз к 2023 году – 4529 МВт). Все это говорит о том, что Кузбасс в принципе с запасом обеспечен собственной генерацией. Но, как обычно, важны нюансы. Во-первых, в основе областной энергосистемы – только угольные ГРЭС и ТЭЦ, способные эффективно работать лишь в базовых режимах. То есть с постоянной нагрузкой. Во-вторых, хотя регион и опутан сетями различного напряжения, ряд энергоузлов страдает от локальных ограничений. И как раз юг энергосистемы Кемеровской области, наиболее крупный промышленный район, отличается наибольшим дефицитом мощности.

Для региона с преобладающей промышленной нагрузкой, каковым безусловно является Кузбасс, характерен плотный график потребления мощности. Максимум нагрузки фиксируется в наиболее холодный период года, обычно с ноября по февраль; летнее же снижение максимума составляет порядка 20-22%. Не менее значительны перепады и в течение суток. Например, в утренние и вечерние пики нагрузка на тепловые станции возрастает значительно. А значит, генерация должна быть готовой к тому, чтобы качественно обеспечивать такие скачки спроса.

СГК
Благодаря особенностям оборудования – ГТУ способны набрать полную мощность всего за 18 минут – «Новокузнецкая» функционирует в режиме постоянной готовности, но «включается» лишь по команде от «Системного оператора».

Обычно пики покрывают ГЭС, но в Кемеровской энергосистеме таких источников маневренной генерации нет. Кроме того, строительство гидроэлектростанции – это очень долго, дорого и чревато экологическими рисками (именно из-за них еще в 1989 году в регионе бросили строить Крапивинскую ГЭС, о которой недавно вспомнил губернатор Сергей Цивилев). Неудивительно, что в СГК сделали выбор в пользу более дешевого источника – ГТЭС. «Чтобы набрать необходимую мощность, газотурбинной станции с момента получения команды от «Системного оператора» дается три часа. Для сравнения: угольной станции на это требуется от шести и более часов. Именно поэтому, для оперативного покрытия дефицита мощности, который может возникать в энергосистеме нашего энергоемкого региона, и было принято решение построить современную газовую электростанцию на юге Кузбасса», - говорит директор ГТЭС «Новокузнецкая» Сергей Замышляев.

«Считанные минуты — это не соответствует действительности, но вот в разы быстрее угольных блоков — это да. Газовые турбины очень маневренные, выход на холостой ход составляет по времени четыре минуты, нагружение до номинальной мощности в 149 МВт происходит за 14 минут», - объяснил «Кислород.ЛАЙФ» главный инженер станции Алексей Петренко

Только в феврале этого года количество запусков генерирующего оборудования электростанции достигало шести в неделю! Начало года вообще ярко показало повышенную востребованность ГТЭС «Новокузнецкая» на ОРЭМ; в январе и феврале интенсивность включения энергоблоков возросла в 2,5 раза. Правда, производимый ГТЭС товар выходит весьма дорогим, на что, кстати, указывал и Михаил Кузнецов. «Станция предназначена для парирования неожиданных провалов или скачков потребления, поэтому за такую техническую исключительность приходится платить. В буквальном смысле платить себестоимостью производства: она очень высока. Если ГТЭС будет вынуждена проходить стандартный путь отбора ВСВГО, а это неизбежно случится в дни дефицита мощности, то мы получим цену в Сибири в 2 тыс. руб. за МВт*час, я боюсь, это мало кому понравится. У нас-то вопросов не будет, но мы честно предупреждаем о последствиях дефицита», - объяснял он в интервью «Коммерсанту» в декабре прошлого года.

СГК
«Газовые турбины очень маневренные, выход на холостой ход составляет по времени четыре минуты, нагружение до номинальной мощности в 149 МВт происходит за 14 минут».

Почему газ?

ГТЭС давно востребованы в удаленных и изолированных энергоузлах, они подходят также для объектов генерации, функционирующих сезонно. Большое развитие ГТУ получили и в секторе распределенной промышленной генерации, а также в районах, где разворачиваются крупные стройки – там ГТЭС ставят в качестве временных электростанций. В качестве замены «обычных» тепловых станций ГТЭС практически не используются, за исключением нефтегазоносных районов Севера, где они могут работать на попутном газе. Построить такие объекты относительно не дорого (если мощность небольшая, установить оборудование можно даже на мобильной платформе), а эксплуатировать – достаточно просто и эффективно. В Сибири такие станции тоже есть, но как раз в отдаленных районах – например, на Ванкорском месторождении «Роснефти».

Главное – только ГТЭС могут работать в качестве резервных источников мощности, включаемых в случае возникновения в энергосистемах системных аварий или на время выбывания в ремонт оборудования других станций. ГТЭС также идеальна для покрытия нагрузок в часы «пик». Так что в случае с «Новокузнецкой» выбор у СГК был, по сути, безальтернативен. По словам Алексея Петренко, главного инженера станции, работа турбин на природном газе – единственно возможное решение для турбинной электростанции, которая построена для решения четкой задачи компенсации при пиковых нагрузках в локальном энергоузле: «Уголь, любое твердое топливо не сможет быстро подключить станцию в рабочий режим, это очевидно. Поэтому используем природный газ – оперативно и экологично». 

Как правило, «пиковые» ГТЭС строятся с облегченной тепловой схемой безрегенерационного типа, с достаточно низким КПД – порядка 20-25%. Тепловая схема каждого из двух энергоблоков «Новокузнецкой» включает турбину ГТЭ-145 производства ОАО «Силовые Машины», по лицензионному договору с фирмой Siemens (аналог – турбины Siemens SGT5−2000E), а также генератор ТЗФГ-160−2МУЗ. Мощность каждой установки – 148,8 МВт; такие параметры обусловлены тем, что в южном энергоузле Кузбасса нужен был именно такой суммарный резерв (297,44 МВт) «быстроподнимаемой» мощности. 

Очевидное обстоятельство, которое позволило построить ГТЭС именно в Новокузнецке – доступ к природному газу. Как известно, система магистральных газопроводов в России заканчивается как раз в Кемеровской области, в районе Проскоково. Нельзя сказать, что взаимодействие с компанией «Межрегионгаз» было гладким и беспроблемным. Газовикам, очевидно, хотелось бы, чтобы ГТЭС закупала строго определенное количество газа, так сказать, «твердые» объемы – тем более что годовая потребность просчитана, до 250 млн кубометров. Но из-за особенностей работы станция таким «гарантирующим покупателем» стать просто не в состоянии: газ здесь может понадобиться в любой день и час, а может и не быть нужным неделями. В СГК подчеркивают, что на сегодня условия сотрудничества удовлетворяют обе стороны. Случаются, конечно, острые ситуации. Например, «Системный оператор» дает команду на запуск ГТЭС, а на газопроводе в это время идет ремонт... «Приходится отбирать газ у других клиентов. Это неприятно, но станция должна работать», - рассказывает Алексей Петренко.

СГК
Работа турбин на природном газе – единственно возможное решение для турбинной ТЭС, которая построена для решения четкой задачи компенсации при пиковых нагрузках в локальном энергоузле.

Хотя специфика работы станции, как уже было сказано выше, определяет ее нынешний вклад в общую выработку, не стоит преуменьшать потенциальные возможности генератора. Так, потребление электроэнергии к 2023 году по региону, если сбудется прогноз из Схемы и программы развития электроэнергетики на 2019-2023 годы, возрастет на 594 млн кВт*часов (или на 1,9%) к уровню 2017 года. Весь этот объем, по сути, можно закрыть за счет одной лишь «Новокузнецкой».

Экология и автоматизация

ГТЭС, при всех описанных выше плюсах, обладает и еще одним весомым преимуществом – благодаря низкому уровню производимого шума, вибрации и токсичности выхлопных газов такие объекты можно спокойно строить в городской черте. Для СГК, объекты которой работают исключительно на угле, экологический фактор при ставке на ГТЭС оказался немаловажным обстоятельством. «Работать на газе для оперативных целей – это еще и очень эстетично. Компактное оборудование, которое не дает копоти, какой-то гари. Все наши цеха напоминают скорее операционные залы или стартовую площадку космодрома, чем котельную», - подчеркивает Алексей Петренко.

И с ним трудно не согласится. Зона влияния ГТЭС «Новокузнецкая» находится в границах утвержденной санитарно-защитной зоны Кузнецкой ТЭЦ. При работе на газе тепловой станции не требуется площадка для складирования золошлаковых отходов. В целом ГТЭС – очень компактный объект. Кроме двух энергоблоков, «Новокузнецкая» состоит из пункта подготовки газа, воздушно-конденсационной установки и силовых трансформаторов. Выдача мощности на ОРЭМ организована через комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией (КРУЭ – 220 кВ), и четырех кабельно-воздушных ЛЭП – до подстанций «НкАЗ», «Еланская», а также двух «Ферросплавных» - №1 и №2. 

Как и все газовые ТЭС, «Новокузнецкую» отличает высочайшая степень автоматизации. По словам Алексея Петренко, «за порядком» на станции следит общестанционная АСУ ТП – Siemens SPPA-T3000; она сама, практически без участия человека, останавливает и обеспечивает работу на переменной мощности газовых турбин, газодожимных компрессоров и водогрейных котлов. Весь персонал — всего 60 человек. Но «в режиме компьютерной мышки» объект круглосуточно обслуживают всего шесть специалистов.

«На станции постоянно в работе находится вся электрическая часть станции (кроме генераторов), вся АСУ ТП, и по тепломеханической части — система охлаждения главного корпуса, система водяного пожаротушения, маслосистемы турбин, система отопления на собственные нужды станции (зимний период), под рабочим давлением находятся газопроводы. С учетом количества персонала работы нам хватает», - говорит главный инженер.

СГК
«В режиме компьютерной мышки» ГТЭС круглосуточно обслуживают всего шесть специалистов.
Дмитрий Уваров Главный редактор «НИА-Кузбасс»