CC BY
36
УДК 338.28
Д.А. Новосельцев, D.A. Novoselcev, e-mail: [email protected]
В.В. Жильцов, V.I. Zhilcov, e-mail: [email protected]
*И.К. Шумаков, I.K. Shumakov, e-mail: [email protected]
НП "Сибирское машиностроение", г. Омск, Россия
NP "Siberian Mechanical Engineering", Omsk, Russia
*ОАО "КБТМ", г. Омск, Россия
JSC KBTM, Omsk, Russia
ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИМПОРТОЗАМЕЩАЮЩИХ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК МАЛОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ МАЛОЙ ЭНЕРГЕТИКИ СЕВЕРА
ABOUT USING IMPORT-SUBSTITUTING LOW-POWER GAS TURBINES FOR THE MODERNNIZATION OF LOCAL ENERGY OF THE RUSSIAN NORTH REGIONS
Рассматриваются вопросы возможности использования газотурбинных установок малой мощности, для модернизации малой энергетики регионов Арктики, Севера, Сибири и Дальнего Востока. Предлагается освоение семейства отечественных газотурбинных установок на базе промышленного комплекса Омской области, а также актуальные вопросы импортозамещения.
Considers the problems of using the low-power gas turbine units for the modernization of local energy for Arctic regions, Siberia and the Russian Far East at the base. Proposes the development of a family of domestic gas turbine units on the basis of industrial complex of Omsk region as well as topical issues of import substitution.
Ключевые слова: Север, малая энергетика, газотурбинные установки, импортозамещение,
Keywords: Arctic, local energy, gas turbines, import substitution
Системное развитие территорий Арктики, Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока в последнее время стало одним из приоритетов политики Российской Федерации. В 2013 году правительство Российской Федерации утвердило Стратегию освоения Арктической зоны до 2020 года, которая предполагает комплексный подход к развитию региона.
Одной из главных проблем, тормозящей реализацию промышленного и социального освоения данных территорий, является неразвитость инфраструктуры, в том числе энергетической.
В настоящее время в секторе малой и распределенной энергетики, характерной для большинства регионов Севера и Северо-Востока страны, в целом представлены энергоустановки с газотурбинным и поршневым приводом (к последним относятся дизельные, газодизельные и газопоршневые установки).
По данным председателя подкомитета по малой энергетике Комитета по энергетике Госдумы РФ Г. Леонтьева [1], «основу малой энергетики России составляют до 50 тыс. различных электростанций (более 98% из них - дизельные) средней единичной мощностью 340 кВт».
По данным исполнительного директора Центра по эффективному использованию энергии (ЦЭНЭФ) И.А. Башмакова [2], «В России в 2007 году на тепловых станциях было выработано 674 млрд. кВт.ч, в том числе, на дизельных - 7 млрд. кВт.ч со средним КПД 22 %».
В целом структура малой энергетики северных регионов России может быть представлена на примере Программы энергоресурсосбережения ОАО «Сахаэнерго» на 2012-2017 годы. [3]. Программой предусмотрено строительство 45 объектов малой энергетики на территории Республики Саха (Якутия), преимущественно дизельных (ДЭС), средняя мощность которых составляет около 515 кВт.
Согласно аналогичным данным для Дальневосточного федерального округа [6], средний износ ДЭС региона суммарной мощностью 1,8 ГВт на 2010 год составлял 66,4%.
Эффективной альтернативой ДЭС могли бы стать газотурбинные энергетические установки (ГТУ) малой мощности, в первую очередь когенерационные, что немаловажно для климатических условий Севера.
К сожалению, в настоящее время отечественной промышленностью ГТУ в данном классе мощности не выпускаются, в этой связи давно и неоднократно (например, [4]) отмечалась необходимость и актуальность этого направления машиностроения. Соответствующая тема была включена, например, в межрегиональную инновационную программу Сибирского федерального округа "Сибирское машиностроение", завершенную в 2012 году [5].
В качестве одного из вариантов решения проблемы рассматривалась возможность локализации в Российской Федерации производства ГТУ зарубежных производителей. В частности, предусматривалось строительство Хабаровского газотурбинного завода [6], с началом сборки с 2012 года на основе промышленной кооперации ГТУ производства японских компаний и наращиванием с 2014 г. доли продукции отечественного производства. Проектом предполагалось, в частности, освоение производства ГТУ «Kawasaki Heavy Industries, Ltd» M1T-13A и ГТУ "IHI Corporation" GPB-06 (номинальной электрической мощностью 0,6 МВт и 0,4 МВт соответственно) [7]. Очевидно, в сложившихся с начала 2014 года внешнеполитических и внешнеэкономических условиях вероятность успешной реализации подобного проекта невелика.
Таким образом, в рамках принятого на ближайшую перспективу курса на освоение Арктики, северных и северно-восточных регионов и системное импортозамещение, крайне целесообразным является организация разработки и серийного производства отечественных ГТУ когенерационного типа в классе мощности 0,5-1,0 МВт.
Единственным на текущий момент примером реализации подобной конструкции является опытный образец мобильной когенерационной ГТУ «Вулкан 800/1500», изготовленный в г. Омске ОАО «КБТМ» в 2012 г. Особенностью конструкции ГТУ, обеспечивающей конкурентные преимущества, является использование узлов и агрегатов бронетанковой техники, в т.ч. газотурбинного двигателя ГТД-1250, рассчитанного на самые тяжелые условия эксплуатации. Этим обеспечивается высокая надежность и ресурс газотурбинного привода, сопоста-
вимые с упомянутыми промышленными японскими ГТУ "на тяжелых валах" [6]. Другой характерной особенностью ГТУ «Вулкан 800/1500» является интегрированный в едином контейнере котел-утилизатор, благодаря чему установка изначально является когенерационной. Конструкция котла позволяет при необходимости эксплуатировать ГТУ и в простом цикле.
В таблице 1 приведены основные характеристики ГТУ «Вулкан 800/1500» в сравнении с зарубежными ГТУ аналогичного класса по данным каталога ТигЫпе8&Б1е8е18-2010 [8]. Оценка КПД осуществлялась в соответствии с подходом, принятым в «Каталоге газотурбинного оборудования» [9] для сравнения ГТУ различных производителей.
Таблица 1
ГТУ Мощность номинальная, МВт Мощность тепловая, МВт КПД электрический, % КПД полный, %
Вулкан 800/1500 0,8 1,48 > 27 > 78
Allide Signal ASE8 0,52 - 21 -
Daihatsu Diesel TX500 0,4 - 20 -
Daihatsu Diesel TX625 0,5 - 18,5 -
Daihatsu Diesel TX750 0,6 - 22 -
Daihatsu Diesel TX1000 0,8 - 21 -
International Energy System IES 400S 0,39 - 14,8 -
International Energy System IES 600B 0,66 - 17,4 -
Kawasaki Heavy Industries GPS500 0,4 - 11,8 -
Kawasaki Heavy Industries MGP500 0,5 - 13,1 -
Kawasaki Heavy Industries GPC 06 0,6 1,0 18,9 72,4
Kawasaki Heavy Industries GPS750 0,6 - 15,7 -
Kawasaki Heavy Industries MGP1000 0,8 - 11,8 -
Pratt&Whitney Canada ST6L-813 0,81 0,93 26 54,4
Samsung Techwin SPG500S 0,4 - 11,8 -
Samsung Techwin SPG625S 0,5 - 18,9 -
Samsung Techwin SPG625S 0,5 - 18,9 -
Turbec T-600 0,66 1,9 23,5 68
Turbo Genset TG6 0,62 1,46 23,2 76,2
Vericor Power Systems VPS1 0,48 - 20,7 -
Yanmar Co. AT600 0,45 - 16,3 -
Из таблицы следует, что ГТУ «Вулкан 800/1500» по основным показателям, как минимум, не уступает зарубежным аналогам, а большинство из них (включая ГТУ производства «Kawasaki Heavy Industries», локализация производства которых предполагалась в Хабаровском крае) значительно превосходит по экономичности. При этом газотурбинные двигатели ГТД-1250 являются полностью отечественным изделием, его производство серийно осуществлялось ОАО «Калужский двигатель».
Актуальной, но решаемой в ближайшем будущем задачей, является обеспечение работы двигателя ГТД-1250 на таких видах топлива, как природный и попутный нефтяной газ. Разработаны проекты соответствующих модификаций ГТУ типа «Вулкан». Следует отметить, что газ доступен далеко не на всей территории северных и северо-восточных регионов страны. Использование жидкотопливных модификаций ГТУ на базе действующего опытного образца также целесообразно во многих случаях, в т.ч. для оперативного развертывания при необходимости аварийно-ремонтных и спасательных работ при ЧС на объектах производственной инфраструктуры и в населенных пунктах. Следует отметить, что промышленным комплексом Омской области разработаны и в значительной степени освоены в производстве внедорожные транспортные средства большой грузоподъемности, в т.ч. плавающие гусеничные транспортеры, грузовые амфибийные вездеходы на воздушной подушке «Арктика», плавающие колесные и колесно-гусеничные снегоболотоходы на шинах сверхнизкого давления «Легкоступ», «Тунгус», «Лаптёжник», «Муромец», позволяющие обеспечить доставку мобильных контейнерных ГТУ в удаленные районы при отсутствии развитой транспортной инфраструктуры [5].
С учетом наличия научно-технического задела и производственной базы, представляется целесообразной организация разработки и производства семейства отечественных ГТУ в классе мощности до 1 МВт на базе машиностроительного комплекса Омской области. Данный вопрос рассматривался, в частности, при разработке Концепции кластера высокотехнологичных компонентов и систем Омской области [10] в рамках действующей Стратегии социально-экономического развития Омской области до 2025 года.
Библиографический список
1. Леонтьев Г. Малая энергетика в разных ракурсах // Мировая энергетика. - 2009. -№ 6 (65). - С. 28-29.
2. Башмаков И.А. Интегрированное планирование энергетических ресурсов в электроэнергетике // Экологические системы. - 2010. - № 9.
3. Приложение № 3 к проектной Программе оптимизации локальной энергетики Республики Саха (Якутия) на период до 2017 года, утвержденной постановлением Правительства Республики Саха (Якутия) от 03 сентября 2011 года № 424.
4. Новосельцев Д.А. Комплексная программа газотурбинного энергетического машиностроения. Военная техника, вооружение и технологии двойного применения: Материалы III Междунар. технол. конгресса (Омск, 7 - 11 июня 2005 г.): В 2 ч. - Омск: ОмГТУ, 2005. - Ч.1.
5. Подпрограммы «СибМаш-ТЭК» и «СибМаш-транс» межрегиональной инновационной программы освоения производства высокотехнологичной гражданской продукции на предприятиях промышленного комплекса Сибирского федерального округа «Сибирское машиностроение». 2008-2012 годы. Информационный бюллетень (итоговый). Омск, 2013. -48 с.
6. Светлов И.Б. Перспективы использования когенерационных ГТУ малой мощности в энергетике Дальнего Востока / И.Б. Светлов, Р.А. Мордасов // Газотурбинные технологии. -2012. - № 4 (105). - С. 14 - 17.
7. Пояснительная записка к проекту строительства завода по производству когенераци-онных газотурбинных установок в г. Хабаровске (Хабаровский газотурбинный завод). г. Владивосток, 2010 г.
8. Turbines&Diesels-2010, Power Equipment Catalogue.
9. Каталог газотурбинного оборудования, 2005 г. (ЗАО «Газотурбинные технологии», г. Рыбинск).
10. НП «Сибирское машиностроение». Кластерный путь развития - главный вектор отрасли // Нефть и газ Сибири. - 2013. - № 2 (11).
