ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ ПО АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СТАНЦИИ В АВТОНОМНОМ РЕЖИМЕ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 620

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ ПО АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СТАНЦИИ

В АВТОНОМНОМ РЕЖИМЕ

Юров А. И., кандидат технических наук, доцент Волков А. С., сотрудник компании ЗАО «СтавГазСервис» Нидирица Н. С., сотрудник компании ЗАО «СтавГазСервис» Кустов С. В., сотрудник компании ЗАО «СтавГазСервис» Фиапшев А. Г., кандидат технических наук, доцент Кильчукова О. Х., старший преподаватель Каров М. А., магистрант ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В. М. Кокова»

ECONOMIC ASPECTS OF USE OF COMPLEX SYSTEMS ON ALTERNATIVE POWER FOR MAINTENANCE OF WORK OF THE DISTRIBUTIVE STATION AUTOMATED GAS

IN THE INDEPENDENT MODE

Jurov A. I., Cand.Tech.Sci., Associated Professor Volkov A. S., Employee of of Joint-Stock Company "Stav Gas Service" Nidiritsa N. S., Employee of Joint-Stock Company "Stav Gas Service" Kustov S. V., Employee of Joint-Stock Company "Stav Gas Service" Fiapshev A. G., Cand.Tech.Sci., Senior lecturer Kilchukova O. H., Senior teacher Karov M. A., Undergraduate FSBEIHPE «Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V. M. Kokov»

В статье делается обзор развития и использования альтернативной и, в частности, солнечной энергетики в мире и России за последние пять лет. Проводится сравнительный анализ возможностей её использования в России и состояния на сегодняшний день. Для конкретного объекта произведен расчет экономической эффективности использования комплексных систем альтернативной энергетики по энергетическому обеспечению объекта, приведены результаты с построением графиков эксплуатационных расходов и средним ростом тарифов, сделаны выводы и предложения.

Ключевые слова: Альтернативная энергетика, энергоустановка, энергоэффективность, автоматизированная газораспределительная станция, мощность.

In the article the review of development use alternative becomes and, in particular, solar power in the world and Russia for the last five years. It is carried out the comparative analysis of possibilities of its use in Russia and conditions on today. On the concrete object it is settled an invoice economic efficiency uses of complex systems of alternative power on the power to ensuring object, results with creation of schedules are given operational costs and average growth of tariffs, conclusions are drawn and offers.

Key words: Alternative power, power installation, the power efficiency, automated gas the distributive station, capacity.

Основными преимуществами возобновляемых (альтернативных) источников энергии являются перспектива сохранения запаса энергоресурсов для будущих поколений при минимизации загрязнения атмосферы, а так же энергетическая независимость. Наиболее бурно развивается ветроэнергетика - 50 % ежегодного прироста и солнечная энергетика - до 33%. Для соз-

дания автономной альтернативной энергоустановки могут быть использованы следующие способы [1]:

1 - в условиях Северного Кавказа солнечное излучение «приносит» на поверхность земли энергию 1,5 МВт/м2 в год, которая может быть превращена в тепловую с помощью солнечных коллекторов;

2 - превращение солнечного излучения в электрическую энергию с помощью фотоэлементов (ФЭП) различного типа.

Альтернативная энергетика является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей мировой индустрии. Среднегодовые темпы её роста превышают 30%. Энергосбережение и энергоэффективность подняты сегодня на государственный уровень и включены в 5 стратегических направлений приоритетного технологического развития России. Правительством РФ поставлена задача: увеличить объем производства и потребления электрической энергии с использованием ВИЭ до 4,5%, а повышение энергоэффективности на 40% к 2020 году [2]. Проблемы энергосбережения в нефтегазовой и энергетической промышленности включают последовательное решение трех задач:

- принятие и постепенная реализация организационно-экономических и нормативно -правовых мероприятий;

- внедрение энергосберегающих технологий с широким использованием вторичных энергоресурсов;

- изменение технологий со значительным снижением энергетических затрат.

Для повышения энергоэффективности ОАО «Газпром» совершенствует систему контроля на своих производственных объектах, стимулирует внедрение энергосберегающих технологий и оборудования, проводит обязательную сертификацию оборудования на соответствие нормативам расхода энергии, регулярно обследует производственные объекты и разрабатывает новые технологии.

В ОАО «Газпром» принят ряд нормативных документов в области энергосбережения, среди них - «Концепция энергосбережения и повышения энергоэффективности на период 20112020 гг.». В соответствии с концепцией возможный потенциал энергосбережения за период до 2020 года оценивается в 28,2 млн. т. условного топлива (в том числе 25,7 млрд. м3 природного газа), и уменьшение потребления энергоресурсов на собственные нужды работы АГРС не менее чем на 11,4 % [3].

Согласно этой концепции компания может сэкономить энергетические ресурсы в объеме 6,4 млн. т. условного топлива, регулярно реали-зовывать программы технического перевооружения и модернизации производства, программы по энергосбережению, увеличению использования попутного нефтяного газа, а также внедряет наилучшие существующие технологии в области ресурсосбережения и охраны окру-

жающей среды. «Газпром» активно участвует в газификации регионов, переводе автомобильного транспорта на газомоторное топливо. Все это способствует сокращению вредного воздействия на климат.

Исходя из анализа отчетов ОАО «Газпром», сделан вывод, что расход газа и электроэнергии на собственные нужды можно свести практически к нулю, используя системы альтернативной энергетики для обеспечения работы автоматизированной газораспределительной станции (АГРС) в автономном режиме. Применение этих систем дает экономию не только в использовании углеводородного топлива и электрической энергии, но и полное исключение некоторых позиций из проектирования, монтажа, строительства, изготовления и эксплуатации газораспределительных станций.

Также очевидно, что подобного комплексного подхода в экономии энергоресурсов на собственные нужды с применением систем по альтернативной энергетике в отрасли не использовались. Например, прокладка труб и монтаж электрических сетей, обустройство электрических подстанций и стоимость их оборудования, в дальнейшем, расходы на эксплуатацию, ремонт и другое.

При определении условий для экономического обоснования применения комплексных систем на солнечной энергии старались, по возможности, учесть все аспекты замены рабочих и резервных частей АГРС, блока бесперебойного питания, неравномерную работу систем в течение года (климатические условия) и суток, стоимость эксплуатационных расходов. В произведенных расчетах были полностью исключены газовые котлы, электрические сети со всеми сопутствующими элементами и т. д.

В данной работе предлагаются конкретные проектные расчеты по одному из реальных объектов, находящихся в ЗАО «СтавГазСервис» в стадии монтажа, в частности, экономические расчеты за 30 лет (срок службы АГРС) по расходам газа на собственные нужды по проекту АГРС-30 «Зеленчукская-2». Исследования проводились согласно договору о научно-техническом сотрудничестве между ФГБОУ ВПО КБГАУ им. В. М. Кокова и ЗАО «СтавГазСервис» от 12.12.2012 года.

Стоимость потребленного газа за первый год работы при использовании котлов для системы отопления мощностью 41,6 кВт, для подогрева Laars HH 0400 - 94,9 кВт составляет 435480 руб. Ниже приводятся расчеты при средней оценке роста тарифов на 12%.

Таблица 1 - Результаты расчетов с учетом инфляции

Сроки, год Стоимость, руб. Сроки, год Стоимость, руб. Сроки, год Стоимость, руб.

1 435480,00 11 1352534,72 21 4200767,45

2 487737,60 12 1514838,88 22 4704859,54

3 546266,11 13 1696619,54 23 5269442,68

4 611818,04 14 1900213,88 24 5901775,80

5 685236,20 15 2128239,54 25 6609988,89

6 767464,54 16 2383628,28 26 7403187,55

7 859560,28 17 2669663,67 27 8291570,05

8 962707,51 18 2990023,31 28 9286558,45

9 1078232,41 19 3348826,10 29 10400945,46

10 1207620,29 20 3750685,23 30 11649058,91

ВСЕГО 105095 550,91

Уменьшение стоимости АГРС за счет замены некоторых комплектующих при использовании систем по солнечной энергетике.

Отопление и подогрев газа:

- стоимость всех котлов - 562000 руб.

- стоимость сопутствующих комплектующих (счетчики расхода газа, трубы и т. д.) и их монтаж;

- стоимость работ по прокладке труб по участку АГРС;

- стоимость эксплуатационных расходов и технического обслуживания за срок службы оборудования - 150000 руб. (5 тыс.руб./год • 30 лет).

Увеличение стоимости АГРС:

- замена регулятора давления газа на РДУ с подогревом и добавлением одного предохранительного клапана увеличивает стоимость ориентировочно на 100000 руб.;

Таблица 2 - Результаты ]

- стоимость частей АГРС, подлежащих замене в связи с истечением срока службы, возможно КИП - 3 млн руб., регуляторы давления с монитором - МФЛ СРС - 250000 руб.

Произведем экономические расчеты за 30 летний срок службы АГРС по расходам за электроэнергию на собственные нужды.

Стоимость потребленной электроэнергии за первый год работы при заявленной мощности в 10 кВт (потребление электроэнергии 5,5 кВт-24 часа в сутки, 4,5 кВт-10 час. в сутки) при тарифе 4,5 руб./кВтч и среднем росте тарифов на 12% в год составляет 290722,5 руб. без учета роста тарифов:

5,5кВт • 24час • 365дней • 4,5руб / кВт • час = 216810руб 4,5кВт • 10час • 365дней • 4,5 руб / кВт• час = 73912,5руб

етов с учетом роста тарифов

Сроки, год Стоимость, руб. Сроки, год Стоимость, руб. Сроки, год Стоимость, руб.

1 290722,50 11 902939,88 21 2804394,14

2 325609,20 12 1011292,66 22 3140921,43

3 364682,30 13 1132647,77 23 3517832,00

4 408444,17 14 1268565,50 24 3939971,84

5 457457,47 15 1420793,36 25 4412768,46

6 512352,36 16 1591288,56 26 4942300,67

7 573834,64 17 1782243,18 27 5535376,75

8 642694,79 18 1996112,36 28 6199621,96

9 719818,16 19 2235645,84 29 6943576,59

10 806196,33 20 2503923,34 30 7776805,78

ВСЕГО 70160850,82

Экономические расчеты потребления электроэнергии в доме операторов площадью 140 м2 при заявленной мощности в 10 кВт.

За время эксплуатации АГРС итоговая сумма затрат на дом операторов 7927772,02 руб. может быть прибылью, если не использовать электроэнергию. Альтернативой электрической энергии проектируется солнечная система электроснабжения:

Исходные данные:

- мощность работающих котлов на АГРС:

94,9кВт + 41,6кВт = 136,5кВт

- котлы в доме операторов

11000руб■2 = 22000руб

- потребляемая мощность АГРС - 5,5 кВт;

- потребляемая мощность на наружное освещение - 4,5 кВт;

Стоимость потребленной электроэнергии за первый год работы АГРС-30 в жилом доме операторов на две семьи составляет: 10кВт ■ 2час ■ 365дней ■ 4,5 руб / кВт ■ час = 32850руб

- потребляемая мощность двумя тепловыми насосами - 52 кВт для подогрева газа до - 20оС;

- потребляемая мощность для отопления АГРС и домика операторов на две семьи двумя тепловыми насосами с монтажом в помещении

2,97 + 5,92 = 8,89кВт.

- заявленная электрическая мощность на бытовые нужды 10 кВт.

- общая заявленная мощность по потреблению электроэнергии 55 кВт.

Стоимость солнечной электростанции с монтажом составляет не более 4459 000 млн. руб. в комплектации с блоком бесперебойного аварийного питания (БАП, ББП), автоматикой и инвертором.

№ Наименование К-во Цена, руб. Стоимость, руб.

1 Панели ФЭП (200Вт, 12v) 60 шт. 24000 1440000

2 Контроллер 30А, 12v 3 шт. 20000 60000

3 Зарядное устройство 3-х фазное, 60А, 12v 1 шт. 70000 70000

4 Инвертор (3-х фазный, N-Power, Safe-Power 1 шт. 900000 900000

5 Evo80, 6p/c, 64kW, 80000Ач, АКБ 200 А/ч Gel 40 шт. 16500 660000

6 Фурнитура, крепеж, провод для солнечной системы и т. д. 300000

7 Итого: 3430000

8 Монтаж 30% 1029000

9 (Шеф-монтаж до 15%)

ВСЕГО 4459000

Таблица 3 - Результаты расчетов с учетом роста тарифов

Сроки, Стоимость, Сроки, Стоимость, Сроки, Стоимость,

год руб. год руб. год руб.

1 32850,00 11 102027,06 21 316880,48

2 36792,00 12 114270,30 22 354906,13

3 41207,04 13 127982,73 23 397494,86

4 46151,88 14 143340,65 24 445194,24

5 51690,10 15 160 541,52 25 498617,54

6 57892,91 16 179806,50 26 558451,64

7 64840,05 17 201383,28 27 625465,83

8 72620,85 18 225549,27 28 700521,72

9 81335,35 19 252615,18 29 784584,32

10 91095,59 20 282929,00 30 878734,00

ВСЕГО 7927772,02

Таблица 4 - Базовая комплектация системы

Ориентировочная стоимость проектно-монтажных работ по подключению к электрическим сетям:

- стоимость годового потребления электроэнергии при тарифе 4,5 руб./кВтчас:

20кВт • час/ сут • 365сут • 4,5руб / кВт • час = 32850руб

- в доме операторов (без учета роста тарифов):

4,5кВт •Ючас/сут • 365сут • 4,5руб / кВт • час = 73912,5руб

5,5кВт • 24час • 365сут • 4,5руб / кВт • час = 216810руб. Итого, на собственные нужды 290722,5 руб. Всего за год 323572,5 руб.

При росте тарифов в среднем 12% в год и за 30 лет службы АГРС расходы на собственные нужды по расчётам за электроэнергию составят 70160850,82 руб.

Стоимость разрешительной документации 3000 руб., стоимость строительно-монтажных работ при прокладке кабеля от ЛЭП до щитовой на расстояние 400 м ориентировочно 600000 руб.

Стоимость подстанции между ЛЭП и АГРС 100000 руб. Итого, 70863850,82 руб.

№ Наименование Кол-во Цена, руб. Стоимость, руб.

1 Тепловой насос(подогрев газа, до -250С, 52/13кВт, max 52А, пуск 23 А) 2 487000 974000

2 ТН CR-24 1 250000 250000

3 ТН CR-12 1 140000 140000

4 Солнечные коллектора СКМ (Сокол) 5 15000 75000

5 Буферный бак (SBSsol-1,5x) 2 245000 490000

6 Буферный бак (1000/140) 1 180000 180 000

7 Монтажный комплект 1000000

8 Комплект гидравлических элементов 30 5000 150000

9 Труба (п/проп дм.-50мм,25мм,15мм.) 500 400 200000

10 Баки-теплонакопители 1,5т. 2 150000 300000

11 Расшир. баки (200л.для г.и х. воды) 8 5000 40000

12 Запорно-регулирующие устройства и автоматика 2000000

13 Теплоноситель (20л) 200 1700 340000

14 Теплообменник (пластинчатый до 100 кВт) 4 30000 120000

15 Насосная группа 4 60000 240000

Итого: 6499000

Монтажные работы 30% 1949700

Всего: 8448700

Стоимость всей системы 12907700

Таблица 6 - Расходы по энергообеспечению АГРС на собственные нужды за срок службы __с учетом роста тарифов __

Сроки, Стоимость, Сроки, Стоимость, Сроки, Стоимость,

год руб. год руб. год руб.

1 726202,50 11 2255474,60 21 7005161,59

2 813346,80 12 2526131,54 22 7845780,97

3 910948,41 13 2829267,31 23 8787274,68

4 1020262,21 14 3168779,38 24 9841747,64

5 1142693,67 15 3549032,90 25 11022757,35

6 1279816,90 16 3974916.84 26 12345488,22

7 1433394,92 17 4451906,85 27 13826946,80

8 1605402,30 18 4986135,67 28 15486180,41

9 1798050,57 19 5584471,94 29 17344522,05

10 2013816,62 20 6254608,57 30 19425864,69

ВСЕГО 171281468,06

Таблица 5 - Ориентировочная стоимость и комплектация системы теплоснабжения АГРС и доме операторов

Экономическое обоснование энергообеспечения АГРС системами альтернативной энергетики:

1. За срок эксплуатации расходы на собственные нужды АГРС составят - 177 млн. руб.

2. Стоимость системы с учётом эксплуатационных расходов, равных 10%:

12907700 +1290770 = 14198470руб

Экономия составит 162722932 рубля за весь период работы станции и соответственно 5424000 рублей в год.

Срок окупаемости системы составляет 2,6 года.

На рисунке 1 представлен график общих расходов на энергетические нужды АГРС-30 «Зе-ленчукская-2» за 30-летний срок эксплуатации.

Рисунок 1 - Общие расходы на энергетические нужды АГРС

Даже если оставить один резервный аварийный котел, который будет подстраховывать и помогать системе на солнечной энергии в зимний сезон, то максимальный срок окупаемости увеличится до 4-5 лет, что также является хорошим результатом с экономической точки зрения.

Гарантийный срок службы фотоэлектрических панелей и солнечных коллекторов до 30 лет. Блок бесперебойного питания обеспечивает суточную аварийную автономную работу АГРС с напряжением 380В в трехфазной сети.

Применение этих систем дает экономию не только в использовании углеводородного топлива и электрической энергии, но и полное исключение некоторых позиций из проектирования, монтажа, строительства, изготовления и эксплуатации газораспределительных станций.

Компания ЗАО «СтавГазСервис» и кафедра «Энергообеспечение предприятий» КБГАУ им. В.М. Кокова предлагают новую концепцию

решения этого вопроса с использованием собственных запатентованных разработок не только на сегодня, но и на перспективу.

Литература

1. Юров А.И. «Анализ развития и использования солнечной энергетики в АПК»: Материалы международной научно-практической конференции «Современные проблемы теории и практики инновационного развития АПК», по-свящённой 30-летию КБГСХА им. В.М. Кокова. КБГСХА. - Нальчик, 2011.

2. Темукуев Т.Б., Фиапшев А.Г. Экономические и технические механизмы стимулирования энергосбережения. - Нальчик, ООО «Полиграф-сервис и Т», 2009.

3. «Концепция энергосбережения и повышения энергоэффективности на период 20112020 гг.» ОАО «Газпром».