Кэс

• Далее спустимся на уровень ниже в терминологии, поговорим про типы энергоблоков (энергоблок - комплекс из генератора тепла и устройств преобразования этого тепла в полезную ЭЭ):

1. ПТУ - паротурбинная установка. Аналогичное название ПСУ (паросиловые установки). Это дойная корова нашей российской православной энергетики, по запросу в интернете "ТЭС схема" или что-то типа такого вам покажут именно это. Котёл (в качестве котла может выступать вообще любой агрегат, от скороварки до ядерного реактора) с паровой турбиной, назовём это "классической" ТЭС. Работают такие установки в соответствии с циклом Ренкина, рабочее тело - пар.

2. ГТУ - газотурбинная установка. Тут генератора тепла в виде котла нет, никакого пара не производится. В камере сгорания газовой турбины (далее ГТ) сжигается топляк, продукты сгорания поступают в ступени ГТ, на выхлопе сбрасываются либо в атмосферу, либо смотреть п.3. Работают такие установки в соответствии с циклом Брайтона, рабочее тело - продукты сгорания топлива.

3. ПГУ - парогазовая установка. Это смесь двух предыдущих пациентов, продукты сгорания из ГТУ подаются в котёл утилизатор (далее КУ), который выполняет все те же функции, что и обычный паровой котёл, только внутри КУ основным источником тепла являются продукты сгорания после ГТ, а не от сжигания топлива внутри котла, как в классической схеме. КУ является частью ПТУ. Таким образом ГТУ и ПТУ работают в тандеме в соответствии с циклом Брайтона-Ренкина (кто бы мог подумать).
   На самом деле ПГУ это очень широкая тема, с множеством вариантов "как впихнуть КУ в схему ПТУ нестандартным способом", но об этом я здесь конечно же не стану рассказывать.

4. ГПУ - газопоршневые установки. По сути это двигатель внутреннего сгорания, который работает на природном газе, но вместо колёс крутится турбогенератор. Работает по всем известному циклу Отто. Фаворит малой распределённой энергетики.

• Теперь ещё глубже, про ТМиВО (тепломеханическое и вспомогательное оборудование).

Идти будем по порядку, от конденсатора (это который круглый справа с буквой М повёрнутой, и буквой К):

1. КП - конденсатор поверхностный. Большая бочка-охладитель, в которой отработавший в паровой турбине пар конденсируется и превращается в воду. С точки зрения тепловой эффективности это самый противный агрегат на всей ТЭС, ибо пар сконденсировавшись нагревает охлаждающую воду, которая в свою очередь просто испаряется в градирнях. Потери с выбросом тепла в окружающую среду достигают катастрофических 60%, но без этого, увы, никак.

   А зачем вообще этот самый пар конденсировать? Вопрос для определения качества образования теплоэнергетика)

2. КН - конденсационный насос. Ничего особенного, обычный насос низкого давления, необходимый для прокачивания конденсата до деаэратора, при этом преодолевая гидравлическое сопротивление подогревателей и труб. Картинки не будет, мне лень искать что-то понятное, да и не нужно оно.

3. ПНД - подогреватели низкого давления. К этим подогревателям относятся П4-П1 (подогреватели с 1 по 4) и СП (сальниковый подогреватель). Это бочка-нагреватель, в неё подаётся пар из отборов турбины (честно отобрал у турбины пар? значит нашёл!), который нагревает конденсат. Низкого давления потому, что давление в отборах турбины низкое, не больше 25 атмосфер, обычно.
   ПНД бывают поверхностные и смешивающие, у каждого есть свои плюсы и минусы, но это сейчас не важно, мы тут про аббревиатуры собрались

   Это схема самого простого поверхностного ПНД 4-ходового с U-образными трубкамиА это уже смешивающий, в нём трубок нет

4. ПС - подогреватель сетевой (ПСГ/ПСВ/СП). Тоже самое, что и ПНД, но задачи другие. В этих подогревателях греют сетевую воду. Ту самую, которая течёт по теплотрассам, на которых зимой травка растёт (увы, тепловые потери неизбежны). На схеме это ПСГ1 и ПСГ2 (Г - значит горизонтальные, В - вертикальные).
   Также следует обратить внимание на ПВК - пиковый водогрейный котёл, мини котёл для дополнительного подогрева воды после ПС, либо для реализации различных режимов прохождения пиков и провалов.

   Это горизонтальный, то есть ПСГ, подписей что есть что не будет, их съело что-тоВертикальный, то есть ПСВ

5. Д - деаэратор. По названию понятно, что это штуковина удаляет воздух. Зачем удалять воздух? Надо! Правда надо) причин много, но самые важная такова: удаление агрессивных газов (кислород и углекислый газ). Иначе коррозия в трубках котла и последующих подогревателей уничтожит их крайне быстро. Очень полезный гаджет, без него конечно можно, но только в очень специфичных условиях.

   Струйно-барботажный термический деаэратор, если кто-то видит знакомое очертание ректификационной колонны, то вы не ошибаетесь в догадках. Принципиально это крайне похожие устройства)

6. ПН - питательный насос. Серьёзный и крайне важный агрегат, хотя всё равно числится вспомогательным оборудованием. Задача ПН создать требуемое давление (для Т-110 это 128 атмосфер) перед стопорным клапаном турбины (на схеме СК), а также не забыть про гидравлическое сопротивление трубопроводов, далее стоящих подогревателей, поверхностей нагрева котла и прочие местные потери.
   Существует два варианта ПН: с электрическим приводом, тогда это ПЭН - питательный электронасос и с турбоприводом (у насоса есть своя собственная паровая турбина, на которую подаётся пар из отбора основной турбоустановки), тогда это ПТН - питательный турбонасос.

7. ПВД - подогреватели высокого давления. Та же самая функция, что и у ПНД, но давление пара в корпусе намного выше и конструкция другая, ыыы). В связи с высоким давлением у данного агрегата есть прозвище "гандон", а место его установки "стартовая площадка", советую ознакомиться с аварией на пензенской ТЭЦ-1 2017 года.

   Верхняя часть корпуса, колпак, ничего не напоминает)?

8. ПК - паровой котёл. Самый большой агрегат на всей станции, высота (важный фактор для правильного подбора ПН) варьируется от нескольких метров до 106 (П-67 на березовском угле). Относится к категории основного оборудования, характеризуется тремя самыми важными параметрами: паропроизводительность, температура и давление "острого" или "свежего" пара. Несмотря на простоту физики (огонь горит, вода кипит) единицы котлов эксплуатируются правильно. Обычно котлы разделяют на две группы: ДКД - докритическое давление и СКД - сверхкритическое давление, соответственно и весь энергоблок определяют также, СКД или ДКД.
   При достижение параметров СКД (критическая точка воды - 220 атмосфер и 375 Г.Ц.) она, вода, приобретает уникальную особенность! Пропадает как таковой фазовый переход, т.е. вода не вскипает как в чайнике в какой-то точке, а молекула сразу переходит в состояние пара. Из-за этого пропадают проблемы, связанные с кризисами кипения первого и второго родов.
   Из-за этих проблем ДКД котлы выполнены с контуром циркуляции жидкости и огромным "барабаном" на самом верху котла (поэтому ДКД котлы называют барабанными), а СКД котлы выполняются без барабана и контура циркуляции (поэтому их называют прямоточными).

   Гигант,106 метров! Но это не самый мощный котёл, есть еще ТГМП-1202 для костромской К-1200

9. ТА - турбоагрегат. Самый сложный агрегат, на который завязаны все процессы не только на станции, но и во всей энергосистеме! Паровую турбину разделяют на несколько цилиндров: ЦВД, ЦСД и ЦНД (иногда турбину не делят на цилиндры, иногда совмещают ЦНД и ЦСД в один ЦСНД) - цилиндры высокого, среднего и низкого давлений, соответственно. Турбины в свою очередь делятся на несколько основных классов (которые всегда указываются в её названии): Т - теплофикационные турбины с регулируемыми отборами пара (для ТЭЦ), К - конденсационные турбины (для КЭС), П - производственные турбины с отбором пара на промышленные нужды, Р - с противодавлением турбины (у такой турбины нет конденсатора и весь пар на выходе из неё направляется к потребителю), и различные нособразы и дикороги ПТ, ТП, К(Т) - скрещивание функций различных турбин.

   самая мощная теплофикационная турбина в мире Т-290/335-23,5 на ТЭЦ-22 в Москве, красотка!

Итак, это самые важные аббревиатуры и понятия касающиеся ТЭС и различного ТМиВО, которые необходимо хотя-бы прочитать и понять, чтобы понимать о чём речь идёт. У меня вроде как отпуск и есть позывы что-то поделать, так почему бы не написать о том, о чём давно хотел)

Спасибо за внимание!

Начну с того, что расскажу немного об истории создания этой СЭС. Территориально объект находится в Краснодарском крае, где сама природа располагает пользоваться энергией солнца. Кроме того, в Краснодарском крае существует проблема с электропитанием в летние месяцы: из-за жары все начинают усиленно пользоваться кондиционерами и холодильными установками, тем самым повышая нагрузку на электросети. А сами электростанции тоже находятся в тяжелых условиях: повышенная нагрузка, да плюс высокие температуры - вот и случаются аварии и временные отключения.

Итак, собственник решил обезопасить свой дом и приусадебное хозяйство от таких перебоев с электроэнергией. Была поставлена задача обеспечить автономное электроснабжение на период до 3 часов. Практика показывала, что энергетики, как правило, за такой срок успевали провести все работы и восстановить подачу напряжения.

Шаг 1. Резервируем питание

Таким образом, было решено установить автономные инверторы с аккумуляторами. Расчет велся на полноценное резервирование всей усадьбы в полном объеме на период 3 часа. Так как этот период мог быть больше, было решено добавить к автономным инверторам дизель-генератор.

Шаг 2. Пользуемся энергией солнца

Вполне логично, что после установки автономных инверторов, следующим шагом было добавление солнечных панелей. Таким образом, можно было, без оглядки на отсутствие внешней сети, пользоваться электроэнергией. Наверное, пришло время технической информации.

Технические характеристики

Солнечные модули: Микроморфные, Pramac (Швейцария) 125Вт х 360шт.

Установленная мощность солнечных модулей: 45кВт

Солнечные контроллеры: КЭС DOMINATOR MPPT 200/100 200В 100А х 9шт.

Инверторы: MAP DOMINATOR 20кВт х 6шт (3-х фазная система по 2 МАП на фазу)

Суммарная мощность инверторов: 120кВт

Аккумуляторы: Панцирная сборка 8PzS960 960Ач 48В с пробками рекомбинации водорода х 6шт

Общая емкость АКБ: 5760Ач, 276кВт*ч

Дизель-генератор: JCB G115QS 90кВт с автоматическим управлением.

Как это работает?

Микроморфные Солнечные батареи имеют одну особенность: КПД у них чуть больше 9%, но при этом они захватывают инфракрасную часть спектра, а значит, способны давать большее энергии на восходе, закате и во время облачности. Кроме того, каждая солнечная батарея выдает до 100В напряжения и обладает мощностью 125 Вт. Благодаря этому была решена задача отказоустойчивости: все панели соединены параллельно и разделены на 18 сегментов. Соответственно, в каждом сегменте получилось 20 панелей, отдающих 2,5 кВт мощности. Так как панели расположены в два ряда, то получились приличные по длине магистрали. Здесь пригодился СИП провод, который обладает достаточным сечением при доступной цене. и при выходе из строя одной панели, остальные 19 продолжают работать. А если произойдет перебой магистрали, то из работы выпадет только один из 20 сегментов, так что потери будут несущественны.

Каждые два сегмента панелей, то есть суммарно 5 кВт, обрабатываются одним солнечным контроллером КЭС DOMINATOR MPPT 200/100, последняя цифра 100 обозначает максимальный ток. При напряжении аккумуляторной сборки 48В, такие контроллеры работают на пределе, но хорошее оребрение и дополнительные кулеры позволили решить проблему нагрева.

Далее энергия от солнечных контроллеров поступает на аккумуляторную сборку напряжением 48В. Использованы панцирные аккумуляторы емкостью 960А*ч по 2В с пробками рекуперации водорода. Общая емкость сборки составляет 5760 А*ч, а если перевести в энергию, то это порядка 276 кВт*ч, если разрядить аккумуляторы полностью. Все аккумуляторы подключены к мощным токоведущим шинам и это хорошо видно на фото.

К аккумуляторам подключены инверторы МАП DOMINATOR 48В 20кВт. Их подключено 6 штук в трехфазном исполнении, то есть с каждой фазы можно снимать мощность до 40 кВт. Так как в хозяйстве есть немало трехфазных потребителей, то было поставлено условие обеспечить именно трехфазную сеть : тут и насосы, электроинструмент и даже бытовая мощная электроника. Инверторы работают в режиме подкачки энергии от солнца и соединены по шине I2C с солнечными контроллерами. В результате, хозяйство в полной мере использует энергию солнца, а недостающую мощность добирает от сети.

Есть отдельный распределительный щит, в котором коммутируются все входящие и исходящие линии. Имеется собственная подстанция мощностью 100КВА, дизельный генератор на 90 кВт с системой автозапуска и система коммутации.

На данный момент система работает следующим образом:

1. Используется максимум энергии солнца, а недостающая мощность добирается от внешней сети

2. Если внешняя сеть отключается, незаметно для хозяев, система переходит в автономный режим. Используется энергия солнца и недостаток компенсируется от аккумуляторов.

3. Если внешнее питание не появилось, солнца нет (ночь или пасмурно), а заряд аккумуляторов подходит к заданному пределу, автоматически запускается дизель генератор, который транзитом подает энергию на все хозяйство, а инверторы в это время заряжают аккумуляторы.

4. Как только возвращается внешняя сеть, дизель-генератор отключается и система переходит в стандартный режим работы.

Так как солнца в Краснодарском крае много, генератор запускается крайне редко - хватает мощности солнечных панелей и заряда аккумуляторов.

Удаленное управление

Так как система довольно мощная, могут возникать коллизии, да и мониторить состояние такой системы будет нелишним. В состав инверторов МАП DOMINATOR входит программно-аппаратный комплекс "Малина", который позволяет удаленно мониторить каждый из инверторов и даже вносить изменения в настройки. За время, пока я писал эту статью, был запущен облачный сервис Малина, который позволяет всем владельцам таких инверторов получать актуальную информацию о своей энергосистеме, даже если дом не имеет белого IP - инвертор сам подключается к серверу и отправляет туда данные.

Особенности эксплуатации

Команда проектировщиков применила несколько интересных решений, которые сходу не кажутся очевидными, но которые позволили неплохо сэкономить. Например, вся система собрана в небольшом утепленном вагончике, который летом все-таки неплохо нагревается. Что удивительно, но оказалось экономически выгоднее организовать приточно-вытяжную вентиляцию, которая работает по принципу аэротрубы, нежели ставить систему кондиционирования.

Заключение

Данная солнечная гибридная электростанция спроектирована с хорошим запасом мощности. На данный момент выработка от солнечных панелей может составлять до 300 кВт*ч в день, а усадьба потребляет всего 200 кВт*ч в день. То есть имеется запас в целую треть - это позволяет, как добавить потребителей без внесения каких-либо изменений, так и на довольно продолжительный период отказаться от внешней электросети - энергии от солнечных панелей хватит для того, чтобы компенсировать постоянное потребление и зарядить подсевшие за ночь аккумуляторы. К сожалению, стоимость энергии из аккумуляторов выше сетевой, так как количество их циклов ограничено, поэтому пока выгоднее ночью питаться от внешней электросети (да и ночной тариф выгоднее дневного). И приятно, что большинство составляющих этой энергосистемы произведено в России: значит, не все пропало, если даже такие системы строятся на наших комплектующих.

Если интересна тематика солнечных электростанций, то я также могу рассказать про менее мощные "дачные" решения. Рад любым комментариям и до встречи!