barilline.ruИнтеллектуализация эксплуатации генераторов - «Новости - Энергетики»
Все виды генерации рассматриваются как субъекты ИЭС, хотя особое внимание уделяется распределенной генерации как достаточно новому для России виду выработки электроэнергии, к которому потребители стали прибегать из-за сложности и дороговизны присоединения к системе электроснабжения. Наиболее проработаны в концепции сетевые проблемы и технологии управляемых систем электропередачи переменного тока FACTS. Слабо изложено все, что касается генерации, в том числе распределенной: нет ни анализа проблем, ни направлений их решения.
Рекомендованный путь повышения надежности электроснабжения путем использования «ресурсов на стороне потребителя (через управление спросом и распределенную генерацию)», то есть внедрение малых генерирующих установок с микросетями и накопителями энергии, в том числе на базе возобновляемых источников энергии, – это фактическая рекомендация потребителям обеспечивать себя электроэнергией за свой счет, при помощи собственных автономных энергоустановок. При такой схеме весьма проблематична надежность электроснабжения, особенно в условиях нехватки квалифицированных кадров для технического обслуживания и достаточного резерва мощности.
В дальнейшем развитии темы недооценка большой генерации как элемента ИЭС усиливается. Так, в отчете о совместном российско-американском исследовании «Правовые, рыночные, потребительские и технические препятствия развитию технологии «интеллектуальных сетей» в США и России» в §2.5 GENERATION только распределенная генерация рассматривается как основа для интеллектуальной энергетической системы (smart grid) вследствие сомнений по поводу интеллектуализации большой генерации («smartening» of large generation remains a challenge). Имеются в виду маломощные генерирующие устройства (25 МВт и менее), использующие оба традиционных ископаемых топлива и возобновляемые источники энергии.
В указанном отчете показано, что в электроэнергетике России доля генераторов мощностью менее 300 МВт в единице составляет менее 15%, и это не изменится до 2030 года. Доля единичных мощностей до 25 МВт еще меньше (до 8%), а выработка электроэнергии на этих малых станциях составляет всего 5%. Поэтому трудно согласиться с тем, что более мощные генерирующие установки не рассматриваются как объект интеллектуализации. И нельзя не видеть, что большая часть препятствий развитию интеллектуальных технологий в части генерации является препятствиями, специфичными именно для маломощной распределенной генерации (МГР).
Приведенные в отчете преимущества МГР, такие как маневренность и высокий КПД (для когенерации), присущи также и более мощным парогазовым и газотурбинным энергоблокам. Создание резервов мощности на действующих крупных электростанциях более оправданно технически и экономически, чем предлагаемый путь группирования мелких генерирующих установок в виртуальные электростанции при помощи smart-grid-технологий. Относительно короткий срок окупаемости и быстрый возврат инвестиций могут достигаться и для крупных мощностей при расширении действующих электростанций (что сейчас и делается рядом энергокомпаний), а также при модернизации с повышением мощности действующих энергоблоков. Последний вариант широко применяется за рубежом, а в России сдерживается, поскольку не поощряется экономически.
Таким образом, нет причин ограничиваться распределенной генерацией как объектом для «интеллектуализации». В России достаточно развиты предпосылки для the large generation smartening именно потому, что мощные генераторы более полно снабжены средствами контроля технологических параметров, а функция контроля входит в состав задач ряда автоматизированных систем (АСУ ТП), которыми оснащены крупные электростанции. Также ставится цель внедрять мониторинг технического состояния силового энергооборудования, в том числе генераторов.
Нельзя не учитывать, что энергетическая безопасность генерирующих объектов должна реализовываться не только путем ввода в действие нового оборудования, но и путем поддержания работоспособного технического состояния критических элементов действующих генераторов, особенно работающих за пределами нормативного срока службы.
Что же предлагается понимать под the generation smartening? Это прежде всего интеллектуализация эксплуатации генератора как элемента ИЭС России, реализуемая в двух основных направлениях путем широкого использования компьютерных технологий. Первое – интеллектуализация технологического контроля (ТК) генератора, работающего в сети под нагрузкой. Это необходимо для того, чтобы генератор сам через свою систему контроля сообщал о неполадках активных частей и вспомогательных систем. Второе – интеллектуализация обследования генератора, выведенного в ремонт, с обработкой данных измерений и испытаний. Это нужно для максимального выявления и устранения дефектов во время плановых остановов, создания баз данных по результатам обследований, их накопления и дальнейшего планирования технического обслуживания и ремонтов (ТО и Р).
Предпосылки для развития этих направлений заключаются в наличии значительного научно-технического задела, наработанного разными фирмами, что должно снизить затраты на разработку. Так, известны типичные дефекты, являющиеся первопричинами вынужденных остановов, практически для всех типов действующих генераторов, а также типичные неполадки вспомогательных систем генераторов, приводящие к вынужденным остановам. Имеются разработанные алгоритмы для специфической обработки и анализа данных ТК с решением задач диагностирования дефектов в процессе эксплуатации, включая задачи обеспечения безопасности генераторов с водородным охлаждением. В деятельность АСУ ТП могут быть включены задачи обработки и анализа данных ТК генераторов. Известны новые IT-технологии сбора и передачи информации, позволяющие непосредственно на электростанциях ограничиться сбором данных, а обработку и анализ их проводить в соответствующих центрах, возможно, с использованием «облачных» технологий. Разработаны варианты информационных систем, которые могут быть использованы на электростанциях для оптимизации ТО и Р, используются различные виды журналов дефектов – оперативных и ремонтных, формуляров дефектов для полноты осмотра. Известны апробированные диагностические методики и аппаратура, используемые при обследованиях генераторов, в том числе в процессе эксплуатации, с компьютерной обработкой и выдачей результатов измерений.
В результате применения вышеперечисленных данных и технологий уменьшится число отказов, то есть повысится готовность, снизится недовыработка энергии. Кроме того, можно будет выявлять и использовать допустимые перегрузки в пиковых режимах путем уточнения диапазона регулирования мощности, управлять нагрузкой генераторов с учетом их технического состояния. Как следствие, будет получен достаточно быстрый возврат капитала за счет предупреждения отказов генераторов.
Конечно, интеллектуализации эксплуатации генераторов (ИЭГ) должен предшествовать выбор стратегии эксплуатации в части технического обслуживания и ремонтов (ТО и Р). Здесь есть множество вариантов: эксплуатация «до отказа» генератора или его критического узла с последующим его аварийным ремонтом или заменой; увеличение резерва мощности, позволяющее исключить перерывы энергоснабжения из-за отказов генераторов, при этом эксплуатация генератора «до отказа» с последующим его аварийным ремонтом или заменой; замена генератора в целом или его основных узлов по достижении заданного срока эксплуатации; эксплуатация с ТО и Р генераторов «по техническому состоянию»; планово-профилактические ремонты (ППР) генераторов по заданному циклу чередования по годам капитальных, средних и текущих ремонтов.
Для первых трех стратегий ИЭГ не нужна, но для ТО и Р «по техническому состоянию» и по схеме ППР предупреждение отказов генерирующего оборудования путем контроля и учета его фактического технического состояния посредством ИЭГ должно быть основой стратегии. Конечно, выбор стратегии должен проводиться на основе расчета экономической эффективности с учетом срока службы генераторов.
Возможности реализации ИЭГ в России сильно ограничены мерами государственного регулирования, стимулирующего инвестиции лишь в новую генерацию, не поддерживающего превентивные мероприятия и не предусматривающего адекватных санкций за аварии. Этому способствует также отсутствие регламентации уровня надежности документами высокого уровня, то есть требований к надежности генерирующего энергооборудования со стороны государства.
Следует отметить отрицательную роль подхода к страхованию генераторов, не требующего от страхователя мероприятий по снижению ущерба от повреждений, в том числе контроля технического состояния. Не являются застрахованными повреждения вследствие «любых дефектов, существовавших на момент заключения договора страхования, о которых страхователь знал или должен был знать». Получается ситуация выбора: или контроль с выявлением дефектов и предупреждение аварии, или страховая выплата за аварию без превентивных мероприятий.
Заинтересованные специалисты приглашаются на практический семинар «Интеллектуализация эксплуатации турбогенераторов на электростанциях. Основные направления, перспективы», который состоится в Москве с 2 по 4 октября 2013 года.
Ольга Голоднова, к.т.н., ст.н.с.
И будьте в курсе первыми!
