Потребность в Электроэнергии
Город Санта-Клара — это небольшой, но быстро растущий населенный пункт неподалеку от г. Сент-Джордж в южной части штата Юта. В период с 2000 по 2006 г. население города выросло на 30 %. Это было связано с подъемом экономики, благоприятным климатом, доступным жильем и близостью растущих городских агломераций, таких как Солт-Лейк-Сити и Лас- Вегас. Стремительный рост населения привел к увеличению нагрузки на энергетические ресурсы, что сказалось на муниципальных образованиях, предпринимателях и обычных жителях.
Джек Тейлор (Jack Taylor), руководитель по общественным работам г. Санта-Клара, отметил, что текущая политика городских властей, которая заключается в применении временных мер, контрактов на выработку энергии в базовом режиме и разовых закупок электроэнергии, затруднит рост маломощных коммунальных сетей этого города. Город расположен в пустыне, и пиковая нагрузка обычно возникает в жаркие летние месяцы, когда в офисных и жилых помещениях постоянно работают системы кондиционирования воздуха. Это заставило Тейлора поверить, что наилучшим вариантом для долгосрочных инвестиций будет пиковая электростанция, которая сможет обеспечить растущий спрос на электроэнергию с минимальными затратами.
Чтобы решить проблему растущей электрической нагрузки, власти г. Санта-Клара обратились к Кену Грину (Ken Green) из компании Wheeler Power Systems, которая является местным дилером Cat® в Солт-Лейк-Сити. Компания Wheeler Power Systems является авторизованным представителем Caterpillar в штате Юта уже 45 лет и занимается продажей и поддержкой продукции в Юте, центрально-восточной части Невады и на юго-западе Вайоминга.
Компания Wheeler первой выполнила глубокий анализ существующего и планируемого профилей энергопотребления в г. Санта-Клара на ближайшие несколько лет. “Юго-запад Юты — это один из наиболее удаленных регионов штата, и эта область обслуживается только двумя высоковольтными линиями, идущими из Винтер-Парк, — говорит Грин. — Это вызывает две проблемы: высокие пиковые нагрузки и перегрузка высоковольтных линий”. Проведенный анализ показал, что незамедлительно требуются мощности, чтобы обеспечить дополнительные 2-4 МВт пиковой нагрузки в летнее время сверх базовой нагрузки, равной 8–10 МВт.
Решение
Власти Санта-Клара заключили контракт с компанией Wheeler Power Systems на разработку конструкции и строительства электростанции. Электростанция для г. Санта-Клара была построена с учетом размещения двух генераторных установок G3520C, работающих на природном газе. Установки были доставлены в кратчайшие сроки. Генераторные установки имеют номинальную мощность 2055 экВт при 1800 об/ мин и используются одновременно при помощи распределительной аппаратуры с режимом параллельной работы с номинальным напряжением 12 470 В. Перед подачей в высоковольтные линии вырабатываемое напряжение повышается до 69 000 В во внешнем трансформаторе.
Высота генераторных установок в центральной части составляет 20 футов. Благодаря этому конструкция электростанции обеспечивает беспрепятственный доступ автомобилей технической службы для выполнения регулярного обслуживания. Высота пролетов здания равна 22 футам, что позволяет автокранам подъезжать к генераторным установкам. При строительстве здания площадью 10 800 кв. футов использовались сплошные бетонные блоки для снижения уровня шума внутри и за пределами здания. По запросу городских властей над диспетчерским помещением был размещен склад. Здание рассчитано на размещение четырех дополнительных генераторных установок G3520C, которые планируется установить по мере роста пиковых нагрузок в городе.
В связи с тем, что температуры наружного воздуха в Санта-Клара могут достигать 110 °F, в качестве экономичного решения для охлаждения входящего воздуха использованы испарительные охладители, которые позволяют предотвратить перегрев генераторных установок и чрезмерного повышения температуры в здании. Использование простого испарения воды является предпочтительным в регионах Горного запада, где присутствуют высокие температуры и низкая влажность воздуха. Такой способ является более эффективным по сравнению с абсорбционным охлаждением или парокомпрессионными установками. Два испарительных охладителя производят 32 000 куб. футов охлажденного воздуха в минуту и подают воздух со стабильной температурой 85 °F к каждой генераторной установке. Часть охлажденного воздуха также используется для поддержания комфортной температуры в здании.
Компания Wheeler предоставила готовые решения по контролю выбросов, в которых используются окислительные каталитические нейтрализаторы Cat. Эти нейтрализаторы позволяют значительно снизить выбросы угарного газа (CO) и гарантируют соответствие требованиям по качеству воздуха в течение 2000 ч для каждой генераторной установки электростанции. Окислительные нейтрализаторы Cat для газовых стационарных двигателей уменьшают токсичность отработавших газов путем преобразования угарного газа, углеводородов и альдегидов в углекислый газ и воду. Это позволяет уменьшить выбросы угарного газа от газовых двигателей на 93 %, а углеводородов — на 40 %. При этом регулярное техническое обслуживание не требуется, так как в ходе химических реакций не расходуется материал- катализатор. Тем не менее необходимо периодически осматривать нейтрализаторы на предмет механических повреждений или засорения. В проекте электростанции Санта-Клара предусмотрена возможность планового контроля качества воздуха. Для этого на трубопроводе перед и после нейтрализатора установлены трубки Вентури для подключения анализатора выбросов. Генераторные установки используют двигатели с уровнем выбросов оксидов азота всего 0,5 г/л.с.-ч без нейтрализации и угарного газа 0,22 г/л.с.-ч с нейтрализацией. Такие показатели полностью соответствуют местным и федеральным требованиям по выбросам вредных веществ.
Являясь членом Ассоциации муниципальных электрических сетей штата Юта (UAMPS), власти Санта-Клара сотрудничают с другими членами ассоциации в области покупок и экспорта электроэнергии. Решения о выработке электроэнергии для городских нужд по запросу UAMPS или для экспорта за пределы UAMPS принимаются быстро, а подключение генераторных установок занимает несколько секунд. Распределительная аппаратура соответствует потребностям города Санта-Клара и обеспечивает релейную защиту электрической сети при экспорте электроэнергии. Распределительная аппаратура имеет функции синхронизации и режима параллельной работы генераторов, контроля состояния двигателя и генератора, считывания ошибок предаварийной сигнализации и выключения, функции контроля системы для управления нагрузкой, а также функции оповещения о состоянии системы и наличии аварийных сигналов.
В конструкцию системы входит ваттметр JEMstar от компании AMETEK Power of Rochester, N.Y., обеспечивающий точность выставления счетов. Ваттметр регистрирует количество энергии, произведенное электростанцией Санта-Клара, и количество, которое было поставлено UAMPS на экспорт. Главным образом новая система выработки электроэнергии обеспечит достаточное количество электричества для города в периоды пикового потребления и в случае аварий, например при отключениях электропитания по всему городу. Например, новая генераторная система обеспечит коммунальным сетям возможность поддерживать аварийную подачу питания для медицинских организаций и образовательных учреждений. Электростанция также снижает потребность в приобретении дорогостоящей энергии на открытом рынке и предоставляет городу возможность самому продавать электричество. “Мы решили установить системы производства электроэнергии, чтобы сократить свои расходы на энергию, — говорит Тейлор. — Тарифы растут во всех западных регионах страны. Мы даже сможем продавать энергию другим членам UAMPS”.
Власти г. Санта-Клара выбрали компании Caterpillar и Wheeler Power Systems в связи с прекрасной репутацией по предоставлению услуг. “Их рекомендации просто великолепны, — говорит Тейлор. — Компания Wheeler предоставляет поддержку своей продукции на протяжении длительного срока”.
Для нужд города Санта-Клара были выбраны 2 генераторные установки Cat мощностью 2 МВт. “У нас небольшой город, и нам было бы затруднительно работать с генератором мощностью 5 МВт, — объясняет Тейлор. — Мы можем производить 2 МВт энергии с помощью генераторов G3520C, а затем добавлять дополнительные установки в соответствии с изменением нашего энергопотребления”. Финансирование электростанции выполняется не облагаемой налогом облигацией, срок которой составляет 20 лет. Официальные представители города четко дали понять, что тарифы на электричество не вырастут, чтобы скомпенсировать строительство нового здания или его эксплуатацию.
Результаты
Система выработки электроэнергии была запущена в январе 2007 г. Группа управления проектом провела весь комплекс работ, от получения одобрения городского совета до вывода системы на полную мощность, всего за шесть месяцев, что позволило городу не допустить роста расходов и выбросов вредных веществ.
На данный момент этот проект позволил городу сэкономить приблизительно 80 000 долларов США за один год. “По сути, использование генераторной системы позволяет удерживать средства в экономике города, а не отдавать их на внешний рынок”, — утверждает Тейлор, являющийся также членом совета UAMPS. За первый год работы каждая генераторная установка города Санта-Клара наработала уже 1030 часов. Чрезвычайно жаркое лето 2007 г. доказало правильность инвестиций в электростанцию. Для обеспечения пиковых запросов на энергию власти Санта-Клара сравнивают затраты на покупку электричества и стоимость собственного производства энергии и выбирают самый выгодный вариант. Коммунальные службы приобретают на рынке варианты приемлемых или бесперебойных поставок энергии в соответствии с прогнозируемыми потребностями в определенное время суток. Они избегают крупных долгосрочных контрактов на круглосуточную или обязательную поставку энергии.
Однако преимущества не ограничиваются экономией денежных средств. Успешное применение систем производства электроэнергии также зависит от их надежности и производительности. “Наши генераторные установки работают практически каждый день в период с июля по август, 14-16 часов в сутки, — рассказывает Брент Дэвис, главный энергетик города. — В зависимости от потребностей, генераторные установки производят 1 - 2,5 МВт энергии в сутки”. Собственные системы производства энергии обеспечивают стабильность цен. Это освобождает г. Санта-Клара от необходимости обращаться на нестабильный рынок электроэнергии при пиковом потреблении электричества. При аварийной ситуации система может взять на себя значительную часть базовой нагрузки. Использование усовершенствованных газовых генераторных установок Cat в сочетании с гибкой оперативной стратегией позволило жителям г. Санта-Клара получить надежный и доступный источник энергии на многие годы вперед.
Скачать профиль питания
