CC BY
46В.КАверьянов.1, В.Н Толмачев.2, В.А Карасевич.3, А.А Челазнов.4, М.А Журавский.5
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
Экономическое и социальное развитие человечества непосредственно зависят от надежности энергоснабжения. В настоящее время система энергообеспечения стала настолько интегрированной, что практически любое нарушение в ее функционировании неизбежно ведет к последствиям, ощущаемым всеми. Попытки корректировать ситуацию «в одиночку» на национальном уровне малоэффективны. Глобальный характер угроз и их последствий требует согласованных международных действий [4, с. 4]. В России система энергообеспечения базируется в основном на крупных энергоисточниках, использующих почти на 84% невозобновляемые виды топлива и, по всей вероятности, будет стремиться к сохранению своей роли в инфраструктуре энергетического комплекса страны с ее позитивным развитием в комбинации с установками малой энергетики. Такая интеграция позволит обеспечить на ближайшую перспективу поступательное развитие экономики промышленных регионов страны.
Вместе с тем, по разным оценкам, от 50 до 70% территории нашей страны обеспечивается электроэнергией от автономных источников, требующих обновления и коренной модернизации. Рост стоимости органических видов топлива, экологические и энергетические требования безопасности вызывают необходимость рассмотрения различных инновационных решений, в том числе с применением возобновляемых источников энергии (ВИЭ) [3].
Сегодня необходим переход от классической «огневой энергетики» на более эффективный уровень. Как считает Президент РФ Д. А. Медведев, «...в самих энергетических компаниях, в энергетике в целом очень серьезный потенциал инновационного развития, и именно поэтому в числе приоритетов есть и энергоэффективность, и создание новых видов энергии, потому как это и есть высокие технологии с большой буквы, это и есть та самая модернизация, которую мы осуществляем в нашем государстве» (цит. По [5, с. 5]). При этом необходимо иметь в виду, что энергетическая безопасность зависит как от внутренних проблем, так и от внешних вызовов. Растущее потребление энергии, ограниченность преобладающих ныне невозобновляемых энергоресурсов заставляют по-новому взглянуть на привычные пути решения проблем энергетической безопасности [7, с. 25].
В ЕС с 2008 г. действует программа «20-20-20», предписывающая всем странам сообщества увеличить к 2020 г. долю возобновляемой энергии в топливно-энергетическом балансе до 20% [14, с. 51].
1 Владимир Константинович Аверьянов, заведующий отделом развития систем энергоснабжения в г. Санкт-Петербурге ОАО «Газпром промгаз», член-корреспондент РААСН, д-р техн. наук., профессор, e-mail: v.averyanov@spb.promgaz.ru
2 Владимир Николаевич Толмачев, заместитель заведующего отделом развития систем энергоснабжения в г. Санкт-Петербурге ОАО «Газпром промгаз», д-р техн. наук., старший научный сотрудник, e-mail: v.tolmachev@spb.promgaz.ru
3 Владислав Александрович Карасевич, директор НТЦ «Энергосбережение и энергоэффективность» ОАО «Газпром промгаз», канд. техн. наук., v.karasevich@promgaz.ru
4 Александр Алексеевич Челазнов, начальник отдела энергоснабжения предприятий ОАО "Газпром" ОАО «Газпром промгаз», старший научный сотрудник, д-р техн. наук,, e-mail: a.chelaznov@promgaz.ru
5 Максим Анатольевич Журавский, ведущий специалист отдела развития систем энергоснабжения в г. Санкт-Петербурге ОАО «Газпром промгаз» m.zhuravskiy@spb.promgaz.ru
Согласно расчетам Мирового энергетического совета, суммарное производство энергии, по крайней мере до середины XXI столетия, по оптимистическому прогнозу, достигнет 6,3 -1020 Дж, а вклад нетрадиционной энергетики - 3,1-1020 Дж, или 49% [15]. Потребность в энергоресурсах в мире, по прогнозам, вырастет к 2025 г. в 1,5 раза, а доля органического топлива как источника энергии к 2030 г. превысит 90%. Растущий спрос на энергию и дефицитность ресурсов обострят конкуренцию на мировых рынках и будут существенно влиять на динамику цен на энергию [19, с. 7]. По одному из прогнозов, объем производства электроэнергии за счет ВИЭ до 2030 г. может увеличиться более чем в два раза, а тепловой энергии - более чем в 10 раз [10]. В то же время обеспечение требуемых показателей энергетической безопасности, создание и массовое внедрение энергоэффективных и топливозамещающих технологий становятся непременными условиями устойчивого развития региональных экономик. В экономическом плане переломным моментом может стать уравнивание затрат на производство энергии от традиционных источников и от возобновляемых, как это произошло в ряде стран в последние годы (рис. 1).
В этой связи актуально технико-экономическое и энергетическое сравнение различных вариантов энергоснабжения населенных пунктов. В последнее время используются различные подходы к решению рассматриваемых проблем:
• сравнение удельных технико-экономических показателей проектируемых энергоустановок [6, 16];
• сравнительная оценка эффективности использования топлива в энергоустановках различного вида;
• определение затрат энергии на создание энергоустановок, особенно с использованием ВИЭ;
• технико-экономическое сравнение различных вариантов энергоснабжения населенных пунктов с учетом состояния энергетической инфраструктуры.
Инновации в электроэнергетике прежде всего связаны с изменением технологических процессов, а не конечной продукции. Это объясняется малой изменчивостью конечного продукта
(электроэнергии и мощности1) и определенной прогнозируемостью спроса. В результате в электроэнергетике обеспечиваются более быстрое освоение и высокая эффективность инновационной деятельности, чем в ряде наукоемких видов экономической деятельности. Напротив, элементы монополизма в электроэнергетике не мотивируют стремление к внедрению инноваций [8, с. 122]. Опыт использования энергетических объектов с применением ВИЭ показывает, что на энергетическую эффективность и конкурентоспособность таких проектов существенно влияют схемные решения, масштабность и опыт строительства подобного рода объектов. Как следует из рис. 2, показатели стоимости энергетического оборудования традиционной энергетики возрастают, а у технологий ВИЭ они имеют устойчивую тенденцию к снижению [16].
Необходимость широкомасштабного применения ВИЭ за рубежом обусловлена стремлением к энергетической независимости от импорта топлива и обострением экологических проблем, связанных с высокой плотностью населения и промышленного производства в европейских странах. Более 60% природных экосистем нашей планеты претерпели изменения в результате техногенных воздействий, а неблагополучная среда обитания отражается на жизни каждого второго жителя [12, с. 31].
В связи с этим в мире сложилась определенная система стимулирования использования ВИЭ. Это, как правило, экономические стимулы (как прямые, так и косвенные) в виде субсидий и кредитов с низкими процентными ставками, а также государственных гарантий по банковским ссудам. Нередко на энергию, вырабатываемую возобновляемыми источниками, устанавливаются фиксированные закупочные цены, а ее производство освобождается от части налога на прибыль. Зарубежный опыт показывает, что на первых этапах освоения перспективных ВИЭ необходимы целевые средства, поскольку ориентация на экономическую эффективность новых установок делает процесс их освоения затруднительным.
В настоящее время почти в 50 странах мира действуют законы и меры государственной поддержки внедрения ВИЭ, в том числе и ветроэнергетики. В Германии, например, реализуются следующие мероприятия:
• в финансовой сфере - низкий банковский процент, гранты, налоговые льготы пользователям систем на ВИЭ, гарантии по кредитам;
• в законодательной сфере - поправки к федеральному закону о правилах подключения к сетям электрических компаний, экологической совместимости и поправки в Федеральный строительный код о приоритетах использования систем на ВИЭ для изолирования систем энергоснабжения;
1 Потребители мощностью более 750 кВА расплачиваются за электроэнергию по двухставочному тарифу, предусматривающему плату за мощность, заявленную в часы максимума нагрузки (значит, мощность - товар), и за фактически потребленную по счетчику электроэнергию (электроэнергия - товар).
I Ь
J J
J J'
at
Li J
u
\
о A
>
o„ i 0 a* о
fo J
1
_ L
I 4 ■ j
4*.
---TK HJ vin
]4.f |
¡•УЛ l
Рисунок 1. Динамика стоимости оборудования и стоимости произведенной на них
энергии
• в информационной сфере - консультации для индивидуальных покупателей, малых и средних предпринимателей, информирование об экологическом эффекте систем на ВИЭ за счет снижения выбросов СО2.
Реализация указанных мероприятий привела к повышению конкурентоспособности установок на ВИЭ по сравнению с установками на ископаемом топливе [11, с. 24-25].
Согласно Энергетической стратегии России на период до 2030 г. [18], динамика структуры потребления первичных топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) при благоприятном варианте развития определяется следующими соотношениями (табл. 1).
Изменение соотношения видов ТЭР будет способствовать реализации приоритетных задач энергетической стратегии страны (энергетическая безопасность, экологичес кая, энергетическая и экономическая эффективность). В соответствии с принятой стратегией выработка электроэнергии с участием ВИЭ в России к 2030 г. может составить 80...100 млрд кВт-ч/год.
Таблица 1.
Прогнозный топливно-энергетический баланс России на период до 2030 года, %
Вид ТЭР 2005 год 2008 год 1-й 2-й 3-й
(факт) (факт) этап этап этап
газ 52,2 53,1 51,8 - 52,3 49,5 - 51,1 44,5 - 47,7
жидкие (нефть и конденсат) 19,1 18,9 19 - 19,4 19,6 - 20,7 21,9 - 22,5
твердое топливо (уголь и прочее) 17,6 17,7 16,7 - 17,8 17,1 - 19,1 18 - 19,3
нетопливные 11,2 10,4 11,5 - 11,6 11,2 - 11,8 11,8 - 14,3
Основная проблема вовлечения ВИЭ в региональные топливно-энергетические балансы в России заключается в отсутствии утвержденных на государственном уровне экономических стимулов для их внедрения. Кроме этого, существует ряд технико-экономических проблем использования ВИЭ (рис. 3), которые сдерживают темпы их внедрения как в мире, так и в России. Следует также отметить достаточно высокую стоимость оборудования ВИЭ и электроэнергии, вырабатываемой с их использованием. Системы энергоснабжения на основе ВИЭ не могут в полной мере обеспечить пиковый спрос на электрическую и тепловую энергию.
Зарубежный опыт показывает, что значительные объемы внедрения ВИЭ могут быть обеспечены только при серьезных дотациях и субсидиях государства. Кроме того, отдельные виды оборудования ВИЭ отечественного производства и систем энергоснабжения на их основе менее надежны, чем традиционные источники энергии, в первую очередь функционирующие на природном газе. Более высокие показатели экологичности и технологичности природного газа, а также его относительно невысокая стоимость позволяют изменить взгляды на его роль в энергобалансе будущего мира. В настоящее время формируется эпоха природного газа с внедрением многообразных инновационных технологий в сфере его использования и энергопотребления в комбинации с возобновляемыми источниками энергии. С целью усиления конкурентных преимуществ природного газа как базового топлива разработаны и получают широкое распространение (в том числе и в России) перспективные энергетические технологии, часто называемые зелеными:
• парогазовые технологии, имеющие высокий коэффициент использования топлива и приемлемые экологические показатели;
• когенерационные и тригенерационные установки, обеспечивающие существенное повышение коэффициента использования топлива и, как следствие, меньшие расходы газа и пониженные выбросы;
• технологии улавливания, использования и захоронения СО2 - основного компонента, влияющего на экологические показатели при использовании газового топлива;
• технологии получения и использования метано-водородных смесей и водорода;
• энергоснабжение автономных потребителей с помощью гибридных систем и установок, работающих на природном газе в комбинации с нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии и др.
Проблемы нкедреннн !ЗЮ
I
природная нестабильность ШП
совместная раехпа ВИЭ в
:яергосистсыс
I l I иij ИВДЦ1Н0 с.итгны S Н Ч1ПрИ(1К4ЖТХ пЛртДНЬГХ СЯСТ9Ч С vcrsJIUMftlH ДРПОЛННТОЛЫЮГР
iifrtpy/LLUldlllM
□ОД КЛЮЧ (Л [НС к
единой ■энергосистеме
пртпнгш и(ш *д жрпочпккм н
ПЕНШПП« № м ВСПЛ(>ВРГ"е IЬ крупных ккирнятеши коммлшме ■ ыкквеочу приему "viciopo"Hiapnra liti ашмввну
пршцнпу
Рисунок 3 - Технико-экономические проблемы внедрения ВИЭ
ШКЛПЮТЪ ДОГШВКН РР
кокиля ц^нтЬршРГФ
LTK^pV jDltlLH IllJ в
трy,|tli>:U41> иныи рвЯокы
При продолжающейся газификации регионов России возникает проблема снабжения природным газом потребителей, расположенных в отдаленных и труднодоступных районах, а также автономных (изолированных) потребителей электрической и тепловой энергии на территориях с малой плотностью населения, находящихся на значительном удалении от объектов транспортной инфраструктуры. Для этих целей наиболее привлекательными являются:
• освоение местных газовых месторождений, в том числе мелких неразрабатываемых месторождений природного газа, которых в России насчитывается более 500;
• организация поставок компримированного (КПГ) или сжиженного природного газа (СПГ), а также сжиженных углеводородных газов (СУГ);
• существенное снижение потребности в газе за счет энергосберегающих и энергоэффективных технологий («зеленое» строительство);
• применение нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.
При внедрении ВИЭ может быть получен дополнительный эффект при совместной работе с централизованной энергосистемой (ЦЭнС), основанной на использовании традиционных источников энергии (табл. 2).
Показатели потенциальных возможностей ВИЭ и вариантов систем энергоснабжения с ВИЭ могут быть включены в качестве подсистемы в комплексную модель оптимизации ТЭБ региона с последующей разработкой на этой основе энергетической стратегии, генеральных схем энергоснабжения и программ развития энергетики региона. Таким образом, директивно закрепленная стратегия вовлечения ВИЭ в ТЭБ региона в последующем помимо мониторинга должна поддерживаться комплексом рыночных и стимулирующих механизмов на федеральном и региональном уровнях. В этом заключается основной, на наш взгляд, алгоритм широкомасштабного вовлечения ВИЭ в энергетику регионов.
Одним из наиболее перспективных направлений использования ВИЭ является энергоснабжение небольших населенных пунктов с малоэтажной застройкой, особенно удаленных от централизованных источников электро- и теплоснабжения. Основными функциональными элементами систем энергообеспечения объектов малоэтажного строительства являются автономные источники энергии (АИЭ), которые характеризуют:
• ограниченная мощность потребителей (как правило, от нескольких десятков кВт до нескольких МВт), соизмеримая с установленной мощностью источников;
• функционирование с резкопеременными суточными и сезонными электрическими и тепловыми нагрузками согласно графикам потребления;
• преобладание доли тепловой нагрузки потребителей над электрической, что обусловливает более высокую долю источников теплоты в системе;
Таблица 2
Вклад ВИЭ в развитие централизованной энергосистемы
Показатель Недостатки ЦЭнС Вклад ВИЭ
Уязвимость Отказ в работе системы (из-за резкого увеличения нагрузки одной из крупных электростанций, объединенных в единую электроэнергетическую сеть, системных аварий, угроз терроризма) грозит веерным отключением всей системы (Калифорния - 2001 г., Москва - май 2005 г., обесточивание Европы - ноябрь 2006 г.). При создании децентрализованных систем на базе ВИЭ происходит распределение потребителей электрической энергии по зонам влияния энергоустановок, что в свою очередь резко повышает устойчивость всей системы в целом (отключение ряда потребителей не грозит системной аварией для всей сети).
Энергетичес кая Наблюдаемая в последнее время тенденция к преимущественной Использование ВИЭ в топливно-энергетическом балансе региона
Показатель Недостатки ЦЭнС Вклад ВИЭ
безопасность монотопливной генерации (перевод ТЭЦ на газ), износ оборудования, повышение энергопотребления (как следствие - уменьшение резервных мощностей) и т.д. снижают общий уровень энергетической безопасности стран и регионов. приводит к диверсификации используемых топливно-энергетических ресурсов, повышает резерв мощности, а также снижает общий уровень износа оборудования, тем самым повышая уровень энергетической безопасности.
Уровень самообеспеч енности Один из важнейших показателей энергетической безопасности, который характеризует степень независимости региона от поставок топливно-энергетических ресурсов из мест добычи к местам потребления. При низкой самообеспеченности резко возрастают риски недопоставок ресурсов (газовый кризис в Европе в январе 2009 г.). ВИЭ, являясь местными, рассредоточенными ресурсами энергии, могут быть эффективно использованы для децентрализованного энергоснабжения. Ресурсы отдельных видов возобновляемой энергетики, как правило, имеются в любой стране и регионе.
Экология Традиционная энергетика (за исключением ядерной) основана на принципе сжигания углеводородных полезных ископаемых (нефть, уголь, газ), при этом ухудшается экологическая обстановка в мире (вклад энергетики в загрязнение атмосферы по различным источникам оценивается в 1000-1500 млн. т вредных выбросов или 20-25 % от общего загрязнения атмосферы промышленностью). Применение возобновляемой энергетики, которая является экологически чистым источником электрической энергии, приводит к снижению общего уровня эмиссий вредных выбросов.
Конъюнктур а рынка энергоресурс ов Складывающаяся в последнее время ситуация с увеличением стоимости энергоресурсов, а также прогнозы об исчерпании запасов вынуждает энергетические компании постоянно повышать тарифы на отпускаемую энергию. Отсутствие топливной составляющей в себестоимости производства электрической энергии на энергоустановках, использующих возобновляемые энергоресурсы, а также поддержка органов государственной власти (в части льготного кредитования, субвенций к тарифам, покупка всей вырабатываемой электрической энергии, дотаций при покупке оборудования).
Диверсифик ация деятельност и энергокомпа ний Внедрение ВИЭ в структуру крупных энергетических компаний (в том числе газовых) способствует расширению их деятельности на энергетических рынках, а также синергетическому эффекту при организации эффективного энергоснабжения потребителей от использования различных видов ВИЭ совместно с традиционными энергоисточниками, повышению
Показатель Недостатки ЦЭнС Вклад ВИЭ
финансовой устойчивости и большей независимости от колебаний цен на энергоресурсы.
Занятость населения Снижение занятости населения приводит к негативным макроэкономическим и социальным последствиям: сокращение ВВП, уменьшение налоговых доходов государства, рост социальной напряженности, ухудшение криминогенной ситуации и т.д. При развитии науко- и ресурсоемких отраслей (например, энергоснабжение на основе ВИЭ) повышается экономическая стабильность в государстве, а также повышается возможность быть в числе лидеров, развивая отрасль на стадии ее зарождения.
• функционирование подавляющего большинства АИЭ на малых нагрузках в неэкономичных режимах;
• сложность с доставки топлива на объекты децентрализованного энергоснабжения (сезонный завоз для районов Крайнего Севера, Дальнего Востока и других регионов).
Для повышения надежности энергосистем и снижения стоимости электроэнергии необходимы разработка и внедрение государственно-частных инвестиционных проектов строительства генерирующих мощностей децентрализованной энергетики на базе ВИЭ и небольших когенерационных установок [7, с. 27].
Вместе с тем технико-экономические характеристики систем энергообеспечения на базе дизельных электростанций, наиболее широко распространенных в практике автономного энергоснабжения, можно существенно улучшить за счет создания на их основе комбинированных систем.
В России разработано множество технологий для создания подобных систем. В частности, научно-технические решения, подготовленные академическими и отраслевыми организациями, позволяют использовать в качестве источников энергии в единой системе газ, биомассу, геотермальные воды, бросовое низкопотенциальное тепло, энергию уходящих газов, энергию дросселирования газа и пара, малонапорные и свободнодвижущиеся водные и атмосферные потоки. Для функционирования таких гибридных систем в их составе предусматривается применение тиристорных преобразователей частоты, электрических и тепловых носителей [9, с. 10].
При выборе рациональных систем энергообеспечения малоэтажных зданий необходимо учитывать возможность использования для АИЭ первичных энергетических ресурсов, имеющихся в районе строительства, а также возобновляемых источников тепловой и электрической энергии. Для повышения эффективности и надежности децентрализованного энергоснабжения проектирование систем энергообеспечения необходимо осуществлять на основе системного подхода. Это позволяет рассматривать электро- и теплоснабжающую части системы как единое целое с учетом взаимодействия их функциональных элементов. Выбор вида источника тепловой и электрической энергии, оптимизация структуры и состава системы энергообеспечения должны осуществляться на основе теплоэнергетического баланса здания (объекта).
В России ВИЭ, в частности, наземные ветроэлектростанции, а также малые ГЭС и геотермальные электростанции на местных горячих источниках и гейзерах, могут конкурировать в перспективе с традиционной энергетикой. Так, например, Северная Осетия располагает значительными ресурсами подземного тепла, использование которого позволяет исключить сотни
хозяйственных единиц (ферм, теплиц, отопительных систем, бань и т. д.) из списков потребителей электроэнергии. Скважина глубиной 2,5 км (Бирагзанг) при дебите воды 15.20 л/с с температурой 70°С позволяет получить 20 тыс. Гкал тепла, что при стоимости 1 Гкал 300.400 рублей по ценам II квартала 1992 г. составляет около 7,5 млн рублей [13, с. 19].
Именно эти ВИЭ должны рассматриваться как приоритетные для первоочередного развития и внедрения в практику малоэтажного строительства. Для других ВИЭ необходимо подобрать сферы применения, в которых могут эффективно использоваться их специальные свойства, например, энергоснабжение вспомогательных объектов и потребителей, не критичных к качеству потребляемой энергии, а также в системах солнечного тепло- и горячего водоснабжения. При разработке сложных комбинированных систем энергоснабжения с применением ВИЭ следует учитывать, что из-за непостоянства параметров потока энергии большинства возобновляемых источников последние в течение длительного времени вырабатывают некачественную электроэнергию, которая не может использоваться для питания потребителей без включения в схему дорогостоящих преобразовательных устройств (выпрямителей и инверторов). Эту некачественную электрическую энергию целесообразно использовать для нужд теплоснабжения, направляя ее полностью либо частично в преобразователи электрической энергии в тепловую, в качестве которых могут использоваться водогрейные электрокотлы или теплонакопители, размещенные у потребителей. В состав комбинированных и поливалентных систем энергоснабжения для аккумулирования части теплоты на режимах малого теплопотребления и ее отдачи теплоносителю на режимах максимального теплопотребления могут быть включены суточные или сезонные аккумуляторы теплоты.
Наиболее распространенным видом комбинированных (гибридных) установок на основе ВИЭ как за рубежом, так и в России являются ветродизельные комплексы (ВДК). Варианты построения ВДК и режимы их функционирования различаются в зависимости от роли ветроэлектроустановок и ДЭС в составе энергетических комплексов. Для ветроактивных районов (среднегодовая скорость ветра на высоте 10.15 м - более 5 м/с) наиболее эффективным вариантом применения ВДК в системах электроснабжения является использование ВЭУ в качестве основного источника. При этом ДЭС является вспомогательным (резервным) источником электроэнергии и включается в работу, когда энергии, вырабатываемой ВЭУ, недостаточно для покрытия требуемой нагрузки. Поскольку значения коэффициента использования установленной мощности ВЭУ на территории РФ в районах с высоким ветропотенциалом находятся в пределах 0,3.0,4, установленная мощность ветроэлектростанции для полного покрытия нагрузки потребителей должна приниматься в 2,5.3 раза больше максимальной нагрузки. Альтернативным является вариант ВДК, в котором основным источником электроэнергии является дизельная станция, а ВЭУ используется в качестве вспомогательного источника, обеспечивающего экономию дизельного топлива при организации параллельной работы ВЭУ и ДЭС. В данном варианте для снижения негативного влияния переменного характера работы ВЭУ на качество электроэнергии, вырабатываемой ДЭС, мощность, вырабатываемая ВЭУ, не должна превышать 20 % от номинальной мощности ДЭС. Сравнение вариантов использования ВЭУ и ДЭС в составе ВДК представлено в табл. 3 и на рис. 4.
Из рис. 4 видно, что общие затраты при эксплуатации ВДК, в котором ДЭС является основным источником электроэнергии, оказываются примерно на 40% выше, чем в варианте ВДК, где основным источником электроэнергии является ВЭУ. Различие связано в первую очередь с более высокими затратами на топливо ДЭС, а также на замену оборудования постоянно действующей ДЭС не менее двух раз в течение рассматриваемого периода (на 10-м и 20-м годах).
Отечественный и зарубежный опыт внедрения технологий ВИЭ в топливно-энергетические балансы регионов, а также разработки в этом направлении [1, 2, 16, 17] позволили на примере локальных энергоузлов Корякского округа (КО) Камчатского края рассмотреть различные варианты энергоснабжения с использованием ВИЭ.
Как следует из табл. 4, применение технологий ВИЭ в проектах энергоснабжения локальных энергоузлов КО, в частности ветродизельных комплексов, в ряде случаев вполне
Таблица 3
Варианты использования ВЭУ и ДЭС в составе ВДК
Параметр ВДК Основной источник - ВЭУ Основной источник - ДЭС
1. Срок службы оборудования ВЭУ - 20+25 лет; ДЭС - до 20 лет (резервная). ВЭУ - 20+25 лет; ДЭС - до 10 лет (постоянно действующая).
2. Установленная мощность электростанции ВЭУ - увеличение мощности в 2,5+3раза; ДЭС - полное резервирование нагрузки потребителя. ВЭУ - до 20 % от установленной мощности ДЭС; ДЭС - обеспечение полной нагрузки потребителя.
2. Экономия топлива До (60+70) %. До (10+20)%.
3. Экология Улучшение показателей за счет снижения расхода топлива ДЭС. Улучшение незначительное.
4. Техническое обслуживание 1+2 раза в год. При автоматизации ДЭС по III степени - через 250 ч работы смена масла, более дорогостоящее техническое обслуживание.
5. Тарифы на электрическую энергию Ожидаемая субвенция к тарифу в соответствии с Постановлением Правительства №1-Р от 08.02.09 г. Тарифы в соответствии с постановлением РЭК региона.
тмг.гчб>
| Л1НКНИ1
и Л JU- i* ii >и
■■В" BIIV- BtTVMt.f ITTf И-№1Ч '
Рисунок 2. Общие затраты ВДК за срок службы 30 лет
Таблица 4.
Варианты развития ТЭК локальных энергоузлов Корякского округа
Вариант Максимальная Установленная Капитальн Эксплуата- Приведен- Себестоимость
электрическая тепловая мощность ые ционные ные затраты, электрической тепловой энергии (на
мощность энергоисточников, кВт энергоисточников, Гкал/ч затраты, млн. руб. затраты, млн. руб. млн. руб./год энергии (средняя в энергоузле), руб./кВт-ч модернизируемом источнике), руб./Гкал
Оссора
Угольная мини-ТЭЦ 4 000 22,1 971,5 301,7 475,7 23,2 3 471
ДЭС и дизельная котельная в п. Оссора, ДЭС в с. Ивашка и Кострома 5 946 13,57 330,2 370, 5 410,1 11,4 4 022
ДЭС и дизельная котельная в п. Оссора, ВДК в с. Ивашка и Кострома 10 464 13,57 603,22 309,37 381,76 8,4 4 022
Манилы
Угольная мини-ТЭЦ 3 000 19,2 1560,0 277,5 464,7 34,8 8473
ДЭС и дизельная котельная в Манилы, ДЭС в Таловке 3 106 3,57 125,5 125,6 140,6 13,2 4 377
ВДК и дизельная котельная в Манилы, ДЭС в Таловке 6 966 1,63 355,5 106,3 149,0 6,1 8 045
Тиличики
Угольная мини-ТЭЦ 6 000 22,0 1802,6 432,6 648,9 19,1 5 209
ДЭС и угольная котельная в п. Тиличики, ДЭС в с. Вывенка, ДЭС в 4 208 8,694 192,4 302,8 325,9 11,4 3 002
Хаилино
ВДК и угольная котельная в п. Тиличики, ВДК в с. Вывенка, ДЭС в 14 568 12,379 919,4 173,3 283,6 4,5 5 429
Хаилино
Усть-Хайрюзово
Угольная мини-ТЭЦ 12 200 10,5 1031,4 217,3 341,1 21,3 6 135
ДЭС и угольная котельная в Усть-Хайрюзово, ДЭС в Хайрюзово 3 106 12,67 208,6 148,5 173,5 11,8 3 130
ВДК и дизельная котельная в Усть-Хайрюзово, ДЭС в Хайрюзово 6 518 5,97 383,9 131,8 177,9 4,6 6 020
Пахачи
Угольная мини-ТЭЦ 3 000 19,2 1137 214,4 350,8 17,3 9 760
ДЭС и дизельная котельная в Пахачи, ДЭС в Апуке, в Средние Пахачи и 3 402 2,46 142,2 147,7 164,8 13,8 4 195
Ачайваям
ВДК и дизельная котельная в Пахачи,
ВДК в Апуке, ДЭС в Средние Пахачи 6 510 1,04 352,5 114,5 156,8 7,4 7 087
и Ачайваям
Примечание: затененный вариант является наиболее эффективным вариантом энергоснабжения энергоузла по критерию минимума приведенных затрат.
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
конкурентоспособно и позволяет эффективно использовать потенциал возобновляемых источников энергии в Камчатском крае, значительно снизить затраты, связанные с поставками дорогостоящего привозного дизельного топлива, повысить надежность энергоснабжения и улучшить показатели энергетической безопасности потребителей.
Выводы
1. Источники электрической и тепловой энергии на основе ВИЭ отличаются высокой капиталоемкостью. Однако благодаря отсутствию топливной составляющей они становятся конкурентоспособными. Поэтому в настоящее время в России формируется достаточно обширный инвестиционно привлекательный рынок строительства энергоустановок на базе ВИЭ, особенно в зонах с использованием дальнепривозного топлива.
2. Вовлечение ВИЭ в региональные топливно-энергетические балансы России с учетом разрабатываемых регламентирующих, рыночных и стимулирующих механизмов позволяет с новых позиций подойти к оптимизации ТЭБ регионов и активизировать инвестиционную деятельность в этом направлении по следующему алгоритму:
• определение для рассматриваемого района потенциалов видов ВИЭ и их уточнение для предполагаемых мест размещения энергоисточников;
• оценка эффективности комплексного использования технологий преобразования ВИЭ и традиционных энергоустановок в исследуемом районе;
• исследование вариантов формирования топливно-энергетического баланса региона с учетом использования ВИЭ на комплексной модели оптимизации ТЭБ региона, выбор (идентификация) оптимального варианта;
• разработка на основе оптимального варианта ТЭБ энергетической стратегии региона;
• разработка на основе энергетической стратегии генеральных схем энергоснабжения региона;
• формирование программ развития энергетики региона.
3. Применение систем энергоснабжения с использованием ВИЭ для малоэтажного строительства в сочетании с комплексом энергосберегающих мероприятий позволит существенно повысить энергетическую безопасность жилой застройки и минимизировать энергозатраты в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений.
4. На данном этапе основными направлениями повышения эффективности энергоснабжения населенных пунктов по рейтинговой значимости являются:
• повышение эффективности традиционных систем энергоснабжения с переходом на преимущественное применение автоматизированных энергоэффективных технологий, функционирующих на квалифицированных видах топлива (природный газ, пеллеты);
• энергосбережение;
• локальное внедрение ВИЭ, в первую очередь в районах использования дальнепривозного топлива.
5. Широкое внедрение инновационных технологий в области использования газового топлива, реализация программ энергосбережения и использование ВИЭ в комбинации с газом как базовым топливом позволяют снизить расход топлива на выработку электрической и тепловой энергии и тем самым существенно уменьшить нагрузку на окружающую среду и усилить конкурентные преимущества природного газа.
Список литературы
1. Аверьянов, В. К Энергоэффективный дом. Первые результаты эксплуатации и предложения по совершенствованию инженерных систем / В. К. Аверьянов [и др.] // Теплоэнергоэффективные технологии. Информационный бюллетень. - 2002. - № 3. - С. 15-18.
2. Аверьянов, В. К Поливалентные системы энергоснабжения зданий. Энергетический баланс и оценка эффективности использования топлива/ В. К. Аверьянов, А. И. Тютюнников // Теплоэнергоэффективные технологии. Информационный бюллетень. - 2002. - № 1. - С. 6-10.
3. Асаул, А. Н. Инновационные направления развития возобновляемых источников энергии/ А. Н. Асаул. [Режим доступа: http://asaul.com/science/articles/articles-published-russia/84-2007-articles-russia/545-innovac-napr-razvitiya-vozobn-istochnikov-energii]
4. Асаул, А. Н. Роль России в формировании единой европейской энергетической стратегии/ А. Н. Асаул // Экономическое возрождение России. - 2006. - № 2 (8). - С. 3-7.
5. Асаул, А. Н. «Я бы не стал противопоставлять курс России на модернизацию развитию энергетики» / А. Н. Асаул // Экономическое возрождение России. - 2010. - №3 (25). - С. 4-5.
6. Беляков, А. И. Альтернативные перспективы / А. И. Беляков, А. А. Корчевский, В. Е. Спинко // Академия энергетики. - 2010. - №1. - С. 50-54.
7. Гассиева, О. И. Проблемы повышения энергетической безопасности и экономически устойчивого развития электроэнергетики/ О. И. Гассиева // Экономическое возрождение России. -2011. - №3 (29). - С. 25-31.
8. Голубцов, Н. В. Управление инновациями в энергетике: проблема подготовки кадров/ Н. В. Голубцов // Экономическое возрождение России. - 2010. - №3 (25). - С. 121-126.
9. Данилевич, Я. Б. Энерго- и ресурсосбережение - условие и фактор экономического возрождения/ Я. Б. Данилевич, А. Н. Коваленко // Экономическое возрождение России. - 2006. - №2 (8). - С. 8-15.
10. Елистратов, В. В. Опыт внедрения ВИЭ в мире и России/ В. В. Елистратов // Академия энергетики. - 2009. - Апрель - № 2[28]. - С. 56-66.
11. Ерофеев, П. Ю. Особенности и основные направления ресурсосбережения в концепции устойчивого развития экономики/ П. Ю. Ерофеев // Экономическое возрождение России. - 2006. -№2(8). - С. 21-26.
12. Ерофеев, П. Ю. Особенности и основные направления ресурсосбережения в концепции устойчивого развития экономики (окончание) / П. Ю. Ерофеев // Экономическое возрождение России. - 2006. - №3 (9). - С. 31-32.
13. Меркулов, А. В. Основные направления развития электроэнергетики Республики Северная Осетия - Алания/ А. В. Меркулов, И. К. Хузмиев, О. И. Хузмиева // Экономическое возрождение России. - 2006. - №2 (8). - С. 16-20.
14. Миролюбова, Т. В. Зарубежный опыт функционирования кластеров в сфере энергоэффективности и возобновляемой энергетики: уроки инновационного развития/ Т. В. Миролюбова // Экономическое возрождение России. - 2010. - №4 (30). - С. 51-61.
15. Пабат, А. А. Экономические перспективы энергетических технологий ХХ1 века / А. А. Пабат // Энергия: экономика, техника, экология. - 2007. - № 5. - С. 18-25.
16. Толмачев, В. Н. Анализ опыта создания ветродизельного комплекса для энергоснабжения автономных объектов/ В. Н. Толмачев, В. А. Мельников, С. С. Саенко // Электропитание: науч.-техн. сб. - 2003. - Вып. 5. - С. 13-17.
17. Толмачев, В. Н. Эффективное использование энергии ветра в системах автономного энергообеспечения/ В. Н. Толмачев, А. В. Орлов, В. А. Булат. - СПб.: ВИТУ, 2002. - 203 с.
18. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года. Утв. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. № 1715-р.
19. Якутин, Ю. В. Энергетическая безопасность страны в условиях глобализации хозяйственной жизни/ Ю. В. Якутин // Экономическое возрождение России. - 2008. - №1(15). - С. 7-11.
The list of the literature
1. Averyanov, V. K. Energy efficient house and others. The first results of exploitation and suggestions for improvement of engineering systems/ V. K. Averyanov [and others]. // Heat-efficient technologies. Newsletter. - 2002. - № 3. - P.15-18.
2. Averyanov, V. K Polyvalent system of energy supply, buildings. Energy balance and evaluation of fuel efficiency / V. K. Averyanov, A. I. Tyutyunnikov // Thermal and energy efficiency technology. Information Bulletin. - 2002. - № 1. - P. 6-10.
3. Asaul, A. N. Innovative directions of development of renewable energy/ A. N. Asaul [Mode of access: http://asaul.com/science/articles/articles-published-russia/84-2007-articles-russia/545-innovac-napr-razvitiya-vozobn-istochnikov-energii]
4. Asaul, A. N. Russia's role in shaping a common European energy strategy/ A. N. Asaul // Economic revival of Russia. - 2006. - № 2 (8). - P. 3-7.
5. Asaul, A. N. «I would not oppose the policy of Russia on the modernization of energy development»/ A. N. Asaul // Economic revival of Russia. - 2010. - № 3 (25). - P. 4-5.
6. Belyakov, A. I. Alternative perspectives/ A. I. Belyakov, A. A. Korchevsky, V. E. Spinco / / The Academy of Energy. - 2010. - № 1. - P. 50-54.
7. Gassieva, O. I. Problems of increasing energy security and economically sustainable electricity / O. I. Gassieva // Economic revival of Russia. - 2011. - № 3 (29). - P. 25-31.
8. Golubtsov, N V. Managing Innovation in Energy: the problem of preparation of the staff/ N. V. Golubtsov / / Economic revival of Russia. - 2010. - № 3 (25). - P. 121-126.
9. Danilevich, Ja. B. Energy-saving - and the condition factor of economic revival / Ja. B. Danilevich, A. N. Kovalenko // Economic revival of Russia. - 2006. - № 2 (8). - P. 8-15.
10. Elistratov, V. V. Experience of implementing renewable energy in the world and Russia / V. V. Elistratov // The Academy of energy commodities. - 2009. - April. - № 2 [28]. - P. 56-66.
11. Erofeev, P. Ju. Features and the main directions in the concept of resource conservation for sustainable economic development/ P. Ju. Erofeev // Economic revival of Russia. - 2006. - № 2 (8). - P. 21-26.
12. Erofeev, P. Ju. Features and the main resource areas in the sustainable development of the economy (end)/ P. Ju. Erofeev // Economic revival of Russia. - 2006. - № 3 (9). - P. 31-32.
13. Merkulov, A. V Main power development-ment of North Ossetia - Alania/ A. V. Merkulov, I. K. Huzmiev, O. I. Huzmieva // Economic revival of Russia. - 2006. - № 2 (8). - P. 16-20.
14. Miroljubova, T. V. Overseas experience of the clusters in the field of energy efficiency and renewable energy: Lessons from innovation development/ T. V. Miroljubova // Economic revival of Russia. - 2010. - № 4 (30). - P. 51-61.
15. Pabat, A. A. Economic prospects of energy technologies of the XXI century / A. A. Pabat // Energy: economics, technology and ecology. - 2007. - № 5. - P. 18-25.
16. Tolmachev, V. N. Analysis of the experience of a wind-diesel to power a set of autonomous objects/ V. N. Tolmachev, V. A. Melnikov, S. S. Saenko // Power, scientific and technical collection. - 2003. - Issue 5. - P. 13-17.
17. Tolmachev, V. N. Effective use of wind energy systems an autonomous power supply/ V. N. Tolmachev, A. V. Orlov, V. A. Bulat. - SPb.: VITU, 2002. - 203 p.
18. Energy Strategy of Russia until 2030. Approved by the Federal Government on November 13, 2009 № 1715-r.
19. Jakutin, Ju. V. Energy security of the country in terms of globalization of economic life / Ju. V. Jakutin // Economic revival of Russia. - 2008. - № 1 (15). - P. 7-11.
