Совместная разработка ученых Пермского Политеха и Горного института МИСИС повысит эффективность ГТУ, работающих на попутном газе
Группа исследователей, куда вошли разработчики из Пермского Политеха, Горного института НИТУ «МИСиС» и группы предприятий «Спутник» разработала решения для повышения эффективности электростанций на базе отечественных установок «Урал-4000» – аналогов зарубежного оборудования фирм Siemens и Capstone.
Предметом интереса ученых стало обеспечение стабильности работы отечественных установок и оптимизация затрат на поддержание качества электроэнергии при утилизации попутного нефтяного газа на газотурбинных станциях.
Ученые представили математическое описание систем электроснабжения газотурбинных станций и схему распределения электроэнергии, а также провели инструментальные измерения. Это позволило выявить факторы, которые влияют на качество электроэнергии, чтобы разработать рекомендации по устранению проблем.
– Наша разработка поможет оценить эффективность импортозамещающих технологий при утилизации попутного нефтяного газа. Рекомендации, которые мы предложили, позволят оптимизировать затраты на поддержание качества электроэнергии. С одной стороны, с их помощью можно будет выполнить обязательства по утилизации попутного нефтяного газа, с другой стороны – обеспечить нужные параметры режима выработки электроэнергии во внешнюю сеть, – рассказывает один из разработчиков, старший преподаватель кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского Политеха Дмитрий Лейзгольд.
По словам ученых, при проектировании газотурбинных электростанций необходимо учитывать специфику предприятий. К факторам, влияющим на качество электроэнергии, относятся работа технологического оборудования, структура электроэнергетической системы, состав и характер электрической нагрузки потребителей и перетоки энергии с других подстанций.
– Совершенствование процессов автоматизации испытаний и управления энергетическими установками позволит повысить качество электроэнергии. Кроме того, специалисты смогут учитывать технологические, климато-метеорологические, территориальные и геологические условия и факторы промыслов, – поясняет научный руководитель разработчика, заведующий кафедрой «Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского Политеха, доктор технических наук, доцент Антон Петроченков.
Испытания ученые провели на базе газотурбинной электростанции «Ильичевская» в Пермском крае. Они выяснили, что параллельная работа электростанции и основной энергосистемы незначительно снижает качество электроэнергии, по сравнению с локальным режимом, но улучшает устойчивость системы.
Ученые также рекомендовали анализировать ключевые режимы работы газотурбинных электростанций и составлять карты действующих выключателей их элементов, а также проводить инструментальные измерения в случае возникновения проблем. Улучшить качество электроэнергии также помогут устройства для снижения общего уровня искажений и компенсации проблем с напряжением. Это позволит устранить провалы напряжения и перенапряжения в сети, считают разработчики.
– Исследование соответствует сразу нескольким приоритетным направлениям НОЦ – это и рациональное использование углеводородов, и энергетическое машиностроение, и цифровизация производств и сервисов. Объединение в проекте ученых из Пермского Политеха, МИСиС и компаний реального сектора позволило получить решение, которое актуально и с точки зрения глобальной экологической повестки, и с точки зрения стратегии импортозамещения, так как полностью основано на российских разработках, – отметил директор АНО НОЦ «Рациональное недропользование» Павел Илюшин.
Результаты работы исследователи опубликовали в журнале Sustainability.
