Paroplynová elektrárna KA26 od společnosti Alstom - Odpověd na současné potřeby trhu je dodávka optimalizované elektrárny na klíč

Alstom věří, že s tímto přístupem, na který má odpovídající schopnosti a potřebné dovednosti, může podstatně přispět ke zvýšení a nahrazení energetických kapacit, a navíc pokrýt zvyšující se poptávku po dodávkách na klíč, které jsou požadovány zejména na evropském trhu. Na základě zohlednění všech nákladových a výnosových parametrů zákazníka vede přístup Plant Integrator používaný společností Alstom k optimalizaci realizačních dob, investičních nákladů, výkonnosti, spolehlivosti, dostupnosti a životního cyklu elektrárny, což vede k celkově vyšší přidané hodnotě pro zákazníky.
Tento komplexní komerční pohled Alstom na dodávku „na klíč“ zahrnuje výkonnostní a časové záruky a garance pokrývající celý rozsah elektrárny místo omezení na jednotlivé komponenty či systémy. Tento přístup snižuje riziko konečného uživatele, protože dodavatel zařízení na klíč přebírá obecnou odpovědnost za projekt elektrárny, tj. její výkon, funkčnost a dohotovení v požadovaném čase.
Jako zkušený integrátor vlastních klíčových komponentů do systému elektrárny je Alstom v dobré pozici k řízení rizik spojených s celkovou odpovědností za elektrárnu na základě odpovídajících komerčních závazků. Jako výrobce všech klíčových komponent plynových elektráren spolu se zkušeností získanou z provozu a údržby takových elektráren na základě smluv na pozáruční servis a provozování po celém světě nabízí Alstom všechny podstatné výhody přístupu Plant Integrator vedoucí ke zvýšení výkonnosti a zkrácení doby realizace. Tyto výhody vycházejí z příslušných detailních znalostí zařízení pocházejícího ze skupiny Alstom spolu se standardizovanými hranicemi dodávky, které umožňují účinnější konstrukční řešení elektráren v kratší době cyklu, což vede k jedinečnému umocňování synergie systémů.
Navíc vedou souběžné metody projekce díky předem definovaným problémovým oblastem a tolerančním limitům na klíčových rozhraních ke značným úsporám času ve srovnání se zavedeným sekvenčním přístupem, který ve značné míře závisí na externích dodavatelích zařízení. Vedle využití vnitřních výhod přístupu Plant Integrator vyplývají výhody pro zákazníka i z velkého objemu projektů elektráren, které Alstom realizuje v globálním a velmi konkurenčním energetickém prostředí. Tato široká zkušenost zaručuje nejen nákladovou účinnost a konkurenceschopnost,
nýbrž vede i ke zvýšené výkonnosti a dalšímu snížení doby realizace díky opakovatelnosti konceptů, předem optimalizovaných a nachystaných projekčních balíků založených na špičkovém zařízení od firmy Alstom. Je třeba dodat, že Alstom v současné době pracuje na zhruba 16 projektech s použitím „vlajkové lodi“ Alstom, spalovací turbíny GT26, integrované do energetického bloku referenčního konceptu elektrárny s kombinovaným cyklem „KA26“.

Paroplynová elektrárna ve španělské Cartageně, sestávající ze tří bloků KA26 – 1 200 MW

Paroplynová elektrárna o výkonu 1 520 MW v thajském Kaeng Khoi

TECHNOLOGIE KA26 K POKRYTÍ POŽADAVKŮ ENERGETICKÉHO TRHU
Alstom integroval své vysokovýkonnostní spalovací turbíny GT26 do optimalizovaného jedno- či vícehřídelového energetického bloku s kombinovaným cyklem, použitého v referenčních elektrárnách KA26. V polovině 90. let 20. století uvedl Alstom na trh dvě podobné turbíny se sekvenčním spalováním: turbínu GT24 pro 60Hz trh a turbínu GT26 pro 50Hz trh. Od prvního použití v r. 1995 dokázaly moderní turbíny GT24/GT26, že tato technologická platforma má pro provozovatele elektráren podstatné výhody. Charakteristika těchto strojů zahrnuje vynikající
provozní flexibilitu, nízké emise, vysokou účinnost při nižších zatíženích spolu se spolehlivostí a disponibilitou světové třídy.
Hlavním technologickým odlišením spalovacích turbín GT24/ GT26 je princip „sekvenčního spalování“ uvedený na trh již v r. 1948 jako způsob zvýšení účinnosti při nízkých teplotách na vstupu do NT části turbíny. Spalovací systém turbín GT24/ GT26 je založen na osvědčeném spalovacím konceptu Alstom využívajícím ekologických hořáků EV (EnVironmental) v kruhovité  spalovací komoře následovaných hořákem SEV (Sequential EnVironmental) v druhém spalovacím stupni. Tento suchý hořák EV s nízkými emisemi oxidů dusíku má dlouhou provozní historii  a používá se v celém rozsahu spalovacích turbín Alstom.
Sekvenční spalování jako „přihřívací zásada spalovacích turbín“ už bylo použito v dříve vyráběných turbínách (tehdy od firmy Brown Boveri), ale s použitím dvou na boku namontovaných zásobníkových spalovacích komor. Integrace konceptů suchého hořáku EV s nízkými emisemi NOx a sekvenčního spalování do jednohřídelového motoru vedlo k turbínám GT24/GT26 – strojům s vysokým výkonem, malými díly a malou prostorovou náročností.

KONCEPT SEKVENČNÍHO SPALOVÁNÍ
Systém sekvenčního spalování je klíčovou technologií stojící za turbínami GT24/GT26. Stlačený vzduch se zahřívá ve spalovací komoře EV prvního stupně s přídavkem asi 50 % celkového množství paliva (při základní zátěži), poté spalovací plyn expanduje pomocí jednostupňové vysokotlaké turbíny, tato expanze sníží tlak spalin přibližně o polovinu. Do spalovací komory SEV na druhém stupni se přidává zbývající palivo a spalovací plyn se zahřívá podruhé na maximální vstupní teplotu turbíny a následně expanduje ve čtyřstupňové nízkotlaké turbíně. V dnešním dynamickém prostředí energetického trhu je „provozní pružnost“ elektrárny klíčovým faktorem, podstatným pro její komerční úspěch. Od nasazení do komerčního provozu vykázaly paroplynové elektrárny KA24/KA26 vynikající provozní pružnost díky podstatným výhodám plynových turbín a díky konceptu řešení celého cyklu. Tyto výhody jsou následující:
• vynikající najížděcí charakteristiky (pro horké, teplé a studené starty);
• provozní pružnost od 100% zatížení po 40% zatížení celého bloku i níže;
• vysoká účinnost při dílčím zatížení a nízké emise oxidů dusíku do 40 % výkonu elektrárny i níže;
• extrémně nízké (přibližně 20 % plného výkonu) tzv. „parkovací zatížení“, které se využívá při nízké poptávce po elektrické energii;
• možnost provozovat turbínu na různá složení zemního plynu.
Změněné komerční prostředí, ve kterém nyní fungují dnešní elektrárny, se značně liší od situace před několika lety. Požadavky na pružnost rostou a očekává se, že elektrárny budou schopné provozu jak při základním tzn. maximálním zatížení tak i při minimálním zatížení během období nízké spotřeby elektřiny.

CHOVÁNÍ PŘI NAJÍŽDĚNÍ
Chování elektrárny při najíždění je dáno jak dobou najíždění, tak její najížděcí spolehlivostí. Najížděcí doba paroplynové elektrárny KA24/KA26 je krátká ve srovnání s ostatními spalovacími turbínami této velikosti. S optimalizovaným konceptem fi rmy Alstom se základního zatížení kombinovaného cyklu dosahuje během 50 minut u horkého startu (tj. asi po 8 h odstávky). Tyto krátké najížděcí časy umožňují dosahovat výnosů prakticky ihned po rozhodnutí nastartovat elektrárnu. Tato schopnost je důležitou výhodou na trhu s pohyblivou cenou elektřiny. Umožní provozovateli elektrárny optimální adaptaci změnám trhu a využití příležitosti s minimálním časovým zpožděním.
Druhou výjimečnou vlastností je najížděcí spolehlivost elektrárny. Měření u série KA24/KA26 za posledních 12 měsíců vykazují najížděcí spolehlivost přesahující 95 %. Tento parametr je opět životně důležitý, protože neúspěšný start může být extrémně drahý vzhledem k nutnosti nákupu předem nasmlouvané elektřiny. Jsou s tím spojeny i další výhody, jako výnosy z držení rezervního výkonu, když není elektrárna v provozu. Krátké najížděcí časy a vysoká najížděcí spolehlivost elektráren KA24/ KA26 s kombinovaným cyklem umožňují zvýšit výnosnost jednotek ve srovnání s ostatními technologiemi, což by podle ekonomiky elektrárny mohlo představovat potenciál milionů eur dodatečných provozních výnosů za rok.

Paroplynová elektrárna typu KA26 o výkonu 400 MW v jednohřídelovém provedení ve španělském městě Castejón

VYSOKÁ ÚČINNOST PŘI DÍLČÍM ZATÍŽENÍ
Elektrárny KA24/KA26 s kombinovaným cyklem dosahují vynikajících účinností při částečném zatížení. Tato vysoká účinnost při částečném zatížení je důležitá k dosažení vysoké provozní flexibility. V obdobích s nízkou cenou je účinnost při dílčím zatížení kritickým faktorem s ohledem na flexibilitu a ziskovost. Vysoká účinnost při dílčím zatížení umožní provozovateli rozhodnutí pokračovat v provozování elektrárny během období s nízkou cenou elektřiny snížením energetického výkonu na minimum bez přílišné ztráty účinnosti namísto odstavení elektrárny. Tento provozní režim snižuje počet startů během těchto období s nízkou cenou, a s tím spojené startovací náklady.
Zkracování životnosti spojené s počtem startů spalovací turbíny lze řídit rozhodnutím, zda spalovací turbínu odstavit během období s nízkou cenou, či nikoliv. Toto je důležitou výhodou, která podstatně zvyšuje možnost plánování odstávek. Vysoká účinnost při dílčím zatížení dále nepřímo umožňuje řízení kumulativních emisí elektrárny, protože snížení počtu startů snižuje absolutní emise generované při najíždění.
Alstom navíc vyvinul provozní režim (zvaný „Koncept nízkozátěžového provozu“), schopný udržet všechny potřebné hladiny emisí při zátěžích nižších než 25 % plného výkonu bloku, což umožní provozovateli „zaparkovat“ jednotky během období nízké poptávky po elektřině. Ty jsou daleko nižší než hodnoty dnes běžné na trhu paroplynových cyklů a jsou další charakteristikou dosahovanou díky technologii sekvenčního spalování fi rmy Alstom. Jako alternativa k dennímu cyklickému režimu tato vlastnost navíc nesnižuje životnost trasy horkého plynu a dále zvyšuje pružnost elektrárny a její schopnost přizpůsobit se novým provozním požadavkům (Zdroj: Alstom).

Autor

• (red)