Дизельные генераторы, как они применяются для конкурентоспособного и эффективного производства электроэнергии

Летний курс повышения квалификации «Введение в тепловые электростанции» – это комплексный и интенсивный трехдневный курс, в котором мы представляем занятия в классе в сочетании с экскурсиями по пяти энергетическим объектам.

Эти объекты включают электростанции общего назначения мощностью до 850 МВт и такие же малые, как энергетический остров Уильямсон, где наш самый большой генератор составляет 500 кВт. Общая цель курса состоит в том, чтобы показать, как тепловая энергия используется для выработки электроэнергии, использование дизельных генераторов электростанции, а также различные показатели эффективности каждого типа теплового двигателя.

Тепловые электростанции и основные движущие силы, которые мы изучим:

• Станция Eddystone в Экселоне, два пиковых блока мощностью 380 000 кВт на нефти и природном газе
• Станция Dynegy’s Liberty, газовая турбина мощностью 550 000 кВт, парогазовая установка, работающая на природном газе
• Энергетический центр Маркуса Хука, газовая турбина комбинированного цикла мощностью 790 000 кВт
• Логанский завод чистого угля, угольная электростанция мощностью 225 000 кВт
• Уильямсонский колледж Энергетического острова торговцев, теплоэлектроцентраль

Каждая из четырех электростанций коммунального масштаба, которые будут посещаться, затмевает генерирующее оборудование в Уильямсоне. Однако паровые турбины и двигатель CAT, работающий на природном газе, которые используют цикл Отто, являются очень эффективными и, фактически, при низких ценах на природный газ могут генерировать электроэнергию на конкурентной основе с большими центральными станциями.

Выработка тепловой энергии с помощью поршневых двигателей прошла долгий путь с тех пор, как в 1862 году Николаус Отто создал первый двигатель внутреннего сгорания, который использовал четырехтактный цикл. Изобретение Отто было призвано обеспечить альтернативный источник энергии для парового двигателя Ватта, изобретенного около века назад.

Рудольф Дизель подал патент на дизельный двигатель с воспламенением от сжатия в 1892 году. Итак, первые сто лет промышленной революции включали паровые и тепловые двигатели внутреннего сгорания. Первые двигатели внутреннего сгорания достигли уровня эффективности около 10-20%. Теперь, как вы увидите, циклы Отто и Дизеля достигли КПД центральной станции.

Вот список из семи этапов повышения эффективности современных тепловых двигателей и тепловых электростанций. Например,

• Самая эффективная газотурбинная электростанция с комбинированным циклом, 63% _[1] (Мировой рекорд Гиннеса от Toshiba, январь 2018 г.; ранее GE удерживал рекорд при 62% тепловой эффективности)
• Наиболее эффективный угольный завод сверхкритического давления, тепловой КПД около 42% (завод AEP Turk)
• Самый эффективный дизельный двигатель, 48%, мировой рекорд Гиннеса от Wartsila Marine Engines из Финляндии
• Самый эффективный бензиновый двигатель, 38% от Toyota
• Двигатель Caterpillar мощностью 500 кВт с поршневым двигателем, установленный в Williamson, эффективность 37%
• Дизельный двигатель мощностью 250 кВт установлен в Williamson с эффективностью около 32-37%
• Комбинированные тепло и мощность на острове Вильямсона Энерджи, тепловая эффективность ТЭЦ = 75%

В качестве первичного двигателя на энергетическом острове Уильямсона используются как поршневые, так и дизельные двигатели. КПД SEG (резервный электрический генератор) мощностью 500 кВт приближается к 37% в наиболее эффективной точке нагрузки. Конечно, все пиковые коэффициенты полезного действия, перечисленные выше, соответствуют идеальным условиям испытаний и наиболее эффективной загрузке.

Как опытный полевой инженер, на которого была возложена ответственность за проверку путем тестирования гарантированной производительности на новых установках, я полностью понимаю термины «Разработано и гарантировано». Перечисленные выше показатели эффективности являются наилучшим подходом к проектным условиям эксплуатации.