CC BY
42ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ,_ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ,
ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ И МАЛАЯ ЭНЕРГЕТИКА
УДК 620.92
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ УДАЛЕННЫХ ОТ ЦЕНТРОВ ПИТАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
Ю.Д. Волчков, В.Ю. Босердт ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, г. Орел, Россия
Аннотация. В статье рассмотрены проблемы электроснабжения потребителей, удаленных от центров питания и потребителей, проживающих в зонах с низкой плотностью населения. Приведены статистические данные по количеству потребителей. Проведен сравнительный анализ возможных вариантов решения задачи обеспечения электроэнергией указанной категории потребителей. Рассмотрены варианты использования централизованной энергосистемы, получения энергии при помощи автономных источников питания, использующих различные виды топлива и возобновляемую энергию, их технический и экономический потенциал. Рассмотрена текущая позиция государства в решении проблемы энергообеспечения потребителей, удаленных от центров энергоснабжения. В ходе изучения проблемы выяснилось, что в общем случае решение задачи обеспечения электроэнергией конкретного удаленного потребителя определяется набором значительного объема исходной информации и не является одновариантным.
Ключевые слова. Энергоснабжение, малонаселенные территории, централизованная система электроснабжения, возобновляемые источники энергии.
Введение. В настоящее время почти 70 % территории Российской Федерации относятся к зонам децентрализованного электроснабжения или являются неэлектрифицированными [1]. В основном это территории Сибири и Дальнего Востока, имеющие даже в освоенных районах низкую плотность населения.
На этих территориях имеется большое количество потребителей, удаленных от зон централизованного электроснабжения. Такими потребителями являются отдельные населенные пункты или их группы, электрически не связанные с централизованным электроснабжением и имеющие слабые
транспортные связи. Обычно эти группы потребителей имеют малые электрические нагрузки.
В таблице 1 приведены данные о количестве населенных пунктов, находящихся в зонах децентрализованного электроснабжения [1].
Таблица 1 - Количество населенных пунктов в зонах децентрализованного электроснабжения России и число проживающих в них жителей.
Число жителей в поселке, чел. Количество населенных пунктов, един. Число жителей в поселках, чел.
До 50 13500 172600
От 51 до 500 11100 2400000
От 501 до 3000 5700 5900000
От 3001 до 10000 580 2600000
Из данных таблицы 1 следует, что почти 8% населения страны проживает в зонах децентрализованного, обычно автономного электроснабжения. Автономное электроснабжение имеет ряд недостатков, очевидными из которых являются повышенные тарифы на электроэнергию, часто негарантированное ее качество.
Однако, в связи с все расширяющимся освоением территорий Сибири и Дальнего Востока, задача электроснабжения удаленных и малонаселенных территорий является весьма актуальной. В ее решении наиболее важным моментом является обоснование вида источника электроэнергии. При современном уровне развития электроэнергетики таких источников достаточно много.
Проведем сравнительную оценку возможных вариантов электроснабжения потребителей рассматриваемой категории.
Основная часть. 1.Получение электроэнергии от энергосистемы. В связи с удаленностью потребителей, их малой плотностью и обычно небольшой потребляемой мощностью строительство линий электропередач для их электроснабжения от центров питания оказывается экономически нецелесообразным.
Если учитывать только технические возможности линий электропередачи разных номинальных напряжений, то предельная длина линии, обеспечивающая необходимый уровень напряжения у потребителя, может быть найдена по следующему выражению [10]
ин20М • ди* • 10
. - ни 1-1--%----* . ^
'пр = р . 7 '
рп 70
где: ли% - допустимая величина потерь напряжения в питающей линии, %;
ином - номинальное напряжение, кВ;
Рп -нагрузка, кВт
Z0 - коэффициент, определяемый через удельное сопротивление провода с учетом характера нагрузки.
Предельная длина ЛЭП, найденная по (1) в зависимости от мощности объекта электроснабжения, для номинального напряжения 6, 10 и 35кВ при величине потерь напряжения 10 %, приведена в таблице 2.
Таблица 2 - Предельная длина ЛЭП в зависимости от мощности объекта при номинальном напряжении линий 6, 10 и 35кВ.
Рп, кВт 40 63 100 160 250 400 630
Предельная длина линии, км
6 кВ 49 31 19 12 8 5 3
10 кВ 82 52 33 20 13 8 5
35кВ - - 115 72 46 30 18
Практически везде реальные расстояния до центров питания превышают найденные значения предельной длины, из-за чего получение электроэнергии от них не реально.
2.Дизельные, бензиновые и газопоршневые электрические станции. Основным источником электроэнергии в населенных пунктах, удаленных от централизованного электроснабжения, являются электростанции, получающие энергию путем сжигания топлива. В большинстве случаев это дизельные электрические станции (ДЭС), но так же встречаются и агрегаты, работающие на других видах топлива. В настоящее время на территории России их насчитывается более 5 тысяч штук, с общей годовой выработкой электроэнергии 1,8 млрд. кВт ч при потреблении ими около 6 млн. т. у.т. [3,4].
Применение ДЭС в качестве основного источника электроснабжения имеет ряд недостатков. Это сложность доставки топлива и постоянно растущая его стоимость, быстрый износ оборудования при низком к.п.д. Часть расходов на получение электроэнергии от ДЭС компенсирует государство, выделяя дотации на покупку топлива из областных бюджетов. Себестоимость электроэнергии ДЭС обычно составляет от 25 до 40 руб/кВт ч. При этом до 80% в ней составляют расходы на доставку топлива. Для населения в децентрализованных зонах средний тариф на
электроэнергию составляет 2,5 - 3,5 руб./кВт ч. То есть, до 90 % затрат покрывается за счет дотаций из областных и региональных бюджетов. Это одна из основных причин, из-за которых за последние десятилетия было официально упразднено более 11 тысяч поселений [2].
3.Возобновляемые источники электроэнергии. Частичным решением проблемы автономного электроснабжения удаленных потребителей и малонаселенных территорий является использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ): энергии солнца, ветра, воды, геотермальных источников и биомассы.
Солнечная энергия имеет самый высокий потенциал среди ВИЭ - 2205,4 млрд т.у.т./год, но в настоящий момент от него технически можно получать лишь 0,1% [6].
Энергетический потенциал ветроэнергии в России, по оценкам энергетиков, составляет около 260 млрд кВт ч в год, что соответствует примерно 30% совокупной выработки электроэнергии [8].
30 мая 2005 года в Москве прошел международный Круглый Стол, организованный Российско-Европейским Технологическим Центром. На нем было отмечено, что технический потенциал малой гидроэнергетики России очень высок, и составляет около 360 млрд кВт*ч в год [9].
ВИЭ имеют высокий потенциал использования, но характеризуются и рядом недостатков. Минусами использования ВИЭ являются: неравномерность выработки энергии, колебания вырабатываемой мощности, зависимость от метеорологических условий, высокие удельные капитальные вложения. Для обеспечения нормальной работы электроприемников необходимо комбинированое использование возобновляемых и традиционных источников энергии.
Как показывает практика, комбинированное использование ВИЭ совместно с другими источниками для электроснабжения удаленных и малонаселенных территорий сокращает затраты и повышает надежность энергоснабжения.
Из выше изложенного следует, что в общем случае решение задачи обеспечения электроэнергией конкретного удаленного потребителя определяется набором значительного объема исходной информации и не является одновариантным. Инвариантность обусловлена еще и тем, что в настоящее время различными отечественными и зарубежными производителями выпускается большое количество электрооборудования с разными техническими характеристиками и широкой ценовой линейкой, что делает решение рассматриваемой задачи неоднозначным. В связи с этим целесообразна разработка рекомендаций и методических материалов, систематизирующих существующую современную информацию об электрооборудовании и электроустановках, предназначенных для
электроснабжения удаленных и малонаселенных территорий.
Выводы:
1.В ближайшей перспективе в нашей стране предстоит выполнить большой объем проектных и других видов работ по электроснабжению удаленных и малонаселенных территорий.
2.Необходима разработка методических материалов, систематизирующих существующую современную информацию об электрооборудовании и электроустановках, предназначенных для электроснабжения удаленных и малонаселенных территорий.
Список используемых источников:
1. Заседание президиума Государственного совета №36. Доклад "Об основах государственной политики Российской Федерации в районах Севера" .URL: http://archive.kremIin.ru/text/appears2/2004/04/28/97302.shtmI (10.09.2014).
2. Постановление Правительства Российской Федерации от 15.04.2014 г. № 321 "Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Энергоэффективность и развитие энергетики" URL: http://pravo.gov.ru/Iaws/acts/37/515049.htmI (06.11.2014).
3. Энергоэффективность: Перспективы для России. М.: Институт устойчивого развития / Центр экологической политики России, 2010. - 176 с.
4. Суржикова O.A. Проблемы и основные направления развития электроснабжения удаленных и малонаселенных потребителей России // Вестник науки Сибири. 2012. №3 (4) С. 103-108.
5. Функционирование и развитие электроэнергетики Российской Федерации. Информационно-аналитический доклад. Министерство энергетики РФ. 2011. - 384 с.
6. Попель, О.С. Перспективные применения возобновляемых источников энергии - в мировой практике и в России. Научная конференция фонда Сколково. Презентация. URL: http://www.gosbook.ru/node/36164 (05.11.2014).
7. Иванова И.Ю., Петров H.A., Тугузов Т.Ф. Системная оценка эффективности вариантов энерго-топливоснабжения децентрализованных потребителей. Методические подходы и результаты исследований. ИСЭМ СО РАН, ИФТПС СО РАН. Презентация. URL: http://www.eriras.ru/files/ivanova-enj ergosnabzhj enij e_dj ecj entr_potrj eb.pdf (05.11.2014).
8. Электронный ресурс. Белгородский институт альтернативной энергетики. Энергия ветра. http://www.altenergo-nii.ru/renewable/wind/.
9. Электронный ресурс. Энергетический диалог Россия-ЕС
http://www.intersolar.ru/downloads/bulletin/Bulletin_May_05.pdf.
10. Волчков Ю.Д., Тюрин A.A. Обеспечение качества электроэнергии при электроснабжении сельскохозяйственных потребителей. Журнал «Точная наука», вып. X, 2017г., изд. дом «Плутон», г. Кемерово, стр. 122-124.
Волчков Юрий Дмитриевич, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУВО Орловский ГАУ, г. Орел, Россия volchkov.iurij@yandex.ru
Босердт Василий юрьевич, магистр ФГБОУ ВО Орловский ГАУ г. Орел, Россия, bosvasilij@mail. ru
ELECTRIC SUPPLY OF CONSUMERS DISTANT FROM POWER CENTERS
Volchkov Yu.D., Boserdt V.Yu Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin
Abstract. The article deals with the problems of power supply to consumers distant from the power centers and consumers living in zones with low population density. The statistical data on quantity of consumers are given. A comparative analysis of possible solutions is carried out. The options for using a centralized energy system, obtaining energy using autonomous power sources, using different types of fuel and renewable energy, their technical and economic potential are considered. The current position of the state in solving the problems of power supply to consumers distant from the power supply centers is considered. In the course of studying the problem, it was found out that in the general case the solution of the problem of supplying electric power to a specific remote consumer is determined by a set of a considerable amount of initial information and is not univariant.
Key words. Energy supply, sparsely populated areas, centralized power supply system, renewable energy sources.
Volchkov Yuri Dmitrievich, (Technical Sciences), Associate Professor, Russia, Orel, FSBEI HE Orel State Agrarian University, Russia volchkov.iurij@yandex.ru Bossertt Vasily Yurievich, Magistrate of the FSBEI HE Orel State Agrarian University, Russia, Orel, bosvasilij@mail. ru
