Для решения проблем, связанных со стабильностью энергосистемы, возникающих из-за неустойчивой ветровой мощности и меняющейся потребности в электроэнергии, в США начали активно использовать ... генераторы с поршневыми двигателями. Согласно отчету Energy Information Administration (EIA) (независимое агентство в составе федеральной статистической системы США) это уже устойчивый тренд.
Поршневые двигатели внутреннего сгорания, которые обычно используются для резервного или аварийного питания, в настоящее время становятся все более популярными в США для более масштабных применений в области генерации электроэнергии, особенно в районах с высоким уровнем выработки электроэнергии из прерывистых источников, таких как ветер и солнечная энергия. Недавнее увеличение количества поршневых двигателей внутреннего сгорания, способных работать на природном газе или двухтопливных двигателях, было отчасти обусловлено достижениями в технологии двигателей, которые повышают эксплуатационную гибкость, и изменениями на рынках природного газа (газ подешевел, но подозреваю, что тут больше влияние "зеленых субсидий" при закупках итоговой генерации, о чем в отчете ни слова).
Поршневые двигатели, как правило, меньше, чем другие типы генераторов электроэнергии, работающих на природном газе, и составляют относительно небольшую долю электростанций, работающих на природном газе.
По состоянию на ноябрь 2018 года средняя мощность генератора с поршневым двигателем составляла 4 мегаватта (МВт) по сравнению с 56 МВт для турбин сгорания на природном газе и 166 МВт для блоков с комбинированным циклом. На основании данных предварительной ежемесячной инвентаризации электрогенераторов EIA, поршневые двигатели составляли 1% от общего парка электроэнергии на природном газе.
До 2010 года поршневые двигатели обычно имели мощность не более 9 МВт, но в последние годы на всей территории США были установлены более крупные агрегаты мощностью от 16 МВт до 19 МВт. Некоторые из этих двигателей обычно устанавливаются на объекте одного поколения. Самым крупным из этих объектов является энергетический центр Дентон, который был запущен в эксплуатацию в июле 2018 года в пригороде Далласа, штат Техас, и имеет двенадцать 18,8 МВт двигателей, работающих на природном газе, общей мощностью 225 МВт.
Одним из основных преимуществ поршневых двигателей является их способность быстро обеспечивать дополнительное электричество. Поскольку эти агрегаты могут быстро запускаться и останавливаться и работать при частичной нагрузке, они становятся все более важными в областях с высокой долей выработки электроэнергии из возобновляемых источников от ветра и солнца.
Поршневые двигатели могут запускаться, даже если сеть не имеет мощности, что помогает операторам сети электропередачи соответствовать изменяющимся требованиям к мощности и восстанавливать мощность после сильных штормов (пока ветряки ремонтируют).
Производители двигателей также добились успехов в сокращении выбросов, особенно выбросов оксидов азота (NOx). Кроме того, для электростанций, использующих двигатели внутреннего сгорания, требуется значительно меньше воды, чем для газотурбинных установок одинакового размера или парогазового типа с простым циклом.
Электростанции с большими поршневыми двигателями часто расположены в штатах со значительными возобновляемыми ресурсами, в частности, с ветрогенерацией. В Техасе, который имеет наибольшую мощность производства ветровой электроэнергии в стране, имеется 910 МВт поршневых двигателей, работающих на природном газе, или 20% от общенационального (4642 МВт). Канзас (564 МВт) и Калифорния (398 МВт), оба штата с большими объемами возобновляемой генерации, имеют следующие самые высокие мощности поршневых двигателей.
В дополнение к Энергетическому центру Дентона в Техасе, есть три других объекта, которые входят в число шести крупнейших станций на поршневых двигателях в США:
Электростанция Red Gate, расположенная рядом с Макалленом, - это установка мощностью 220 МВт, которая была введена в эксплуатацию в 2016 году. На этой установке установлены 12 поршневых двигателей, работающих на природном газе, каждый мощностью 18,3 МВт.
Электростанция Pearsall, расположенная недалеко от Сан-Антонио, представляет собой электростанцию мощностью 202 МВт, оснащенную 24 поршневыми двигателями, работающими на природном газе, каждый мощностью 8,4 МВт. Станция запущена в эксплуатацию в 2010 году и может обеспечить 25% общей генерирующей мощности в течение двух минут и достичь полной производительности в течение восьми минут.
Станция Antelope - это электростанция мощностью 164 МВт около Лаббока. Станция, которая начала коммерческую эксплуатацию в 2011 году, состоит из 18 поршневых двигателей-генераторов мощностью 9,1 МВт каждый, которые могут достичь полной мощности за пять минут.
Общую картину расположения электростанций в США можно оценить на карте под спойлером.
Стильно, Модно, Молодежно! Разве думали наши предки лет 100 назад, что огромные дыры на коленках будут не признаком бедноты, а умением одеваться со вкусом.
И вот, щупальца дизайнеров добрались до энергетики. Европейская версия в сравнении с этими достижениями, выглядит верхом инженерной мысли.
Комментарии
Лучше паровую машину на дровах.
Тогда энергетика будет на возобновляемых источниках.
Интересно они китайские ставят поршневые электростанции или все таки свои?
https://www.burnsmcd.com/projects/red-gate-power-plant
Пишут, что двигатели финские вартсила. Может даже с разобранных танкеров
Есть у меня книжка 1928 года издательства. Про дизельные электростанции. И там описанна дизельная электростанции на генератором газе в Гамбурге...20 мВт однако. Для производства генераторного газа использовали опилки
Это вообще клевейшая технология. На ней в 60-70е годы в тайге работала техника. Электричества нет, коммуникаций никаких , а техника с газовыми генераторами на дровах работает и ни в одном глазу!
Мой хороший знакомый, будучи подростком, летом промышлял тем, что подготавливал и сушил берёзовые чурки для такой газогенераторной техники. То ли 37 копеек за куб платили, то ли 7 - не помню уже. А его отец работал на трелёвочнике с газогенератором. Мы до сих пор ездим на рыбалку по лесовозкам, которые были проложены в те времена. :)
вряд ли дизельная, скорее цикл Отто (искровое воспламенение)
Газогенераторные право на жизнь имеют, но себестоимость 2-3 руб/кВт*ч. Т.е интересны в отрыве от инфраструктуры.
В свое время просчитывал вариант энергоблока на лесосеке, чтобы вывозить не кругляк, а сразу пиломатериалы. Плюсом все порубочные остатки и обрезь в пеллеты превращать. Так и не взлетело.
для 20МВт разница в КПД существенная, немцы могли и дизель замутить. Основное топливо - газ, подается вместе с воздухом через клапана, поджиг осуществляется впрыском через форсунки очень малого кол-ва дизельного топлива.
газодизель в 1928 году? хотя кто его знает. все возможно.
расход соляры не малый кстати , 10% от номинала
Месторождения сланцевого газа часто слишком малы и слишком быстро иссякают, чтобы окупился трубопровод, а сжижать газ и перевозить цистернами тоже затратно. Генерировать электроэнергию не месте и передавать по проводам лучше, чем просто тупо сжигать газ на вышках (что в основном и делается). Вода вся востребована для нужд гидроразрыва, так что остаются только поршневые генераторы.
Там на станциях стоят такие движки, что проще газ к ним возить. Движок (правда самый мощный), без генератора, весит 2300 тонн, только коленчатый вал весит 300 тонн.
А еще их наверное можно приспособить на реверс дуть как компрессор
Дуть на ветряк?
Поршни могут нагнетать давление в емкость или сбрасывать в зависимости от настройки клапанов.
Замечаю всякий раз, что на Западе практически все делается бессистемно. Этакий хаос, мутная водичка для ловли рыбы. Типа, рынок все сам выправит. Меня, выросшего на советском планировании, это всякий раз удивляет. Но так они живут. И планирование для них равнозначно попранию свободы.
Где вы заметили отсутствие планирования?
Видите ли, там есть планирование только в рамках корпорации. А, так как, корпорации грызуться между собой, в том числе и убийством ученых и тех.персонала конкурента. Получается первостатейный хаос.
Везде! Тактическое планирование сильно хромает, а стратегического не ваапче.
тут какраз всемвыглядит как вполне запланированное. 4 мегаватта это не хрен собачий, это серьезная установка. так вот просто так ее ставить никто не будет, а в целях обеспечения энергией на случай войны - запросто. ветрякам и солнечным батареям при войнушке однозначно кирдык. сразу после целевого удара по всяким там аэс и крупным электростанциям.
С чего это такие выводы? Как ты себе представляешь охоту за ветряками и панельками распределённые по обширным территориям и порой хаотично при неподавленной армии противника? Высылать за каждой панелькой грача/калибр/стратег/ми28? Ковровое бомбометание ядрён-батонами? Панельки и ветряки (за исключением самых больших) вообще никто никогда не будет уничтожать, потому что раз появилась возможность давить гусеницами эти самые панельки и ветряки, а другого дешёвого способа их уничтожить нет, то куда будет выгоднее эти панельки и ветряки просто разобрать и увести к себе чем ломать.
элементарно, ударная волна не смертельна для чоловиков на расстоянии километров 10, но снесет к маккейну всю эту гейскую тряхомудию из стекла и пропеллеров. а рассуждают пендосы ровно в той жк стратегии по какой собираются действовать сами, с этими ихними мгновенными ударами, тоесть от нас ждут тоже самое. вот и озаботились. цунами кстати не оставит ни одного ветряка тоже, а панелькам трындец темболее. так что дизель в бункере ничем не заменить.
> на расстоянии километров 10
....от какой бомбы, принцип, мощность?
а вообще - это и есть ковровые бомбардировки, в контексте уничтожения ветряков
Упс... т.е. все мрии по-поводу высокого КПД резервной генерации пошли псам под хвост?
Аннушка разлила масло, резервные источники в виде заряженных до полных аккумов тесл превратились в заряженные незеленым топливом ДВС с низким КПД? Это сильно, да.Просто это выгодно. Нужно сочетание условий. В РФ сейчас тоже много ставят таких штук. Особенно при тепличных комплексах. Выходит дешевле, чем брать от энергогенерирующих компаний, даже с учетом скидок за 35 кВ. Плюс еще тепло и CO2 используют.
Ну да, при капитализме выгодней в каждый дом поставить на крышу газовый котёл для отопления чем получать тепло с ТЭЦ. Потому что при капитализме тепло основной продаваемый продукт, а не побочный продукт генерации ЭЭ как при социализме.
Вряд ли сильно зависит от формы собственности. Чистая математика. Все дело в температуре и площади отопливаемого помещения. На Аляске при капитализме тоже ТЭЦ везде.
На самом деле у нас это тоже востребовано и далее будет все больше востребовано.
Развитие производства требует дополнительных мощностей и, судя по всему, многим дешевле воткнуть энергоцентр на газопоршневых двигателях и работать в островном режиме, чем связываться с сетями, у которых сейчас может просто не быть требуемых мощностей в данной местности и в ближайшем будущем не планируется вовсе.
Также тариф за э/э может быть такой, что собственная генерация себя оправдывает, да еще вдобавок и тепло получается, которое можно на отопление или технологию пустить.
Кроме того, у некоторых есть "халявный" газ (биореакторы на животноводческих комплексах, например, генерят био-газ в количествах, достаточном для работы установок на несколько МВт, а есть еще свалки ...), причем для них, при параллельной работе с сетью, есть "зеленый" тариф при отдаче э/э в сеть и энергетики обязаны к ним подтянуть сети, при определенных условиях.
Так что, для России это тоже реальность.
Поддерживаю, тариф сейчас такой, что "выгодно" электричество из газа производить (не во всех регионах) и когенерация тоже рулит...
Дженерал Электрик со своими турбинами - ОТДЫХАЕТ... Спасибо за статью - интересный тренд...
Почему бы и нет. К поршневым проще требования технадзоров (а в Техасе меньше всего любят всякие надзоры, особенно федеральные) и обслуживающий персонал по поршневым двигателям легче найти, чем спецов по турбинам.
Газопоршневые могут быть еще более эффективными, если добавить гибридный паровой цикл.
Выхлоп ДВС имеет температуру 600-800 градусов. Это оптимальная температура для топки паровой машины (или турбины)
До 10 МВТ дешевле получается поршневой ДВС+поршневая паровая машина.
Звиняйте, но теплоемкость газа (выхлоп ДВС) это 1 кДж/град, а теплоемкость нагрева воды 600 кДж/град и... вишенка на торте - теплоемкость образования пара 2000кДж/град!!
Удачи!
Не выше и не ниже, чем теплоемкость топочного газа. И кто сказал, что они должны быть соизмеримыми с теплотой парообразования? Задача гибридной ступени утилизировать тепло, которое улетает в атмосферу с выхлопом.
Вы вообще, помните из курса школьной физики циклы тепловых машин?
Вы забыли, что удельная теплоемкость это дж/(грС кг) и, кроме того температура выхлопных газов 350-600грС, а температура насыщенного пара 115грС, так что - все получится
Я считаю, что Солнце должно очень хорошо светить днем, а ночью очень хорошо дуть ветер. Тогда проблем не будет.
Ну а такую погоду пусть заказывают в нашем ГидроМетЦентре
Как-то забыли про свободно-поршневые генераторы...
Анадырская газомоторная ТЭЦ - 18 МВт. 13 лет работает.
Рука/лицо....
Автор, по ходу, просто не в теме. Если не сказать хуже.
Поинтересуйся, что такое Газо-Поршневая Установка. Поинтересуйся стоимостью эл.энергии, вырабатываемой ГПУ ( раза в два ниже, чем электричество "из розетки" ). Плюс так называемый контур СУТ (система утилизации тепла), а это "бесплатное" получение горячей воды, которую можно использовать, в том числе, и для отопления (не говоря уже о дармовой горячей воде в кране на кухне и в ванной).
Поменьше хи-хи / гы-гы. Эти смех...ёчки сразу выдают уровень компетенции аффтора.
"Пиши побольше! Чего их, супостатов, жалеть?!"
Вы забыли такой очень важный параметр как "стоимость владения".
Мелкие генерирующие точки удобно ставить там, куда проблематично тянуть линию от большой станции. Или стоимость прокладки линии и ее последующее обслуживание намного превышает стоимость владения локальной точки генерации.
Так что ваш смех на тему компетенции автора немного неуместен.
Расскажите об этом жителям Анадыря.
Так что сомнения в компетенции аффтора никуда не исчезли.
И если уж говорить о стоимости владения.... Видимо, для ТЭЦ, ГЭС, АЭС этот показатель равен нулю? )))
Рука/лицо....
Дурачёк, ты в курсе что-такое Анадырь, сколько там населения и где оно находится?
И да я тебя не оскорбляю, я тебе дал точное определение.
А можете привести расстояние от Анадыря до ближайшей ТЭЦ, ГЭС, АЭС?
газомоторная в 700 метрах от Анадырской ТЭЦ. Уголь, 50 МВт.
У нас в Воркуте стоят две таких газопоршневые теплоэлектростанции общей установленной мощностью 30 МВт. На шахтном метане.Мало того что электричество вырабатывается, так ещё и за выбросы метана в атмосферу платить меньше.
Вы лучше еще раз перечитайте, что в статье написано, а именно
Это означает, что все прелести владения такой установкой (контур СУТ (система утилизации тепла), а это "бесплатное" получение горячей воды, которую можно использовать, в том числе, и для отопления (не говоря уже о дармовой горячей воде в кране на кухне и в ванной). ) существую, пока агрегат работает. А он работает только когда солнце/ветер пропадает.
Там же, специально написано
Это и есть главная функция этих станций. И это главное отличие от установок, которую завели и она работает несколько месяцев, как в том же Анадыре. Общий КПД теплового двигателя в таком режиме будет низким из за пускового прогрева.
Так что, с мочалкой и тазиком вам придется стоять на низком старте, что бы душ принять.
Некоторые выдержки из проекта 2005 года в Казахстане.
1. Электрическая мощность номинальная при Cos φ = 0,8 – 3 мВт
2. Электрическая мощность отпускаемая – 2,9 мВт
3.Тепловая мощность номинальная – 6,636 мВт ( 5,706 Гкал/час )
4. Тепловая мощность отпускаемая – 6,247 мВт ( 5,571 Гкал/час )
5. Себестоимость общей отпущенной энергии
Со = 1,583 тг/квт·час,
в том числе по составляющим:
- топливная – 29 %,
- эксплуатационная – 11 %,
- амортизация – 57,1 %,
- з/плата – 2,9 %.
8. Тепловой коэффициент полезного действия – 90,7 %
9. Топливо – природный газ низкого давления ( с теплотворной способностью 33,34
мДж/нм3 / 8 000 ккал/нм3 )
10. Максимальный расход газа на станцию – 1 084 нм3/час
11. Площадь застройки – 528 м2
12. Масса – 81 000 кг
13. Размеры модуля ( наибольшего ) – 12,0 х 2,5 х 2,7 м
14. Масса модуля ( наибольшая ) – 17 000 кг
15. Размеры главного корпуса – 13,2 х 12,0 х 5,2 (h) м
16. Масса главного корпуса с оборудованием – 76 000 кг
17. Месячный отпуск ( при 70 % загрузке ):
- электроэнергии – 1 461 60 кВт·час
- тепловой энергии – 2 706 Гкал
18. Стоимость – 300 млн. тенге
19. Срок окупаемости – 6 лет
20. Себестоимость выработанной энергии – 1,583 тг/кВт·час
Штаты – 7 человек
Курс тенге на февраль 2005 года — 130тг/$
| 23. тарифы: - топливо – Ео = 3,877 тг/нм3,
- э/энергия – Еэ = 6,16 тг/кВт·час,
- т/энергия – Ет = 1 663,69 тг/Гкал,
- холодная вода – Ехв = 17,58 тг/м3,
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Поршневые электростанции комплектуются НАШИМИ радиаторами https://sdelanounas.ru/blogs/117559/