⚡ Электростанции (ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС, ВЭС, СЭС)
Модуль для сметчиков объектов большой энергетики РК: угольные ТЭС/ГРЭС Экибастузского бассейна, парогазовые ТЭЦ, каскад ГЭС на Иртыше и Или, ветропарки и солнечные станции. Учимся читать схемы главных корпусов, ОРУ, систем охлаждения и считать стоимость по бенчмаркам генерации (тг/МВт установленной мощности).
1. Типы электростанций в РК
Комбинированная выработка электроэнергии и тепла (горячая вода + пар на промышленность). КИТ до 80-85%. ТЭЦ-1/2/3 Алматы, ТЭЦ Астаны.
Крупные блоки 200-1200 МВт, только электроэнергия. Экибастузская ГРЭС-1 (8×500 МВт), ГРЭС-2 (2×500 МВт), Аксуская ЭС.
Газовая + паровая турбина, КПД 55-62%. Модернизация ТЭЦ-3 Астана, проектируемые ПГУ в Алматы, Кызылорде, Туркестане.
Каскад Иртыша (Бухтарминская, Усть-Каменогорская, Шульбинская), Капшагайская, Мойнакская. Гибкий пиковый источник.
Жанатас, Шокпар, Тарбагатай — по 100 МВт. Турбины 3.5-6 МВт, башни 120-150 м.
Бурное 100 МВт, Хан Кызыл 100 МВт, Карагандыкент 50 МВт. Фотогальваника + инверторы.
Пилотные проекты на лузге, биогазе со свалок и животноводческих комплексов. Малая распределённая генерация.
2. Угольная ТЭС/ГРЭС — оборудование
- Экибастузская ГРЭС-1 — 4000 МВт = 8 блоков × 500 МВт.
- Экибастузская ГРЭС-2 — 1000 МВт = 2 × 500 МВт (строятся блоки 3 и 4).
- Топливо — уголь Экибастузского бассейна: зольность 38-42%, теплотворная способность 4200 ккал/кг, влажность 5-7%. Высокозольный — требует электрофильтров ОПФ и систем золоудаления.
- Котёл — барабанный или прямоточный, паропроизводительность 1600-1650 т/ч, давление 25 МПа, температура острого пара 545 °C.
- Турбина — ЛМЗ К-500-240 (конденсационная, 3000 об/мин).
- Генератор — ТВВ-500-2У3 с водородным охлаждением, напряжение 20 кВ.
- КПД блока — 32-40% (нетто, с учётом собственных нужд 8-10%).
- Дымовая труба — H = 300-330 м (на ГРЭС-1 — 330 м, одна из самых высоких в мире).
3. ПГУ — парогазовый цикл
Комбинированный цикл: газовая турбина → горячие выхлопные газы (~600 °C) → котёл-утилизатор → паровая турбина. Общий КПД 55-62% против 35-40% у классической ТЭС.
Siemens SGT-800 (54 МВт), GE 7HA.02 (380 МВт), Mitsubishi M501J (470 МВт). Топливо: природный газ, иногда дизель резерв.
Двух- или трёхконтурный, без сжигания топлива в нём (либо с дожиганием для пиков). Производит пар 2-3 давлений.
Конденсационная, ~1/3 мощности от газовой. Альстом/Сименс/Mitsubishi STG.
Примеры в РК: модернизация ТЭЦ-3 Астана (ПГУ ~250 МВт), проектируемые ПГУ Туркестан, Кызылорда, Алматы. Удельные капзатраты — 280-380 млн тг/МВт.
4. ГЭС Казахстана
| Станция | Мощность, МВт | Река | Турбина |
|---|---|---|---|
| Бухтарминская ГЭС | 675 | Иртыш | Френсиса |
| Шульбинская ГЭС | 702 | Иртыш | Френсиса |
| Усть-Каменогорская ГЭС | 331 | Иртыш | Френсиса |
| Капшагайская ГЭС | 364 | Или | Френсиса |
| Мойнакская ГЭС (2012) | 300 | Чарын | Френсиса (высоконапорная) |
Генераторы — зонтичного типа, вертикальные, 12-32 полюса, 100-300 об/мин. На равнинных малонапорных реках применяются турбины Каплана; в РК преобладают Френсиса из-за средних напоров 40-180 м.
5. Ветроэнергетика (ВЭС)
- Башня — стальная или гибридная (бетон+сталь), высота ступицы 120-150 м.
- Турбина — Vestas V162-6.2 МВт, Goldwind GW155-4.5 МВт, Siemens Gamesa SG 5.0-145, Nordex N163.
- Ротор — диаметр 145-163 м, 3 лопасти из стеклопластика/углепластика.
- Гондола — генератор (постоянных магнитов или DFIG), редуктор (или direct drive), система pitch+yaw.
- Фундамент — гравитационный круглый ЖБ Ø18-22 м, заглубление 3.5 м, V≈600-900 м³ бетона B30 на 1 турбину.
- ВЭС РК — Жанатас (Жамбылская обл.) 100 МВт, Шокпар 100 МВт, Тарбагатай 100 МВт, Ерейментау 45 МВт.
- Капзатраты — 80-130 млрд тг на 100 МВт под ключ (без сетевых присоединений).
6. Солнечная электростанция (СЭС)
- Панели — моно-/поликристаллические Si: Trina Solar Vertex, Jinko Tiger Neo, Longi Hi-MO, JA Solar (мощность 1 модуля 400-580 Вт, КПД 20-22.5%).
- Конструкции — фиксированные (наклон 28-35°) либо одноосные трекеры (выработка +18-25%).
- Инверторы — Sungrow SG250HX, SMA Sunny Central, Huawei FusionSolar (string или central).
- Трансформаторные блоки — 1000-2500 кВА, выход 35 кВ → ПС.
- СЭС РК — Бурное (Алматинская обл.) 100 МВт, Хан Кызыл 100 МВт, Карагандыкент 50 МВт, Кушата 50 МВт, Сарань 100 МВт.
- Удельная стоимость — 280-380 млн тг / МВт (средний бенчмарк 330 млн тг/МВт).
- Площадь — 1.5-2.0 га / МВт при фиксированных конструкциях.
7. ОРУ и распределительная часть
- ОРУ 220/500 кВ — открытое распредустройство со схемами «полтора выключателя на цепь», «четырёхугольник», «две системы шин с обходной».
- Выключатели — элегазовые ABB LTB, Siemens 3AP, Mitsubishi 550-SFMT; ток отключения 40-63 кА.
- Разъединители — пантографные или горизонтально-поворотные.
- Защита РЗА — Siemens SIPROTEC 4/5, GE Multilin, ABB REL/REB, ЭКРА (РФ).
- КРУЭ — комплектное элегазовое распредустройство, применяется для городских ПС и встроенных в главные корпуса ТЭЦ (компактность × 10).
- Главный повышающий трансформатор — однофазная группа или трёхфазный 250-630 МВА, ABB / Siemens / Электрозавод / KEMONT.
8. Системы охлаждения ТЭС
Вода берётся из крупного водоёма (Иртыш, Бухтарминское вдхр), циркуляц. насосы 50-100 тыс. м³/час, сбрасывается обратно подогретой.
Башенные ЖБ 90-150 м или вентиляторные секционные. Унос воды на испарение 1.5-2%, нужна подпитка.
Для аридных зон (юг и запад РК). КПД блока чуть ниже, зато расход воды близок к нулю.
9. Бенчмарки крупной генерации РК
| Объект | Мощность | CAPEX / удельный |
|---|---|---|
| Экибастузская ГРЭС-1 | 4000 МВт | ~ 380-440 млн тг/МВт (с учётом модерниз.) |
| Экибастузская ГРЭС-2 (блоки 3-4, +1000 МВт) | 1000 МВт | ~ 700-800 млрд тг (FEED 2024) |
| Аксуская ЭС | 2450 МВт | 350-400 млн тг/МВт |
| ПГУ 500 МВт (typ.) | 500 МВт | 200-280 млрд тг (≈ 450-560 млн тг/МВт) |
| ВЭС 100 МВт (typ.) | 100 МВт | 80-130 млрд тг (≈ 800-1300 млн тг/МВт) |
| СЭС 100 МВт (typ.) | 100 МВт | 28-38 млрд тг (≈ 280-380 млн тг/МВт) |
| АЭС Балхаш-Үлкен (план) | 2×1200 МВт | $10-12 млрд (≈ 2 трлн тг на блок) |
Удельная стоимость зависит от стадии — FEED, рабочей документации, фактического EPC-контракта. При сметном расчёте на этапе ТЭО берут верхнюю границу диапазона.
Упражнения
1. Какая установленная мощность Экибастузской ГРЭС-1?
2. Что такое ПГУ?
3. Рассчитайте CAPEX строительства СЭС 100 МВт при бенчмарке 330 млн тг/МВт. Введите сумму в тенге.
4. Какие типы гидротурбин применяются на ГЭС Казахстана?