یک نیروگاه سیکل ترکیبی با قابلیت انعطاف‌ زیاد

امروزه در بازار تولیدكنندگان تجهیزات برق، هزینه نصب كم یاهزینه سیكل عمر كم و راندمان و توان خروجی بالا بهمراه پارامترهای نظیر قابلیت دسترسی آسان، اطمینان (reliability) و انعطاف‌پذیری بالا دارای اهمیت هستند.
به حداقل رساندن سرمایه‌گذاری اولیه و هزینه‌های جاری پروژه دو راهكار شركت زیمنس جهت پیشبرد پروژه‌هایی نظیر پروژه سیكل تركیبی GVD۲.V۹۴.۳A است.
برای برخورد صحیح با پروژه باید آنرا به دو بخش پایه و اساس پروژه و انتخاب یا گزینه‌های پروژه تقسیم كرد.
در بخش پایه هدف عمدتاً رسیدن به هزینه سیكل عمر پایین است كه شامل موارد زیر است:
▪ هزینه‌های اولیه و سرمایه‌گذاری
▪هزینه‌های مربوط به سوخت و راندمان
▪ هزینه‌های عملكرد و نگهداری (O&M)
▪ عامل سوم تاثیر بسزایی در اصلاح پایه‌ای پروژه به مفهوم سیكل عمر پایین خواهد داشت.
شش فاكتور زیر نقش بسزایی در مفهوم توسعه ایفا می‌كنند:
▪ طراحی كارآمد نیروگاه به جهت حداقل ساختن هزینه‌ها و سرمایه‌گذاری اولیه
▪راندمان و توان بالا جهت پایین آوردن هزینه‌های عملكرد
▪ كاركرد زیاد بجهت پاسخگویی به نیاز مشتری
▪ اتخاذ روش بهینه عملكرد و نگهداری جهت سود بیشتر مشتری
▪ سازگاری با استانداردهای بالا، جهت دسترسی آسان و سازگاری با محیط
▪ ریسك پایین پروژه و تكمیل آرام آن
تركیب نیروگاه GUD۲.V۹۴.۳A شامل یك توربین بخار ستونی بعد از توربینهای گاز است كه طول لوله‌های آب خنك‌كننده و بخار پرفشار را كاهش داده اجازه نصب یك جرثقیل جهت تسهیل كار در فضای نیروگاه را می‌دهد. پمپ‌های استخراج غلظت حتی‌الامكان نزدیك به كندانسور و پمپ‌های تغذیه آب در سمت توربین بخار نزدیك به دیگ بخار (Boiler) جهت تامین آب پرفشار و فشار متوسط قرار گرفته‌اند. همچنین فضای موجود امكان نصب پیش‌گرم‌كننده‌ها را نیز در بین بویلرها می‌دهد.
تجهیزات برقی قبلاً تست شده و نزدیك به كنترل شونده‌ها قرار می‌گیرند تا به حداقل مصرف كابل در نیروگاه برسیم.
كلیه موارد ذكر شده بجهت صرفه اقتصادی بیشتر پروژه است و بجهت استقبال مشتری و عملكرد مناسب از ایده طولانی كردن سیكل بخار آب استفاده شده است.
سیستمهایی كه در صورت ورود خطا، باعث ورود آسیب به اجزاء نیروگاه می‌شوند با جایگزین اضافی (redundancy) در نظر گرفته می‌شوند و سیستم‌هایی نظیر پمپ‌های جبران‌ تغذیه آب به حالت خود باقی می‌مانند كه در نهایت این ایده هزینه‌های نیروگاه را كاهش می‌دهد.
پریود زمانی ساخت یك نیروگاه تا تحویل انرژی از نقطه نظر سود دهی دارای اهمیت بسزایی است. بهمین جهت بهره‌برداری هر چه سریعتر از بخشهایی نظیر توربینهای گاز و بخار در اولویت قرار دارند و پارامترهایی نظیر سوخت، شرایط محلی، محدودیتهای NOx و یا سایر تغییرات مشابه پس از راه‌اندازی قابل تصحیح و یا تعویض بنا به خواسته مشتری است.
● انتخاب‌ها یا گزینه‌های پیش طراحی شده
پس از طراحی پایه نیروگاه می‌توان با انتخاب سیستم‌های از پیش طراحی شده به نیازهای مشتری نظیر شرایط آب و هوایی نزدیك شد. برای مثال در شرایط آب و هوایی سخت ممكن است از توربین در فضای بسته استفاده شود و یادر شرایط آب و هوایی خوب چرثقیل بدون حفاظ ترجیح داده شود. درنیروگاههایی بااستارتها و خاموش شدنهای مداوم استفاده از یك daerator بصورت مسیر دوم (by pass) و همچنین یك ژنراتور بخار كمكی جهت تسریع راه‌اندازی ازدیگر مثالهای انتخابهای گزینه‌های پیش طراحی شده است.
برای پایین آوردن هزینه‌های عملكرد كه روز به روز دارای اهمیت بیشتر می‌شوند تاكید بر جنبه قابلیت نگهداری اجزاء با در نظر گرفتن قابلیت دسترسی آسان به آنها راه‌حل بهینه‌ای است كه در GUD۲.V۹۴.۳A مورد توجه بوده و بهمین جهت استفاده از یك جرثقیل مركزی بسیار موثر بوده است. پایین بودن سطح نصب لوله‌ها در نیروگاه نیز از دیگر موارد بهینه‌سازی عملكرد نیروگاه است.
استفاده از ایده (redundancy) برای اجزایی نظیر پمپ‌ها نیز در نهایت باعث پایین آمدن هزینه‌های عملكرد می‌شود، همچنین توجه به توربین گاز وشرایط آسان جهت دمونتاژ (disassemble) كردن اجزاء آن اهمیت زیادی دارد.
● راه‌حل EPRI برای حل بحران شبكه قدرت غرب
موسسه تحقیقاتی EPRI در روز ۲۸ ژوئن ۲۰۰۱ با انتشار مقاله‌ای، به ارایه پیشنهاداتی برای حل بحران شبكه غرب پرداخت. این بحران از سال گذشته در كالیفرنیا شروع شد و همینك شبكه ۱۱ ایالت غرب را تحت تاثیر خود قرار داده و انتظار می‌رود در آینده نیز گسترش یابد. این پیشنهادات از طرف چندین سرمایه‌گذار از كالیفرنیا و دیگر ایالات غربی در همایش EPRI كه در اوایل ماه ژوئن برگزار شد مورد حمایت قرار گرفت.
برخی از این پیشنهادات به این شرحند:
▪ بهسازی نیروگاههای موجود جهت افزایش ۵ درصدی ظرفیتشان از طریق سرویس و نگهداری بهتر، اقدامات پیشگیرانه و جایگزینی‌های با صرفه اقتصادی
▪ ترمیم بازار فروش عمده انرژی الكتریكی
▪توسعه قابلیت سیستم انتقال موجود برای بیشتر ساختن ظرفیت انتقالی
▪ متعادلسازی سهام جهت جلوگیری از توجه صرف به سوخت گاز طبیعی برای واحدهای تولید
▪ شتاب‌دهی به اتصال واحدهای تولید گسترده جهت ایجاد تولید پشتیبان
▪ ایجاد ساختاری جامع بعنوان پایه سیستم تامین توان برای پیش‌بینی‌ نیازهای رو به رشدجامعه
در مقاله مذكور، ۱۸ پیشنهاد برای حل بحران جاری در شبكه ایالات غربی ارایه شده است. برای عملی شدن این پیشنهادها، علاوه بر تغییر وضعیت روال موجود، نیازمند بكارگیری فناوری‌های جدید هستند.
Kurt Yeager، مدیر EPRI و CEO در این باره می‌گوید: بحران كالیفرنیا تنها یك بخش قابل مشاهده از بحرانی بزرگ و رو به رشد در ایالات متحده است، این مشكل نتیجه عدم سرمایه‌گذاری كافی در بخشهای تولید، انتقال، توزیع و برنامه‌های پاسخ به تقاضای انرژی در طول یك دهه است. طراحی نامناسب بازار انرژی و عدم دسترسی به نمونه قیمت برای متعادلسازی تقاضا، باعث عدم تعادل بین تولید و تقاضا شده است.
در گزارش EPRI استفاده از فناوری‌های موجود برای پركردن شكاف بوجود آمده در بازار انرژی پیشنهاد شده است. از جمله این فناوری‌ها می‌توان به نرم‌افزارهای موجود برای طراحی مناسب بازار انرژی، شبیه‌سازی صحیح دینامیك بازار، قیمت‌گذاری مبتنی بر شرایط بازار، مدیریت بار و تكنیك‌های حفظ و مدیریت سهام اشاره كرد. طبق برآوردهای California Independent System Operator ، امسال حداقل ۵۰ میلیارد دلار، بابت خرید انرژی به شركت برق كالیفرنیا پرداخت خواهد شد. این رقم تقریباً دو برابر هزینه سال ۲۰۰۰ و هشت برابر رقم سال ۱۹۹۹، یعنی قبل از شروع بحران جاری است.
بنابراین، نیاز به ساخت واحدهای تولید وافزایش ظرفیت انتقال در كالیفرنیا و بعبارت بهتر درسراسر ایالات متحده، امری بدیهی است. این امر باعث اجرای برنامه‌ای ضربتی برای افزایش ظرفیت تولید در كالیفرنیا شده است. گر چه ساخت واحدهای تولید جدید می‌تواند پاسخگوی نیاز امروز ایالت باشد، اما این امر در آینده باعث بروز مشكلات جدیدی خواهد شد زیرا كلیه واحدهای جدید، از نوع گازی هستند واستفاده بیش از حد از گاز مسائلی همچون افزایش قیمت گاز، آسیب‌پذیری بیشتر از قطعیها در شبكه و محدودیت در ذخیره گاز طبیعی را بدنبال دارد. در این گزارش گفته شده كه لازم است تحقیقاتی در زمینه‌های تولید بهینه‌ انرژی و افزایش راندمان در سمت مصرف شامل زغال‌سنگ تمیز، هسته‌ای پیشرفته و تولید از طریق منابع تجدید‌پذیر و روشهای ذخیره‌سازی انرژی انجام شوند. گزاش مزبور روی این نكته نیز تاكید دارد كه امكان بوجود آمدن تضاد بین تامین انرژی و مسائل زیست‌محیطی وجود دارد.
Yeager می‌گوید: هدف فوری EPRI، دسترسی به موثرترین روش از میان راه‌حلهای فنی برای حل بحران موجود و ایجاد آگاهی از قابلیتهای فناوریهای جدید دربین سیاستگزاران صنعت‌برق در ناحیه غرب در ایالات متحده است. مجموعه راه‌حلهای موجود، مزیت دیگری نیز دارند و آن توسعه بلند‌مدت سیستم قدرت است.
EPRI قصد دارد پیشنهادات ارایه شده را در اختیار موسسات اداره‌كننده صنعت ‌برق در سطوح ایالتی، منطقه‌ای و ملی، قرار داده و با افزایش سطح آگاهی آنها، موافقت آنها به پیوستن به ارزیابی‌های بحرانی و فعالیتهای توسعه‌آمیز را كسب كند. ارزیابی‌های بحرانی شامل برآورد هزینه كامل خاموشیها و مسائل كیفیت توان جهت ایجاد مرجعی برای سرمایه‌گذاری‌های شخصی و عمومی در صنعت‌برق است.
اداره مركزی EPRI واقع در Palo Alto در كالیفرنیا در سال ۱۹۷۳ بعنوان مركز تحقیقات انرژی تعیین شد. امروزه تحقیقات EPRI تقریباً در همه زمینه‌های تولید، انتقال و مصرف انرژی توسعه یافته‌اند. همینك بیش از ۱۰۰۰ شركت فعالیت‌كننده در زمینه انرژی در ۴۰ كشور دنیا مشمول برنامه فنی و شغلی جهانی EPRI هستند.

منبع : ماهنامه صنعت برق