СПГ-электростанции: гибкость и надежность с низким уровнем выбросов
Сжиженный природный газ считается одним из наиболее экологичных видов ископаемого топлива, поэтому сегодня, когда тема устойчивого развития выходит на первый план, на этот энергоноситель обращают пристальное внимание. Природный газ имеет гораздо более низкий уровень вредных выбросов по сравнению с тяжелым нефтяным топливом, а также существенно меньшие выбросы CO2 на единицу произведенной энергии по сравнению с другими ископаемыми видами топлива. Кроме того, технологии на природном газе производят меньше шума и запаха, а также имеют более высокий КПД. «Сименс Энергетика» вносит свой вклад в развитие СПГ-технологий. В данной статье представлены два знаковых проекта компании в области сжиженного природного газа: один был реализован на Мальте в партнерстве с консорциумом ЕGM, а второй – в России для компании «Ямал СПГ».
Мальта:
Несколько десятилетий Мальта получала электроэнергию от турбин, установленных на электростанции Delimara у залива недалеко от живописной деревни Марсашлокк на юго-востоке страны. Старое оборудование работало на тяжелом нефтяном топливе, которое известно своей ненадежностью и дороговизной. Система не отличалась чистотой и экологичностью, потому что нефть – это один из самых грязных энергоносителей в мире. Системе не хватало надежности в условиях растущей экономики Мальты. Появилась необходимость в новом подходе. Для улучшения экологической обстановки и снижения цен на электроэнергию был создан консорциум ElectroGas Malta (EGM). Он объявил, что самым лучшим решением для удовлетворения потребностей страны в энергии будет природный газ. Разработчики проекта выбрали сжиженный природный газ в качестве энергоносителя и специальный двухкорпусный танкер в качестве плавучей системы хранения (FSU), которая будет стоять у причала недалеко от острова Делимара.
Решением для Мальты стал СПГ.
С учетом этого компании «Сименс Энергетика» пришлось разработать уникальную конфигурацию новой электростанции Delimara 4 на основе трех ключевых компонентов:
- Танкер плавучей системы хранения устанавливается в море, обеспечивая хранение СПГ при температуре минус 162 градуса Цельсия. СПГ передается по трубе на береговую регазификационную установку, которая преобразует СПГ в природный газ.
- Совокупная рабочая мощность регазификационной установки достаточна для обслуживания как нового объекта Delimara 4, так и восьми турбин существующей электростанции Delimara 3, расположенной на той же территории. Последняя раньше работала на нефтяном топливе, но также была переведена на газ.
- Электростанция комбинированного цикла, состоящая из трех газовых турбин SGT-800, трех котлов и одной паровой турбины SST-900 и оснащенная системой управления SPPA-T3000, имеет общую мощность 215 МВт.
«Распределенная генерация обеспечивает надежное энергоснабжение. Турбина SGT-800 лучшая в своей категории в данном диапазоне мощности. Благодаря тому, что она оснащена современной технологией сухого подавления вредных выбросов, она отвечает стандартам выбросов при работе в самых разных режимах», – отмечает Франц Хаслингер, проектный менеджер «Сименс Энергетика» на Мальте.
Помимо предоставления специального технологического решения, компания через свое подразделение финансовых услуг помогла разработать общую финансовую схему и в конечном итоге стала одним из трех инвесторов проекта. Финансовая поддержка со стороны «Сименс Энергетика» подчеркивает уверенность в долгосрочном успехе проекта и превращает компанию в ключевого партнера.
Важное преимущество электростанции комбинированного цикла – это ее гибкость. Газовые турбины могут работать самостоятельно без котлов или паровой турбины в так называемом открытом цикле. При работе в комбинированном цикле газовые турбины, котлы и паровая турбина работают одновременно. В этом случае пар, полученный от одной газовой турбины и котла или нескольких, используется для работы паровой турбины, так что она не требует дополнительного энергоносителя. Три промышленные газовые турбины и одна паровая турбина, названные Максом, Максимилианом, Анной и Вильгельминой на заводе-изготовителе в городе Финспонге в честь шведских святых и закрытые в блестящие обтекаемые башни, представляют будущее Мальты. Это самые важные составляющие новой электростанции, которая призвана снабжать эту небольшую средиземноморскую страну более чистой и надежной энергией.
«Схема с тремя газовыми турбинами на одну паровую значительно повышает КПД электростанции», – объясняет Франц Дорфлер, директор компании EGM.
Хотя идея электростанции комбинированного цикла в Европе не нова, на Мальте таких электростанций до этого не было. Однако сложность была связана не только с новой технологией комбинированного цикла. Установка оборудования на строительной площадке также была непростой задачей, потому что строительство велось в границах существующей электростанции Delimara. Свободного места было очень мало – материалы заказывались точно в срок, потому что их негде было хранить. Еще одной проблемой были сжатые сроки: требовалось запустить газовые турбины в промышленную эксплуатацию как можно скорее, чтобы можно было генерировать электричество в высокий летний сезон.
Стоит отметить о сокращение вредных выбросов и экономии затрат.
В марте 2016 года IJ Global присудила награду электростанции Delimara в номинации «Лучший европейский проект электростанции года». 10 августа 2017 года объект был передан EGM, 99 % испытаний были выполнены с хорошими результатами, при этом КПД газовых турбин оказался выше ожидаемого. Еще одним показателем успеха стало то, что благодаря газовым турбинам концентрацию твердых частиц в воздухе удалось сократить на 90 %. В целом показатели электростанции лучше стандартов ЕС по выбросам на 50 %. Эти результаты были замечены другими странами, и на мальтийской электростанции комбинированного цикла побывало множество посетителей со всего мира – от Корсики до Новой Каледонии.
«Ямал СПГ»: энергетика за полярным кругом:
Продолжая традицию, «Сименс Энергетика» помогает России в реализации ее передовых промышленных инициатив. Так, компания, пользуясь обширными наработками в области эксплуатации оборудования в условиях низких температур, участвует в энергообеспечении новых российских арктических проектов по сжижению газа. «Сименс Энергетика» уже реализовала проект по обеспечению электроэнергией объекта «Ямал СПГ», включающий в себя как поставку генерирующего оборудования, так и его сервисное обслуживание. Электростанция была запущена раньше планируемого срока.
«Ямал СПГ» – объект по производству сжиженного газа в одной из самых дальних точек Крайнего Севера в мире. Вахтовый поселок Сабетта расположен на полуострове Ямал, далеко за границей Северного полярного круга. В этом регионе очень суровые погодные условия: в период реализации проекта температуры колебались от плюс 30 до минус 40–45, то есть разница температур составляла около 70 градусов. Кроме того, здесь часто бывают снежные бури, а также темно из-за зимних полярных ночей. Летом солнце не садится за горизонт из-за полярного дня.
«Ямал СПГ» был необходим для сжижения природного газа и последующей транспортировки морем в страны Азии и Европы. Он был построен с нуля в глухой тундре: использовались временные дороги, все перевозилось на вертолетах из Нового Уренгоя. В проекте участвовало множество сотрудников из 70 с лишним стран. В пиковые периоды в 2017 году на площадке работало около 35 тысяч человек – это население небольшого города. Компания «Сименс Энергетика» поставила восемь газовых турбин SGT-800, четыре котла-утилизатора, девять трансформаторов, четыре компрессора отпарного газа, 29 модульных станций. Был также заключен сервисный договор сроком на 22 года. Исходя из технических требований «Ямал СПГ», все оборудование было рассчитано на эксплуатацию при температурах до минус 60 градусов, то есть все выбиралось и проектировалось для арктического климата.
Поскольку объект находится в Арктике, где температуры очень низкие, это обеспечивает возможность сжижения газа и повышает доходность с точки зрения затрат на энергию. Турбины также лучше работают при минимальных температурах. «Сименс Энергетика» не только поставила восемь турбин SGT-800 с номинальной мощностью 47 МВт каждая и с общей мощностью около 400 МВт на объект в Сабетте, но и отвечала за технический надзор во время монтажа и пуска в эксплуатацию.
Благодаря этому проекту население стран Азии и Европы, в которых нет природного газа, получило СПГ. В проекте были задействованы разные подразделения «Сименс Энергетика». Поскольку проект реализовывался в сжатые сроки, для ускорения работ и облегчения жизни местных строителей большая часть работ выполнялась не на месте, а на заводах в Азии. Потом все доставлялось морем в поселок Сабетта и разгружалось. После этого модули устанавливались и монтировались на площадке. Всю электроэнергию производила электростанция, ставшая сердцем проекта. Потом энергия распределялась между 28 подстанциями и обеспечивала питанием всех потребителей объекта, при этом он получал ее напрямую от турбин «Сименс Энергетика».
Строительство завода СПГ осуществлялось в три очереди, которые начались в 2017, 2018 и 2019 годах соответственно. В итоге проект был реализован в рекордные сроки – за четыре года, что особенно впечатляет с учетом погодных условий.
источник: Статья «СПГ-электростанции: гибкость и надежность с низким уровнем выбросов» опубликована в журнале «Neftegaz.RU», авторы: Елена Алифирова