При утилизации попутного нефтяного газа на газотурбинных станциях можно получать электроэнергию. Группа исследователей, в которую вошли ученые Пермского Политеха, нашла способ обеспечить стабильность работы отечественных установок и оптимизировать затраты на поддержание качества электроэнергии. Это позволит утилизировать попутный нефтяной газ и обеспечить параметры режима выработки электроэнергии во внешнюю сеть.

В исследовании также приняли участие разработчики из Пермского НОЦ мирового уровня «Рациональное недропользование», Горного института НИТУ «МИСиС» и группы предприятий «Спутник». Результаты работы исследователи опубликовали в журнале Sustainability.

Ученые представили математическое описание систем электроснабжения газотурбинных станций и схему распределения электроэнергии, а также провели инструментальные измерения. Они проанализировали режимы электростанций на базе отечественных установок «Урал-4000» – аналогов зарубежного оборудования фирм Siemens и Capstone. Это позволило выявить факторы, которые влияют на качество электроэнергии, чтобы разработать рекомендации по устранению проблем.

Наша разработка поможет оценить эффективность импортозамещающих технологий при утилизации попутного нефтяного газа. Рекомендации, которые мы предложили на основе результатов исследования, позволят оптимизировать затраты на поддержание качества электроэнергии. С одной стороны, с их помощью можно будет выполнить обязательства по утилизации попутного нефтяного газа, с другой стороны – обеспечить нужные параметры режима выработки электроэнергии во внешнюю сеть, – рассказывает один из разработчиков, старший преподаватель кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского Политеха Дмитрий Лейзгольд.

По словам ученых, при проектировании газотурбинных электростанций необходимо учитывать специфику предприятий. К факторам, влияющим на качество электроэнергии, относятся работа технологического оборудования, структура электроэнергетической системы, состав и характер электрической нагрузки потребителей и перетоки энергии с других подстанций.

Совершенствование процессов автоматизации испытаний и управления энергетическими установками позволит повысить качество электроэнергии. Кроме того, специалисты смогут учитывать технологические, климато-метеорологические, территориальные и геологические условия и факторы промыслов, – поясняет научный руководитель разработчика, заведующий кафедрой «Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского Политеха, доктор технических наук, доцент Антон Петроченков.

Испытания ученые провели на базе газотурбинной электростанции «Ильичевская» в Пермском крае. Они выяснили, что параллельная работа электростанции и основной энергосистемы незначительно снижает качество электроэнергии по сравнению с локальным режимом, но улучшает устойчивость системы.

Ученые предложили решения для повышения эффективности систем электроснабжения. Они рекомендовали анализировать ключевые режимы работы газотурбинных электростанций и составлять карты действующих выключателей их элементов, а также проводить инструментальные измерения в случае возникновения проблем. Улучшить качество электроэнергии также помогут устройства для снижения общего уровня искажений и компенсации проблем с напряжением. Это позволит устранить провалы напряжения и перенапряжения в сети, считают разработчики.

Исследование соответствует сразу нескольким приоритетным направлениям НОЦ – это и рациональное использование углеводородов, и энергетическое машиностроение, и цифровизация производств и сервисов. Объединение в проекте ученых из Пермского Политеха, МИСиС и компаний реального сектора позволило получить решение, которое актуально и с точки зрения глобальной экологической повестки, и с точки зрения стратегии импортозамещения, так как полностью основано на российских разработках, – отметил директор АНО НОЦ «Рациональное недропользование» Павел Илюшин.