«Нет» - тарифам на электроэнергию

Почему дизельная?
Единичная станция способна выдавать мощность от 7 кВт до 2,6 МВт (а при параллельной работе нескольких генераторов – до 60 МВт), имеет значительно больший моторесурс и недорога в эксплуатации, благодаря конструкции дизельного двигателя и стоимости топлива. Недостатки, как обычно, следуют из достоинств – это повышенная стоимость, относительно большой вес и габариты, а также шумность, но в условиях промышленного производства они не так существенны.
«Бензиновые электростанции больше 10 кВА применяются очень редко, а выше 16 кВА даже не изготавливаются, - утверждает Олег Краевой, главный инженер ООО «Авангард-Центр» (г. Москва). - Причина - их абсолютная нерентабельность. Расход бензина при данных мощностях будет просто заоблачным. Если говорить о мини-дизельных электростанциях, то они приблизительно на 80% дороже бензинового аналога, а шум, вес и габариты больше на 10%. То есть до 10 кВА бензиновые станции еще остаются в выигрыше, но выше - уступают дизельным на порядок».
Весь модельный ряд ДЭС применяется во всех отраслях промышленности – на производстве, в медицине, банках, службами МЧС и МО РФ, в строительстве. Контейнерная реализация позволяет эксплуатировать станцию в любых климатических условиях и широком диапазоне температур от -60°С до +50°С.
«Автономные источники электроснабжения находят широкое применение в нефте- и газодобывающей отраслях, в строительстве, в районах, где ощутима нехватка энергетических мощностей, - считает Владимир Алексашкин, начальник технического отдела ООО «Компания Дизель» (г. Ярославль). - Применение дизельных электростанций позволяет создать собственную энергетическую инфраструктуру, обеспечить потребителей качественной электроэнергией, значительно снизить затраты на строительство линий электропередачи, снизить долю затрат на электроэнергию в себестоимости продукции. В последнее время наметилась тенденция использования ДЭС для аварийного электроснабжения таких жизненно важных объектов, как учреждения здравоохранения, образования, культуры, предприятий агропромышленного комплекса».
Даже закупая топливо у сторонних производителей, можно в два и более раз сократить расходы на 1 кВтч, не оплачивая услуги важных и нужных посредников - биржи, диспетчера, сетевой и сбытовой компаний.

   VP2000P (фото VibroPover)

Мощь и мобильность
ДЭС состоит из дизельного двигателя внутреннего сгорания, синхронного электрогенератора переменного тока (дизель-генераторный агрегат, или установка - ДГУ). Агрегат и панель управления монтируются на стальной раме с антивибрационными демпферами. Также ДЭС оборудуется встроенным стальным топливным баком и подъемным кронштейном. Для безопасной работы, реализации функций автоматического резервирования и параллельной работы в состав станции обычно входят также устройства коммутации и защиты. ДЭС имеют различные исполнения - или открытые, или в шумозащитном кожухе, или в контейнере (при необходимости - крупногабаритном), который для придания ДЭС мобильности может устанавливаться на собственное или прицепное автошасси (салазки).
«В ДЭС используются четырехтактные двигатели с 4-12 цилиндрами, - говорит Владимир Алексашкин. - Двигатели оснащены стандартным набором обеспечивающих систем: запуска, регулирования частоты вращения, смазки, охлаждения, подачи воздуха, выхлопа, топливной и др. В качестве генераторной части ДЭС используются бесщеточные самовозбуждаемые синхронные генераторы, оснащенные регуляторами напряжения».
«В отличие от автомашины, где скорость движения регулируется увеличением подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания двигателя, топливная аппаратура ДЭС должна обеспечивать стабильную скорость на выходном валу двигателя при изменении нагрузки, поскольку от этого зависит стабильность частоты тока, – рассказывает Михаил Ковалев, генеральный директор ООО «Энергокомплекс» (представительство компании VibroPower в России). - Лучшие мировые производители ДЭС используют только электронные регуляторы скорости, обеспечивающие выходную частоту 50 Гц ± 1-1,5%, что значительно ниже допустимого диапазона колебаний. К сожалению, в последнее время на российском рынке появились «электростанции», собранные на базе китайских дизельных двигателей, оборудованных механическим регулятором скорости. Данный продукт не выдерживает требований российского энергетического законодательства в области качества электроэнергии и продается на страх поставщика и риск заказчика».
Наиболее широко применяемые в промышленных ДЭС генераторы – трехфазные, напряжением 400В (но есть и до 660В). Они способны обеспечить питание 90% техники, применяемой в России. В зависимости от типа нагрузки генератор может быть синхронным или асинхронным, но по причине относительной дешевизны особенно распространены асинхронные. Конструктивно генераторы также бывают одно- или двухопорные (для тяжелых условий работы).
Безопасную работу ДГУ обеспечивают устройства коммутации и защиты – в частности, от превышения предельной температуры двигателя, от снижения давления масла, уровня топлива и охлаждающей жидкости. «Для защиты генератора ДЭС от перегрузки и токов короткого замыкания электростанция должна быть оборудована устройством автоматического отключения, - считает Михаил Ковалев. - Наличие автомата защиты значительно упрощает подключение ДЭС к нагрузке и пуско-наладочные работы. Международное энергетическое законодательство имеет более мягкие требования и допускает дистанционное расположение устройств защиты, поэтому многие мировые производители ДЭС не поставляют данные устройства в составе базовой комплектации.
Основа всех устройств коммутации и защиты ДЭС - контакторы соответствующего токового номинала. Современные дизельные электростанции комплектуются устройствами коммутации и защиты на базе контакторов АВВ, Shnider Electric (Германия), Socomec (Франция), Terasaki (Япония)».
Промышленные ДЭС снабжаются блоком контроля и автоматики (БКА), который монтируется в навесном или выносном шкафе ЩУЭ, а также (опционально) автоматическим управлением вспомогательных подсистем ДЭС.

 АД200-Т400-2РК в утепленном контейнере «Север» на салазках (фото ООО «Компания Дизель»)

Управление станцией
На ДЭС применяются три степени автоматизации:
- пульт управления (старт, стоп, приборы для отображения параметров станции -напряжение, ток, частота) и автоматическое регулирование работы (первая степень);
- первая степень + БКА;
- первая степень + БКА + автоматика управления системами жизнеобеспечения ДЭС и дополнительными системами.
«БКА отслеживает параметры сети, автоматически запускает (останавливает) двигатель и подключает электроагрегат к нагрузке, переключает нагрузку и синхронизует генератор с сетью, - рассказывает Олег Краевой. – Также БКА контролирует параметры выдаваемого электроснабжения и режим работы электростанции (межфазное напряжение, мощность, уровень заряда аккумуляторов и др.)».
БКА построена на базе программируемых логических контроллеров и позволяет управлять системами: рабочей вентиляции, рабочего и аварийного освещения, поддержания микроклимата в контейнере, первичного оповещения о пожаре, пожаротушения, дозаправки топливом и контроля его расхода, дозаправки моторным маслом, учета и распределения электроэнергии. Кроме того, по мнению Михаила Ковалева, «практически все мировые производители контроллеров ДЭС имеют в своей линейке продукты, обеспечивающие прием и передачу данных с электростанции на удаленный диспетчерский пункт посредством RS485/RS232/ModBUS/TCPIP протоколов, что позволяет значительно упростить эксплуатацию оборудования».
Автоматическая система запуска электростанции обязательна в случае использовании дизельной электростанции в качестве резервного источника питания. ДЭС при этом может комплектоваться дополнительными топливными баками и устройствами автоматической подкачки масла (для низкокачественных двигателей). Для автоматической коммутации нагрузки на ДЭС при пропадании напряжения во внешней сети и обратной коммутации при его возобновлении используется автомат ввода резерва (АВР), который включает механическую, электрическую и программную блокировку одновременного включения внешней сети и ДЭС на нагрузку (защита от встречных токов).
Ведущий поставщик систем управления двигателей, генераторных установок, систем гидравлического запуска двигателей - Huegli Tech AG (Италия). Из российских можно отметить компанию «ИЭК», крупнейшего производителя электротехнической продукции, которая используется в АСУ. Также современные ДЭС комплектуются панелями управления на базе контроллеров Thompson Technologies (MEC) (Канада), Deep Sea Electronics (Великобритания), ComAP (Чехия), IntelliSys (Франция) и Bernini (Италия).
Компания DATAKOM Electronics Ltd (Турция) специализируется на производстве малогабаритных модулей автоматизации для электрогенераторов с интегрированной панелью управления и дисплеем.
На рынке систем безопасности известна продукция Научно-внедренческого предприятия «Болид», которое производит технические средства охраны и контроля доступа, применяемые при комплектации ДЭС.

Почти синергия
Для стабильной работы ДЭС, оптимальных теплового режима и сжигания топлива нагрузка со стороны подключенных к ДЭС устройств,  при длительной работе должна превышать ¼ ее активной (выходной) электрической мощности. Если это не всегда возможно или когда нагрузка колеблется в широких пределах, следует использовать так называемую параллельную систему дизельных генераторов, в которой может быть задействовано любое разумное количество агрегатов произвольной единичной мощности. Отключением их части достигается гибкость в производстве электроэнергии. Кроме того, параллельная система увеличивает надежность ДЭС в целом – если выходит из строя один из дизель-генераторов, можно чинить (или обслуживать) его без ущерба для потребителей, они даже не заметят перебоев в питании.
Параллельная система минимизирует первоначальные затраты на электроснабжение, ведь впоследствии всегда можно увеличить суммарную мощность ДЭС подключением к общей шине электростанции новых генераторных установок.
Реализация такой схемы требует дистанционного управления агрегатами со специализированного пульта с возможностью их синхронизации. «Для параллельной работы с внешней сетью и другими ДЭС (синхронизации) разработаны специальные контроллеры, - говорит Михаил Ковалев. – Они входят в состав панели управления ДЭС и обеспечивают параллельное включение до 24 электростанций на общую нагрузку при рассогласовании фаз менее 0,1%. Параллельную работу с внешней сетью и другими ДЭС, распределение нагрузки между ДЭС обеспечивает шкаф синхронизации».

Pramac GBW30 в кожухе, двигатель Cummins 4B3.9-G2 (фото ООО «Авангард-Центр»)

На все случаи
По применимости в зависимости от мощности ДЭС можно разделить на следующие классы:
- 2-5 кВт – ручной инструмент (например, в дорожном строительстве);
- до 10 кВт – профессиональный инструмент;
- до 30 кВт – передвижная техника, небольшое строительство;
- до 100 кВт – строительство, резервное и автономное энергоснабжение небольших зданий;
- до 500 кВт – резервное и автономное энергоснабжение зданий, строительство;
- 500 кВт и выше - промышленное применение. В данном случае используются только трехфазные ДЭС, причем потребление на разных фазах должно быть примерно равным (разница не более ¼ от величины потребляемой мощности) – это решается проектированием нагрузки.
«Выбор мощности дизель-генератора зависит от предполагаемых нагрузок, при этом необходимо учитывать их вид, - считает Владимир Алексашкин. - Активные нагрузки – приборы, в которых вся потребляемая энергия преобразуется в тепло: электроплиты, обогреватели, утюги. Для определения мощности дизель-генератора в данном случае достаточно просуммировать мощности всех электроприборов с активным видом нагрузки и добавить 10-20%. Реактивные нагрузки – в свою очередь, подразделяются на индуктивные и емкостные. У реактивных потребителей энергия превращается не только в тепло - часть ее расходуется на другие цели, например, на образование электромагнитных полей. Мерой реактивности выступает так называемый cos(Fi), который указывает, сколько энергии преобразуется в тепло. Поэтому, чтобы подсчитать «реальное» потребление, нужно мощность разделить на cos(Fi). Например, если на электродрели указано 600 Вт и cos(Fi)=0.7, это значит, что инструмент реально будет потреблять от дизель-генератора 600:0.7=857 Вт. Кроме того, каждый дизель-генератор имеет собственный cos(Fi), который тоже нужно учитывать. Допустим, если он равен 0.8, то для работы вышеназванного инструмента от электростанции потребуется 857:0.8 = 1071 ВА.
Кроме того, необходимо принимать во внимание высокие пусковые токи. Любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. Стартовая перегрузка электростанции очень кратковременна, поэтому важно, чтобы дизель генератор смог ее выдержать, не отключаясь и тем более не выходя из строя. К примеру, у погружного насоса в момент старта потребление может подскочить в 7-9 раз».
В современных промышленных ДЭС применяют два номинала скоростей вращения ротора – 3000 oб/мин (станции малой мощности) и 1500 об/мин (средняя и большая мощность). «Применение быстроходных двигателей связано с большей выходной мощностью на большей скорости, в связи с этим бывает, что на электростанциях разных мощностей могут стоять одни и те же двигатели, настроенные на разную скорость, - рассказывает Михаил Ковалев. - Необходимо понимать, что при использовании быстроходного двигателя ресурс электростанции снижается вдвое. Применяемость таких ДЭС - резервная или кратковременная работа. Также существуют электростанции большой мощности (св. 2500 кВА) на основе дизельных двигателей со скоростью 1000, 750, 300 об/мин. Они предназначены для длительной постоянной работы в сверхтяжелых условиях, требуют больших капитальных затрат, особых условий эксплуатации и обслуживания». Можно добавить, что каждая из таких станций уникальна.
«Существенными различиями ДЭС с воздушным охлаждением и ДЭС с жидкостным охлаждением являются частота вращения двигателя и единовременная непрерывная работа, - уверен Дмитрий Рудачинский, эксперт по ДГУ компании «Абитех». - Частота вращения напрямую влияет на ресурс ДЭС, а способ охлаждения на непрерывность работы. Например, двигатель Lombardini станции Gesan мощностью 4-30 кВА имеет воздушное охлаждение и частоту вращения 3000 об/мин. Электростанции Gesan с жидкостным охлаждением охватывают диапазон мощностей от 10 кВА до 2250 кВА с 1500 об/мин – эти ДЭС могут служить основными источниками электроэнергии. Соответственно, ДЭС с воздушным охлаждением применяется в качестве источников электроэнергии в личном хозяйстве и на небольших строительных площадках».
Наконец, при прочих равных условиях можно учесть габариты и вес станции (транспортабельность), ее стоимость, в том числе периодического обслуживания, наличие шасси. При желании ДЭС можно снабдить системой утилизации тепла, которая будет нагревать воду от выхлопных газов (в нее входят котел-утилизатор, трубопроводы, запорная и регулирующая арматура, клапаны, основной и резервный насосы, расширительные баки и блок автоматики со щитом внешних электрических соединений).
«Некоторые производители работают на локальные рынки, но основная масса стремится развивать международную сеть продаж, - считает Михаил Ковалев. - За исключением, пожалуй, Caterpillar и Cummins, все остальные производители ДГУ занимаются пакетированием, т.е. отверточной сборкой. Таким образом, для конечного потребителя название завода-изготовителя, нанесенное на раму или шильдик электростанции, с точки зрения ее функциональности имеет второстепенное значение. Условия по гарантии, услугам, условиям финансирования во всех российских компаниях-дилерах примерно одинаковы. При приобретении импортной электростанции следует в первую очередь обращать внимание на следующие технические моменты:
- модель двигателя и его происхождение;
- модель генератора и его происхождение;
- модель и функциональность контроллера панели управления;
- наличие в базовой комплектации всех необходимых дополнительных устройств для его эксплуатации (топливных баков, глушителя с компенсатором, автоматов защиты, устройств подогрева и т.д.)».
«Габариты электростанций одной мощности разных производителей примерно одинаковые, т.к. привязаны к размерам двигателей и генераторов, - говорит Владимир Алексашкин. - Стоимость также сопоставима и зависит от цены оборудования. Дешевая электростанция - признак использования китайских комплектующих. Они появились на рынке сравнительно недавно и достоверной информации об их надежности и качестве крайне мало, хотя, по отзывам некоторых потребителей, качество китайских комплектующих оставляет желать лучшего».

Gesan DHAS 35 E (фото ООО «Абитех»)

Купил - обслуживай
Техническое обслуживание (ТО) ДЭС включает регулярный технический осмотр и испытание компонентов системы, позволяющие сохранить гарантию на оборудование и избежать его серьезных поломок.
«Объем ТО и планово-предупредительных ремонтов должен определяться необходимостью поддержания работоспособного состояния ДЭС, периодического ее восстановления и приведения в соответствие с меняющимися условиями работы, - утверждает Владимир Алексашкин. - Эксплуатационные жидкости и фильтрующие элементы применяются в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации в зависимости от температуры окружающего воздуха».
ТО включает все регламентные работы (порой свыше 30 мероприятий), которые предусмотрены заводом-производителем для конкретного режима работы электростанции, через установленную наработку моточасов: полный осмотр и диагностика работы ДГУ; замена расходных материалов; замена узлов и агрегатов, подверженных износу; протяжка соединений; диагностика работы электростанции под реальной нагрузкой.
«Регламент технического обслуживания ДЭС в основном связан с техническим обслуживанием дизельного двигателя, - говорит Михаил Ковалев. - В зависимости от применяемого на конкретной модели ДЭС двигателя средний межрегламентный интервал (время необслуживаемой работы) составляет 250-500 моточасов. Современные дизельные двигатели прекрасно работают на российском топливе, соответствующем стандарту ГОСТ 305-82. Завод-изготовитель двигателя дает рекомендации по применению смазочных масел – чаще всего это Shell, ESSO, ELF, Chevron, Mobil. Большинство импортных двигателей, в отличие от двигателей российского и китайского производства, не требуют долива масла при работе в межрегламентном интервале. Расходные материалы указываются в эксплуатационной документации на ДЭС - это, как правило, фильтры (масло, топливо, воздух) и ремни. Иногда, при длительных сроках эксплуатации, могут потребоваться дополнительные элементы».
По мнению Дмитрия Рудачинского, «если содержание массовой доли серы в дизельном топливе марки «Л» не отвечает ГОСТу 305-82, то межсервисный интервал необходимо сократить. Производители двигателей рекомендуют устанавливать 250 моточасов, если содержание серы в применяемом топливе составляет более 0,5%, что соответствует российской действительности».

Настенный электрический конвектор с терморегулятором электростанции АД150С-Т400-2РК (фото ООО «Компания Дизель»)

Борьба за потребителя
ДЭС комплектуются дизельными двигателями как российских моторных заводов - ОАО «Автодизель» (ЯМЗ), Тутаевский Моторный завод (ТМЗ), так и зарубежных: «Минский Моторный завод» (ММЗ, Беларусь), Perkins (Англия), Volvo Penta (Швеция), Cummins, John Deer, Deutz, Detroit Diesel. Основные отечественные производители ДЭС выпускают продукцию на базе ММЗ (10-100 кВт), ЯМЗ (60-315 кВт) и ТМЗ (200-315 кВт), диапазон мощности зарубежных двигателей находится в пределах 100-1500 кВт. Импортные ДЭС могут также оснащаться двигателями (за исключением российских) Daimler Chrysler (MTU), Mitsubishi, Caterpillar.
Генераторы в российских ДЭС используются от ОАО «БЭМЗ» (серия БГ), ОАО «Электроагрегат» (ГС), Leroy-Somer (Франция), Bokuk, New Age Stamford (Великобритания), Mecc Alte (Италия). В зарубежных моделях применяются также генераторы (за исключением российских) Marelli (Италия) и Marathon (США).
ООО «Адверс» (г.Самара) производит воздушные отопители и жидкостные предпусковые подогреватели для двигателей. Широко используются водяные и масляные радиаторы, подогреватели и отопители ОАО «Шадринский автоагретатный завод».
«В России и мире ДЭС производят большое количество фирм, - говорит Олег Краевой. - Линейный ряд станций по классу их мощностей одинаков практически у всех производителей, которые используют все имеющиеся двигатели известных брендов. Поэтому сравнивать экономичность ДЭС от разных производителей не имеет смысла. А размеры и стоимость станций разнятся в зависимости от конструктивных особенностей компоновок и ценовой политики производителя».
Из-за кризисного сокращения инвестпрограмм сырьевых компаний и масштабов строительства малые энергетические объекты, в том числе ДЭС, уже не так востребованы, как в прошлом году. Чтобы выжить, поставщикам приходится идти на заключение долгосрочных контрактов с отложенными платежами и одновременно удешевлять продукцию. В этой связи более устойчивыми представляются позиции тех из компаний, которые имеют в ассортименте ДЭС на основе отечественных двигателей и способны гибко комплектовать шкафы управления с сохранением необходимых функций.
«Оценивая качество дизельных электростанций, можно разделить рынок РФ на три сегмента, - полагает Михаил Ковалев. – Во-первых, это электростанции для длительного использования, с высокими качеством изготовления и наработкой на отказ, развитым сервисным обслуживанием (например, Caterpillar). Во-вторых, ДЭС для длительного использования со средним качеством и высокой наработкой на отказ, средним сервисом («Электроагрегат» (г. Курск), «Автодизель» из Ярославля). И третий сегмент - ДЭС для кратковременного использования с невысоким качеством изготовления, низкой наработкой и слабым сервисом. Сюда можно отнести цеховых (гаражных) сборщиков электростанций из импортных (в т.ч. китайских) комплектующих, и китайских поставщиков. Они изготавливают свой продукт, опираясь на разовые поставки тех или иных основных комплектующих (что достали подешевле – из того и собрали).
Потенциал отечественного рынка ДЭС огромен. До осени 2008 года по международным оценкам он составлял порядка $400 млн в год. За 2000-2007 годы динамика роста рынка показывала  ежегодное увеличение объемов продаж/услуг на этом рынке в среднем на 40%».
«На сегодняшний день автономные дизельные электростанции мощностью от 7 и до 2000 кВт достаточно востребованы, - считает Владимир Алексашкин. - В России энергоемкость валового внутреннего продукта в три раза выше, чем в странах Западной Европы, и в четыре раза, чем в США. Доля энергозатрат в себестоимости промышленной продукции составляет в среднем 18%, а в ряде отраслей до 70%. По оценкам Минэнерго РФ, потенциал энергосбережения составляет 35-45% потребляемой энергии. Для производства такого количества энергии ежегодно затрачивается около $20 млрд. В таких экономических условиях эффективным решением топливно-энергетических проблем страны становится малая энергетика».
Факт: собственные электростанции предприятий в России сейчас вырабатывают 5% от общего объема потребляемой электроэнергии, тогда как в Европе и США эта доля достигает 30%. Следовательно, несмотря ни на какие кризисы, малая энергетика еще скажет свое слово.


Олег Никитин, EnergyLand.info

Ссылки по теме: Электростанции VibroPower

На первой фотографии - контейнерная ДЭС на автошасси (фото ООО «СВЭЛ»)