Технико-экономическое обоснование применения активных фильтров
Feasibility study for active filters installation
В инвестиционных проектах часто формулируются следующие цели:
-
увеличение прибыли;
-
снижение затрат;
-
снижение рисков;
-
создание новой реальности.
Применение активных фильтров способствует достижению этих целей, но есть особенности. «Активные» в названии фильтров совсем не означает, что они снижают потребление активной мощности в электроустановке, как это делают преобразователи частоты. Если снижают, то незначительно, на уровне потерь в меди и стали.
Активные фильтры работают с балластной мощностью, и экономический эффект от их применения не лежит на поверхности.
Просто спросить...?
Когда и как окупаются инвестиции в активные фильтры
Десятилетний опыт работы с системами компенсации на базе активных фильтров показывает, что есть некоторые «сценарии» для проектов повторного применения.
Сценарий 1
Технологические установки с мощными электроприёмниками запитаны по протяженным линиям электропередачи (ЛЭП). Это карьерные экскаваторы, буровые и др.
Воздушная ЛЭП, питающая шагающие экскаваторы
Переменные нагрузки вызывают падения напряжения в конце ЛЭП и нарушения технологического процесса.
Активные фильтры уменьшают глубину провалов напряжения и снижают риски остановов.
Окупаемость инвестиций достигается уменьшением НПВ (непроизводительного времени) в бурении, при разработке горных пород и др.
Сценарий 2
Технологические установки с мощными электроприёмниками запитаны от электростанции, работающей автономно.
Буровая установка, запитанная от дизель-генераторов
Пуски электродвигателей вызывают падения напряжения на генераторах электростанции. Приходится включать дополнительный агрегат, поддерживающий напряжение в переходных режимах.
Активные фильтры компенсируют переменные нагрузки реактивного характера и уменьшают полный ток генераторов. Дополнительный агрегат включать не надо.
Окупаемость инвестиций достигается уменьшением количества параллельно работающих электроагрегатов и связанных с этим эксплуатационных расходов (на приобретение топлива, масла, ЗИП, услуг сервисных компаний и др.).
Сценарий 3
Технологический объект запитан от электростанции собственных нужд (ЭСН). Режим работы - автономный. К сборным шинам подключены высоковольтные кабели общей протяженностью в десятки километров.
Газопоршневые машины в составе электростанции собственных нужд
Кабельные линии создают реактивную нагрузку ёмкостного характера, превышающую уровень срабатывания защит генераторов ЭСН. Приходится включать дополнительный агрегат для распределения ёмкостного тока между генераторами.
Активные фильтры компенсируют реактивную мощность ёмкостного характера на сборных шинах. Дополнительные агрегаты включать не надо.
Окупаемость инвестиций достигается уменьшением количества параллельно работающих электроагрегатов и связанных с этим эксплуатационных расходов.
Сценарий 4
Потребители особой группы технологического объекта подключены через достаточно мощные источники бесперебойного питания (ИБП). На объекте есть нелинейные электроприёмники, создающие значительные искажения напряжения на участках сети.
Нарушение в работе ИБП из-за невозможности синхронизации с сетью
Искажения напряжения нарушают процесс синхронизации ИБП при переключениях с аккумуляторной батареи на сеть. Приходится постоянно работать «on-line».
Активные фильтры устраняют искажения напряжения и обеспечивают штатную работу ИБП.
Окупаемость инвестиций достигается снижением рисков отключения потребителей особой группы и связанного с этим ущерба.
Сценарий 5
Судовые электроприёмники запитаны от валогенератора. Соизмеримую с валогенератором мощность имеют компрессоры холодильных машин с частотно-регулируемым приводом. При работе компрессоров в судовой сети возникают значительные искажения напряжения.
Судно с валогенератором и мощными частотно-регулируемыми электроприводами
Искажения напряжения приводят к отключению сетевого преобразователя валогенератора и обесточиванию потребителей.
Активные фильтры компенсируют токи высших гармоник и устраняют искажения напряжения от работы мощных частотно-регулируемых электроприводов.
Окупаемость инвестиций достигается снижением рисков отключения судовых электроприёмников и связанного с этим ущерба.
Описание сценариев, при которых активные фильтры оказываются правильным техническим решением, легко продолжить. Вопрос, волнующий инвестора – как будут окупаться инвестиции в дорогостоящее оборудование?
Как обосновать инвестиционную привлекательность установки активных фильтров
К ключевым инвестиционным показателям проекта обычно относят:
-
PV (приведенная стоимость будущего денежного потока);
-
NPV проекта (чистая приведенная стоимость);
-
простой срок окупаемости;
-
динамический срок окупаемости;
-
индекс прибыльности;
-
IRR проекта (внутренняя норма доходности).
Для оценки привлекательности необходимо знать сумму инвестиций и экономический эффект от реализации проекта в денежном выражении.
Сумма инвестиций включает стоимость активных фильтров, трансформаторов тока, дополнительных средств автоматизации, коммутационной аппаратуры, кабельно-проводниковой продукции, оборудования для удаления теплоизбытков и др. В эту сумму также входят стоимость работ (проектирование, монтаж, наладка, обучение персонала и др.).
Экономический эффект от применения активных фильтров зависит от той пользы, которую они приносят в конкретных условиях. Активные фильтры компенсируют токи высших гармоник и реактивную мощность (уменьшая таким образом полный ток в электроустановке). Это несколько снижает потери в электроустановке. Вместе с тем, основная польза от активных фильтров – снижение рисков возникновения ненормальных или аварийных режимов.
Обесточивание электроприёмников особой группы на ряде производств может создать угрозу для жизни людей и окружающей среды.
Остановка Главных приводов шагающих экскаваторов чревата не только потерями продукции, но и авариями механического оборудования.
Отключение буровой установки вследствие провалов напряжения или сбоев систем управления увеличивает НПВ (непроизводительное время) в бурении и оборачивается многомиллионными потерями.
Пример расчета инвестиционных показателей проекта "Поставка блока активных динамических фильтров для буровой установки БУ-3900/225 ЭПКБМ-2"
Расчет выполнен для буровой установки, электроснабжение которой осуществляется от автономной электростанции с тремя дизель-генераторами. Цены условные, приведены в качестве иллюстрации.
За счет уменьшения полного тока на источнике «дополнительный» дизель-генератор может быть выведен из работы в определенных режимах бурения. Сокращение продолжительности работы ДГ за цикл бурения скважины составляет 157 моточасов. Это приводит к снижению годовых эксплуатационных затрат (прежде всего затрат на топливо) на 42 тонны. Снижение расхода топлива вследствие уменьшения потерь от протекания полного тока за год составляет 79 тонн. Суммарное снижение расхода топлива за год составляет 121 тонну.
Сопутствующим фактором, влияющим на инвестиционные показатели проекта, является НПВ в бурении. В расчете принято, что за счет сокращения НПВ и увеличения производительности бурового комплекса дополнительная «выручка» составит 400 тыс. руб.
Существуют дополнительные статьи затрат, учет которых улучшает инвестиционные показатели проекта (снижение расхода масла, снижение затрат на обслуживание и ремонт коммутационной аппаратуры и др.). Эти затраты в расчете не учитываются.
Пример расчета инвестиционных показателей проекта системы динамической компенсации на базе активных фильтров
Ключевые инвестиционные показатели проекта:NPV проекта (чистая приведенная стоимость) – 19 609 591 руб.
Простой срок окупаемости – менее 2-х лет.
Индекс прибыльности – 3,15
IRR проекта (внутренняя норма доходности) – 59 %.
Подобные расчеты выполняются для нескольких сценариев, отличающихся составом оборудования и услуг, условиями финансирования проекта и др. Обсуждение технико-экономических показателей проекта с Заказчиком позволяет определить способы его реализации.
Обследование и измерения при разработке ТЭО применения активных фильтров
Честное выполнение ТЭО применения активных фильтров требует, по существу, разработки общих решений проекта. Необходимо выбрать основное оборудование, определить место и условия его размещения, подключения, оценить объём монтажных и наладочных работ и др. Не всегда удается это сделать на основе полученных от Заказчика исходных данных.
Обследование электроустановок карьера и измерения на шагающих экскаваторах
Инженерный центр «АРТ» выполняет работы на объекте, включая обследование, измерения нагрузок и показателей качества электроэнергии, выявление возможностей и ограничений по реализации проекта. Полученные данные используются при подготовке ТЭО применения активных фильтров.
Предложения Инженерного центра «АРТ»
Полный комплекс работ по созданию систем компенсации высших гармоник и реактивной мощности в электроустановках до и выше 1000 В (низкого и среднего напряжения).
