выбор газовой турбины для проекта

На одной из электрических станций требовалось выполнить расширение, рассмотрим критерии выбора ГТУ для проекта.

Были рассмотрены три варианта:

• ГТУ-ТЭЦ с тремя газовыми турбинами типа LM6000PF Sprint общей мощностью 139,1 МВт, производство General Electric
• ГТУ-ТЭЦ с двумя газовыми турбинами типа MS6001FA общей мощностью 151,8 МВт, производство General Electric
• ГТУ-ТЭЦ с двумя газовыми турбинами типа SGT-800, общей мощностью 135 МВт, производство Siemens

Первый вариант: ГТУ-ТЭЦ с газовыми турбинами типа LM6000PF Sprint

ГТУ-ТЭЦ предусматривается в виде трехблочной схемы в составе следующего оборудования:

• три газотурбинные установки типа LM6000PF Sprint фирмы «GE»
• три водогрейных котла-утилизатора

Принципиальная схема

Характеристики LM6000PF Sprint в условиях ISO:

[reklama1]

• Выходная мощность ГТ на клеммах генератора - 46,369 МВт
• КПД ГТ на клеммах генератора – 40,9 %
• Массовый расход выхлопного газа – 130,6 кг/с
• Температура выхлопного газа – 455,5 С
• Состав выхлопного газа:

1. Кислород – 14,9631 %
2. Азот – 80,5974 %
3. Аргон – 0,9638 %
4. Диоксид углерода – 3,4655 %
5. Водяные пары – 0 %

Установленная мощность, объемы производства и расходы топлива для 1 варианта

Установленная мощность:

• Электрическая – 139,1 МВт
• Тепловая – 90 Гкал/ч

Число часов использования установленной мощности:

• Электрической – 5940 ч
• Тепловой – 3000 ч

Годовой отпуск электроэнергии – 821,7 млн.кВтч/год

Годовой отпуск тепловой энергии - 267,3 тыс.Гкал/год

Годовой расход натурального топлива (природный газ) - 188,74 млн.нм /год

Число часов использования установленной электрической мощности для всех вариантов рассчитано по данным, предоставленным заказчиком.

Компоновка вариант 1

Компоновка ГТУ-ТЭЦ с ГТУ типа LM6000PF Sprint

[reklama2]

ГТУ-ТЭЦ располагается в трехпролетном отдельно строящемся здании, которое имеет габариты в плане 74*81 м. У рядов А и В по оси 13 расположены автовъезды, также в здании предусмотрены площадки для выема ротора генератора, помещение ЭТО и подпиточная установка. Дымовые газы от котлов-утилизаторов отводятся на три дымовые трубы, расположенные у ряда Г, с диаметром устья 5,4 м каждая.

Второй вариант: ГТУ-ТЭЦ с газовыми турбинами типа MS6001FA

ГТУ-ТЭЦ предусматривается в виде двухблочной схемы в составе следующего основного оборудования:

• две газовые турбины типа MS6001FA фирмы «GE»;
• два водогрейных котла-утилизатора.

Принципиальная схема дубль-блочной ГТУ-ТЭЦ

Характеристики MS6001FA в условиях ISO:

• Выходная мощность ГТ на клеммах генератора – 75,900 МВт
• КПД ГТ на клеммах генератора – 35,5 %
• Массовый расход выхлопного газа – 208,0 кг/с
• Температура выхлопного газа – 598,0 С
• Состав выхлопного газа:

1. Кислород – 12,69 %
2. Азот – 74,48 %
3. Аргон – 0,88 %
4. Диоксид углерода – 3,68 %
5. Водяные пары – 8,27 %

Установленная мощность, объемы производства и расходы топлива для 2 варианта

Установленная мощность:

• Электрическая – 151,8 МВт
• Тепловая – 90 Гкал/ч

Число часов использования установленной мощности:

• Электрической – 5440 ч
• Тепловой – 3000 ч

Годовой отпуск электроэнергии – 821,9 млн.кВтч/год

Годовой отпуск тепловой энергии - 267,3 тыс.Гкал/год

Годовой расход натурального топлива (природный газ) - 217,51 млн.нм /год

Компоновка вариант 2

Компоновка ГТУ-ТЭЦ с ГТУ типа MS6001FA

ГТУ-ТЭЦ располагается в трехпролетном отдельно строящемся зда­нии, которое имеет габариты в плане 84*87 м. У рядов А и В и между рядами Б-В по оси 15 расположены автовъезды, также в здании предусмотрены помещение ЭТО и подпиточная ус­тановка. Дымовые газы от котлов-утилизаторов отводятся на две дымовые трубы, расположен­ные у ряда Г, с диаметром устья 5,4 м каждая.

Третий вариант: ГТУ-ТЭЦ с газовыми турбинами типа SGT-800

ГТУ-ТЭЦ предусматривается в виде трехблочной схемы в составе следующего основного оборудования:

• три газовые турбины типа SGT-800 фирмы «Siemens»;
• три водогрейных котла-утилизатора.

Принципиальная схема трехблочной ГТУ-ТЭС такая же как в 1м варианте

Характеристики SGT-800 в условиях ISO:

• Выходная мощность ГТ на клеммах генератора – 45,000 МВт
• КПД ГТ на клеммах генератора – 37,05 %
• Массовый расход выхлопного газа – 130,52 кг/с
• Температура выхлопного газа – 538,0 С
• Состав выхлопного газа:

1. Кислород – 13,440 %
2. Азот – 74,801 %
3. Аргон – 0,890 %
4. Диоксид углерода – 3,437 %
5. Водяные пары – 7,427 %

Установленная мощность, объемы производства и расходы топлива для 3 варианта

Установленная мощность:

• Электрическая – 135,0 МВт
• Тепловая – 90 Гкал/ч

Число часов использования установленной мощности:

• Электрической – 6110 ч
• Тепловой – 3000 ч

Годовой отпуск электроэнергии – 820,77 млн.кВтч/год

Годовой отпуск тепловой энергии - 267,3 тыс.Гкал/год

Годовой расход натурального топлива (природный газ) - 208,12 млн.нм /год

Компоновка вариант 3

Компоновка ГТУ-ТЭЦ с ГТУ типа SGT-800

ГТУ-ТЭЦ располагается в трехпролетном отдельно строящемся зда­нии, которое имеет габариты в плане 74*75 м. У рядов А и В по оси 13 расположены авто­въезды, также в здании предусмотрены помещение ЭТО и подпиточная установка. Дымовые газы от котлов-утилизаторов отводятся на три дымовые трубы, расположенные у ряда Г, с диа­метром устья 5,4 м каждая.

Генеральный план ГТУ-ТЭЦ

В данной работе были рассмотрены три варианта размещения 4-го энрегоблока. Ва­рианты отличаются размерами главного корпуса.

Выделенная площадка располагается на территории существующей ТЭЦ-1. Территория с трех сторон ограничена выводами теплопроводов, с чет­вертой стороны - оградой ТЭЦ.

Генплан с SGT-800

Вариант с турбинами SGT-800 размещается на выделенной территории, при этом подлежат демонтажу следующие здания:

• ГРП (недостроенное);
• выпарная;
• бак-аккумулятор V = 15000 м³;
• эстакады к выпарной.

Схема генплана с турбинами SGT-800

Генплан с LM6000PF

Вариант с турбинами LM6000PF Sprint также размещается на выделенной террито­рии, при этом необходимо снести следующие здания и сооружения:

• ГРП (недостроенное);
• выпарная;
• бак-аккумулятор V = 15 000 м ;

• насосная подпитки теплосети;
• эстакады к выпарной.

Схема генплана с турбинами LM6000PF Sprint

Генплан с MS6001FA

Вариант с турбинами MS6001FA не размещается на выделенной территории, так как дымовые трубы попадают на существующие выводы теплосети.

Схема генплана с турбинами MS6001FA

После получения от Заказчика новой топографической съемки объемы сносимых зда­ний, сооружений и подземных инженерных коммуникаций будут уточнены.

Читайте статью о том как рассчитывать потребность в топливе на ТЭЦ.

Сравнительная оценка экономической эффективности вариантов

Сравнительная оценка экономической эффективности проводилась только для двух вариантов ГТУ-ТЭЦ - с ГТУ типа LM6000PF Sprint и с ГТУ типа SGT-800. Вариант с ГТУ типа MS6001FA не рассматривается в расчете, поскольку не размещается на выделенной территории.

Сравнительная оценка экономической эффективности вариантов ГТУ-ТЭЦ для 4-го энергоблока ТЭЦ-1 выполнена в соответствии с «Методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов», утвержденными Министерством экономики РФ, Министерством финансов РФ, Государственным комитетом РФ по строительной, архитектурной и жилищной политике № ВК 477 от 21.06.1999 г. с использованием программы «Альт-Инвест».

Расчетный срок принят 30 лет с момента начала строительных работ.

Интервал планирования - 1 год.

Число часов использования электрической мощности рассчитано для всех трех вариантов на основании данных, предоставленных в письме заказчика от 17.09.2008 г., тепловой - принято 3000 ч.

• Тип топлива - природный газ.
• Система теплоснабжения - открытая, температурный график теплосети - 150/70°С.
• Срок ввода мощностей - 2012 год.
• Теплотворная способность природного газа принята 9 200 ккал/нм3 в соответствии с «Техническим заданием».

Годовые темпы инфляции приняты по «Сценарным условиям развития электроэнергетики на 2008-2011 гг. с перспективой до 2015 г.», утвержденным приказом ОАО РАО «ЕЭС России» от 05.07.07 № 444 (далее по тексту «Сценарным условиям»)

Ставка рефинансирования принята 11 % в соответствии с Указанием ЦБ РФ от 11.07.2008   № 2037-У "О размере ставки рефинансирования Банка России".

Тарифы на электрическую и тепловую энергию на 2008 год приняты:

• 1,388 руб/кВтч - тариф на элекроэнергию;
• 451,08 руб/Гкал - тариф на тепловую энергию.

Для сравнительного анализа эффективности вариантов использованы следующие критерии:

• Чистая текущая стоимость проекта (NPV), величина которой определяется как дисконтированная разница между всеми годовыми притоками и оттоками реальных денег, накопленными в течение жизни проекта (30 лет) и приведенными к моменту начала осуществления проекта;
• Внутренняя норма доходности (IRR) — величина ставки сравнения (дисконта), при которой чистый дисконтный доход (NPV) не создаётся;
• Простой срок окупаемости — минимальный временной интервал от начала строительства до момента полной окупаемости капитальных затрат;
• Дисконтированный срок окупаемости — минимальный временной интервал от начала строительства до момента полной окупаемости капитальных затрат, рассчитанный с учетом дисконтирования;
• индекс прибыльности (PI), который показывает относительную прибыльность проекта, или дисконтированную стоимость денежных поступлений от проекта в расчете на единицу капительных вложений.

Показатели эффективности полных инвестиционных затрат по вариантам

Показатели	Единицы измерения	Вариант исполнения ГТУ-ТЭЦ
		LM6000PFSprint	SGT-800
Простой срок окупаемости	лет	9,0	10,2
Дисконтированный срок окупаемости	лет	16,4	29
NPV (чистая текущая стоимость проекта) без учета остаточной стоимости проекта	млн.руб.	1 068	22
IRR (внутренняя норма доходности)	%	15	12
PI (индекс прибыльности)		0,272	0,005

Таким образом, из рассмотренных вариантов экономически выгодным является вари­ант ГТУ-ТЭЦ с ГТУ типа LM6000PF Sprint.

Цена на природный газ (без НДС) принята 2 847,3 руб./тыс.м³ (в 2008 г.) Темпы роста цен на природный газ - в соответствии со «Сценарными условиями».

Налоговое окружение принято в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации

Налоговое окружение

Налог	Ставка, %	Период уплаты, дни
НДС	18	90
Налог на имущество	2,2	90
Налог на прибыль	24	90
ЕСН	26	30
Сбор от несчастных случаев на производстве	2,3	30

Источники финансирования - целевое финансирование из федерального и областного бюджетов.

По предложениям фирм-изготовителей стоимость газовых турбин составляет (без учета НДС):

• 64,47 млн.долл.США - стоимость трех ГТУ типа SGT-800 (по данным фирмы «Siemens»);
• 59,3 млн.долл.США - стоимость трех ГТУ типа LM6000PF Sprint (по данным фирмы «General Electric»).

Ориентируясь на цены ГТУ, приведенные выше, капитальные затраты оценены в следующих размерах (включая НДС):

• 3 923 млн. руб. - для варианта трехблочной ГТУ-ТЭЦ с ГТУ типа LM6000 PD Sprint;
• 4 047 млн.руб. - для варианта трехблочной ГТУ-ТЭЦ с ГТУ типа SGT-800.

Курс доллара принят 26,2 руб/USD по состоянию на 08.10.2008 г.

Индексация капитальных затрат выполнена в расчете в соответствии с индексами дефляторами инвестиций, приведенными в «Сценарных условиях».

Ставка дисконтирования принята 12 %.

Выводы

В результате проведенной в работе оценки получено, что вариант ГТУ-ТЭЦ с газовыми турбинами типа LM6000PF Sprint производства «General Electric» является оптимальным для строительства 4-го энергоблока ТЭЦ-1.

ГТУ типа LM6000PF Sprint имеет наибольший КПД и потребляет наименьшее количество топлива по сравнению с вариантом ГТУ-ТЭЦ с ГТУ типа SGT-800.

Простой срок окупаемости данного варианта составит 9 лет, а учитывая трехлетний срок строительства, 6 лет с момента ввода ГТУ-ТЭЦ в эксплуатацию. Внутренняя норма доходности варианта - 15 %, что говорит о его достаточной устойчивости.

ГТУ-ТЭЦ с ГТУ типа LM6000PF Sprint располагается в трехпролетном отдельно строящемся здании, которое имеет габариты в плане 74x81 м.

Вариант с турбинами LM6000PF Sprint размещается на выделенной под строительство территории.

[reklama3]