В настоящее время более половины энергии в России производится на станциях с использованием природного газа. При этом, в стране нет ни одной газовой турбины большой мощности отечественного производства, а используемые на объектах генерации произведены по большей части за рубежом. По оценкам специалистов, если брать действующие парогазовые и газотурбинные установки, более 70% — это поставки зарубежных производителей, еще около 24% — газовые турбины совместного производства.
Согласно постановлению правительства № 719, чтобы газовую турбину признали российской, производителю должны принадлежать права на технологию, включая методики, ноу-хау и патенты, а также права на конструкторскую и техническую документацию. Она должна храниться в электронном виде в российских базах данных. Доля российских комплектующих с 2020 года должна составлять 70% и в 2022 году достичь 90%. Еще одно требование — наличие в России испытательного оборудования для узлов горячего тракта (лопаток, газораспределителя и камеры сгорания) и локализация сервисного центра по ремонту, послепродажному и гарантийному обслуживанию турбин. В противном случае производитель не может участвовать в поставке турбин на ТЭС в рамах государственной программы модернизации теплоэнергетики РФ суммарной мощностью 41 ГВт.
Над этой задачей локализации ГТУ работают сразу несколько компаний, среди которых — «Силовые машины» (производство турбин организовано на Ленинградском Металлическом заводе), «Ростех» (завод «ОДК-Сатурн»), АО «РЭП Холдинг» (г. Санкт-Петербург), ООО «Русские Газовые Турбины» (г. Рыбинск).
АО «РЭП Холдинг» (г. Санкт-Петербург) локализовал производство ГТУ F–класса мощностью 16 и 31 МВт по лицензии GE Oil & Gas (Nuovo Pignone S.p.A.) и ГТУ 21,9 МВт по лицензии Solar Turbines. КПД таких установок в открытом цикле составляет для ГТУ 31 МВт – 35%, ГТУ 21,9 МВт – 38,9% и ГТУ 16 МВт – 35,9 %. В теплофикационном варианте их использования коэффициент использования теплоты топлива (КИТТ) превышает 80%. На базе ГТУ 31 МВт предлагаются ПГУ 42 и 84 МВт с КПД 46,7%. Рабочий ресурс указанных машин до 200 тыс. часов.
ООО «Русские Газовые Турбины» (г. Рыбинск) по лицензии компании General Electric производит ГТУ 6F.03 мощностью 82 МВт с КПД в простом цикле 36%, в комбинированном цикле (ПГУ-124 МВт и ПГУ-250 МВт) до 55% по производству электроэнергии.
Несмотря на наличие нескольких совместных предприятий с зарубежными производителями, в России до сих пор не локализовано изготовление наиболее значимых и наукоемких элементов газовых турбин: компонентов горячего тракта (камеры сгорания топлива, лопаток турбин) и систем управления. Производство ограничивается лишь сборкой и изготовлением отдельных узлов, которые не так важны для работоспособности ГТУ и энергобезопасности России в целом.
Наибольшую степень готовности для производства максимально локализованной ГТУ сейчас имеет компания «Ростех» готовая выпускать от двух до 4 ГТУ ежегодно в зависимости от запроса рынка. Речь идет о проекте газовой турбины, разработанном в 1991-1997 годах украинской компанией «Зоря-Машпроект» в городе Николаеве, специализировавшейся на корабельных двигателях меньшей мощности. Проект был передан российскому «НПО „Сатурн“», который также занимался турбинами военных и гражданских самолетов. В 2003 году был введен в эксплуатацию испытательный стенд на Ивановских ПГУ с ГТЭ-110. В проектном теплофикационном режиме КИТТ таких ГТУ составляет порядка 85% в зависимости от условий нагрузки. Выпущено 6 серийных машин. Однако, далее последовала череда поломок и ремонтов, которые надолго затормозили внедрение данной установки. Потребовались значительные усилия по повышению их надежности и снижению выбросов NOx. По состоянию на 2019 год турбине удалось пройти порядка 3000 часов опытно-промышленной эксплуатации. Зимой 2020 года «Ростех» создал специальную компанию для производства, поставок и сервисного обслуживания турбин ГТД-110М. Первую турбину, по заявлению «Ростеха», заказчики смогут получить в 2022 году.
Еще одно совместное предприятие ООО «Сименс Технологии Газовых Турбин» (г. Санкт-Петербург) в настоящее время производит ГТУ SGT5-2000E мощностью 166-187 МВт с КПД 34,7% в простом цикле. ГТУ относится к достаточно устаревшему поколению E. Ранее до 2012 года ГТУ аналогичного типа выпускалось под маркой ГТЭ-160 на ОАО «Силовые машины». Однако, в настоящее время производство свернуто и передано на совместное предприятие «Сименс АГ» (65%) и ОАО «Силовые машины» (35%), официальное открытие завода состоялось 18 июня 2015 года. В марте 2017 года получен Акт экспертизы Торгово-Промышленной палаты Санкт-Петербурга, подтверждающий уровень локализации 52 % для газовой турбины SGT5-2000E. В декабре 2017 года ООО «Сименс Технологии Газовых Турбин» было внесено в реестр локальных производителей Минпромторга РФ. В 2017 впервые на площадке СТГТ изготовлена камера сгорания SGT5-2000E, локализовано изготовление роторных дисков и реализован запуск удаленного мониторингового центра диагностики установленного газотурбинного оборудования (УМЦ). Начиная с 2019 года, газовая турбина SGT5-2000E производства ООО «Сименс Технологии Газовых Турбин» локализована на 62 %. Реализованы проекты: Новосалаватская ПГУ-410, ПГУ-420 МВт Верхнетагильской ГРЭС, ПГУ-800 МВт Пермской ГРЭС, выполнена модернизация трех SGT5-4000F Няганской ГРЭС до последней версии.
Как видно из представленной информации всем крупным ГТУ еще предстоит долгий путь по освоению и созданию полностью своей установки, отвечающей всем современным требованиям. Вместе с тем имеются хорошие, конкурентоспособные отечественные ГТУ мощностью от 16 до 25 МВт производства АО ОДК-Авиадвигатель, г. Пермь, которые имеют КПД в простом цикле на уровне 35,5-37,2% и назначенный ресурс 100 тыс. часов. При этом, технические решения связанные с когенерацией и тригенерацией позволяют обеспечивать уже коэффициент использования теплоты топлива до 85-86%. Применение таких ГТУ на первом этапе позволило бы дать энергетикам и энергомашиностроителям время для освоения указанных более крупных ГТУ российского производства и локализованных зарубежных установок.
Автор публикации: Дудолин Алексей Анатольевич, к.т.н., доцент кафедры «Тепловые электрические станции» НИУ «МЭИ»
#НИУМЭИ #МЭИ #ПервыйЭнергетический #газовые #турбины #энергетика #теплоэнергетика