CC BY
125
Амир Мерболатович ТУСУПОВ
Магистрант 2-го курса специаль «Государственное и местное управление»
Карагандинского г о сударственн университета имени академика Е.А.Букетова
Член Ассоциации «Евразийский экономический клуб ученых»
Стипендиат Фонда Первого Президента Республики Казахст Лидера Нации
Лауреат республиканского конк среди экономистов «Жас Сарапш 2 0 13»
E-mail: kara.kar@mail.ru
УДК 621.311.24 (574)
ББК 31.62
А.М.Тусупов
Методика обоснования размещения объектов ветряной энергетики в Республике Казахстан
Благодаря особенностям казахстанской экономики, а также влиянию глобального энергоэкологического кризиса существует ряд очевидных факторов, способствующих развитию ветровой энергетики в Республике Казахстан. По мнению экспертов, Казахстан обладает лучшими по энергопотенциалу ветров площадками в мире. В статье рассматривается методика обоснования размещения ветряных электростанций на территории Казахстана, приводятся основные требования к потенциальным инвесторам строительства объектов.
Ключевые слова: энергетика, возобновляемые источники энергии, ветряная энергия, ветряные электростанции, размещение объектов.
A.M.Tusupov
The technique of substantiation of placing of objects of wind energy in the Republic of Kazakhstan
Due to specifics of the Kazakhstan economy and the impact of the global energy-ecological crisis, there is some obvious factors contributing to the development of wind energy in the Republic of Kazakhstan. According to experts, Kazakhstan has the best potential of energy-winds platforms in the world. In the article the technique of substantiation of placing of wind power plants on the territory of Kazakhstan, are the basic requirements to potential investors of construction objects.
Keywords: energy, renewable energy, wind energy, wind farms, and the placement of objects.
kW \ /
а н -у р с а
LI Ы -
Казахстан является крупнейшей, девятой по величине территории страной в мире, занимающей более 2,7 миллионов кв.км, которая приблизительно равна территории всей Восточной Европы. Одним из ключевых приоритетов посткризисного развития в Казахстане за последние годы стал переход к основанной на инновациях «зеленой» экономике. Направление «зеленого роста» и низкоуглеродной экономики как инструмента устойчивого развития было заложено в Стратегии развития Казахстана до 2020 года, Государственной программе форсированного индустриально-инновационного развития, в международных инициативах Казахстана и Главы государства.
Движущей силой национальной политики в области развития ветровой энергии в Казахстане является Концепция устойчивого развития на 2007-2024 гг., которая была подготовлена с учетом результатов Всемирного саммита по устойчивому развитию, проходившем в Йоханнесбурге в 2002 г.
Размещение ветряных электростанций (далее - ВЭС) в энергосистемах дефицитным по энергии и мощности) преследует цель выработать наибольшее количество электроэнергии при фиксированной суммарной мощности ВЭС. При этом на эту цель накладываются ограничения - она не должна влиять на качество электроэнергии в электрических сетях.
На данный момент вопрос размещения ВЭС рассматривается с позиций новых ограничений - возможности присоединения к существующим сетям без их существенной деформации, то есть с возможно меньшими капитальными затратами. В этом отношении нужно в первую очередь рассмотреть возможность установки промышленных ветротурбин малой и средней мощности.
Явным путем повышения выработки электроэнергии является строительство ВЭС на площадках, имеющих наибольшее число часов использования номинальной мощности ветротурбин.
Эксперты развитых стран подчеркивают, что к будущему подорожанию органического топлива надо готовиться уже сегодня. Необходимы научно-исследовательские и опытноконструкторские работы, опытные производства по альтернативным источникам энергии. Эти источники энергии, включая нетрадиционные имеют ряд существенных преимуществ перед традиционными [1]:
• резко сокращают нагрузку на окружающую среду и способствуют оздоровлению окружающей среды;
• первичные источники энергии возобновляемы и практически неисчерпаемы;
• способствуют экономии органического
топлива как базы химико-технологической индустрии;
• снимаются проблемы золоотвалов на тепловых электростанциях, их строительство и эксплуатация;
• значительно облегчается решение экономических и социально-бытовых проблем развивающихся регионов и районов с низкой энергообеспеченностью;
• улучшаются условия децентрализованного электро- и теплоснабжения;
• доступность освоения хозяйствующими субъектами среднего и малого бизнеса.
Рост цен на энергию, а также совершенствование конструкций нетрадиционных источников энергии (далее - НИЭ) повышает их конкурентоспособность. Они уже конкурентоспособны в отдаленных регионах, имеющих дефицит электроэнергии, в слабо электрифицированных районах, где только завоз топлива или доставка электроэнергии делают энергию непомерно дорогой [2]. Кроме того, в традиционных топливосжигающих энергетических технологиях растут издержки, связанные с необходимостью охраны окружающей среды. Эти издержки будут расти с каждым годом в связи с необходимостью сокращения загрязнения атмосферы выбросами вредных для окружающей среды и здоровья человека, а также выбросов диоксида углерода, увеличивающего «парниковый эффект» атмосферы Земли.
Таким образом, использование вторичных ресурсов уже проблема сегодняшнего дня. В условиях Казахстана, имеющего огромнейшие потенциалы возобновляемых энергоресурсов, большие расстояния по доставке электроэнергии и потери при этом, строительство электростанций, использующих альтернативные энергоносители, развитие техники НИЭ является весьма актуальным.
Ниже приводятся основные укрупненные требования, с которыми придется столкнуться потенциальным инвесторам строительства ВЭС. Для удобства анализа факторов, определяющих возможность строительства, они даны в табличной форме (табл. 1).
Наиболее затруднительным является обоснование ветроэнергоресурсов на площадке строительства. Для этого необходимо приобретать приборы измерения, компьютерные программы их обработки и проводить эту работу самим инвесторам или их аффилированным лицам.
Технико-экономическое обоснование на применение ВЭС должно пройти государственную экспертизу, в которой будет указано, какие дополнительные экспертизы потребуются для прохождения проекта. Без технико-экономического обоснования и всех
<^№/
Таблица 1
Обосновывающие факторы размещения
1 Электрическая сеть 2 Земля 3 Ветер
1.1 Мощность линии электропередач к которой будет присоединена ВЭС 2.1 Возможность работы тяжелой техники (мощные подъемные краны, бульдозеры) 3.1 Данные на площадке строительства по скорости ветра - розе ветров
1.2 Подстанция присоединения к энергосистеме 2.2 Собственная техника либо берется в лизинг 3.2 Минимум 4 месячные почасовые данные
1.3 Устойчивость энергосистемы 2.3 Разрешение на строительство 3.3 Ближайшие места с долгосрочными измерениями минимум за 10 лет
2.4 Дороги для доставки оборудования ВЭС
4 Договор на продажу электр оэнергии 5 Право на землю 6 Изучение ветров
4.1 Хорошо разработанная договорная цена на продажу электроэнергии, она может быть разбита на сезоны и время суток 5.1 Передана в собственность или долгосрочный лизинг (аренда) 6.1 Данные по скоростям ветра и розе ветров минимум за 4 месяца
4.2 Обязательства по продаже 5.2 Права на использование дорог 6.2 Ближайшие пункты с долгосрочными измерениями ветров минимум за 10 лет с возможно большей деталировкой
4.3 Точки установки счетчиков измерения электроэнергии 5.3 Разрешение на строительство 6.3 Долгосрочные данные между площадкой и пунктами измерения ветра, возможности для коррекции и корреляции
4.4 Договор на присоединение к подстанции 6.4 Контуры высот местности и препятствия для ветра, орографические съемки
4.5 Обслуживание присоединения 6.5 Карта местности возможно крупного масштаба. Ветроресурсы и последующие исполнения проекта ВЭС включая возможные потери электроэнергии
4.6 Разделение ответственности
4.7 Сроки расчетов за электроэнергию
4.8 Анализ возможностей электросетей по пропуску электроэнергии
требуемых экспертиз и разрешительных документов нельзя будет получить лицензии на эксплуатацию и продажу электроэнергии после завершения строительства объекта, а для гидроэлектростанций (далее - ГЭС) еще необходим дополнительно акт о безопасности объекта. Это очень важно, поскольку цель строительства коммерческая - продажа электроэнергии.
Финансовые риски проектов использования возобновляемых энергоресурсов минимизируются при условии выполнения нижеперечисленных технических решений и использования рычагов государственной поддержки. В настоящее время как экономически, так и технически складываются условия по использованию вышеуказанных даровых экологически благоприятных возобновляемых энергоресурсов.
В связи с ростом потребления электроэнергии, а также настоятельной необходимостью в коренной реабилитации энергетики с большими инвестициями, в республике идет рост на ее тарифы [3]. Это объективно необходимый процесс ляжет не только на потребителей электроэнергии, но частично должно компенсироваться за счет бюджета государства. В связи с ростом тарифов сроки окупаемости проектов существенно сокращаются.
Как на всяком рынке цены на квоты устанавливаются в результате соотношений спроса и предложения. Компании, которые уже повысили энергоэффективность своего производства в сфере выработки электроэнергии, либо в сфере потребления энергии могут получать прибыли посредством продажи сокращенных выбросов. В итоге менее развитые страны, где эффективность энергетическо-
го производства еще низка, а возможность улучшения ситуации выше, могут получить дополнительные средства от более развитых стран, где уровень технологий выше и стоимость мер снижения выбросов парниковых газов дороже.
Международная торговля правом на выбросы помогла бы странам-участницам выполнить свои обязательства по их снижению с наименьшими затратами, так как рыночные механизмы торговли парниковыми газами позволили бы получить максимальную выгоду при достаточно минимальных затратах. Это, в конечном счете, может благоприятно отразиться на благополучии общества, так как только продажа прав на выбросы может позволить в достаточно короткий срок оправдать затраты на осуществление проектов по использованию ветряных источников электроэнергии или снизить, в результате успешной конкуренции, отпускные цены на продаваемую электроэнергию, что в интересах всех потребителей.
Повышаются возможности по получению льгот и преференций для строительства и эксплуатации ВЭС, поскольку электроэнергия будет производиться экологически чистым образом, а потребляться в первую очередь сельскими потребителями. Удельные стоимостные показатели установленной мощности ВЭС (долл./кВт) ниже тепловых станций, а первичный энергоноситель станции даро-вый и неиссякаем. Необходимо отметить, что в связи с удорожанием органического топлива будет расти топливная составляющая себестоимости электроэнергии, вырабатываемых на тепловых электростанциях. В настоящее время она достигает до 50% себестоимости и выше. Соответственно, повышается отпускная цена электроэнергии. Ветростанции имеют короткий срок их строительства (до года), что существенно повышает их фондоотдачу и эффективность использования, заемных финансовых средств. Капитальные затраты на станциях можно существенно понизить путем использования на них комплектующих изделий, изготовляемых на заводах Казахстана.
Сочетание ГЭС и ВЭС очень удачное, оно позволяет выравнивать их суммарную выработку электроэнергии в разрезе года поскольку в теплые сезоны года сильно возрастает водность горных рек и соответственно выработка на ГЭС, а в холодные сезоны года увеличивается ветровая активность и выработка на ВЭС. Это позволяет более точно вести плановую выработку электроэнергии по графику, задаваемых покупателями и операторами рынка электроэнергии.
Исследования по определению энергопотенциалов ветров Джунгарских ворот и Ше-
лекского коридора, проведенные в 1997-99гг. независимыми экспертами из Дании (институт атмосферы КЛБО), показали результаты в 1.3-1,7 раза превышающие потенциалы ветровых площадок зарубежных ВЭС. По их мнению, это лучшие по энергопотенциалу ветров площадки в мире. При всех прочих равных условиях себестоимость электроэнергии будет составлять от 50 до 77% зарубежных станций. Малые эксплуатационные затраты, позволяют снижать себестоимость выработки электроэнергии. Как известно, в эксплуатационные расходы входят средства из дохода станции, направляемых на зарплату обслуживающего персонала. Эксплуатационный персонал ВЭС очень мал, а некоторые станции вообще могут работать в автономном и автоматическом режиме без персонала.
Базирование проектов использования вторичных ресурсов на нескольких вариантах продажи электроэнергии при одних и тех же энергетических объектах дают дополнительные возможности для снижения их цены.
В процессе строительства и эксплуатации объектов ветряной энергетики существуют технические риски проектов, вызываемые экстремальной ситуацией, такими природными явлениями как - землетрясения, сильный гололед, сильные ветры, наводнения, сход снежных лавин, вызывающих технические риски.
При таких стихийных явлениях сооружения ВЭР должны выдержать:
• ураганные ветры от 30 до 60 м/с;
• землетрясение в 9 баллов. Линии электропередачи должны:
• выдерживать нагрузки на провода от гололеда и сильных ветров;
• локальные землетрясения;
• сход снежных лавин.
Указанные технические риски зависят в первую очередь от обоснования проектирования и выполнения строительно-монтажных работ, культуры эксплуатации объектов ветроэнергетических установок.
Расчет годовой выработки ВЭС, а также энергии по годам с нарастающим итогом предлагается по следующей методике:
1) Поскольку ветроэнергетические установки (далее - ВЭУ) на станции монтируются поточным методом, то необходимо учитывать этот существенный фактор. Ориентируемся на ВЭУ КЕРС - 56-100. По опыту монтажа ветроагрегатов КЕРС - 56 - 100 в Кентау, для монтажа одной ВЭУ для бригады достаточно одного дня. Для более надежного расчета надо было принимать 2 дня, с учетом дней с сильными ветрами, но могут быть случаи параллельного монтажа двух или нескольких ВЭУ Поэтому определяем монтажный срок в среднем 1 ветроагрегат за 1 день - это и об-
<^№/
легчает проведение расчетов. При необходимости выработку других ветротурбин (Мюоп или Винд Мастер), можно легко пересчитать по корреляционным коэффициентам. Расчет годовой выработки непрерывно монтируемых и сдаваемых в эксплуатацию ВЭУ производится по формуле арифметической прогрессии:
Щ 1т. = (Жг + Жп) / 2 (1) где Жг - выработка электроэнергии первого смонтированного и подсоединенного к сети ВЭУ в текущем году. Жг определяется как произведение Рн х Тмлкс х И/365, где И число дней работы до конца года первого смонтированного агрегата - 365 дней;
Wn - выработка последнего смонтированного агрегата в текущем году, определяется, как Рн х Тмлкс х П/365, где Ш число дней работы до конца года последнего смонтированного агрегата.
2) Выработка электроэнергии смонтиро-
ванных в предыдущие годы определяются по формуле:
Жп.г. = Тм х Рн (2) где Рн - номинальная мощность (суммарная) установленных ВЭУ;
Тм - число часов использования номинальной мощности в году для данной площадки.
Резюмируя вышесказанное необходимо отметить, что в Казахстане имеются все предпосылки и потребность в широкомасштабном развитии ветроэнергетики, и этот процесс уже пошел. Успех в освоении значительного ветрового потенциала Казахстана все еще зависит от устранения барьеров в нормативно-правовой базе, а также принятии долгосрочных целей развития ветроэнергетики. Эти шаги могут и должны быть предприняты для того, чтобы ветровые электрические станции стали частью пейзажа в бескрайних степях Казахстана, внося свой вклад в обеспечение социально-экономического развития Республики Казахстан.
2.
3.
2.
3.
ЛИТЕРАТУРА
Безруких П. П. О необходимости развития нетрадиционной энергетики // Электрические станции. - 1991. -№ 11. - С.9-14.
Комбаров М.Н., Маринушкин Б.М. // По мнению экспертов получать электроэнергию на ветряных и гидростанциях Казахстану будет значительно дешевле и перспективнее // Панорама № 44 от 10.11.1995г. Дукенбаев К.Д. Электроэнергетика независимого Казахстана - некоторые итоги и перспективы // Энергетика и топливные ресурсы Казахстана, 2001. - №5. - С.7-10.
REFERENCES
Bezrukikh P.P. About necessity of development of alternative power engineering. Elektricheskie stantsii - Electric stations, 1991, no.11, pp.9-14 (in Russian).
Kombarov M.N., Marinushkin B.M. // Po mneniiu ekspertov poluchat' elektroenergiiu na vetrianykh i gidrostantsiiakh Kazakhstanu budet znachitel’no deshevle i perspektivnee [According to experts, to get the electricity from the wind and hydroelectric power stations, Kazakhstan will be much cheaper and more promising]// Panorama № 44 ot 10.11.1995. Dukenbaev K.D. Electric power industry of independent Kazakhstan - some results and prospects. Energetika i toplivnye resursy Kazakhstana - Energy and fuel resources of Kazakhstan, 2001, no.5, pp.7-10 (in Russian).
Информация об авторе:
Тусупов Амир Мерболатович
Магистрант 2-го курса специальности «Государственное и местное управление» Карагандинский государственный университет имени академика Е.А.Букетова E-mail: kara.kar@mail.ru
Information about the author:
Tusupov Amir Merbolatovich
Student of the 2nd course of the specialty «Public State and local administration»
The Karaganda State University of the name of academician E.A.Buketov E-mail: kara.kar@mail.ru
